冻土-结构物界面力学行为是工程设计的重要依据，界面的力学性能受应力状态的影响。为了探究三维应力对界面力学特性的影响，开展-5℃下不同围压、粗糙度和含水率的冻土-钢三轴剪切试验，分析冻土-钢界面力学特性和抗剪强度参数指标；设计不同因素的正交试验，对各因素进行显著性分析。结果表明：含水率和粗糙度对界面抗剪强度的影响均呈先增后减的趋势，围压与界面抗剪强度呈正相关；含水率低于最优含水率时，应力-应变曲线为强应变软化型，高于最优含水率时，应力-应变曲线为弱应变软化型；冻土-钢界面抗剪强度影响因素由强到弱依次为：含水率、温度、粗糙度和围压。基于损伤力学模型，给出了考虑围压、粗糙度和含水率影响的冻土-钢界面损伤力学模型，该模型可以较好描述峰值强度前的剪应力-位移关系。研究结果可为明晰冻土与结构物界面的极限承载力提供参考。
寒区多年冻土斜坡内部存在的下卧冰层对多年冻土斜坡稳定有着重要影响。为探究冰-冻土界面力学特性对斜坡稳定的影响，该研究以冰-冻土界面为研究对象，在低温环境（-3℃）下开展了不同冻土初始孔隙比和含水率下的冰-冻土界面及对应的冰-土颗粒界面直接剪切试验，建立了考虑冰晶胶结特性的冰-冻土界面非线性弹性损伤模型，结合试验结果对模型进行了验证，并分析了界面在剪切过程中切线刚度的变化规律。结果表明：冰-土颗粒界面的剪切应力表现为应变硬化特性，而冰-冻土界面的剪应力在峰值强度之后迅速下降，表现为应变软化特性。冰-冻土界面结构系数峰值点对应的剪切位移随着含水率的增大而增大，当冻土初始孔隙比为1.0、0.8和0.6，冻土初始含水率从14%增大至18%时剪切位移分别增大了32.7%、41.3%和52.1%。在-3℃下，冻土的初始含水率越大，则界面处的胶结冰越多，黏聚强度对界面的抗剪强度贡献也就越大。当结构系数达峰值点后，界面开始产生损伤，并随着剪切位移的增加进入加速损伤阶段。剪切过程中界面的切线刚度呈先增大后减小的趋势，在结构系数峰值点处为0，之后切线刚度随着剪切位移的增加逐渐减小。此外，界面的峰值切线刚度...
为了探究含水率与围压变化对高温冻土物理力学性质的影响，以新疆伊犁河谷高温冻结黄土为研究对象，开展了黄土的矿物成分、物理性质，以及不同含水率和围压条件下冻土的三轴压缩试验。结果表明：伊犁黄土的粉粒与黏粒粒组含量占比较高，对冻融作用的反应敏感。低含水率时表现为应变软化现象，破坏形态以脆性剪切破坏为主，饱和含水率时表现为应变硬化现象，破坏形态以塑性鼓胀变形破坏为主，软化系数随含水率增大而逐渐减小。随着含水率增大，峰残内摩擦角逐渐降低，峰残黏聚力逐渐增大，变形模量逐渐增大。随着围压增大，弹性模量和损伤演化特征参数均逐渐降低，引入的损伤力学本构模型能够较好地描述高温冻土在不同含水率和围压影响下的应力应变全过程。研究成果可为伊犁河谷冻融滑坡成灾机理研究提供力学参数与理论依据支撑。
为探索不同冻融循环次数和围压作用对季节冻土区路基土在不同含水率条件下的应力-应变关系及损伤机理，以辽宁阜新市某公路区间为试验路段，采用环刀法选取试验路段路基土样，通过冻融循环及三轴压缩试验，得到在不同冻融循环次数及围压作用下路基土的应力-应变曲线变化规律；根据损伤力学及统计学原理，将Weibull分布与Lemaitre有效应力原理相结合，建立了季节冻土区路基土损伤本构模型。结果表明：冻融循环作用可导致路基土试件强度降低，且随着试件含水率的增加，应力-应变曲线呈现由应变软化逐渐表现为应变硬化特征，试件最优含水率为应变软化与应变硬化的分界点；随着围压的增大试件强度增加，在冻融循环次数较少且围压较低时，试件的应力-应变曲线出现峰值应力，曲线表现出应变软化特征，在冻融循环次数较多且围压较大时容易出现应变硬化现象；经对比分析，所建立的损伤本构模型与试验应力-应变曲线吻合度较好，且模型所需参数均可通过三轴试验获得，说明该模型能够较好地描述季节冻土区路基土的应力-应变关系，具有实用性。另由试验结果可知，为降低东北地区冻融循环作用对季节冻土区路基强度的影响，提前做好路基的防排水工作对于路基冻融病害防治...
为探究水泥固化路基填料在季节性冻土区的特性，通过试验，针对其在冻融损伤条件下的养生时间、水泥占比等情况进行探究，分析水泥固化路基在季节性冻土区条件下的冻融损伤规律，为相关区域的工程建设开展提供有效信息支持。
以典型冻土为研究对象，通过不同冻融循环次数的冻融循环实验、不同温度的冻结实验以及不同应变率的冲击动态实验，综合研究了冻融循环冻土的冲击动态力学性能。结果表明，冻土存在冻融循环效应，随着冻融循环次数的增加，冻土的峰值应力有一定程度的降低，但在达到临界冻融循环次数后，峰值应力将维持稳定；同时，冻土表现出明显的应变率效应和温度效应，其峰值应力随应变率的增加或温度的降低而增加。通过定义冻融损伤因子，推导满足Weibull分布的冲击损伤，提出了一个基于Z-W-T方程的损伤黏弹性本构模型。该模型可较好地描述冻融循环后冻土的冲击动态力学行为，为研究季节性冻土区冻土的冲击动态破坏提供参考。
冻土与构筑物界面本构模型对寒区工程的设计、分析和数值模拟至关重要.耦合粘聚损伤模型和摩擦模型建立了冻土与构筑物界面的一维本构模型.模型从界面的细观力学特征出发,考虑胶结冰在界面剪切过程中的力学响应及界面出现相对滑动后的摩擦力学特征,将界面微元区域分为损伤部分和非损伤部分进行分析.在界面发生相对位移的过程中,微元由非损伤向完全损伤过渡,其中非损伤部分假设为弹性变形,随着损伤的发展摩擦力逐渐发挥作用.基于界面的基本运动学假设得到了微元体损伤演化过程和摩擦演化过程,进而依据均匀化方法建立了界面的本构关系,模型中的参数物理意义明确且容易从试验数据中获取.数值结果表明模型对界面的应变软化型曲线和应变硬化型曲线都有较好的拟合效果,试验曲线中的关键参数在模型中都能够体现.
为探究水泥固化土在冻融循环作用下的疲劳损伤发展规律,基于对比不同水泥掺量改良土的应力-应变关系曲线,定义了水泥土强度损伤破坏方式;结合冻融损伤试验结果,分析了冻融损伤内部缺陷产生和发展的过程;以弹性模量作为损伤变量,得到了以弹性模量表征的水泥固化土冻融损伤模型;通过对试验数据的拟合,得到了各试验参数。采用其他地区不同试验条件下的试验结果对所建立的模型进行验证,结果表明,损伤模型可以很好地反映水泥固化土在冻融循环作用下的疲劳损伤扩展规律。
以赵固二矿西风井冻结爆破掘进施工为背景,对爆破作用下冻结管的振动力学响应进行了研究。依据爆炸应力波理论,分析了考虑P波垂直入射时冻结管的力学响应机制。采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件模拟了冻结管受爆炸作用下的振动响应规律:振动波入射冻结管同一截面各测点振动速度相差不大,背爆侧振动速度最大,与P波入射成45°附近处冻结管振动速度较小。拟合出拉应力与振动速度的关系式。结合理论分析与数值模拟,得出冻土爆破时冻结管的安全阈值为64.76cm/s。研究成果可为类似工程爆破设计与振动控制提供参考。
随着寒区工程建设成为中国基础建设的又一大热点,对于冻土冲击动态力学性能及其本构模型的研究已显得十分必要。不同冻结温度的冻土试样通过采用分离式霍普金森压杆(SHPB)进行了不同应变率下的单轴冲击压缩实验。实验结果表明:冻土的弹性模量随着冻结温度的降低而升高,没有明显的率相关性;冻土的强度随着冻结温度的下降和加载应变率的升高而增大。基于实验结果,采用平均化方法推导了与冻结温度相关的冻土等效弹性常数的表达式。同时,采用基体各向同性化的切线模量法建立了冻土的动态塑性细观力学模型。进而,引入与冻结温度和加载应变率相关的连续损伤演化模型构建了冻土的冲击动态本构模型。相应的模拟结果表明,该模型能够很好地描述冻土的动态力学行为。