应用混合物连续介质理论,考虑了土颗粒骨架、冰、水三相介质,选取土颗粒位移、孔隙水位移、孔隙水压和孔隙冰压为基本变量,采用Bishop有效应力原理,建立了饱和冻土多孔介质的弹性波弥散方程。经理论推导,给出了饱和冻土中弹性波的传播速度及衰减的解析表达式。通过数值算例,探讨了饱和冻土中两种压缩波(Pl波和P2波)及剪切波(S波)的波速和衰减与频率和孔隙率、含冰量等土参数的关系。通过参数分析研究了饱和冻土中3种体波的传播特性。
【中文摘要】结合已有关于冻结缘特性的实验和理论研究成果，借助非线性科学中关于"斑图"动力学机制的研究思想和方法，分析现有资料并补充实验，认识单个冰透镜体生成、生长的规律，确定冻结相变区析冰所形成的"斑图"结构的分形几何特征。利用重整化群方法，通过构造适当的标度变换，探讨冰透镜体"斑图"结构形成和发展的动力学理论机制，研究控制参量与宏观外部影响因素之间的关系。土冻结过程中析冰"斑图"发育的动力学机制是冻土科学一个关键性的理论问题，是建立土体冻结过程本构理论的基础。本项研究有助于全面理解正冻土中水-热与相变的耦合过程，对多年冻土地区特殊地貌形成过程的认识，对保证寒区工程建筑物的顺利施工和安全运营，并减小对冻土环境的影响等具有基础性的意义。
2005-01在连续统力学的混合物理论框架下研究了冻土的力学 热学性质 ,建立了相应的本构关系 .以此为基础 ,首先给出了层冰形成的一个判别准则 ,研究了孔隙率对冻胀量的影响 ,所得规律能很好地解释已有试验结果 .其次 ,推导出控制冻土水热迁移过程的场方程为具有可动边界的非线性Burgers型方程 ,这一发现为研究土体冻结过程中的非线性效应提供了理论基础 .