随着浅层地热能开发、核废料处置、能源地下结构、高温隧洞、软土处理和垃圾填埋场处治等与能源、环境相关的基础设施建设日益增多,与温度相关的岩土工程问题受到广泛的关注。在温度荷载作用下,土体的变形和强度会发生显著变化,从而影响涉热岩土工程的安全与稳定。目前国内外关于纯黏土或纯砂土等单一土体热力学特性的研究较多,在试验和理论上已经取得了一定的成果。但是在实际工程中,更为常见的是粗细共存、级配不连续的粗粒-细粒或砂-黏土混合物,关于该类土体热力学特性的研究尚不多见。本文以试验研究和理论分析相结合的研究方法,针对温度效应下砂-黏土混合物的体积变化特性、压缩特性、剪切特性、应力-剪胀特性、临界状态特性、本构模型以及数值实现等方面开展了较为深入和系统的研究。本文开展的主要工作和所取得的研究成果如下:（1）通过排水升温试验和温控各向同性固结试验,研究了砂-黏土混合物在温度变化过程中的热致体积变化特性和压缩特性,探讨了砂-黏土混合物的体积应变模式和屈服应力与温度和细粒含量之间的关系。研究结果发现砂-黏土混合物在升温过程中总体表现出体积收缩变形,不同细粒含量下的热致体积变形存在一定的相似性。热致体积收缩变形随细粒含量和应力水平的增大而增加。在升温过程中,正常固结线和回弹曲线表现出向下移动的特性,但压缩指数和回弹指数的变化不大,可认为与温度无关。砂-黏土混合物的屈服应力随温度升高而减小,且细粒含量越高,试样抵抗热软化的能力越弱,可采用统一的经验公式进行表征。（2）通过温控三轴排水剪切试验,研究了砂-黏土混合物在不同应力水平、细粒含量和温度效应下的强度变形特性。结果表明当细粒含量和温度相同时,有效围压越大,试样的剪切强度越大,但应变软化特性和体积剪胀特性减弱。在应力水平相同的情况下,随着细粒含量或温度的增加,剪切强度减小,应变硬化和体积收缩特性增强。砂-黏土混合物的峰值状态摩擦角、最大剪胀角、软化系数随有效围压、细粒含量和温度的增加表现出降低的趋势。细粒含量和温度的升高降低了混合物的割线模量,但有效围压的增加能够显著提高初始剪切刚度。（3）在温控三轴排水剪切试验结果的基础上,研究了细粒含量和温度效应对砂-黏土混合物应力-剪胀和临界状态特性的影响。剪切过程中的最大剪胀因子Dmax和对应的峰值应力比Rmax随有效围压、细粒含量或温度的增加而减小。剪胀因子达到峰值后,应力-剪胀曲线发生反转,逐渐向临界状态靠近,呈现出“钩”状。通过对Bolton应力-剪胀方程的修正,提出了一个能够综合反映细粒含量和温度效应影响的剪胀方程。在p′-q平面中,临界状态应力比随着细粒含量的增加显著减小,但温度对临界状态应力比的影响较小,可认为p′-q平面内的临界状态线与温度无关。在e-（p′/pa）ξ平面中,临界状态线与细粒含量和温度有关,表现出向下移动的特性,但其斜率基本保持一致。通过引入颗粒接触状态概念,采用等效骨架孔隙比和等效临界状态线能够更好地表征砂-黏土混合物的临界状态特性。（4）在临界状态理论框架内,利用分数阶微分方法,在不引入塑性势函数的情况下,对屈服面进行分数阶求导确定了与屈服函数非正交的塑性应变增量。通过将等效骨架孔隙比和状态参数引入剪胀方程、峰值状态应力比和塑性模量,并结合临界状态线与细粒含量和温度之间的关系,建立了考虑细粒含量和温度效应的砂-黏土混合物分数阶热弹塑性本构模型。模型预测结果表明,在只使用一组材料参数的情况下模型能够合理反映砂-黏土混合物在不同有效围压、细粒含量和温度效应下的应变软化（或应变硬化）、剪胀（或剪缩）和热软化等特性。（5）基于变换应力法将分数阶热弹塑性本构模型与SMP准则相结合,建立了砂-黏土混合物的三维分数阶热弹塑性本构模型。采用带误差控制的显式Runge-Kutta应力积分算法,在有限元软件ABAQUS中对砂-黏土混合物分数阶热弹塑性本构模型进行了数值实现。通过单元尺度试验和边值问题分析,验证了两种算法在精度、效率和收敛性方面均具有较好的性能。不同细粒含量和温度效应下方形基础的数值模拟结果表明,极限承载力随细粒含量和温度的升高而降低。与RKDP5算法相比,ME2算法需要更多的子增量步和计算时间。