本文以一种冻结标准砂为研究对象，基于三轴压缩和蠕变试验结果提出了适用于蠕变条件的强度参数获取方法。使用相同应变速率和不同围压条件下的压缩试验结果，得到了冻土强度包络线的形状参数；结合压缩和蠕变条件下平面应变试验得到的剪切带倾角数据验证了通过压缩试验结果确定蠕变条件下强度包络线形状参数的有效性；使用相同围压不同轴向压力下的蠕变试验结果分析得到了表征强度包络线位置的粘聚力衰减函数。结合本文获取的强度包络线参数计算分析表明，冻土蠕变发展过程中出现的三个不同蠕变阶段主要取决于强度包络线与应力状态点的相对位置，即：强度包络线位置高于、接近以及低于应力状态点的三种状态对应于蠕变速率发展的衰减、匀速以及急剧增大三个阶段。

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...

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。

为了研究高温冻土蠕变变形特征以及各影响因素对蠕变的作用,分别在含水量15%、25%及35%,荷载100kPa、200kPa及300kPa,温度-1.5℃、-0.7℃及-0.3℃的条件下开展了室内单轴蠕变试验,分析在无侧限条件下高温冻土在不同温度、荷载及含冰量条件下的蠕变变形特性。结果表明:在当前试验条件下,冻土蠕变变形非常可观,且蠕变曲线都没有出现渐进流阶段;温度是影响冻土蠕变的最重要的外在因素,而含冰量是影响冻土蠕变的关键内在因素;在高含冰量条件下温度及荷载的改变对蠕变速率的影响非常显著,甚至引起量级上的差别。在现有试验条件下,高温冻土蠕变过程可利用Burgers黏弹性模型来较好地描述。

为了研究低温冻土地区软土路基蠕变变形规律,考虑低温和含水率对软土路基蠕变特性的影响,结合KBurgers-MC模型,建立了软土路基的蠕变损伤本构模型。利用C++语言编写了蠕变损伤模型动态链接库文件,通过FLAC3D软件对东港高速公路软土路基蠕变进行数值计算,计算结果表明:桩长对软土路基蠕变沉降有着重要的影响,增加桩长后软土路基蠕变沉降量、蠕变速率和塑性区明显减小;低温环境下含水状态的路基蠕变沉降值小于干燥状态,然而当含水率超过一定界限时路基会发生冻胀现象,导致蠕变沉降量增大;路基的蠕变速率随着温度的升高逐渐增大。将现场监测与数值计算结果进行比较,验证了数值计算的准确性,研究结果对于北方沿海软土路基蠕变沉降的防治具有指导意义。

在冻结法施工中,掌握冻土的蠕变特性对评价冻结壁的稳定性至关重要。文章通过对山西某矿粘土层进行不同冻结温度下单轴抗压及蠕变试验,得到蠕变随冻结温度、加载应力变化的规律。在分析Kachanov损伤理论模型及人工冻土蠕变经验模型特性的基础上,建立人工冻土理论-经验蠕变模型。通过对比分析建立模型计算值与人工冻结粘土蠕变试验结果,模型计算曲线与试验数据曲线拟合度较高,两者均反映了初始弹性变形、应变加速度逐渐减小至加速度为零的过程;若试样发生破坏,曲线则会在应变加速度为零的基础上继续加速上升。该模型能够反映深部人工冻土的各阶段蠕变特性,能为指导冻结法施工提供科学依据。

为了使广义西原模型可以描述冻土的各个变形阶段,用非线性牛顿体替代线性牛顿体进行改进,采用类比的方法将冻土单轴应力状态下的本构方程推广到三维状态;在ABAQUS中利用二次开发平台,编写了改进广义西原模型的UMAT子程序,并在单轴、三轴蠕变条件下进行检验。单轴蠕变的数值解与解析解计算结果十分吻合,两淮地区深部冻结粘土三轴蠕变试验模拟值与实验值相符。表明改进的广义西原模型可以很好地描述冻土蠕变变形特征,包括加速蠕变阶段,UMAT子程序可以用于冻结法施工工程数值模拟。

由于全球气候变化,以及大规模的寒区工程建设,打破了多年冻土地区原有的地表能量平衡,导致地温升高,冻土上限逐年下降,高温冻土层厚度不断扩大,冻土蠕变变形愈加剧烈。本文通过结合青藏铁路典型多年冻土块石路基路段特征,采用变换等效导热系数法来综合考虑块石通风区的换热性质,数值模拟多年冻土路基多年蠕变变形,进行其10年、20年和30年的温度场和变形场预测,分析其蠕变情况。

天然岩土通过人工冻结,其各项力学性能都会发生变化,为了更好地研究滨海软土地层人工冻土的蠕变性能,本文对福州地铁2号线各车站典型地层做了系统针对性试验研究。针对原状土样,在尽量减小扰动情况下,进行室内冻结试验,根据试验可得:相同温度下含水量较小的冻结土单轴抗压强度更大;当仅考虑非稳定蠕变阶段和稳定蠕变阶段时,蠕变可以用方程ε=AσBtC描述。