月球冻土模拟与剪切强度试验分析

为获得月球永久阴影区冻土的剪切强度特性,分析了月球冻土的矿物成分、粒径分布、干密度、含水率、赋存温度等物理特性,提出了月球冻土的模拟物制备与参数检测方法.基于变角剪切试验(Variable-Angle Shear Test,VAST)方法,开展了斜长质和玄武质原料混配、干密度1.71 g/cm3(相对密实度100%)、含水率3.7～9.5 wt%、温度低于-180℃的模拟月球冻土剪切强度测试.试验结果表明:模拟月球冻土在低围压下的剪切破坏模式以剪断面上的脆性断裂为主,随围压升高,模拟月球冻土的脆性降低、延性增加,破坏模式转变为整体压剪破坏,表观剪切强度下降;按直线型莫尔-库伦准则对模拟月球冻土在低围压下的剪切强度参数计算,结果显示其内聚力随含水率增加而近似线性增加,内摩擦角基本不随含水率变化,取值在50°～53°.