为研究丹东地区冻黏土的冲击压缩性能与破坏特征，对-10、-20、-30℃的冻黏土开展应变率范围为280.61～696.43 s-1的分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar, SHPB）冲击压缩实验与数值模拟研究。结果表明：应力-应变曲线的线弹性段斜率变化幅度在低应变率下比高应变率下稍大，且在-30℃下应力-应变曲线出现应变汇聚现象。温度越低，动弹性模量随应变率增长的速率越小，如-30℃下其增长速率较-10℃与-20℃下分别降低了约50%与47%;而动态强度随应变率增长的速率越大，如-30℃下其增长速率较-10℃与-20℃下分别提高了约71%与69%。考虑温度影响对HJC模型敏感参数进行修正，获得了描述冻黏土在动态冲击实验下破坏特征的数学模型，数值模拟曲线与实验曲线基本吻合，并且温度越低，吻合程度越高。试件表面应力经历均匀—集中—发散阶段，通过定义统计学损伤程度（D）量化试件的破坏程度发现，应变率增加使冻黏土黏塑性破坏特征减弱，以整体压碎破坏模式为主，温度降低会使整体压碎破坏逐渐向拉伸剪切破坏转变。
为研究丹东地区冻黏土的冲击压缩性能与破坏特征，对-10、-20、-30℃的冻黏土开展应变率范围为280.61～696.43 s-1的分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar, SHPB）冲击压缩实验与数值模拟研究。结果表明：应力-应变曲线的线弹性段斜率变化幅度在低应变率下比高应变率下稍大，且在-30℃下应力-应变曲线出现应变汇聚现象。温度越低，动弹性模量随应变率增长的速率越小，如-30℃下其增长速率较-10℃与-20℃下分别降低了约50%与47%;而动态强度随应变率增长的速率越大，如-30℃下其增长速率较-10℃与-20℃下分别提高了约71%与69%。考虑温度影响对HJC模型敏感参数进行修正，获得了描述冻黏土在动态冲击实验下破坏特征的数学模型，数值模拟曲线与实验曲线基本吻合，并且温度越低，吻合程度越高。试件表面应力经历均匀—集中—发散阶段，通过定义统计学损伤程度（D）量化试件的破坏程度发现，应变率增加使冻黏土黏塑性破坏特征减弱，以整体压碎破坏模式为主，温度降低会使整体压碎破坏逐渐向拉伸剪切破坏转变。
为研究丹东地区冻黏土的冲击压缩性能与破坏特征，对-10、-20、-30℃的冻黏土开展应变率范围为280.61～696.43 s-1的分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar, SHPB）冲击压缩实验与数值模拟研究。结果表明：应力-应变曲线的线弹性段斜率变化幅度在低应变率下比高应变率下稍大，且在-30℃下应力-应变曲线出现应变汇聚现象。温度越低，动弹性模量随应变率增长的速率越小，如-30℃下其增长速率较-10℃与-20℃下分别降低了约50%与47%;而动态强度随应变率增长的速率越大，如-30℃下其增长速率较-10℃与-20℃下分别提高了约71%与69%。考虑温度影响对HJC模型敏感参数进行修正，获得了描述冻黏土在动态冲击实验下破坏特征的数学模型，数值模拟曲线与实验曲线基本吻合，并且温度越低，吻合程度越高。试件表面应力经历均匀—集中—发散阶段，通过定义统计学损伤程度（D）量化试件的破坏程度发现，应变率增加使冻黏土黏塑性破坏特征减弱，以整体压碎破坏模式为主，温度降低会使整体压碎破坏逐渐向拉伸剪切破坏转变。
为研究冻土界面层的单剪力学性质，基于有限元数值模拟技术(ABAQUS)软件Goodman单元，利用软件二次开发功能，自定义冻土界面层弹塑性损伤本构关系，建立基于冻土界面层剪切试验的有限元模型，实现冻土界面层的剪切试验数值模拟。通过数值模拟分析和试验对比得出：(1)冻土界面层有限元模型数值模拟剪切试验，将计算结果与试验进行对比，两者间具有一致性；(2)冻土界面层模拟剪切时，剪应力随剪位移达到峰值剪应力后过渡到平稳剪切阶段；模拟峰值剪应力、模拟稳定剪应力随着法向应力增大而增大，冻土界面层的模拟抗剪强度与法向应力具有较好的线性关系，可用摩尔-库仑理论描述；(3)结构面粗糙度、冻土温度和法向应力等因素对冻土界面层力学特性具有重要影响。研究结果对冻土界面层力学特性问题提供新的研究方法和路径。
为研究冻土界面层的单剪力学性质，基于有限元数值模拟技术(ABAQUS)软件Goodman单元，利用软件二次开发功能，自定义冻土界面层弹塑性损伤本构关系，建立基于冻土界面层剪切试验的有限元模型，实现冻土界面层的剪切试验数值模拟。通过数值模拟分析和试验对比得出：(1)冻土界面层有限元模型数值模拟剪切试验，将计算结果与试验进行对比，两者间具有一致性；(2)冻土界面层模拟剪切时，剪应力随剪位移达到峰值剪应力后过渡到平稳剪切阶段；模拟峰值剪应力、模拟稳定剪应力随着法向应力增大而增大，冻土界面层的模拟抗剪强度与法向应力具有较好的线性关系，可用摩尔-库仑理论描述；(3)结构面粗糙度、冻土温度和法向应力等因素对冻土界面层力学特性具有重要影响。研究结果对冻土界面层力学特性问题提供新的研究方法和路径。
为研究冻土界面层的单剪力学性质，基于有限元数值模拟技术(ABAQUS)软件Goodman单元，利用软件二次开发功能，自定义冻土界面层弹塑性损伤本构关系，建立基于冻土界面层剪切试验的有限元模型，实现冻土界面层的剪切试验数值模拟。通过数值模拟分析和试验对比得出：(1)冻土界面层有限元模型数值模拟剪切试验，将计算结果与试验进行对比，两者间具有一致性；(2)冻土界面层模拟剪切时，剪应力随剪位移达到峰值剪应力后过渡到平稳剪切阶段；模拟峰值剪应力、模拟稳定剪应力随着法向应力增大而增大，冻土界面层的模拟抗剪强度与法向应力具有较好的线性关系，可用摩尔-库仑理论描述；(3)结构面粗糙度、冻土温度和法向应力等因素对冻土界面层力学特性具有重要影响。研究结果对冻土界面层力学特性问题提供新的研究方法和路径。
为探究冻土界面层单剪损伤力学特性,本文根据冻黏土与结构接触界面层单剪力学特性试验结果,基于经典的摩尔库仑准则,将内聚力与摩擦系数作为一个与应力第一不变量相关的函数,建立适合于描述冻土材料破坏的本构模型。通过冻土界面层单剪损伤分析,在模型中引入塑性和损伤等内变量,同时建立与温度和粗糙度等相关影响因素的关系,根据热力学第二定律和正交法则,构建用于描述冻土与结构接触界面层单剪的弹塑性损伤模型。采用开发的冻土界面层单剪本构模型,给出相关的数值求解格式,对于各种工况下所反映出的力学特征进行有限元计算分析,与冻土界面层单剪物理试验进行对比验证,结果表明,所建模型是准确合理的。
为探究冻土界面层单剪损伤力学特性,本文根据冻黏土与结构接触界面层单剪力学特性试验结果,基于经典的摩尔库仑准则,将内聚力与摩擦系数作为一个与应力第一不变量相关的函数,建立适合于描述冻土材料破坏的本构模型。通过冻土界面层单剪损伤分析,在模型中引入塑性和损伤等内变量,同时建立与温度和粗糙度等相关影响因素的关系,根据热力学第二定律和正交法则,构建用于描述冻土与结构接触界面层单剪的弹塑性损伤模型。采用开发的冻土界面层单剪本构模型,给出相关的数值求解格式,对于各种工况下所反映出的力学特征进行有限元计算分析,与冻土界面层单剪物理试验进行对比验证,结果表明,所建模型是准确合理的。
为探究冻土界面层单剪损伤力学特性,本文根据冻黏土与结构接触界面层单剪力学特性试验结果,基于经典的摩尔库仑准则,将内聚力与摩擦系数作为一个与应力第一不变量相关的函数,建立适合于描述冻土材料破坏的本构模型。通过冻土界面层单剪损伤分析,在模型中引入塑性和损伤等内变量,同时建立与温度和粗糙度等相关影响因素的关系,根据热力学第二定律和正交法则,构建用于描述冻土与结构接触界面层单剪的弹塑性损伤模型。采用开发的冻土界面层单剪本构模型,给出相关的数值求解格式,对于各种工况下所反映出的力学特征进行有限元计算分析,与冻土界面层单剪物理试验进行对比验证,结果表明,所建模型是准确合理的。
为探究冻土与结构接触面的力学行为,使用研制的冻土与结构接触面直剪仪DDJ-1,系统研究循环剪切下人工冻黏土与结构接触面异向性力学特性的基本规律和主要影响因素。实验结果表明:(1)循环剪切过程中在同一剪切循环内,剪应力-相对剪切位移关系和相对法向位移-相对剪切位移变化规律,在剪切作用的正反2个方向上存在着明显的差异,即接触面异向性,接触面异向性分为接触面剪应力异向性和法向位移异向性;(2)接触面异向性随粗糙度增大而增加,但当粗糙度增大到一定值后,对其影响程度减弱。剪应力接触面异向性随法向应力的增大先增大后减弱,而相对法向位移异向性则随着法向应力的增大呈衰减性增大。接触面异向性随循环次数增加而减小;(3)接触面异向性受法向荷载和粗糙度影响,其发挥程度与初次剪切方向和冻土特性有关。研究结果对冻土盾构法施工具有重要参考价值。