球模仪测试冻土松弛模量的非线性Kelvin解答及其试验研究

• 作者: Andrey MELNIKOV 冯文杰 张泽 金会军 金豆豆 黄灿杰
• 来源期刊: 冰川冻土
• 学科: 工学
• 关键词: 球模仪 分数阶理论 非线性Kelvin解答 参数分析 冻土松弛模量
• 年，卷（期）: 2020,（2）
• 所属期刊栏目: 寒区工程与灾害
• 页码范围: 550-561
• 页数: 12页
• 分类号: TU41|TU43
• 语种: 中文
• DOI: 10.7522/j.issn.1000-0240.2020.0018

摘要

冻土的松弛模量是进行蠕变力学分析的关键参数.但在理论方面,尚未基于球模仪试验建立较完善的松弛模量表征公式.基于半空间黏弹性理论和分数阶微积分理论,获得了松弛模量公式的非线性Kelvin模型解答并进行了材料参数影响分析.在给出恒载条件下,可以用单轴蠕变试验的分析结果评估基于球形压痕试验的冻土松弛模量来预测准确性.随后分别以冻结细砂的球模仪试验曲线、冻结砂和冻结砂质黏土的单轴蠕变曲线为例,预测了各条试验曲线和冻土的松弛模量,并通过其他试验实测数据进行了检验.结果表明:该松弛模量表征公式的材料参数最少,随各材料参数变化具有较佳单调性;基于球形模板试验,非线性Kelvin解答能对冻结细砂的松弛模量和位移曲线做出合理可靠的预测.非线性Kelvin模型能很好地吻合单轴蠕变试验曲线,基于单轴蠕变试验的冻结砂松弛模量随时间变化规律和数值范围与球模仪试验分析结果较一致,冻结砂质黏土的松弛模量随应力和温度的变化规律再现了已有研究结论.