以昆明地区泥炭质土为研究对象，掺入不同比例的标准硅酸盐水泥制成重塑土样并进行低温环境下单轴抗压试验，研究土样单轴应力应变关系及其抗压强度变化规律。将水泥掺量函数代入指数模型中，引入Riemann-Liouville型分数阶微积分算子，建立改进的冻结改良泥炭质土分数阶指数模型，变换得到不同水泥掺量的应力应变方程组及分数阶导数模型参数。再将温度函数代入指数模型，建立考虑温度和掺量共同影响的分数阶指数模型。运用蒙特卡罗方法计算模型的可靠度，分析模型与参数的相关规律。结果表明，改进的冻结改良泥炭质土本构模型能够较好地描述各水泥掺量和温度下的应力应变趋势，计算值与试验值拟合较好，模型参数较少，便于工程应用。
以昆明地区泥炭质土为研究对象，掺入不同比例的标准硅酸盐水泥制成重塑土样并进行低温环境下单轴抗压试验，研究土样单轴应力应变关系及其抗压强度变化规律。将水泥掺量函数代入指数模型中，引入Riemann-Liouville型分数阶微积分算子，建立改进的冻结改良泥炭质土分数阶指数模型，变换得到不同水泥掺量的应力应变方程组及分数阶导数模型参数。再将温度函数代入指数模型，建立考虑温度和掺量共同影响的分数阶指数模型。运用蒙特卡罗方法计算模型的可靠度，分析模型与参数的相关规律。结果表明，改进的冻结改良泥炭质土本构模型能够较好地描述各水泥掺量和温度下的应力应变趋势，计算值与试验值拟合较好，模型参数较少，便于工程应用。
以昆明地区泥炭质土为研究对象，掺入不同比例的标准硅酸盐水泥制成重塑土样并进行低温环境下单轴抗压试验，研究土样单轴应力应变关系及其抗压强度变化规律。将水泥掺量函数代入指数模型中，引入Riemann-Liouville型分数阶微积分算子，建立改进的冻结改良泥炭质土分数阶指数模型，变换得到不同水泥掺量的应力应变方程组及分数阶导数模型参数。再将温度函数代入指数模型，建立考虑温度和掺量共同影响的分数阶指数模型。运用蒙特卡罗方法计算模型的可靠度，分析模型与参数的相关规律。结果表明，改进的冻结改良泥炭质土本构模型能够较好地描述各水泥掺量和温度下的应力应变趋势，计算值与试验值拟合较好，模型参数较少，便于工程应用。
在拱北隧道施工中首次采用的管幕冻结法暴露了设计阶段未能预见的施工期长期稳定性问题，涉及管幕冻土复合结构中冻土与结构接触面的剪切蠕变特性。目前尚缺乏针对冻土与结构接触面的蠕变模型来准确描述接触面的剪切蠕变特性。基于分数阶导数推导建立能够同时描述冻土与结构接触面在衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变3个阶段力学行为的理论模型，该模型将Maxwell模型中的黏弹性部分替换为Abel黏壶元件，并融合一个由剪应力控制的蠕变加速元件；通过自主改装仪器，得到冻土与钢材接触面剪切蠕变试验结果；基于Python语言开发含分数阶的多参数同步最小二乘拟合程序，拟合对比各因素条件下冻土与结构接触面剪切蠕变试验曲线；最后，分析模型中应力控制加速元件参数敏感性，揭示加速指数N和分数阶阶数λ对加速蠕变阶段的影响规律。研究结果表明：(1)分数阶Maxwell加速模型中分数阶导数明显改善蠕变曲线的非线性渐进过程，而剪应力控制加速元件准确地模拟加速蠕变阶段；(2)与传统模型相比，在不同试验条件下分数阶Maxwell加速模型均展现了更高的适用性和精准性；(3)蠕变模型中加速指数N越大，其加速效果越明显，速率也越快；随着分数阶阶数λ...
在拱北隧道施工中首次采用的管幕冻结法暴露了设计阶段未能预见的施工期长期稳定性问题，涉及管幕冻土复合结构中冻土与结构接触面的剪切蠕变特性。目前尚缺乏针对冻土与结构接触面的蠕变模型来准确描述接触面的剪切蠕变特性。基于分数阶导数推导建立能够同时描述冻土与结构接触面在衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变3个阶段力学行为的理论模型，该模型将Maxwell模型中的黏弹性部分替换为Abel黏壶元件，并融合一个由剪应力控制的蠕变加速元件；通过自主改装仪器，得到冻土与钢材接触面剪切蠕变试验结果；基于Python语言开发含分数阶的多参数同步最小二乘拟合程序，拟合对比各因素条件下冻土与结构接触面剪切蠕变试验曲线；最后，分析模型中应力控制加速元件参数敏感性，揭示加速指数N和分数阶阶数λ对加速蠕变阶段的影响规律。研究结果表明：(1)分数阶Maxwell加速模型中分数阶导数明显改善蠕变曲线的非线性渐进过程，而剪应力控制加速元件准确地模拟加速蠕变阶段；(2)与传统模型相比，在不同试验条件下分数阶Maxwell加速模型均展现了更高的适用性和精准性；(3)蠕变模型中加速指数N越大，其加速效果越明显，速率也越快；随着分数阶阶数λ...
人工冻土的蠕变特性受温度场、水分场、应力场的相互影响，而传统的岩土本构模型未能考虑温度、含水率等因素。为了表达冻土介于理想固体和理想流体之间的某种“勾兑效应”,基于岩土的经验模型，将分数阶导数理论引入其中，建立受水、热、力三场耦合影响的人工冻土分数阶蠕变模型。将西安某煤矿黏土重塑并进行不同温度、含水率的单轴抗压和单轴蠕变试验，得到温度和含水率对冻结重塑黏土强度特性和蠕变特性的影响规律。分析冻结重塑黏土在不同负温、含水率及两种应力等级下的蠕变曲线，得到lg t-lg ε曲线的线性关系，进而得出冻结重塑黏土分数阶蠕变模型相关参数与温度、含水率的函数关系。对比分数阶冻土蠕变模型试验值与计算值，发现该模型能够很好地反映冻土在不同应力等级下其蠕变随温度和含水率的变化规律，对指导寒区冻土工程设计与施工具有重要意义。
人工冻土的蠕变特性受温度场、水分场、应力场的相互影响，而传统的岩土本构模型未能考虑温度、含水率等因素。为了表达冻土介于理想固体和理想流体之间的某种“勾兑效应”,基于岩土的经验模型，将分数阶导数理论引入其中，建立受水、热、力三场耦合影响的人工冻土分数阶蠕变模型。将西安某煤矿黏土重塑并进行不同温度、含水率的单轴抗压和单轴蠕变试验，得到温度和含水率对冻结重塑黏土强度特性和蠕变特性的影响规律。分析冻结重塑黏土在不同负温、含水率及两种应力等级下的蠕变曲线，得到lg t-lg ε曲线的线性关系，进而得出冻结重塑黏土分数阶蠕变模型相关参数与温度、含水率的函数关系。对比分数阶冻土蠕变模型试验值与计算值，发现该模型能够很好地反映冻土在不同应力等级下其蠕变随温度和含水率的变化规律，对指导寒区冻土工程设计与施工具有重要意义。
为表达介于理想固体和理想流体之间的人工冻土蠕变特性，常用弹簧元件、黏壶元件与滑块元件间的复杂组合来实现。基于分数阶导数理论则可用较简单的模型来表达人工冻土蠕变性质。分析山西某矿井井筒检查孔黏土不同冻结温度下的单轴抗压、蠕变试验曲线，得到温度对冻结黏土单轴抗压应力应变及蠕变特性的影响规律。在Singh-Mitchell模型的基础上，引入分数阶导数理论，建立受冻结温度、加载等级影响的分数阶冻土蠕变模型。通过分析蠕变与时间取对数的拟合曲线发现两者具有线性关系，进而得出与温度有关的模型参数。鉴于建立的分数阶冻土蠕变模型不能反映冻土蠕变加速阶段，将损伤因子引入建立的分数阶蠕变模型，建立人工冻土分数阶损伤蠕变模型。对比分析分数阶蠕变模型计算值与试验值，表明该模型能够很好地反映人工冻结黏土在稳定蠕变阶段、加速蠕变阶段变形发展特点。建立的Singh-Mitchell分数阶蠕变模型参数少、易于确定且有一定的物理意义，便于工程应用。
为表达介于理想固体和理想流体之间的人工冻土蠕变特性，常用弹簧元件、黏壶元件与滑块元件间的复杂组合来实现。基于分数阶导数理论则可用较简单的模型来表达人工冻土蠕变性质。分析山西某矿井井筒检查孔黏土不同冻结温度下的单轴抗压、蠕变试验曲线，得到温度对冻结黏土单轴抗压应力应变及蠕变特性的影响规律。在Singh-Mitchell模型的基础上，引入分数阶导数理论，建立受冻结温度、加载等级影响的分数阶冻土蠕变模型。通过分析蠕变与时间取对数的拟合曲线发现两者具有线性关系，进而得出与温度有关的模型参数。鉴于建立的分数阶冻土蠕变模型不能反映冻土蠕变加速阶段，将损伤因子引入建立的分数阶蠕变模型，建立人工冻土分数阶损伤蠕变模型。对比分析分数阶蠕变模型计算值与试验值，表明该模型能够很好地反映人工冻结黏土在稳定蠕变阶段、加速蠕变阶段变形发展特点。建立的Singh-Mitchell分数阶蠕变模型参数少、易于确定且有一定的物理意义，便于工程应用。
人工冻土可看成是理想固体和理想流体以某种比例进行的勾兑，其力学特性既不符合胡克定律，也不遵守牛顿黏性定律，而是遵守介于它们之间的某种关系，分数阶导数能够很好地描述这种勾兑效应。对合肥膨胀土在不同冻结温度下进行单轴压缩试验，得到冻结温度对应力-应变的影响规律。将分数阶导数引入指数模型，将它改进为人工冻土单轴压缩下应力-应变分数阶指数模型。通过对建立的模型两边取自然对数，得到不同温度下应力-应变线性方程组，求解建立方程组确定出分数阶导数模型参数。为进一步验证所建立模型的适用性，引用一组南京冻结粉质黏土三轴剪切试验，在分数阶系数中考虑围压的影响，将它改进为能考虑围压影响的应力-应变分数阶指数模型。将改进的人工冻土应力-应变分数阶指数模型的计算结果与试验结果进行比较，结果表明：计算结果与试验结果吻合度较高，能准确地预测单轴压缩、三轴压缩剪切应力-应变曲线的变化趋势。改进后的分数阶导数模型参数较少且有明确的物理意义，便于工程应用。当前的模型仅仅适用于应变硬化型，为了能进一步描述应变软化型的力学特性，下一步将在模型中考虑损伤进而建立应变软化型分数阶指数模型。同时，如何在模型中反映冻土的结构性与各向...