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。
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...
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...
钙质黏土地层具有结冰温度低、冻结后膨胀性大、遇水易崩解、强度低等工程地质问题，一直是冻结法施工的重难点。建立形式较为简洁的剪切模型是设计钙质黏土冻结壁的关键。以淮南地区深部原状钙质黏土为研究对象，进行不同温度和围压下的三轴剪切试验，得到了温度、围压对应力-应变的影响规律，建立了剪切强度与冻结温度、围压间的关系。针对冻结钙质黏土三轴剪切应力应变性质介于理想弹性与理想塑性之间的特性，将分数阶微积分引入双曲线模型，建立了能同时考虑温度和围压影响的冻结钙质黏土分数阶双曲线模型。将应变进行分数阶变化，得到分数阶应变与应力间的线性关系，进而分别建立温度、围压影响下的方程组。通过求解线性方程组，得到分数阶双曲线模型参数。通过对比分数阶双曲线模型计算的应力值、邓肯-张模型计算的应力值和冻结钙质黏土的试验值，表明所建立的冻结钙质黏土分数阶双曲线模型能够很好地描述钙质黏土应力-应变曲线的规律，拟合精度更高。所建立的模型概念清晰、参数少、易于确定且物理意义明确，便于工程运用。
钙质黏土地层具有结冰温度低、冻结后膨胀性大、遇水易崩解、强度低等工程地质问题，一直是冻结法施工的重难点。建立形式较为简洁的剪切模型是设计钙质黏土冻结壁的关键。以淮南地区深部原状钙质黏土为研究对象，进行不同温度和围压下的三轴剪切试验，得到了温度、围压对应力-应变的影响规律，建立了剪切强度与冻结温度、围压间的关系。针对冻结钙质黏土三轴剪切应力应变性质介于理想弹性与理想塑性之间的特性，将分数阶微积分引入双曲线模型，建立了能同时考虑温度和围压影响的冻结钙质黏土分数阶双曲线模型。将应变进行分数阶变化，得到分数阶应变与应力间的线性关系，进而分别建立温度、围压影响下的方程组。通过求解线性方程组，得到分数阶双曲线模型参数。通过对比分数阶双曲线模型计算的应力值、邓肯-张模型计算的应力值和冻结钙质黏土的试验值，表明所建立的冻结钙质黏土分数阶双曲线模型能够很好地描述钙质黏土应力-应变曲线的规律，拟合精度更高。所建立的模型概念清晰、参数少、易于确定且物理意义明确，便于工程运用。
钙质黏土地层具有结冰温度低、冻结后膨胀性大、遇水易崩解、强度低等工程地质问题，一直是冻结法施工的重难点。建立形式较为简洁的剪切模型是设计钙质黏土冻结壁的关键。以淮南地区深部原状钙质黏土为研究对象，进行不同温度和围压下的三轴剪切试验，得到了温度、围压对应力-应变的影响规律，建立了剪切强度与冻结温度、围压间的关系。针对冻结钙质黏土三轴剪切应力应变性质介于理想弹性与理想塑性之间的特性，将分数阶微积分引入双曲线模型，建立了能同时考虑温度和围压影响的冻结钙质黏土分数阶双曲线模型。将应变进行分数阶变化，得到分数阶应变与应力间的线性关系，进而分别建立温度、围压影响下的方程组。通过求解线性方程组，得到分数阶双曲线模型参数。通过对比分数阶双曲线模型计算的应力值、邓肯-张模型计算的应力值和冻结钙质黏土的试验值，表明所建立的冻结钙质黏土分数阶双曲线模型能够很好地描述钙质黏土应力-应变曲线的规律，拟合精度更高。所建立的模型概念清晰、参数少、易于确定且物理意义明确，便于工程运用。