高寒地区露天煤矿因昼夜及季节性温差显著，且季节性降雨频繁，导致砂岩边坡频繁经历冻融循环作用。反复作用会引发砂岩内部孔隙扩展、裂隙萌生及力学性能劣化，直接威胁边坡稳定性。然而，现有研究对多因素（含水饱和度、冻融温差、循环次数）耦合作用下砂岩力学特性的演化规律及定量表征模型尚未明确，难以支撑高寒矿区边坡安全防控的理论需求。
揭示了含水饱和度、冻融温差、冻融循环次数对砂岩抗压强度、弹性模量、峰值应变等关键力学参数的定量影响，明确各参数随多因素变化的趋势规律等。基于量纲分析原理，整合单因素影响规律，建立多因素耦合作用下含水砂岩抗压强度及弹性模量的力学表征模型
1.实验设备：
（1）温度控制系统
组成：低温系统最低温度-40℃
测温精度±0.5℃ 温度分辨率0.1℃ 程序控温
（2）轴向应力加载系统
组成：试验主机（1000 kN最大载荷）、恒压伺服泵站、伺服控制系统、夹头
参数：测力范围：0-1000 kN（精度≤0.1% FS）
加载模式：位移控制（0.02 mm/s）或应力控制
功能：全程记录应力-应变曲线，获取单轴抗压强度、弹性模量等参数
（3） 三维全场应变测量系统（XTDIC）
原理：数字图像相关法（DIC）+双目立体视觉
精度：位移测量精度：0.01像素；应变测量范围：0.01%–1000%
轴向应力加载系统模拟力学加载过程，三维全场应变测量系统测量试样的应力应变过程
2.数据经过预处理，计算出了峰值应变及弹性模量等参数
1.开机准备：确保冻融单轴压缩实验系统电源正常打开，确认电源连接稳定，
此外打开伺服泵站，确保其工作正常，能够提供所需的压力控制。在启动伺服泵站后，打开伺服控制系统，同时打开控制监测系统。
2.试样安装：清洁砂岩试样两侧区域表面，在试样的上下两端涂抹凡士林，以进一步减小试样与压头之间的摩擦，防止应力局部集中，同时确保试样准确放置于压头的中央位置。
3.加载参数及加载记录：按照《水电水利工程岩石试验规程》选择轴位移加载，加载速率为 0.02 mm/s。参数设置完毕，试验机自动按照加载程序进行加载，同步开始声发射及 XTDIC 系统数据采集，试样表面制备散斑图案，同步采集加载过程图像，通过视差计算三维位移场与应变场。为了确保各系统在数据采集过程中时间一致性，在试样破坏后，系统会立即停止数据记录，并及时保存实验过程中所收集的数据。
4.试样卸载：待轴向荷载完全卸除掉，取出破坏试样，并使用尼龙扎带将试样捆扎固定，以便于后续的处理和保存。最后，仔细清理实验机端头表面，去除残留的碎屑，以避免影响后续实验的准确性和设备的正常使用。
5.重复实验：重复步骤（2）到（4），进行后续试验。
6.原始数据预处理
从试验机导出的 应力-应变曲线原始数据（载荷-位移转换为应力-应变）
去除初始阶段仪器扰动（如曲线前端的空载段、端部异常点）
单位换算（如力转为应力，位移转为应变）
7.力学参数提取
峰值强度：取应力–应变曲线的最大应力值
峰值应变：对应峰值强度时的应变
弹性模量：取曲线线性段拟合斜率
8.数据统计处理
对不同试件、不同工况下的指标进行平均，得到代表值
异常值处理（例如剔除设备故障、试样破坏模式异常导致的数据）
9.基于量纲原理的模型构建
确定基本物理量（力、长度、温度、循环次数）
构建无量纲组合参数
用实验结果进行拟合，得到三因素综合力学表征模型
试验箱温度分辨率0.1℃，力控为0-1000 kN（精度≤0.1% FS）
每个工况都做了平行试验，统一采用应力-应变计算公式
| # | 编号 | 名称 | 类型 |
| 1 | 2022YFF1302601 | 高寒矿区冻土水文生态时空变化监测和数据融合技术集成 | 国家重点研发计划 |
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