河道淤泥气泡混合土作为一种新型的轻质混合材料,具有保温隔热好、渗透性小、蠕变小和耐久性好等特点,可用于软基处理、地基填充、窄区施工等特殊工程领域,具有良好的适用性。基于工程应用目的,主要研究考察了冻融对河道淤泥气泡混合土动力性质的影响,主要研究内容包括以下几个方面:(1)测定及分析了河道淤泥气泡混合土各原材料(原料淤泥土、水泥、发泡剂)的物理化学性质,以此为基础进行了配合比设计,并对河道淤泥气泡混合轻质土的制备进行了详细介绍。以无侧限抗压强度值为参考依据,设定了动三轴试验方案(分级加载试验、动变形试验和疲劳强度试验)及所施动荷载水平。(2)对养护完成后的试样进行了密度及冻胀试验。试验结果表明,密度随气泡含量和含水率的增加而减小,随水泥掺量的增加而增加,养护龄期对其影响较小,其中气泡对密度影响最大;土中水冻结膨胀是造成土体冻胀的主要原因,冻胀率随含水率和冻结温度的增加而增加,随气泡含量和水泥掺量的增加而减小,随养护龄期的增加先减小后保持一个稳定的状态。(3)通过动三轴分级加载试验研究了河道淤泥气泡混合土的动力特性参数(动应力应变骨干曲线、割线动弹性模量和阻尼比),试验结果表明,动应力应变骨干曲线符合双曲线模型,动应变随动应力的增加而增加。在相同动应力作用下,动应变随冻融循环次数的增加而增加;随含水率和气泡含量的增加而增加,随水泥掺量、围压、冻结温度和养护龄期的增加而减小。动弹性模量动应变关系曲线同样符合双曲线模型。相同动应变下,动模量随冻融循环次数的增加而减小;随含水率和气泡含量的增加而增加,随水泥掺量、围压、冻结温度和养护龄期的增大而减小。阻尼比随动应变的增加而增加。动应变相同时,阻尼比随冻融循环次数增加而增加;随气泡含量和围压的增大而增加,随水泥掺量和养护龄期的增大而减小,随含水率的增加先减小后增大,冻结温度对阻尼比的影响较小。含水率和水泥掺量是影响河道淤泥气泡混合土抗冻融性能的主要因素。(4)以一种典型配比为例,通过动弹性模量建立了冻融损伤度的数学模型,将模型拟合值与试验值对比发现,该模型可以较准确的评估每次冻融循环后剩余动弹性模量及冻融损伤度。(5)利用动变形试验,研究了三种变形(累积塑性变形、弹性变形和轴向总变形)与循环加载次数的关系,试验结果表明,累积塑性变形与加载次数的关系符合双曲线模型。通过推导得到了最终累积塑性变形及塑性能量耗散值的数学表达式,通过计算表明河道淤泥气泡混合轻质土在长期冻融循环环境中具有较好的耐久性能。(6)分析了不同冻融循环下河道淤泥气泡混合土的疲劳强度。结果表明:动应力幅值的对数与循环加载次数的对数呈线性关系;一定冻融条件下的河道淤泥气泡混合土的疲劳损伤符合线性累积损伤理论。从疲劳寿命的角度,分析了冻融条件河道淤泥气泡混合土的耐久性能。