中国科学院西北生态环境资源研究院(简称西北研究院)冻土工程国家重点实验室冻土力学研究团队对此关键科学问题进行了长期跟踪研究。通过设计多因素影响下室内剪切试验,分析接触面破坏形态并明确其荷载转化机理,基于岩土破损力学理论及二元介质模型,将接触面上的冻结粉土抽象成由胶结元和摩擦元组成的二元介质。剪切荷载作用下胶结元逐渐破损向摩擦元转化,二者共同承担外荷载。同时,引入体积破损率和应力分担率函数,假设接触面冻土微元强度服从Weibull概率分布,建立了接触面损伤本构模型,该模型揭示了水泥土-冻土接触面微观破损机制与细观力学特性,很好地模拟了该接触面应力-应变曲线全过程,特别是接触面应变软化特性。
该成果近期以Mechanical behavior and constitutive relation of the interface between warm frozen silt and cemented soil为题在线发表于Transportation Geotechnics期刊。中国科学院大学博士生张琪(培养单位:西北研究院 冻土工程国家重点实验室)为文章第一作者,中国科学院大学研究生导师张建明研究员为文章通讯作者。该研究获国家自然科学基金面上项目(41971086)资助。
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图1接触面直剪试样

图2接触面受力及力学模型

图3接触面变形阶段及荷载转化关系

图4模型值与实测值的拟合结果对比
责任编辑:高塬