冻土二元介质模型探讨——以-6℃冻结粉土为例

摘要：

二元介质模型已成功用于模拟未冻结岩土材料,比如岩石、均质或各向异性结构性土、超固结黏土、堆石料以及黄土.类似地,为了探讨冻土的应力应变关系,此处引入二元介质模型来模拟其应力应变关系.基于岩土破损力学理论框架和二元介质模型概念,将饱和冻结粉土抽象成具有强胶结特性的胶结元(冻土骨架)和无胶结特性的摩擦元(融土骨架),胶结元在一定围压下会产生压碎和压融现象,随围压的增大逐步破损并向摩擦元转化,二者共同承担外荷载.在-6℃和0.3~15.0 MPa围压下对冻结粉土进行了一系列低温三轴压缩试验,结果表明:随变形的增大,应力应变曲线均呈三阶段变化,分别是线弹性阶段、弹塑性阶段和应变软化阶段;强度随围压的增大呈先增大后减小的趋势,极限强度对应下的围压称为临界围压,且临界围压下的软化现象最不明显.通过细观角度运用二元介质模型概念探讨了冻土变形破损机理,在非均质材料均匀化理论基础上建立了冻土二元介质模型,讨论了破损率函数演化规律.理论与试验结果对比表明,所建立的模型可以较好地模拟冻土的应变硬化和软化现象.

关键词：岩土破损力学、冻结粉土、二元介质模型、破损机制、胶结元、摩擦元

所属期刊栏目：40

分类号：TU445(土力学、地基基础工程)

资助基金：中国科学院"百人计划"项目;国家自然科学基金项目41771066

在线出版日期：2018-02-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：82-90