凍融循環作用下凍結摻和土料動力特性研究

王 丹， 劉恩龍， 楊成松

（1.中國科學院西北生態環境資源研究院凍土工程國家重點實驗室，甘肅蘭州730000；2.四川大學水利水電學院，四川成都610065； 3.中國科學院大學，北京100049）

0 引言

隨著高土石壩、基礎工程建設等的修建，粗顆粒土的力學性質已成為巖土工程中重要的研究課題之一［1］。在寒區，以一定粗顆粒含量的摻和土為填料的路基、壩基以及土石混合物邊坡［2］等經常遭受凍脹和融沉病害，易造成基礎的變形和開裂等，這些病害與凍融循環作用息息相關。此外，建筑物的地基、天然土坡或土工結構物中的土體，在靜荷載作用下將產生靜應力和變形。但是，在某些情況下，由于地震、風浪、爆破、車輛或機械振動，土體將產生動應力和動變形，并附加于靜應力及相應變形之上，這將是一個比靜荷載單獨作用時更為復雜的力學過程。研究指出，寒區巖土材料在遭受凍融循環和動力荷載的雙重作用時，土體承載性能顯著劣化，累積塑性應變增加，產生不可恢復的永久變形，進而造成工程結構的損傷和破壞，嚴重影響寒區工程的服役性能和運營安全［3］。由此可見，研究寒區凍結摻和土料在凍融循環作用和動力荷載共同作用下力學與變形性能的變化具有重要的意義。

隨著環境溫度的周期性變化，巖土材料中的水分發生反復的相變作用，造成土料強烈的風化劣化，使得土體中礦物顆粒間的排列和聯結改變，宏觀上表現為試樣力學性質的弱化［4-8］。Liu 等［9］研究了季節凍結區粉質砂土經過12 次凍融循環作用后其靜力學特性的變化，分析得出凍融循環作用改變了試樣的應力-應變特征、破壞強度、彈性模量、黏聚力和內摩擦角。由于凍融循環作用的復雜性，學者們關于凍融循環作用對土強度的影響結論差異性較大，發現凍融使得土的強度有所降低，也有研究表明凍融后的土樣強度有所增加，還有一些研究認為凍融前后土的強度基本保持不變［10-13］。可見，凍融循環作用對巖土材料力學性質的影響非常復雜。此外，學者們也關注于凍融循環作用對土體動力性質的影響。目前，學者們研究了凍融循環作用后融土的動力特性變化規律，Lu等［14］研究了西南地區路基土在不同凍融循環次數下其塑性累積變形的變化特征，指出凍融循環對土樣塑性累積變形具有強烈的影響。Kong等［15］分析了混合土（含粉粗顆粒砂土）遭受不同凍融循環作用后在多級動力加載條件下，其動剪切模量和泊松比的削減。Tian 等［16］探討了含砂顆粒混合土在不同凍融循環次數下動剪切模量和泊松比的影響。蘇永奇等［17］研究了凍融循環對融化狀態青藏粉質黏土動力非線性參數的影響，指出凍融循環對土體動力骨干曲線和動剪切模量比有顯著的影響。凍土中由于膠結冰的存在，動力荷載作用下表現出更加復雜的變化［18-21］，如塑性變形的累積［22］、疲勞損傷［23］，以及動力變形的滯回性［24］等。Xu 等［25］研究了凍結黏土在動力加載條件下凍融循環對塑性累積應變的影響，給出了塑性累積應變的預測模型。Fan 等［26］對凍結黏土進行不同凍融循環試驗和動力加載試驗，分析了塑性累積應變的變化規律，并指出凍結黏土的塑性累積變形可以分為兩個階段，即壓實后的壓縮階段和第二循環壓縮階段。以上的研究或局限于單一土料的動力特性研究，或局限于試樣個別動力參數的研究，不能系統且全面的反映凍結摻和土料在凍融循環作用下的動力特性。

基于此，本文以寒區礫石摻和土料為研究對象，通過開展不同凍融循環次數下的凍結摻和土料在不同加載條件（圍壓和動應力幅值比）下的動力循環加載試驗，討論分析了凍融循環作用對凍結摻和土料動應力-應變曲線和動體變曲線的影響，系統地探討了凍融循環次數對凍結摻和土料的動力破壞振次、滯回曲線、軸向累積應變、回彈模量、殘余變形以及動強度變化規律的影響。

1 試樣制備及試驗方法

1.1 試驗材料及試樣制備

試驗所用的土料取自青藏高原東南沿某特高土石壩施工現場，場地所在地年平均氣溫10.9 ℃，極端最低溫度為-15.9 ℃［27］。根據現場實際工程條件，選用接觸黏土與粒徑為2～5 mm 的礫石作為室內研究對象，二者按照礫石含量為30%組成摻和土料，如圖1 所示。根據《土工試驗方法標準》（GB/T50123—1999）對試驗土樣分別進行基本物理參數測試和擊實試驗，分別獲得接觸黏土的液限、塑限和塑性指數，如表1，接觸黏土的粒徑級配曲線如圖2，同時可知摻和土料的最大干密度為1.97 g·cm-3以及最優含水率為11.8%。

圖1 試驗土樣Fig. 1 Tested soils

圖2 接觸黏土的顆粒級配曲線Fig. 2 Particle size distribution curve of clay

表1 接觸黏土的基本物理參數Table 1 Basic physical properties of clay

凍結摻和土料（礫石含量為30%）試樣的具體制備方法如下所述。首先對土樣進行曬干和碾壓并過2 mm 標準篩，而后按照控制混合土的最大干密度1.97 g·cm-3進行配土，添加蒸餾水使土樣的含水率達到最優含水率11.8%，為確保試樣含水量的均勻性，將配置的土樣置于密封袋中靜置24 小時。采用凍土工程國家重點試驗室研制的制樣機，將摻和土料按照其最大干密度（1.97 g·cm-3）壓制成高125 mm，直徑為61.8 mm 的三軸試驗標準試樣，其中試樣符合高徑比大于2 的要求，如圖3（a）所示。隨后，將試樣側向套箍三瓣膜，試樣上下兩端分別放置透水石，如圖3（b），置于密閉真空飽和壓力罐中，抽取真空4小時，抽真空完畢后注入純凈水使試樣充分飽和12小時，真空飽和結束后測得試樣的飽和度大于95%，如圖3（c）所示。試樣飽和完成后將其上下兩端的透水石換成防止透水的環氧樹脂墊片，并放置于-30 ℃控溫冰箱進行快速凍結（防止冰透鏡體的產生），凍結48 小時。最后脫下凍結試樣的三瓣膜，制成標準凍結試樣（61.8 mm×125 mm），套上橡皮套，放置于-10 ℃恒溫冰箱靜置24 小時后進行凍融循環試驗［如圖3（d）所示］和循環三軸試驗。

圖3 凍結試樣的準備過程Fig. 3 Specimens preparation：specimen（a）；preparation（b）；saturation（c）；freeze-thaw cycles（d）

1.2 試驗儀器及方法

為了探究凍融循環作用下凍結摻和土料的動力特征及變形特性，試驗過程包括凍融循環試驗和低溫動力循環加載試驗兩部分。

1.2.1 凍融循環試驗

將制備好的凍結試樣放入可控溫的恒溫箱內，使其在規定的負溫下凍結和正溫下融化，每一個凍融循環周期為24 h，即試樣在-10 ℃下凍結12 h，室溫（23 ℃）下融化12 h，確保試樣能夠達到指定負溫和完全融化。共制備試樣36 件，按照圍壓（0.3 MPa、1.0 MPa、1.4 MPa）分為3組，每一組12個試樣（3個試樣用來備用）依次進行0 次、5 次和20 次凍融循環試驗，而后進行不同動應力幅值比下的動力循環加載試驗。

1.2.2 低溫動力循環加載三軸試驗

將上述3組試樣分別在低溫MTS-810材料測試儀里面進行-10 ℃下的動力循環加載試驗，如圖4所示。該測試儀器由加載裝置、壓力艙、液壓系統、制冷系統和數據采集系統五部分組成，其可控制的溫度范圍為-30～20 ℃，同時試驗過程中的軸壓、圍壓、加載速率、加載頻率以及加載方式可由電腦同步控制，可以采集試樣加載過程中的加載時間、軸向位移、軸壓、圍壓位移、圍壓以及溫度。

圖4 低溫MTS-810材料測試儀Fig. 4 MTS-810 material test device

如圖5所示，動力試驗加載方式采用正弦波形，分別向試樣上下兩端施加不同的偏差應力來模擬往復循環荷載作用，加載過程為應力控制（Δσ=0.0125 MPa）。軸向偏差應力的確定與試樣的靜強度相關，分別采用不同的動應力幅值比R（0.80、0.90、0.98），通過所加動應力σd與對應圍壓和凍融循環次數下試樣在靜力荷載作用下強度的比值來確定。根據土動力破壞標準方法，本文選用應變破壞標準，即對于塑性破壞的凍土試樣（如圖6所示），以5%的軸向塑性累積應變作為應變破壞標準［28］，其對應的振次為試樣的破壞振次。凍融循環作用下凍結摻和土料動力特性試驗研究的具體研究方案如表2。

圖5 動力加載方案Fig. 5 The dynamic test procedures

圖6 塑性破壞的凍結摻和土料試樣Fig. 6 Plastic failure of frozen mixed soil

表2 試驗方案Tab 2 Test program

2 凍融作用下凍結摻和土料的動力特性分析

反復的凍融循環作用易造成土體的力學性能產生變化，進而導致工程服役性能的削減。以凍融循環作用下凍土的動力循環三軸試驗為基礎，分析探討了凍融循環對凍結摻和土料的動應力-動應變曲線、體變曲線、振動破壞次數、滯回曲線、軸向累積應變、動彈性模量、殘余應變以及動強度的影響，揭示了凍融作用對循環荷載下凍結土料的動力特性的影響規律。

2.1 動應力-動應變曲線和體變曲線變化規律

土體的動應力-動應變關系是表征土動態力學特性的基本關系，也是分析土體動力失穩的重要基礎。凍融循環通過改變土體內部結構與顆粒間的排列方式來改變其宏觀動力特性，表現為不同凍融循環作用下土體動應力-動應變關系的變化。圖7為相同動力加載條件（σ3=0.3 MPa；R=0.98）下，不同凍融循環次數（NF-T=0，5，20）下凍結摻和土料的動應力-動應變曲線及體變曲線。從圖7可知，凍結摻和土料在往復荷載作用下其動應力-動應變曲線隨著軸向變形的發展表現出強烈的非線性、滯回性和塑性累積性，其體變曲線則整體上表現為先體縮后體脹的變化趨勢。此外，隨著軸向應變的發展，曲線逐漸由稀疏變得密集，說明在動力加載的初始階段，試樣產生較大的不可恢復的塑性變形，隨著加載振次的累加，試樣的塑性變形逐漸減小致使曲線逐漸密集。對比不同凍融循環次數下凍結摻和土料的動應力-動應變曲線和體變曲線，可以看出凍融循環作用并不改變試樣的應力-應變和體變的表現形式，只改變其破壞次數（如圖8所示），即隨著凍融循環次數的增加，試樣達到破壞應變的振次呈線性減小，表現為其動應力-動應變曲線和體變曲線逐漸變得稀疏，如圖7 所示。這主要是因為凍融循環作用使得凍結摻和土料試樣抵抗動力破壞的能力產生一定程度的劣化，反復的凍融作用，增大了土體內的孔隙體積，水分相變產生的孔隙無法恢復到初始穩定狀態，降低了顆粒間的膠結，在外力荷載作用下，試樣更容易產生變形和達到破壞。

圖7 不同凍融循環次數下凍結摻和土料的動應力-動應變曲線和體變曲線Fig. 7 Dynamic stress-strain relationship and volumetric strain curves of frozen mixed soil under different freeze-thaw cycles

圖8 不同凍融循環次數下凍結摻和土料的破壞振次Fig. 8 Cyclic number at failure of frozen mixed soil under different freeze-thaw cycles

2.1 滯回圈曲線特征

滯回曲線是描述試樣在動力荷載作用下每一個加載和卸載周期內動應力-應變隨時間變化的曲線，其形態反映了凍土在動力荷載長期作用下的能量耗散，包括塑性耗散，黏滯性耗散和損傷耗散等。圖9 為凍結摻和土料在同一圍壓（0.3 MPa）和同一動應力幅值比（0.98）條件下，經歷不同凍融循環次數下其滯回曲線隨軸向應變的發展規律。由圖9可知：（1）在第1 個加載周期內，不同凍融循環次數下的試樣均產生較大的變形和能量的耗散，但試樣的變形不具有規律性，主要是因為動荷載的突然施加使得試樣的變形不穩定。（2）隨著加載振次的增加，不同凍融循環作用下試樣的滯回曲線隨軸向應變的發展表現出一定的規律性變化，即未經歷凍融循環作用試樣的滯回圈明顯滯后于經歷5 次和20 次凍融循環試樣的滯回圈，說明在相同的加載振次下，未經歷凍融循環的試樣其塑性應變的發展較緩慢，變形較小，而經歷凍融循環的試樣則產生較大塑性變形。當加載振次N=1 000 時，未經歷凍融循環的試樣其滯回圈出現在軸向應變為6.97%的位置，而經歷5 次和20 次凍融循環后的試樣其滯回圈則分別到達了軸向應變為11.24%和11.41%的位置。從不同凍融循環次數下凍結摻和土料的滯回圈隨軸向應變的發展趨勢來看，凍融循環使得試樣在動力荷載作用下更容易產生能量的耗散。

圖9 不同凍融循環次數下滯回曲線隨軸向應變的變化Fig. 9 The hysteresis curves of frozen mixed soil under different freeze-thaw cycles with different cyclic numbers

2.2 軸向累積應變的變化規律

軸向累積應變是指在整個動力加載過程中，試樣同時產生塑性變形和彈性變形，且每一個加載周期中的軸向變形隨著循環加載周期的增大而不斷累積，其大小可通過三軸循環加載原始數據確定，是研究地基土在荷載作用下長期變形的基礎。圖10 給出了不同凍融循環次數下凍結摻和土料在不同圍壓（0.3 MPa；1.0 MPa；1.4 MPa）和同一動應力幅值比（0.80）條件下軸向累積應變的變化規律。

圖10 不同凍融循環次數下凍結摻和土料塑性累積應變的變化規律Fig. 10 The accumulative axial strain with different freeze-thaw cycles under different confining pressure

從圖中可以看出，凍融循環作用對凍結摻和土料的累積變形特性有顯著的影響，主要表現在以下幾個方面：1）在相同的圍壓和相同動應力幅值比條件下，凍結摻和土料的軸向累積應變隨著凍融循環次數的增加而增加。在圍壓為0.3 MPa，動應力幅值比為0.80的加載條件下，未經歷凍融循環的凍結摻和土料當加載振次為1 000 時，其軸向累積應變為2.27%；而當凍結試樣經歷了20 次凍融循環后，相同的加載振次下其軸向累積應變達到了5.79%。2）經歷不同凍融循環作用下凍結摻和土料在動力荷載作用下的累積變形呈現出兩種發展模式，當試樣未經歷凍融循環作用時，在同一加載振次條件下所產生的塑性應變較小，且塑性應變隨著加載振次的增加而緩慢增加，呈蠕變模式（如曲線NF-T-0）；當試樣經歷5 次和20 次凍融作用后，塑性累積應變隨著加載振次的增加而迅速增加直至破壞，呈現累積增長模式（如曲線NF-T-5，曲線NF-T-20）。從變形機理上分析來看，經歷凍融循環后的試樣在動力荷載作用下，更容易發生塑性應變的累積，主要是因為凍融循環作用改變了凍土顆粒間的膠結性能，從而降低了試樣抵抗外界變形的能力。

2.3 回彈模量的變化

回彈模量是凍土動力學參數中的重要指標，定義為動力荷載作用下加卸載過程中曲線交點的斜率，其確定方法如圖11所示，取每一個加載周期內可恢復的彈性段（點A和點B），來計算回彈模量，即：

圖11 動彈性模量計算方法Fig. 11 Calculation method of dynamic elastic modulus

式中：點A（εmax，A，σmax，A）表示周期加載過程中應變的最大值點，點B（εmax，B，σmax，B）表示周期加載過程中應變恢復到達到的最小值點。

凍融循環作用強烈改變凍土的回彈模量，圖12給出了同一動應力幅值比和圍壓條件下，凍結摻和土料在不同凍融循環作用下回彈模量的變化。從圖中可以發現，在動力加載的初期（軸向應變ε1<2%），未經歷凍融循環作用的凍結摻和土料，其回彈模量逐漸增大，隨著軸向應變的發展（ε1> 2%），其回彈模量逐漸趨于穩定，如圖12 曲線NF-T-0所示；而經歷凍融循環后的試樣，其回彈模量則先呈下降的趨勢，然后逐漸趨于穩定，如圖12 曲線NF-T-5和曲線NF-T-20所示。對未經歷凍融循環作用的試樣而言，隨著動力荷載的施加，試樣產生可恢復的彈性變形逐漸減小，試樣趨于密實，土體的剛度增大，此時試樣的回彈模量逐漸增大并趨于定值。對經歷凍融循環作用的試樣而言，凍融循環使得試樣內部產生較多的孔隙，當動力荷載施加時，試樣產生較大的變形，土顆粒之間相互錯動，不斷發生骨架顆粒的重組，最終逐漸轉向新的穩定狀態，表現為回彈模量的先衰減后趨于穩定的現象。這一變化現象，與不同凍融循環作用下滯回曲線和軸向塑性累積應的變化所反映的物理機制一致。此外，對比最終不同試樣的回彈模量發現，凍融作用會造成凍結試樣的動彈性模量減小，即未經歷凍融循環作用的凍結摻和土料其回彈模量在2 600 MPa 附近，而經歷了5次、20次的凍結試樣，其回彈模量則在2 450 MPa上下波動。

圖12 不同凍融循環次數下凍結摻和土料的回彈模量Fig. 12 The variation of resilient modulus of frozen soil under different freeze-thaw cycles

2.4 殘余變形的變化

動荷載作用下土的變形特性是土動力學研究的主要內容之一，其中土體的殘余變形是表征動力變形最重要的部分，定義為每個加載周期內應變的最小值［23］。在整個動力荷載加載過程中，殘余變形穩定增長，且動荷載停止后變形不可恢復。圖13為同一動力動應力幅值比和不同圍壓條件下，遭受不同凍融循環作用后凍結摻和土料的殘余變形曲線。試驗結果表明，低圍壓加載條件下，凍融循環作用對試樣殘余應變的影響明顯，即隨著凍融循環次數的增加，試樣的殘余變形增加。以圍壓為0.3 MPa加載條件為例，主要是因為凍結摻和土料由于粗顆粒的摻入易產生大的孔隙，初始凍結時，這些大孔隙被冰晶填充，隨著溫度的周期性變化，試樣內部的水分反復發生相變，改變了試樣的內部結構，顆粒間產生孔隙，當動力荷載施加時，試樣易發生變形。而在高圍壓條件下時，不同凍融循環次數下凍結摻和土料的殘余變形隨加載振次的增大而趨于一致，未表現出明顯的規律。主要是由于受圍壓的作用，在變形過程中土顆粒將發生重新排列，且隨著圍壓的增大，顆粒間的膠結作用得到一定的增強，試樣在變形過程中剪脹得到抑制，此時，圍壓對試樣變形的影響大于凍融循環對試樣變形的影響，進而導致高圍壓作用下，試樣的殘余變形規律性不明顯。

圖13 凍融循環作用下凍結摻和土料殘余應變的變化Fig. 13 The relationship between residual axial strain and the number of cycles of frozen mixed soil

2.5 動強度的變化特征

凍土的動強度是指在荷載反復作用次數下產生某一指定破壞應變時所需的動應力，是寒區動力工程基礎設計的重要依據。本文基于極限應變法確定凍土的動強度，即在循環荷載作用下，當凍土軸向應變達到5%時，認為土體發生破壞，根據破壞應變所對應的動應力值，繪制動強度變化曲線，其中橫坐標采用加載破壞振次的對數坐標（lgNf），縱坐標采用軸向動應力幅值（σd），得到如圖14 所示的不同凍融次數下凍結摻和土料的動強度曲線。試驗結果表明，動強度曲線隨凍融循環次數的增加而降低，即凍融循環次數越大，動強度愈低，同一凍融循環作用下，試樣的動強度隨加載振次的增加而線性減小。對比不同圍壓下試樣動強度的變化曲線，隨著凍融循環次數繼續的增大，在低圍壓（σ3=0.3 MPa）下，凍結摻和土料的動強度曲線逐漸降低；在相對高圍壓（σ3=1.0 MPa；σ3=1.4 MPa）下，試樣的動強度變化曲線逐漸重疊，其動強度曲線變化形式趨于一致，即凍融循環5次后，試樣的動強度特征基本保持穩定。

圖14 凍融循環作用下凍結摻和土料動強度變化曲線Fig. 14 The dynamic strength for frozen mixed soil subjected to different freeze-thaw cycles

3 凍融循環以及動力加載條件下凍結摻和土料的破壞特征

受溫度周期波動的影響，土體內的水分發生反復的凍結和融化，改變了土體內部的結構，并由此導致土體力學性質的改變。如圖15 給出了經歷不同凍融循環作用后凍結摻和土料的動力破壞示意圖。從圖中可以看出，初始凍結狀態的摻和土料是由黏土顆粒團聚體、礫石、冰顆粒以及少量的未凍水組成，在負溫條件下，黏土團聚體與較大粒徑的礫石、冰顆粒共同構成凍土的骨架顆粒，各相間由于膠結作用相互支撐，構成相對穩定的土體結構，如圖15（a）所示。隨著溫度的升高，凍結摻和土料逐漸融化，土體內的冰晶相變成水，相對體積減小9%，產生一定的孔隙，且礦物顆粒由于重力作用相互靠近并重新定向排列，造成黏土團聚體與礫石間的孔隙增大。接著溫度逐漸降低，摻和土料從融化狀態轉變為凍結狀態，此時土體內孔隙、小孔隙以及超小孔隙中生長冰晶，進一步增加了礦物顆粒間的孔隙體積，由于沒有水分的補充，造成試樣產生無冰填充的微裂紋，如圖15（b）所示。此時施加循環動荷載時，固相顆粒間膠結發生破壞，顆粒間產生滑移，致使試樣發生破壞。由于凍融作用造成凍結摻和土料體內的孔隙體積增多，微裂紋增加，礦物顆粒間的接觸面積減小，試樣抵抗外力變形的能力減弱，表現為其動應力-應變曲線逐漸變得稀疏，塑性累積應變增加，動彈性模量的減小，殘余應變累積變形速度的增大以及動強度逐漸降低。在溫度的周期性改變下，如圖15（c）所示，隨著凍結摻和土料經歷凍融循環次數的增加，試樣內部發生反復的冰水相變過程，冰的劈裂作用使得黏土顆粒團聚體易產生微裂隙，造成大粒徑的黏土團聚體分離，孔隙度增加［29］，同時在外力作用下，礫石顆粒與黏性團聚體重新組合和堆積，為了達到相對穩定狀態，必須要經歷長時間的結構的調整和改變，這些改變和調整易造成凍結試樣發生弱化。此時施加動力荷載作用時，試樣更容易發生破壞，表現為動應力-應變曲線更加稀疏，即在較少的加載振次下，試樣就達到了破壞，同時產生較大的累積變形和殘余應變，造成了動彈性模量的進一步降低和動強度減弱。

圖15 凍融循環作用下凍結摻和土料的動力破壞機制Fig. 15 Dynamic failure mechanism of frozen mixed soil under freeze-thaw cycles

4 結論

基于對不同凍融循環次數下凍結摻和土料動力特性的研究，揭示了凍融循環作用對凍結摻和土料動應力-動應變曲線、體變曲線、破壞振次、滯回曲線、塑性累積應變、動回彈模量、殘余應變，以及動強度的影響，得到以下結論：

（1）凍融循環作用顯著影響凍結摻和土料的動力特性。隨著凍融循環次數的增加，凍結摻和土料的動應力-動應變曲線和體變曲線逐漸趨于稀疏，即在經歷凍融循環作用后的試樣在較少的加載振次下便達到了破壞。同時，凍融循環作用使得試樣在循環荷載作用下呈現出較大的能量耗散和不可恢復的塑性變形。此外，隨著凍融循環次數的增加，凍結摻和土料的動強度逐漸降低，且同一加載條件下，動強度隨加載振次的增加而線性減小。

（2）凍融循環作用顯著影響試樣的動力變形特性。在相同的加載周期內，隨著凍融循環次數的增加，凍結試樣的滯回曲線隨軸向應變發展較快。同時，試樣的軸向累積應變隨凍融循環次數的增加而逐漸增大，試樣的產生殘余變形的速率隨凍融循環次數的增加逐漸加快。

（3）未經歷凍融循環作用的凍結摻和土料其回彈模量與經歷凍融循環作用后試樣的回彈模量表現出不同的變化形式，即未經歷凍融循環作用的試樣，其回彈模量在加載的初始階段逐漸增大而后隨著加載振次的增加逐漸趨于穩定，而經歷凍融循環作用后的試樣，隨著加載振次的增加，其回彈模量逐漸減小隨后逐漸趨于穩定值。整體而言，隨著凍融循環次數的增加，凍結摻和土料的回彈模量逐漸減小。