冻土动态力学性质研究现状综述

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1、羄芄莀蚇袀芄薃蒀袆芃节螆冻土动态力学性质研究现状综述冻土动态力学性质研究现状综述#*510摘要：冻土广泛分布在我国寒区，冻土的力学性质直接影响着寒区工程的设计、施工及维护。通过总结冻土研究相关文献和试验进展，介绍了动态实验，特别是霍普金森压杆SHPB实验在冻土研究中的应用，对冻土数值分析研究成果进行了概括。随着对永久冻土区域的开发，工程进展中也衍生出各种问题，所以深入了解冻土的动态力学行为和建立成熟的动态本构关系变得日益重要。在冻土领域开展的大量研究表明，冻土动态力学性质复杂，受到多种条件的交互作用和制约，寒区大量的工程实践仍

2、需更加完备的理论指导，仍然需要大量的科研投入，在未来的一段时间里也将会是一个亟待解决的科学难题。关键词：固体力学；冻土；实验；SHPB；动态；数值模拟中图分类号：O34515StatusofResearchonDynamicMechanicalPropertyofFrozenSoilsMAYue1,ZHUZhiwu1,21.SouthwestJiaotongUniv.,SchoolofMechanicsandEng.,ChengDu610031;202.StateKeyLaboratoryofFrozenSoilEngineer

3、ing,CAREERI,CAS,LanZhou730000Abstract:Frozensoilsarewidelynaturalizedincoldregions.Themechanicalpropertiesoffrozensoilshavedirectinfluenceonengineeringprojects.Thispapersummarizedthestudyandrelatedarticlesaboutfrozensoils,containinglaboratorydynamicexperimentalresult

4、s,especiallytheSHPBexperimentsonfrozensoils,andnumericalsimulationdevelopments.AlongWith25303540DevelopThoroughonpermafrost,difficultiescomeoutwiththeevolutionofengineeringpractice.Foranin-depthlookatthemechanicalpropertiesoffrozensoilsandestablishingtheconstitutivee

5、quations,researchinghavemadeonfrozensoils.Onaccountofthephysicalandmechanicalcharacteristicsoffrozensoilshavegreatcomplexityandthefactorsconcernedarevarious,therearenonecompletetheoreticalsystemtoguidepractice.Sincefinancialelementandincreasingresearchinvestmentaredem

6、andedinthefields.Keywords:Solidmechanics;Frozensoils;Experiment;SHPB;Dynamic;Numericalsimulation0引言我国冻土主要分布在青藏高原和东北地区。徐学祖[1]等于早前即完成了1:400万的冻土分布图绘制，常晓丽[2]等引入积雪底部温度BTS方法进行物探工作，张秀敏[3]等依赖探底雷达和电磁测深、数字高程遥感等技术手段，进一步解析冻土分布的地带性规律。以上研究均印证了冻土在我国广泛分布的特征，也说明了冻土研究的必要性。工程实践中大量存在冻土环境

7、，而复杂因素共同作用导致工程稳定性降低，引发翻浆、冻胀和融沉病害[4]。为了抑制和防治地质灾害，工程宏观层面上对多年自然冻土和人工冻土均有详实研究[5-7]，辅以数值分析手段[8-9]，即至引入BP人工神经网络分析冻土融沉[10-11]，均展现了成熟的研究思路和技术手段。但是针对冻土力学性能特别是在冲击荷载下的研究和本构方程的建立缺乏具有说服力-1-的成果，盖因冻土组成复杂，包含土冰水气三相，且在高压或者低温条件下冰水转化，而且各类土质差异明显，原状土受到有机物等成分干扰，导致实验离散性大，数据分析困难，在45505560动力

8、学中结合霍普金森杆的冻土实验，又展现出时温效应[12]等特殊规律，所以不能有效的建立相应本构关系。基于以上背景，有较多的新兴研究集中在这一领域，试图探究和建立完整的冻土力学响应。本文主要总结近年来冻土冲击冻土研究和数值模拟进展，分析了冻土动态研究的