山东省作为中国的农业大省,灌溉渠道遍布。同时,山东处于季冻区域,冬季气候寒冷,输水渠道极易发生冻害破坏,而破坏往往是从衬砌开始,例如发生衬砌的滑塌、折断、产生裂缝、隆起架空、表面剥落等,随之渠道的抗渗性能迅速下降,导致渠道渗漏而浪费水资源。在此背景下,本文结合实际工程中的渠道衬砌破坏特点,利用直剪仪模拟了渠道渠基土与混凝土衬砌冻结接触面的剪切破坏过程:将取自灌区的土样与混凝土衬砌按要求处理后分别置于上下剪切盒,经过充分预压、冻结后进行剪切试验。通过调节土体的含水率、冻结时的温度、冻结的时间以及剪切时的法向应力,研究了渠基土与混凝土衬砌冻结接触面抗剪强度随不同含水率、冻结温度、法向应力及冻结时间等影响因素的变化规律。本文的成果主要有:(1)剪切的初始阶段,接触面存在局部剪应力释放现象,释放量大小受土体含水率、法向应力、冻结时间因素影响,但不受冻结温度的影响。在本试验参数范围内:土体含水率越高,释放量越大;法向应力越大,释放量越大;冻结时间越长,释放量越小。(2)冻结接触面的抗剪强度与土体含水率、冻结温度、法向应力、冻结时间密切相关。在本试验参数范围内,接触面峰值抗剪强度随着土体含水率、法向应力、冻结时间的增加而增大,随冻结温度的降低而增大;且接触面峰值抗剪强度与法向应力、冻结时间在本试验参数范围内呈线性关系。(3)冻结接触面的抗剪强度实质上是冻土中的冰晶与混凝土衬砌接触面之间的胶结力,以及土体与混凝土衬砌接触面之间的黏聚力与摩擦力;而这种胶结力是土体中的水分在低温下形成的冰晶与混凝土衬砌接触面通过胶结作用形成的。峰值抗剪强度大小主要受胶结力影响;黏聚力和摩擦力主要受法向应力、冻结时间的影响。