接触面力学特性受冻融循环与流变作用存在显著的动态波动，直接影响冻土环境下桩基础长期服役性能，亟需深入研究。利用数值仿真，首先，建立考虑流变效应的冻土黏弹塑性本构模型；其次，对Kelvin模型进行改进，建立冻土–桩接触面黏弹性本构模型；进而构建综合考虑冻土、接触面流变效应的热力直接耦合模型。经室内模型试验验证后，采用该模型开展桩基础长期服役性能演变规律分析。结果表明：该接触面模型可反映应力水平对流变效应的影响。冻融循环过程中，地基升温时上部桩侧摩阻力逐渐降低(降幅39%)，下部桩侧摩阻力相应增大(增幅20%)；降温时反之。此外，流变效应长期作用下，上部桩侧逐渐发挥承载性能，摩阻力增大(增幅50%)，深部相应降低(降幅14%)，中性点在2/5桩长处。桩底压力与桩侧摩阻力存在严格的联动机制；整个桩长范围内桩侧摩阻力分布也存在上、下联动机制，某一深度处桩侧摩阻力的变化受控于整个桩体受力状态与其发展趋势。流变与冻融循环耦合作用，影响桩侧摩阻力的深度分布形态，使得桩基础承载模式动态变化，对桩基础服役性能存在显著影响。研究成果揭示了冻土地基中流变效应对桩基础长期服役性能的显著影响，将为进一步的仿真研...
接触面力学特性受冻融循环与流变作用存在显著的动态波动，直接影响冻土环境下桩基础长期服役性能，亟需深入研究。利用数值仿真，首先，建立考虑流变效应的冻土黏弹塑性本构模型；其次，对Kelvin模型进行改进，建立冻土–桩接触面黏弹性本构模型；进而构建综合考虑冻土、接触面流变效应的热力直接耦合模型。经室内模型试验验证后，采用该模型开展桩基础长期服役性能演变规律分析。结果表明：该接触面模型可反映应力水平对流变效应的影响。冻融循环过程中，地基升温时上部桩侧摩阻力逐渐降低(降幅39%)，下部桩侧摩阻力相应增大(增幅20%)；降温时反之。此外，流变效应长期作用下，上部桩侧逐渐发挥承载性能，摩阻力增大(增幅50%)，深部相应降低(降幅14%)，中性点在2/5桩长处。桩底压力与桩侧摩阻力存在严格的联动机制；整个桩长范围内桩侧摩阻力分布也存在上、下联动机制，某一深度处桩侧摩阻力的变化受控于整个桩体受力状态与其发展趋势。流变与冻融循环耦合作用，影响桩侧摩阻力的深度分布形态，使得桩基础承载模式动态变化，对桩基础服役性能存在显著影响。研究成果揭示了冻土地基中流变效应对桩基础长期服役性能的显著影响，将为进一步的仿真研...
接触面力学特性受冻融循环与流变作用存在显著的动态波动，直接影响冻土环境下桩基础长期服役性能，亟需深入研究。利用数值仿真，首先，建立考虑流变效应的冻土黏弹塑性本构模型；其次，对Kelvin模型进行改进，建立冻土–桩接触面黏弹性本构模型；进而构建综合考虑冻土、接触面流变效应的热力直接耦合模型。经室内模型试验验证后，采用该模型开展桩基础长期服役性能演变规律分析。结果表明：该接触面模型可反映应力水平对流变效应的影响。冻融循环过程中，地基升温时上部桩侧摩阻力逐渐降低(降幅39%)，下部桩侧摩阻力相应增大(增幅20%)；降温时反之。此外，流变效应长期作用下，上部桩侧逐渐发挥承载性能，摩阻力增大(增幅50%)，深部相应降低(降幅14%)，中性点在2/5桩长处。桩底压力与桩侧摩阻力存在严格的联动机制；整个桩长范围内桩侧摩阻力分布也存在上、下联动机制，某一深度处桩侧摩阻力的变化受控于整个桩体受力状态与其发展趋势。流变与冻融循环耦合作用，影响桩侧摩阻力的深度分布形态，使得桩基础承载模式动态变化，对桩基础服役性能存在显著影响。研究成果揭示了冻土地基中流变效应对桩基础长期服役性能的显著影响，将为进一步的仿真研...
接触面力学特性受冻融循环与流变作用存在显著的动态波动，直接影响冻土环境下桩基础长期服役性能，亟需深入研究。利用数值仿真，首先，建立考虑流变效应的冻土黏弹塑性本构模型；其次，对Kelvin模型进行改进，建立冻土–桩接触面黏弹性本构模型；进而构建综合考虑冻土、接触面流变效应的热力直接耦合模型。经室内模型试验验证后，采用该模型开展桩基础长期服役性能演变规律分析。结果表明：该接触面模型可反映应力水平对流变效应的影响。冻融循环过程中，地基升温时上部桩侧摩阻力逐渐降低(降幅39%)，下部桩侧摩阻力相应增大(增幅20%)；降温时反之。此外，流变效应长期作用下，上部桩侧逐渐发挥承载性能，摩阻力增大(增幅50%)，深部相应降低(降幅14%)，中性点在2/5桩长处。桩底压力与桩侧摩阻力存在严格的联动机制；整个桩长范围内桩侧摩阻力分布也存在上、下联动机制，某一深度处桩侧摩阻力的变化受控于整个桩体受力状态与其发展趋势。流变与冻融循环耦合作用，影响桩侧摩阻力的深度分布形态，使得桩基础承载模式动态变化，对桩基础服役性能存在显著影响。研究成果揭示了冻土地基中流变效应对桩基础长期服役性能的显著影响，将为进一步的仿真研...
接触面力学特性受冻融循环与流变作用存在显著的动态波动，直接影响冻土环境下桩基础长期服役性能，亟需深入研究。利用数值仿真，首先，建立考虑流变效应的冻土黏弹塑性本构模型；其次，对Kelvin模型进行改进，建立冻土–桩接触面黏弹性本构模型；进而构建综合考虑冻土、接触面流变效应的热力直接耦合模型。经室内模型试验验证后，采用该模型开展桩基础长期服役性能演变规律分析。结果表明：该接触面模型可反映应力水平对流变效应的影响。冻融循环过程中，地基升温时上部桩侧摩阻力逐渐降低(降幅39%)，下部桩侧摩阻力相应增大(增幅20%)；降温时反之。此外，流变效应长期作用下，上部桩侧逐渐发挥承载性能，摩阻力增大(增幅50%)，深部相应降低(降幅14%)，中性点在2/5桩长处。桩底压力与桩侧摩阻力存在严格的联动机制；整个桩长范围内桩侧摩阻力分布也存在上、下联动机制，某一深度处桩侧摩阻力的变化受控于整个桩体受力状态与其发展趋势。流变与冻融循环耦合作用，影响桩侧摩阻力的深度分布形态，使得桩基础承载模式动态变化，对桩基础服役性能存在显著影响。研究成果揭示了冻土地基中流变效应对桩基础长期服役性能的显著影响，将为进一步的仿真研...
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...
针对华北北部地区桩土界面的稳定性开展研究，采用往复直剪仪，在不同法向压力下进行常规直剪试验和往复直剪试验，重点探究了在负温条件下6种细粒含量(0%、10%、20%、30%、40%、50%)对冻土-混凝土界面冻结强度和剪切刚度的影响规律．结果表明：随着细粒含量的增大，常规直剪条件下界面的峰值强度变大，冰胶结强度占比随之提高，且割线模量也不断变大；在往复剪切作用下，界面剪切刚度随剪切循环次数的增加不断衰减，30%细粒含量时界面的剪切刚度衰减幅度最大；虽然细粒的加入会增大界面的剪切刚度，提高界面抵抗变形的能力，但在往复剪切作用下细粒会使界面剪切刚度衰减幅度变大，不利于结构的稳定性．通过层次分析法得出往复剪切次数、细粒含量、环境负温对界面剪切刚度的影响权重分别为58.52%、25.40%、16.08%；该分析结果可为相关工程实践提供参考依据．
针对华北北部地区桩土界面的稳定性开展研究，采用往复直剪仪，在不同法向压力下进行常规直剪试验和往复直剪试验，重点探究了在负温条件下6种细粒含量(0%、10%、20%、30%、40%、50%)对冻土-混凝土界面冻结强度和剪切刚度的影响规律．结果表明：随着细粒含量的增大，常规直剪条件下界面的峰值强度变大，冰胶结强度占比随之提高，且割线模量也不断变大；在往复剪切作用下，界面剪切刚度随剪切循环次数的增加不断衰减，30%细粒含量时界面的剪切刚度衰减幅度最大；虽然细粒的加入会增大界面的剪切刚度，提高界面抵抗变形的能力，但在往复剪切作用下细粒会使界面剪切刚度衰减幅度变大，不利于结构的稳定性．通过层次分析法得出往复剪切次数、细粒含量、环境负温对界面剪切刚度的影响权重分别为58.52%、25.40%、16.08%；该分析结果可为相关工程实践提供参考依据．
为研究高温冻土-混凝土接触面的蠕变特性，利用自行研制的大型蠕变剪切仪，开展了-1℃条件下冻结粉土与粗糙度分别为0,0.538,0.775,1.225 mm混凝土接触面的分级加载蠕变试验。分析了分级加载条件下接触面蠕变曲线规律及接触面破坏特征，并将分级加载曲线转换为分别加载曲线，研究蠕变速率随时间变化规律，建立剪应力-稳定蠕变速率函数，从而得到接触面长期强度值，进一步建立接触面长期强度与粗糙度的函数关系，以探讨粗糙度抵抗蠕变的作用机理。结果表明：高温冻结粉土-混凝土接触面分级加载强度及剪切破坏时间与粗糙度呈线性正相关，随着粗糙度的增大，剪切破坏界面向土体内部偏移，破坏类型由接触面滑移破坏向土体内部破坏发展；通过陈氏法将分级加载曲线转换为分别加载曲线，得到的分别加载蠕变曲线具有衰减和非衰减蠕变特征；建立稳定蠕变速率与剪应力的函数关系符合arrhenius方程，从而得到接触面长期强度仅约为分级加载强度的20%,说明高温冻结粉土-混凝土接触面具有显著的流变效应；接触面长期强度随粗糙度的增大呈线性增长，接触面粗糙度由0 mm增大到1.225 mm时，长期强度可增大220%,可通过增大接触表面粗糙...