通过数学建模的方法调查在建筑工地上对地基土在冬季除雪和在夏季使用热绝缘层来提高空气冷却系统的可能性。同时表明,在建筑工地上对地基土在冬季除雪和在夏季使用热绝缘层对提高系统空气冷却整体性能的相对贡献度上在不同阶段是不同的。在土壤冷却第三阶段末期,清除积雪和使用热绝缘层不仅导致基础温度下降,而且对基础温度随深度再分配产生重要影响。计算结果清楚地表明,除雪和使用热绝缘覆盖物能增加空气冷却系统的效率,甚至可以从本质上降低其活性。
根据已有冻土试验资料,建立描述冻土粘弹塑性特征的本构模型,给出本构参数的确定方法。首先,推导本构模型的微分列式并根据不同加载条件求解微分方程。其次,设计不同加载条件的冻土试验,以测定应力应变曲线,或应力随时间、或应变随时间曲线。然后,根据以等应变率下的试验曲线为例研究讨论了在不同条件下确定本构参数的方法。包括:在等应变率加载条件下,根据应力应变曲线或应力时间曲线确定本构参数;在等应力加载条件下,根据应力应变曲线或应变时间曲线确定本构参数;在应变率为零时,利用松弛曲线确定本构参数;在应力率为零的条件下,利用蠕变曲线确定本构参数。
借助模型分析,通过等应变率下对不同含水量、不同温度的兰州粉结冻土试样在单轴加载条件进行应力测试,得到应力应变曲线。根据粘弹塑性体模型,结合试验曲线特征,选择应力应变的方程形式。以其中一个组典型的试验结果为例进行拟合数据处理,获得拟合的应力应变曲线,确定方程中的参数。再将方法用于不同情况下的实验曲线处理,得到10%和20%两种含水量;-10oC和-20oC两种试验温度下冻土试样的测试的应力-应变三阶段全过程本构方程。结果表明,由此得到的方程能很好地描述冻土的材料特性。