为准确预测并有效控制高寒高海拔地区洞室围岩的稳定性,针对不同冻融循环作用下砂岩进行分级卸荷蠕变试验,揭示砂岩衰减、稳态和加速蠕变3阶段特征;通过引入非线性粘滞元件对牛顿黏性系数进行修正,将冻融循环与三轴卸荷蠕变行为相结合,提出能够表征蠕变全过程的非线性黏弹塑性本构模型,并基于ABAQUS用户自定义材料接口完成模型二次开发。研究结果表明:该模型较传统西原模型显著提高蠕变行为拟合精度。研究结果可为高寒高海拔地区洞室围岩卸荷蠕变预测与稳定性控制提供理论支撑。
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。
目的 准确计算冻土蠕变对人工冻结壁设计至为重要。为能更好地掌握冻结钙质黏土蠕变发展规律的目的。方法 对取自淮南某矿井筒检查孔深部原状钙质黏土进行单轴抗压试验与蠕变试验,建立了能反应冻结温度和应力加载等级影响的冻结钙质黏土双曲线蠕变本构模型。将蠕变试验时的瞬时应变、蠕变加载应力值以及应变-时间曲线代入蠕变模型公式并求解参数,构建出可以分别描述冻结钙质黏土瞬时应变和蠕变应变两部分的蠕变模型,并进行验证。鉴于冻结温度场不均匀性,采用蒙特卡洛法考虑温度参数的空间变异性对蠕变模型进行可靠性分析,表明所建模型能更好地预测低温下高应力水平冻结钙质黏土蠕变特性。结果 所建模型计算结果表明,理论值与试验值拟合优度较高,便于实际工程应用,结论 可为钙质黏土冻结壁稳定性研究提供参考。
目的 准确计算冻土蠕变对人工冻结壁设计至为重要。为能更好地掌握冻结钙质黏土蠕变发展规律的目的。方法 对取自淮南某矿井筒检查孔深部原状钙质黏土进行单轴抗压试验与蠕变试验,建立了能反应冻结温度和应力加载等级影响的冻结钙质黏土双曲线蠕变本构模型。将蠕变试验时的瞬时应变、蠕变加载应力值以及应变-时间曲线代入蠕变模型公式并求解参数,构建出可以分别描述冻结钙质黏土瞬时应变和蠕变应变两部分的蠕变模型,并进行验证。鉴于冻结温度场不均匀性,采用蒙特卡洛法考虑温度参数的空间变异性对蠕变模型进行可靠性分析,表明所建模型能更好地预测低温下高应力水平冻结钙质黏土蠕变特性。结果 所建模型计算结果表明,理论值与试验值拟合优度较高,便于实际工程应用,结论 可为钙质黏土冻结壁稳定性研究提供参考。
冻土动力学是寒区岩土工程所要考虑的重要内容,是研究冻土抗震和抗长期循环荷载的理论基础。本文主要介绍了冻土动力学参数的测试方法,回顾了冻土动力学参数、冻土动强度、冻土动蠕变破坏特征和冻土动蠕变强度的研究进展,并对部分冻土动态本构模型和动蠕变模型进行了简单的介绍,最后对冻土动力学的发展趋势进行了展望。
冻土动力学是寒区岩土工程所要考虑的重要内容,是研究冻土抗震和抗长期循环荷载的理论基础。本文主要介绍了冻土动力学参数的测试方法,回顾了冻土动力学参数、冻土动强度、冻土动蠕变破坏特征和冻土动蠕变强度的研究进展,并对部分冻土动态本构模型和动蠕变模型进行了简单的介绍,最后对冻土动力学的发展趋势进行了展望。
高寒高海拔地区路基的蠕变行为对道路工程的可靠性具有一定影响。为了更准确地模拟多年冻土区冻土的蠕变行为,依托已有的试验结果对冻土黏塑性损伤行为展开了研究,揭示了冻土的渐进损伤行为和快速损伤行为。应用分数阶黏塑性理论,构建了一个可以描述蠕变应力小于屈服应力时冻土不可逆变形和蠕变应力抵达屈服应力时冻土损伤行为的黏塑性损伤模型,并采用分数阶梯度描述了冻土抛物线屈服准则的非正交特性。然后,结合构建的黏塑性损伤模型与弹簧、Abel阻尼器建立了一个冻土的分数阶损伤蠕变模型。通过数值计算对模型参数进行了分析,揭示了参数对冻土蠕变行为的影响和参数的灵敏性,并利用温冻土的蠕变试验结果对分数阶损伤蠕变模型的有效性进行了验证。结果表明:提出的黏塑性损伤模型不仅可以较好地表征冻土的黏塑性行为与损伤效应,而且使用分数阶导数和屈服函数可以直接确定黏塑性应变的方向,从而避免了引入黏塑性势函数的复杂性;根据模型计算结果与温冻土蠕变试验结果的对比情况,所建立的分数阶损伤蠕变模型在不需要额外参数的情况下能够准确地模拟冻土的衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变行为,并为分析冻土蠕变特性与理论模拟提供理论基础。
高寒高海拔地区路基的蠕变行为对道路工程的可靠性具有一定影响。为了更准确地模拟多年冻土区冻土的蠕变行为,依托已有的试验结果对冻土黏塑性损伤行为展开了研究,揭示了冻土的渐进损伤行为和快速损伤行为。应用分数阶黏塑性理论,构建了一个可以描述蠕变应力小于屈服应力时冻土不可逆变形和蠕变应力抵达屈服应力时冻土损伤行为的黏塑性损伤模型,并采用分数阶梯度描述了冻土抛物线屈服准则的非正交特性。然后,结合构建的黏塑性损伤模型与弹簧、Abel阻尼器建立了一个冻土的分数阶损伤蠕变模型。通过数值计算对模型参数进行了分析,揭示了参数对冻土蠕变行为的影响和参数的灵敏性,并利用温冻土的蠕变试验结果对分数阶损伤蠕变模型的有效性进行了验证。结果表明:提出的黏塑性损伤模型不仅可以较好地表征冻土的黏塑性行为与损伤效应,而且使用分数阶导数和屈服函数可以直接确定黏塑性应变的方向,从而避免了引入黏塑性势函数的复杂性;根据模型计算结果与温冻土蠕变试验结果的对比情况,所建立的分数阶损伤蠕变模型在不需要额外参数的情况下能够准确地模拟冻土的衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变行为,并为分析冻土蠕变特性与理论模拟提供理论基础。