深部人工冻土黏弹塑损伤耦合本构模型研究及其验证

采用改进的Mohr-Coulomb屈服准则(Zienkiewicz-Pande准则),建立了能描述人工冻土3个阶段蠕变特性的黏弹塑损伤耦合本构模型.基于该本构模型建立了模型的柔度矩阵,将本构模型嵌入到ADINA有限元程序中.计算表明:数值模拟得到的人工冻土蠕变特性曲线与实测值吻合良好,最大误差为4.8%,说明基于改进的Mohr-Coulomb准则建立的黏弹塑损伤耦合本构模型能够准确的描述人工冻土剪切特性和3个阶段的蠕变特性.获得的本构模型具有参数少、容易确定等优点.深部人工冻土黏弹塑损伤耦合本构模型的建立,对于人工冻土结构物长期稳定分析和预测具有重大的理论指导意义.

应力路径下深部人工冻结黏土三轴剪切试验研究

采用先固结、低温下冻结后轴向加载的试验方法,模拟多圈冻结管的冻结井筒开挖时深部冻黏土在径向卸载过程中的力学过程。通过大量的三轴剪切试验,获得了不同冻结温度、固结围压和应力路径下的冻黏土剪切试验结果:偏应力较小时人工冻土的三轴剪切应力—应变曲线呈直线型,可以选用Mohr-Coulomb屈服函数来描述,若偏应力很大时人工冻土的三轴剪切应力—应变曲线为抛物线型分布,可以选用改进的Zienkiewicz-Pande抛物线型屈服准则来表达;随着固结围压的增大和冻结温度的降低冻土剪切强度也成比例增加,约0.2MPa/℃。