【摘 要】
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随着全球气温的不断上升,寒区冻土逐渐退化为高温冻土。高温冻土的温度敏感性强,力学特性不稳定,使得冻融灾害类型变得更为复杂,严重制约并影响了寒区工程建设,如中俄蒙能源和交通战略通道的建设。另近年来随着国家“一带一路”倡议、十四五规划的提出,一大批交通工程项目将要落户寒区,对高温冻土展开研究,一方面可以丰富冻土力学的研究成果,另一方面将为寒区工程建设中关于多年冻土的处理或保护提供理论支撑。本文通过低温
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随着全球气温的不断上升,寒区冻土逐渐退化为高温冻土。高温冻土的温度敏感性强,力学特性不稳定,使得冻融灾害类型变得更为复杂,严重制约并影响了寒区工程建设,如中俄蒙能源和交通战略通道的建设。另近年来随着国家“一带一路”倡议、十四五规划的提出,一大批交通工程项目将要落户寒区,对高温冻土展开研究,一方面可以丰富冻土力学的研究成果,另一方面将为寒区工程建设中关于多年冻土的处理或保护提供理论支撑。本文通过低温动三轴试验研究了高温冻土的动力学特性,并分析了温度、频率、幅值三种因素对高温冻土动力学特性的影响,其次研究了高温冻土动应力-应变关系即滞回曲线的特性以及高温冻土的动蠕变特征,详细结论如下:(1)高温冻土动应变-振次曲线在不同动荷载幅值作用下呈现出稳定型、破坏型、过渡型三种。稳定型曲线的特征主要为在初始阶段应变迅速增大,进入稳定阶段后,应变增长速率接近于0,此时应变几乎保持不变;破坏型曲线在初始阶段便得到一个极高的应变增长速率,之后应变增长速率随振次逐渐衰减,直至达到破坏;过渡型曲线特征则介于前两者之间,在加载初期应变迅速增大,随着振次的增加,应变增加速率逐渐放缓,最终达到破坏,但应变增长速率要强于稳定型弱于破坏型。(2)动应力幅值为30kPa时高温冻土的动弹性模量随着振次的发展先增大后减小;动应力幅值为40kPa、50kPa时高温冻土的动弹性模量随着振次的发展保持小幅增长。(3)高温冻土的动强度随着振次基本呈现了衰减的特性。(4)动应力幅值是影响高温冻土动力学特性的主要因素,它决定了高温冻土动应变-振次曲线的形态以及动弹性模量的变化趋势;频率、温度对高温冻土的动力学特性的影响受动应力幅值的制约,影响结果较为复杂。(5)高温冻土在交通荷载作用下,滞回圈曲线受动应力幅值的影响呈现了不同的发展规律。动应力幅值为30kPa时,滞回圈随着振次由椭圆形向平行四边形发展,即高温冻土在交通荷载作用下,逐渐由粘弹塑性变为粘弹性;动应力幅值为50kPa时,滞回圈一直保持椭圆形直到达到破坏标准;动应力幅值为40kPa时,滞回圈也是随着振次由椭圆形向平行四边形过渡,但在达到破坏标准时,未形成完整的平行四边形。(6)高温冻土在长期交通荷载作用下,呈现出蠕变变形。变形受动应力幅值的影响表现衰减型蠕变和非衰减型蠕变。
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