近年来,随着国家在多年冻土地区的大力发展,加之气候变暖造成的冻土温度升高,寒区工程对基础强度和变形的要求进一步提高,传统的冻土力学研究方法已不能满足寒区工程的需要。对冻土进行室内试验时,大多采用的是均质的重塑试样,并没有明显的冰土构造。在实际工程中,冻土并不是均质的,其具有独特的冰土构造,且不同区域的冻土往往构造各异。所以,使用均质冻土试样得到的力学性质与实际原状冻土的力学性质有所差异。而原状冻土取样困难,保存不易,试件之间差异性大,不具有对比性。本文针对目前冻土力学研究中的不足,通过室内试验、CT扫描、图像处理和数值模拟相结合的手段,探索建立原状冻土数值试件的方法,并在有限元软件中模拟室内试验,以研究温度、围压和冰土构造对原状冻土力学性质的影响。主要的研究内容和成果如下:通过在室内制作试件时埋置冰块的方式,制备了含有可见冰的人工非均质冻土试件,并在不同温度下,对其进行了单轴压缩试验,得到了应力应变曲线图,研究了温度、含冰量和冰的分布对冻土力学性质的影响。发现当具有明显的冰土构造时,冻土的强度会明显降低,而且含冰量和冰的分布均会影响冻土的力学性质。对室内制备的人工非均质冻土进行了CT扫描,获得了冻土内部的CT图像。然后对其进行直方图均匀化、滤波降噪、阈值分割和形态学处理,成功提取出了冻土内部的冰,并将其导入有限元软件中,建立了非均质冻土的数值模型,模拟了单轴压缩试验和三轴压缩试验。发现因为冰和土变形的不协调,冰土界面处会出现明显的应力集中现象。将模拟结果和室内试验进行了对比,验证了模型的准确性。对原状冻土图像进行图像处理,建立了三种结构类型的原状冻土几何模型。然后在Harlan模型的基础上,根据质量守恒微分方程和能量守恒微分方程,推导出水-热耦合微分方程,通过研究引用功能,建立了原状冻土的水-热-力耦合模型。使用该模型模拟了不同边界条件下的原状冻土的数值试验,分析了温度、围压、冰土构造对冻土强度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角的影响。