研究冻土的动态力学性能对于地下工程人工冻结法施工等具有重要意义.本文应用分离式霍普金森压杆(SHPB),研究了冻土单轴动态加载下的力学性能,涉及-3、-8、-13、-17、-23和-28℃共6个负温的冻土,应变率范围350～1200s-1.获得了相应条件下的冻土应力应变关系.冻土的单轴动态应力应变曲线具有脆性特征.发现冻土具有温度和应变率效应,其强度随温度降低和应变率增大而增大,最终应变随应变率增大而增大.冻土温度越低,应变率敏感性越强;加载应变率越高,冻土的温度效应越显著.文中提出的粘弹性损伤型本构模型能够较好的描述6个温度冻土的应力应变关系.
采用分离式霍普金森压杆(SHPB),对于-17℃冻土进行了应变率约350、600、800、1 000和1 200 s-1的单轴冲击实验。获得了其相应应变率下的应力应变关系。发现其没有明显的屈服现象,具有显著的应变率效应,其峰值应力与最终应变均随加载应变率增大而增大,并且具有一定的线性关系。引入含损伤的Johnson-Cook模型,描述-17℃冻土的应力应变关系,发现在600～1 200 s-1的加载应变率范围内,该模型具有较好的适用性。
为研究冻土单轴加载下的冲击动态力学性质,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)在-28～-3℃不同负温下对人工冻土进行了应变率范围800～1500s-1的冲击实验。获得了人工冻土在不同温度与不同应变率下的应力应变关系,发现人工冻土具有显著的应变率效应和温度效应,即冻土动强度随应变率增大和温度的降低而增大。单轴高应变率加载下,冻土没有明显的屈服现象,加载后试样完全破坏。
