随着水利事业的迅速发展,越来越多的国家和地区都在建设高的混凝土坝,而碾压混凝土结构自身具有很多优点,所以碾压混凝土坝将作为未来建设高坝的主要坝型。由于碾压混凝土坝处于复杂的外界环境中,特别是处于高寒地区的碾压混凝土坝常年经受冻融损伤过程。因此本文以碾压混凝土冻融损伤三轴压缩性能为研究对象,通过分析碾压混凝土不同冻融次数下三轴压缩后的宏观、细观、微观破坏性能,为寒冷地区的碾压混凝土坝提供理论支撑。本文主要从以下几个方面进行了研究:(1)通过碾压混凝土冻融循环后三轴压缩试验发现碾压混凝土冻融侵蚀作用是一个从表面到内部逐渐递进的过程,随着冻融次数的增加,碾压混凝土冻融破坏越来越严重,质量损失率呈现出先减小后增大的趋势,损伤层厚度逐渐增加,碾压混凝土冻融损伤三轴压缩破坏也越来越严重。(2)采用离散元软件PFC3D进行碾压混凝土数值模型细观参数的标定,发现在相同围压和加载速度下8种不同细观参数对碾压混凝土力学性能参数的影响不同,为后面的冻融循环作用下碾压混凝土数值模型的细观参数标定提供参考依据。(3)通过PFC3D软件建立正确的冻融损伤碾压数值模型,在此基础上研究碾压混凝土轴向应力应变曲线上两个不同阶段点颗粒间的接触力、裂纹发展以及最终的开裂状态来分析冻融损伤碾压混凝土三轴压缩细观破坏过程。发现在第一阶段点,颗粒间的接触力最大值与碾压混凝土冻融次数有关,而在第二阶段点,颗粒间的接触力最大值与碾压混凝土模型的残余应力有关,其中不同阶段点水泥砂浆与水泥砂浆之间接触力最大值都大于粗骨料与水泥砂浆之间的接触力最大值。碾压混凝土模型中微裂纹数量与碾压混凝土冻融次数有关,其中不同阶段点剪切裂纹数量都明显高于张拉裂纹数量。碾压混凝土模型在第二阶段点碎片数与冻融次数有关。(4)通过扫描电镜观测不同冻融循环次数下碾压混凝土界面过渡区的微观结构可以看出冻融作用对粗骨料微观结构没有明显影响,而随着冻融次数的增加,界面过渡区产生了许多裂缝,造成碾压混凝土材料密实度降低、宏观力学性能下降。因此想要提高碾压混凝土抗冻性可以从提高碾压混凝土界面过渡区强度来考虑。