冻土动力学探究现状和展望

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1、冻土动力学探究现状和展望　　摘要：本文简述了冻土动力学的发展现状及研究进展。分析了冻土的动弹性模量及测试方法，冻土强度和破坏试验的研究，对冻土动力学研究方向进行展望。关键词：冻土动力学；研究现状；展望中图分类号：P642.14文献标识码：A文章编号：1674-0432（2014）-01-96-11冻土动力学的研究现状H.A.崔托维奇1930年出版《冻土力学》奠定了冻土研究的基础。冻土动力学是冻土力学的一个分支学科，在近些年来的研究中被逐渐重视起来。我国学者从上世纪90年代初就开始研究冻土的动力学特性，而国外对于这一方

2、面的研究还要更早于我国。对于测试方法的研究，主要包括循环三轴试验、超声波无损测试、循环单轴试验等。这些实验主要进行动弹性模量、阻尼比、动泊松比等动参数的测定。对于动弹模影响主要有以下因素：4首先是最大应力的影响。若起始应力接近于零，根据统计回归的资料表明，动弹模受到这一因素的影响效果并不明显。因此，可不予考虑最大应力的影响。其次是应变问题的影响。随着应变的增长，动弹模的变化呈直线减小，其减小的幅度会受到冻土温度的影响，冻土温度降低其减小的幅度增大。再次是频率方面的影响。动弹模的变化随频率增快而增大，其变化的趋势接近于

3、对数曲线。最后是温度的影响。温度越低动弹模越大，当频率较高达到5Hz时，动弹模增大的趋势呈现出斜率逐渐减小趋于平缓；当频率较低达到0.IHz时，其增大的趋势与高频时刚好相反。通过统计回归可以得到如下方程：3测试技术冻土的动力学中的典型参数主要四种，即泊松比μ，动弹性模量E，动剪切模量G，和阻尼比η。目前动三轴试验法，共振柱法和波速法被广泛地用在冻土力学参数测试中。动三轴实验法具有一定的适用范围，一般在大应变（10-4-10-1），低频率（零点几赫兹到十几赫兹）范围内较为适用。由于该种实验方法能够较好的对地震动荷载进行

4、模拟，因此这种实验方法在实际中得到了广泛的应用。动单轴试验与动三轴实验的不同之处在于其不施加围压，根据不同的加载方式，可以将动单轴实验分为两种类型，分别为恒应变速率等幅动应变振动试验（即强度试验）和恒应力幅值动荷载（即蠕变试验）。共振柱法适用范围与动三轴实验相反，其更适用于应变较小，一般为10-5-10-3的范围内，频率较高，一般为几赫兹到几百赫兹的范围，是一种无损检测方法。试样的动模量与共振频率，边界条件，试样尺寸有关，其计算公式为：4式中：fn为共振频率。阻尼比通过自振法得到，即给试件施加一个初始角位移，之后，突

5、然释放，试样就处于自由振动状态，计算公式为：4展望冻土动力学应该在以下几个方面展开深入研究：首先，因为冻土结构和动荷载都十分复杂，所以冻土的本构关系确定起来比较困难，应发展粘弹塑损伤断裂本构模型。其次模型试验具有很大的优点，其联系了室内试验结果和工程实际，应给予足够重视。总之要想不断发展完善冻土的动力学，扩展在工程实践中的应用范围，就需要将室内试验，模型试验，现场原位试验，和实际工程检测紧密结合在一起。参考文献[1]崔托维奇，张长庆，朱元林译.冻土力学，北京：科学出版社，1983.[2]朱元林，赵淑萍，何平，等.冻土

6、的动弹性参数试验研究[J].中国科学院兰州冰川冻土研究所冻土工程国家重点实验室年报，1998，（8）：27-32[3]何平.饱和冻结粉土的动力特性[D].中国科学院硕士研究生毕业论文，兰州：中国科学院兰州冰川冻土所冻土国家重点实验室，1992.4[4]张长庆，何平，罗曼等.振动荷载作用下长期强度评价[J].中国科学院兰州冰川冻土所冻土工程国家重点实验室年报.1993，（3）：165-172.作者简介：张志敏，吉林大学建设工程学院，研究方向：岩土力学。4