蠕变是冻土区铁路路基变形的关键影响因素之一，常通过分级加载蠕变试验来研究冻土蠕变特性。通过曲线拟合方法标定蠕变模型参数前，常需要将冻土分级加载蠕变试验数据通过“陈氏法”转化为分别加载蠕变试验数据，转化过程较为繁琐。以时间硬化蠕变（Time Hardening Creep,THC）模型为例，对THC模型公式执行与“陈氏法”相逆的操作，推导出了THC模型的分级加载形式。基于此分级加载蠕变模型公式，可直接利用分级加载单轴蠕变试验数据，通过曲线拟合快速标定参数。另外，提供了不同时间单位和应力单位下THC模型参数的变换关系，无需曲线拟合，根据时间和应力单位变化前的参数即可直接标定单位变化后的变换参数。在-0.5、-2.0℃条件下对粗粒土进行了分级加载单轴蠕变试验，基于分级加载THC模型标定了参数，并用拟合参数和变换参数预测了经“陈氏法”转化后的分别加载数据，两种参数预测的相关系数均超过0.9。提出的分级加载THC模型和不同单位下的参数变换关系简化了参数标定流程，实现了参数的快速标定，为冻土地区铁路路基工程的设计和数值模拟提供了有效支持。
蠕变是冻土区铁路路基变形的关键影响因素之一，常通过分级加载蠕变试验来研究冻土蠕变特性。通过曲线拟合方法标定蠕变模型参数前，常需要将冻土分级加载蠕变试验数据通过“陈氏法”转化为分别加载蠕变试验数据，转化过程较为繁琐。以时间硬化蠕变（Time Hardening Creep,THC）模型为例，对THC模型公式执行与“陈氏法”相逆的操作，推导出了THC模型的分级加载形式。基于此分级加载蠕变模型公式，可直接利用分级加载单轴蠕变试验数据，通过曲线拟合快速标定参数。另外，提供了不同时间单位和应力单位下THC模型参数的变换关系，无需曲线拟合，根据时间和应力单位变化前的参数即可直接标定单位变化后的变换参数。在-0.5、-2.0℃条件下对粗粒土进行了分级加载单轴蠕变试验，基于分级加载THC模型标定了参数，并用拟合参数和变换参数预测了经“陈氏法”转化后的分别加载数据，两种参数预测的相关系数均超过0.9。提出的分级加载THC模型和不同单位下的参数变换关系简化了参数标定流程，实现了参数的快速标定，为冻土地区铁路路基工程的设计和数值模拟提供了有效支持。
蠕变是冻土区铁路路基变形的关键影响因素之一，常通过分级加载蠕变试验来研究冻土蠕变特性。通过曲线拟合方法标定蠕变模型参数前，常需要将冻土分级加载蠕变试验数据通过“陈氏法”转化为分别加载蠕变试验数据，转化过程较为繁琐。以时间硬化蠕变（Time Hardening Creep,THC）模型为例，对THC模型公式执行与“陈氏法”相逆的操作，推导出了THC模型的分级加载形式。基于此分级加载蠕变模型公式，可直接利用分级加载单轴蠕变试验数据，通过曲线拟合快速标定参数。另外，提供了不同时间单位和应力单位下THC模型参数的变换关系，无需曲线拟合，根据时间和应力单位变化前的参数即可直接标定单位变化后的变换参数。在-0.5、-2.0℃条件下对粗粒土进行了分级加载单轴蠕变试验，基于分级加载THC模型标定了参数，并用拟合参数和变换参数预测了经“陈氏法”转化后的分别加载数据，两种参数预测的相关系数均超过0.9。提出的分级加载THC模型和不同单位下的参数变换关系简化了参数标定流程，实现了参数的快速标定，为冻土地区铁路路基工程的设计和数值模拟提供了有效支持。
为合理设计冻结壁及确保施工安全,掌握人工冻土侧限条件下压缩变形特性非常必要。对山西省某煤矿深部黏土在不同冻结温度、含水率下,采用分级加载的方式进行侧限一维压缩试验,得到一维压缩应力-时间-轴向压缩变形之间的关系,并根据曲线变化分析可知:同一含水率及加载应力下,温度越低,轴向压缩变形量越小;相同温度下,随着含水率和加载应力的增加,压缩变形量也逐渐增大。引入Singh-Mitchell(S-M)模型,同时考虑温度、含水率和加载应力为模型自变量,建立改进S-M模型,通过对轴向压缩变形取对数的方式计算改进S-M模型参数。将改进S-M模型计算结果与侧限一维压缩变形试验结果进行比较,研究发现:模型计算曲线与试验曲线吻合度较高,模型计算曲线能够反映冻土从初始变形状态到稳定变形状态的变形特性,能准确预测压缩变形曲线的变化趋势,且改进S-M模型涉及参数较少,实际应用价值高。
为合理设计冻结壁及确保施工安全,掌握人工冻土侧限条件下压缩变形特性非常必要。对山西省某煤矿深部黏土在不同冻结温度、含水率下,采用分级加载的方式进行侧限一维压缩试验,得到一维压缩应力-时间-轴向压缩变形之间的关系,并根据曲线变化分析可知:同一含水率及加载应力下,温度越低,轴向压缩变形量越小;相同温度下,随着含水率和加载应力的增加,压缩变形量也逐渐增大。引入Singh-Mitchell(S-M)模型,同时考虑温度、含水率和加载应力为模型自变量,建立改进S-M模型,通过对轴向压缩变形取对数的方式计算改进S-M模型参数。将改进S-M模型计算结果与侧限一维压缩变形试验结果进行比较,研究发现:模型计算曲线与试验曲线吻合度较高,模型计算曲线能够反映冻土从初始变形状态到稳定变形状态的变形特性,能准确预测压缩变形曲线的变化趋势,且改进S-M模型涉及参数较少,实际应用价值高。
通过低温动三轴试验,采用分级加载方式逐级施加动荷载,对不同加载频率、围压和负温条件下青藏冻结黏土和兰州黄土的动应变幅值变化特征进行了试验研究。结果表明,同一级荷载作用下,动应变幅值随振次的增加基本不变,可以采用平均值来反映各级加载下的动应变幅值;不同加载频率、围压和温度条件下,动应变幅值随动应力幅值的变化规律相同,即随着动应力幅值的增加,动应变幅值逐渐增大;动应变幅值随加载频率的增加而减小,但减小的速率逐渐降低,动应变幅值最终趋于一稳定值,对于青藏黏土和兰州黄土,该稳定值均随加载级数的增加而增加;随着围压的增加,青藏黏土的动应变幅值变化不大,而兰州黄土的动应变幅值呈逐渐减小的趋势;动应变幅值随温度的降低而减小。动应力幅值对动应变幅值的影响最大,动荷载振动频率的影响次之,温度的影响第三,围压的影响最小。
基于黏弹性理论,将动态弹性模量的最大值定义为冻土的动模量,通过计算滞回曲线中直线斜率的方法来计算冻土的动模量。通过动三轴试验,对不同频率、围压和负温条件下冻土的动模量随动应变幅的变化规律进行了试验研究,结果表明:在不同频率(0.1～20 Hz)、围压(0.3～2 MPa)和负温(-0.2～-2℃)条件下,青藏黏土的动模量取值范围为393～1749 MPa,兰州黄土的动模量取值范围为101～713 MPa;同一级加载下,动模量随着振次的增加基本不变,可以采用平均值来表征该级加载下的动模量;对于青藏黏土和兰州黄土,不同频率条件下,动模量随动应变幅的增加最终趋于一稳定值,该稳定值随加载频率的增加而增大;不同温度和围压条件下,随着动应变幅的增加,动模量先减小再趋于一个稳定值,该稳定值随围压的变化较复杂,随温度的降低而增大。