【摘 要】
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我国的冻土区域分布范围广泛,随着人类活动范围的扩大,科技水平的提高,在冻土区域进行建筑工程修建成为必然的发展趋势。冻土的力学性质易受外部环境因素的影响,为了对冻土的变形进行准确的预测,需要对影响冻土力学性能的因素进行探讨,还要对本构关系进行深入的研究。冰碛土广泛分布在高寒地区,当外部环境发生变化时,其力学性质和变形特征都会受到影响,甚至会引发自然灾害。当车辆经过冰碛土层时,不同的车速会使土层产生不
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我国的冻土区域分布范围广泛,随着人类活动范围的扩大,科技水平的提高,在冻土区域进行建筑工程修建成为必然的发展趋势。冻土的力学性质易受外部环境因素的影响,为了对冻土的变形进行准确的预测,需要对影响冻土力学性能的因素进行探讨,还要对本构关系进行深入的研究。冰碛土广泛分布在高寒地区,当外部环境发生变化时,其力学性质和变形特征都会受到影响,甚至会引发自然灾害。当车辆经过冰碛土层时,不同的车速会使土层产生不同程度的变形;对于冰碛土场地堆载和基坑开挖工程而言,堆填或开挖时的施工速度也会直接影响工程的安全性。因此对冰碛土开展考虑应变速率影响的本构模型的研究,有利于准确预测冰碛土的变形、降低冰碛土工程的安全风险。本文聚焦于应变速率对冰碛土力学性能及本构关系的影响,在温度为-2℃下对冻结冰碛土开展了不同应变速率(1.67×10-5/s、3.33×10-5/s、1.67×10-4/s、3.33×10-4/s、6.67×10-4/s)和不同围压（0.3MPa、0.6 MPa、0.9 MPa、1.2 MPa、1.5 MPa）下的不排水常规三轴压缩试验,基于试验结果建立了考虑应变速率影响的冰碛土弹塑性本构模型,并对模型进行了对比验证。结论如下:（1）冰碛土的应力应变曲线分为应变硬化型和应变软化型:当应变速率相同时,低围压下冰碛土的应力应变曲线会出现应变软化;围压越高,其应力应变曲线会逐渐向应变硬化转化;随着加载速率的增大,应变类型则会逐渐由硬化转为软化。（2）在常规三轴压缩试验中,冰碛土的体积变形在低围压下会先发生体缩,再发生体胀,且围压越小,最终体胀量越大;在高围压下,体积只会体胀而不会产生体缩;围压相同时,应变速率越大,最终体胀量越大。（3）当冻结冰碛土的应变速率增大时,其强度、弹性切线模量、体胀量都会随之增大。冰碛土的强度与应变速率及围压的关系式为:σc=15σ30.26?0.18;冰碛土的弹性切线模量与应变速率的函数关系式为:E=151.2e0.46σ3?+18.69e0.84σ3;冰碛土的最大体胀量与应变速率的关系满足:ε=-16.03?0.24e0.4σ3。（4）建立了考虑应变速率影响的冰碛土弹塑性本构模型,本文改进后的模型与Lade-Duncan模型相比更贴近试验值,并对模型中影响较大的参数进行分析,得到了参数A与应变速率的关系式为A=0.44?-0.06,参数Q与应变速率的关系式为Q=7.54×10-5?-1.08,参数a0与应变速率及围压的函数关系式a0=8×10-16e6.6σ3?-0.92σ3-1.01。
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