發(fā)布時(shí)間：2022-03-28所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要: 通過對前人的試驗(yàn)成果進(jìn)行整理，得到凍土動力學(xué)參數(shù)隨溫度、頻率、應(yīng)變幅、含水量和圍壓等因素的整體變化規(guī)律. 整體上看，凍土的動彈性模量和動剪切模量隨溫度的降低而增大、隨荷載振動頻率的增加而增大、隨動應(yīng)變幅的增加而減
摘 要: 通過對前人的試驗(yàn)成果進(jìn)行整理，得到凍土動力學(xué)參數(shù)隨溫度、頻率、應(yīng)變幅、含水量和圍壓等因素的整體變化規(guī)律. 整體上看，凍土的動彈性模量和動剪切模量隨溫度的降低而增大、隨荷載振動頻率的增加而增大、隨動應(yīng)變幅的增加而減小、隨含水量的增加先增大后減小、隨圍壓的增加而增大; 凍土的泊松比隨溫度的降低而增大; 凍土的阻尼比隨溫度的降低而減小，隨頻率、應(yīng)變幅、含水量、圍壓的變化規(guī)律性不強(qiáng). 通過對試驗(yàn)條件和數(shù)值模擬時(shí)的實(shí)際工況對比分析，給出如下建議: 動彈性模量和動剪切模量的預(yù)估適合用兩段式線性模型，- 5 ℃ 可以作為兩段式的分界點(diǎn); 列車荷載作用下凍土的動力響應(yīng)屬于小應(yīng)變幅的振動，凍土動力學(xué)參數(shù)應(yīng)選擇波速法的試驗(yàn)結(jié)果.
關(guān)鍵詞: 凍土; 動模量; 阻尼比; 泊松比; 動三軸法; 波速法; 溫度
0 引言
隨著人類活動空間的擴(kuò)展和對資源需求的增加，寒區(qū)的工程建設(shè)逐漸增多. 譬如，我國已在寒區(qū)進(jìn)行了青藏公路、青藏鐵路、格 - 拉輸油管線、中俄輸油管線等工程的建設(shè)，而凍土獨(dú)特的物理、熱學(xué)和力學(xué)性質(zhì)以及動力荷載的復(fù)雜性使得在寒區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)必須綜合考慮凍土和動力荷載問題[1 - 4]. 寒區(qū)工程建設(shè)時(shí)的機(jī)器振動、列車和高速汽車的車輛振動、地震作用等都會對寒區(qū)道路路基和構(gòu)筑物基礎(chǔ)施加動荷載，因此凍土的動力學(xué)特性研究對于寒區(qū)工程建設(shè)具有重要意義. 進(jìn)行寒區(qū)工程抗振設(shè)計(jì)時(shí)，需要進(jìn)行各種計(jì)算，而計(jì)算結(jié)果能否較好地反映實(shí)際情況并較好地預(yù)測可能發(fā)生的情況，關(guān)鍵在于選擇合適的計(jì)算模型以及凍土動力學(xué)參數(shù). 有學(xué)者認(rèn)為凍土動力學(xué)的計(jì)算模型可以采用未凍土的[5 - 9]，事實(shí)上目前也沒有專門針對凍土的動力學(xué)計(jì)算模型，然而，應(yīng)注意凍土的動力學(xué)參數(shù)與未凍土有較大差異. 國內(nèi)外學(xué)者對凍土動力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了大量的研究，本文通過整理國內(nèi)學(xué)者的研究成果，分析總結(jié)凍土動力學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律，供寒區(qū)工程設(shè)計(jì)和計(jì)算時(shí)參考.
1 凍土動力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)和計(jì)算方法
凍土動力學(xué)參數(shù)的室內(nèi)測定方法主要有超聲波法、共振柱法和動三軸 法. 超聲波法適用于 10 - 7% ～ 10 - 5% 范圍內(nèi)的小變形; 共振柱法適用于 10 - 6% ～ 10 - 3% 范圍內(nèi)的小至中等變形; 動三軸法適用于 10 - 3% ～ 10 - 1% 范圍內(nèi)的中等到大變形[10].國內(nèi)學(xué)者對凍土動力學(xué)參數(shù)的研究主要采用超聲波法和動三軸法.
2 凍土動力學(xué)參數(shù)的國內(nèi)研究成果
國外在 20 世紀(jì) 60 年代就開始研究動荷載作用下凍土的動力響應(yīng)特征，尤其是凍土動力學(xué)參數(shù)的變化特征. 我國從 20 世紀(jì) 90 年代才開始進(jìn)行凍土動力學(xué)參數(shù)的研究. 雖然國內(nèi)開展凍土動力學(xué)參數(shù)的研究晚于國外，但通過大量實(shí)驗(yàn)，也取得了許多成果.
表 1 顯示了國內(nèi)學(xué)者進(jìn)行凍土動力學(xué)參數(shù)研究時(shí)所采用的方法和實(shí)驗(yàn)條件. 表中列出了研究者姓名，在下文圖中標(biāo)注時(shí)，用名字拼音的首字母表示，例如，趙淑萍用 ZSP 表示. 表中還列出了所用到的試驗(yàn)土質(zhì)，主要有粉質(zhì)黏土、黏土、黃土以及砂土四類，用英文單詞的首字母表示，分別為 SC、 C、L、S; 對于土樣采集地點(diǎn)，用地名拼音的首字母表示，譬如，青藏黏土用 QZC 表示. 試驗(yàn)方法主要是低溫動三軸法和波速法，用 TA、WV 表示. 盡管不同研究者對不同土質(zhì)、含水量和密度的土樣采用不同的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，但是試驗(yàn)結(jié)果具有一定的可比性，而且能找到一些共同的變化規(guī)律和特征. 因此，本文在總結(jié)、分析國內(nèi)動力學(xué)試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)凍土動力學(xué)參數(shù)的主要特征和變化規(guī)律.
2. 1 溫度對凍土動力學(xué)參數(shù)的影響
由于凍土中存在冰，溫度變化時(shí)會發(fā)生冰水相變，因此，溫度的變化會對凍土動力學(xué)參數(shù)產(chǎn)生重要影響.
2. 1. 1 溫度對凍土動模量的影響
圖 1、圖 2 顯示了凍土的動彈性模量、動剪切模量隨溫度的變化曲線. 可以發(fā)現(xiàn)如下主要規(guī)律:
( 1) 對于相同的土質(zhì)和試驗(yàn)條件，波速法和動三軸法得到的動模量隨溫度的變化規(guī)律一致，但是，波速法得到的動彈性模量值和動剪切模量值比動三軸法得到的值要大一個(gè)量級以上. 對比圖 1 ( a) 和( b) 、( d) 和( e) 可見，在 0 ～ - 10 ℃ 的溫度范圍內(nèi)，波速法得到的粉質(zhì)黏土和黃土的動彈性模量在 0 ～ 23 000 MPa 之間變化，而動三軸法得到的動彈性模量在 0 ～ 2 000 MPa 之間變化. 因此，使用時(shí)必須根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)條件和模擬工況的對應(yīng)情況來選擇合適的動模量，否則會對計(jì)算結(jié)果造成很大影響. 波速法試驗(yàn)對應(yīng)小應(yīng)變幅、三軸法試驗(yàn)對應(yīng)中至大應(yīng)變幅，因此，進(jìn)行機(jī)器振動或車輛振動模擬時(shí)，應(yīng)選擇波速法的試驗(yàn)結(jié)果; 進(jìn)行地震模擬時(shí)，應(yīng)選擇三軸法的試驗(yàn)結(jié)果.
( 2) 凍土的動彈性模量和動剪切模量隨溫度的變化規(guī)律一致，均隨溫度的降低而增大; 在 0 ～- 5 ℃ 溫度范圍內(nèi)，動模量隨溫度的降低而增大的幅值較大，當(dāng)溫度低于 - 5 ℃ 時(shí)，動模量隨溫度降低而增大的幅值較小. 這是因?yàn)閮鐾林斜哪z結(jié)作用對溫度變化極為敏感，當(dāng)溫度降低時(shí)，冰晶格中氫原子活性減小，冰變?yōu)楦旅�、�?jiān)硬的有序結(jié)構(gòu)[43]，凍土的剛性增加，動模量也隨之增大，且這種效果在冰水的劇烈相變區(qū) - 5 ～ 0 ℃最明顯.
2. 1. 2 溫度對凍土泊松比的影響
不同條件下，凍土泊松比隨溫度的變化關(guān)系見圖 3. 可以看出，泊松比隨著溫度的降低而緩慢減小.
2. 1. 3 溫度對凍土阻尼比的影響
不同條件下凍土阻尼比隨溫度的變化曲線見圖 4，阻尼比隨溫度的降低而減小. 在 0 ～ - 5 ℃ 的溫度范圍內(nèi)，阻尼比隨溫度的降低而快速減小，當(dāng)溫 度低于 - 5 ℃后，溫度對阻尼比的影響減弱，甚至不再影響其變化. 出現(xiàn)這種變化趨勢的原因仍然是 0 ～ - 5 ℃是冰水劇烈相變區(qū)，土體性質(zhì)變化較大，而當(dāng)溫度低于 - 5 ℃后，土體性質(zhì)變化較小.
2. 2 頻率對凍土動力學(xué)參數(shù)的影響
2. 2. 1 頻率對凍土動模量的影響動
三軸試驗(yàn)可以模擬不同頻率的振動荷載. 圖 5 顯示了不同土質(zhì)的動彈性模量與振動頻率的關(guān)系，可以看出，隨著荷載振動頻率增大，凍土的動彈性模量增大，而且，在較低的頻率( 0. 1 ～ 3 Hz) 范圍內(nèi)，動彈性模量隨頻率增加的幅度較大，而在較高的頻率范圍( 3 ～ 20 Hz) 內(nèi)，動彈性模量隨頻率增加的幅度較小. 這是因?yàn)楹奢d振動頻率越高，加荷時(shí)間越短，凍土的黏塑性特征來不及體現(xiàn)，因此，表現(xiàn)出較好的彈性性質(zhì). 而且，這種時(shí)間效應(yīng)在低頻范圍內(nèi)體現(xiàn)得更為明顯.
圖 6 顯示了不同土質(zhì)動剪切模量與振動頻率的關(guān)系. 從圖中可以看出，粉質(zhì)黏土的動剪切模量隨頻率的增大而緩慢增大或基本不變; 黏土的動剪切模量隨頻率的變化也基本保持不變. 整體來看，動剪切模量隨頻率的變化幅度小于動彈性模量.
2. 2. 2 頻率對凍土阻尼比的影響
從圖 7 可以看出，當(dāng)頻率增加時(shí)，凍土的阻尼比減小，而且在低頻時(shí)，變化較大，高頻時(shí)，變化較小. 但朱占元[20]在 T = - 7 ℃、W = 18. 2% 、σ3 = 0. 5 MPa 的試驗(yàn)條件下測得黏土的阻尼比則隨頻率的增大而增大. 一般來說，使動模量增加的因素常常會導(dǎo)致阻尼比降低. 譬如，動模量隨溫度的降低而增加，阻尼比則隨溫度的降低而降低; 動模量隨頻率的增加而增加，阻尼比應(yīng)隨頻率的增加而減小，圖7 中的大多數(shù)試驗(yàn)結(jié)果符合這個(gè)規(guī)律. 當(dāng)然，材料的阻尼本身是比較復(fù)雜的，而且各研究者采用的計(jì)算方法也不盡一致，因此，阻尼比的變化規(guī)律也有可能出現(xiàn)個(gè)別的異常，根據(jù)實(shí)際情況來選用即可.
2. 3 凍土動力學(xué)參數(shù)隨應(yīng)變幅的變化
2. 3. 1 凍土動模量隨應(yīng)變幅的變化
不同土質(zhì)的動彈性模量隨應(yīng)變幅的變化過程如圖 8 所示. 從圖中可以發(fā)現(xiàn)黃土、黏土、粉質(zhì)黏土和高含冰量的粉質(zhì)黏土的動彈性模量基本上都是隨應(yīng)變幅的增大而減小，而粉砂土的動彈性模量則隨應(yīng)變幅的增大而增大或緩慢增大. 對比圖 8( a) 和 ( b) ，可以發(fā)現(xiàn)，高含冰量粉質(zhì)黏土由于其含冰量大、易受溫度影響、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等因素，導(dǎo)致其動彈性模量遠(yuǎn)小于粉質(zhì)黏土.
圖 9 是不同土質(zhì)的動剪切模量和應(yīng)變幅的關(guān)系圖，可以發(fā)現(xiàn)粉質(zhì)黏土和黏土的動剪切模量隨應(yīng)變幅的增大而緩慢減小或者基本不變. 整體來看，動剪切模量隨應(yīng)變幅的變化幅度小于動彈性模量.
2. 3. 2 凍土阻尼比隨應(yīng)變幅的變化不同土質(zhì)阻尼比和應(yīng)變幅的關(guān)系如圖 10 所示，從圖中可以看出不同土質(zhì)隨應(yīng)變幅的變化規(guī)律不同. 高含冰量粉質(zhì)黏土阻尼比隨應(yīng)變幅的變化規(guī)律性不強(qiáng). 蘭州黃土則有兩種情況: 羅飛[30]通過試驗(yàn)得到蘭州黃土的阻尼比隨應(yīng)變幅的增大而減小，且在低應(yīng)變幅時(shí)，阻尼比變化幅值較大，在高應(yīng)變幅時(shí)，阻尼比隨應(yīng)變幅的增大開始趨于穩(wěn)定; 吳志堅(jiān)等[28 - 29]的試驗(yàn)結(jié)果顯示蘭州黃土的阻尼比隨應(yīng)變幅的增大而增大. 隨著應(yīng)變幅的增大，青藏黏土和粉砂土的阻尼比都是先減小，然后又增大，但是青藏黏土在減小和增大過程中的阻尼比變化幅值明顯小于粉砂土. 這里也可以看出，由于材料阻尼的復(fù)雜性，加上各研究者的計(jì)算方法不一致，即使對于同一種土質(zhì)，不同學(xué)者得到的阻尼比隨應(yīng)變幅的變化規(guī)律也不一致，甚至相反. 因此，可以概括地說，凍土的阻尼比隨動應(yīng)變幅變化關(guān)系較復(fù)雜、規(guī)律性不強(qiáng).
2. 4 含水量對凍土動力學(xué)參數(shù)的影響土的凍結(jié)過程中，土中液態(tài)水或水汽相變成固態(tài)冰，冰晶或冰層與礦物顆粒在空間上的排列和組合形成凍土的冷生構(gòu)造[44 - 46]. 土體中含水量越大，在凍結(jié)過程中形成的冰晶和冰晶與土顆粒膠結(jié)體越多，土體強(qiáng)度發(fā)生變化，動力學(xué)參數(shù)也必然發(fā)生變化.
2. 4. 1 含水量對凍土動模量的影響
從圖 11 可以看出，不同土質(zhì)的動彈性模量隨含水量的變化趨勢一致. 大多數(shù)試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著含水量的增大，凍土的動彈性模量先增大后減小，即存在最佳含水量，此時(shí)的動彈性模量達(dá)到最大，最佳含水量接近于土樣的飽和含水量. 這是因?yàn)橄嗤瑴囟葪l件下，隨著土體中含水量的增加、冰的含量也增加、冰的膠結(jié)作用增強(qiáng)，因此凍土的剛度增加; 當(dāng)土樣含水量超過飽和以后，部分土骨架被撐開、土體的剛度降低，且含水量越大，土骨架被撐開的部分越多，因此，動彈性模量隨含水量的增加而降低. 圖 11( b) 中施燁輝和馬立峰的試驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)凍結(jié)粉質(zhì)黏土的含水量大于最佳含水量時(shí)，動彈性模量降低到一定程度后又開始升高，這是因?yàn)殡S著含水量的進(jìn)一步增加，凍土變成以冰為主、土顆粒分布其中，動彈性模量取決于冰的含量，含水量越高、冰含量越高、動彈性模量越大.另外，圖 11( c) 和( d) 中孟慶洲和王大雁利用波速法測得砂土和黃土的動彈性模量隨含水量的增大而線性增大，這可能是因?yàn)樗麄兯玫脑嚇雍糠秶^小.
圖 12 顯示了不同土質(zhì)動剪切模量與含水量的關(guān)系，可見，隨著含水量的增加，粉質(zhì)黏土和黏土的動剪切模量都是先增大、后減小或趨于穩(wěn)定，而黃土和砂土的動剪切模量則一直增大.
2. 4. 2 含水量對凍土泊松比的影響
從圖13 可以看出，黃土、黏土和粉質(zhì)黏土的泊松比都隨著含水量的增加而略增大，但是整體的變化幅度較小.
2. 4. 3 含水量對凍土阻尼比的影響
圖 14 是不同土質(zhì)阻尼比和含水量的關(guān)系，可以看出阻尼比隨含水量的變化呈現(xiàn)出不同的變化趨勢. 徐春華等[19]和朱占元[20]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對于哈爾濱粉質(zhì)黏土和青藏黏土，隨著含水量增大，阻尼比先減小后增大，且相同含水量和溫度條件下，圍壓越大，阻尼比越大; 而趙淑萍[13]試驗(yàn)的粉質(zhì)黏土和細(xì)砂的阻尼比均隨著含水量的增加呈緩慢增大的趨勢. 可見，凍土阻尼比隨含水量的變化規(guī)律也不明顯.
2. 5 圍壓對凍土動力學(xué)參數(shù)的影響
圖 15 顯示了不同土質(zhì)動模量隨圍壓的變化.當(dāng)圍壓小于 1 MPa 時(shí)，凍土的動彈性模量和動剪切模量均隨著圍壓的增加而增加; 圍壓大于 1 MPa 后，凍土的動剪切模量仍隨著圍壓的增加而增加，但增加速率變緩; 圍壓大于 1 MPa 后，凍土的動彈性模量隨著圍壓的變化呈現(xiàn)較復(fù)雜的趨勢，部分試驗(yàn)結(jié)果表明，動彈性模量仍隨著圍壓的增加而增加，但增加速率變緩，另一部分試驗(yàn)結(jié)果則表明，凍土的動彈性模量隨著圍壓的增加而降低. 這可能是因?yàn)閲鷫簩鐾羷恿?shù)的變化具有雙重作用: 一方面，圍壓使土樣受側(cè)向約束，強(qiáng)度提高、剛度變大; 另一方面，高壓下孔隙冰將發(fā)生局部融化，土顆粒之間產(chǎn)生潤滑作用，且冰的流變性隨圍壓的增大呈現(xiàn)增加的趨勢最終導(dǎo)致凍土的強(qiáng)度弱化[10]、凍土的剛度也降低. 因此，當(dāng)圍壓比較高( 大于 1 MPa) 時(shí)，凍土的動彈性模量可能表現(xiàn)出不同的變化趨勢.
圖 16 是不同土質(zhì)阻尼比和圍壓的關(guān)系，可以看出，圍壓變化時(shí)，凍土的阻尼比變化也比較復(fù)雜，整體上看，凍土阻尼比隨著圍壓的增加呈現(xiàn)增加的趨勢.
3 凍土動力學(xué)參數(shù)的選取和評價(jià)
3. 1 凍土動力學(xué)參數(shù)的選取
目前，國內(nèi)許多學(xué)者對動荷載作用下凍土的動力響應(yīng)分析進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算模擬[20 -21，23 -25，32，34 -35，47 -58]，大多數(shù)研究者均考慮了凍土的動彈性模量 Ed、動剪切模量 G d、泊松比 μ 和阻尼比 λ 隨溫度 T 的變化，具體情況如表 2 所示.
3. 2 凍土動力學(xué)參數(shù)的評價(jià)
由于用于數(shù)值模擬的凍土動力學(xué)參數(shù)源數(shù)據(jù)來自于室內(nèi)低溫動三軸試驗(yàn)，所以對比表 3 和表 4 可以發(fā)現(xiàn)，李雙洋等[47]應(yīng)用于數(shù)值模擬的亞黏土動彈性模量預(yù)估值小于試驗(yàn)值; 常立武等[55 - 56]應(yīng)用于數(shù)值模擬的粉質(zhì)黏土的動彈性模量預(yù)估值和試驗(yàn)值比較接近
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.表 5 是 利 用 式 ( 8 ) 、( 10 ) 計(jì) 算 的 - 0. 5 ～- 20 ℃ 溫度范圍內(nèi)泊松比的預(yù)估值. 對比表 6 可知，在相同的溫度范圍內(nèi)，利用李雙洋等[47]的預(yù)估模型得到亞黏土的泊松比預(yù)估值的波動范圍小于試驗(yàn)值; 利用常立武等[55 - 56]的預(yù)估模型得到的預(yù)估值遠(yuǎn)大于試驗(yàn)值.
3. 3 凍土動力學(xué)參數(shù)的選取建議
應(yīng)用于數(shù)值計(jì)算中的凍土動力學(xué)參數(shù)的獲取基本上都是采用一段式線性關(guān)系公式求得，如式( 7) 、 ( 9) ，但是從圖 1 和圖 2 中可以明顯看出，動彈性模量和動剪切模量的變化趨勢并非一段式的線性關(guān)系. 在 - 5 ℃左右，動彈性模量和動剪切模量隨溫度的變化率出現(xiàn)較大變化，當(dāng)溫度高于 - 5 ℃ 時(shí)，動彈性模量和動剪切模量隨溫度的降低而急劇增大; 當(dāng)溫度低于 - 5 ℃ 時(shí)，動彈性模量和動剪切模量隨溫度的降低而緩慢增大，所以，建議以 - 5 ℃ 為分界點(diǎn)，動彈性模量和動剪切模量的預(yù)估模型采用兩段式線性關(guān)系，如: Ed1 = a1T + b1 ( - 5 ℃ < T < 0 ℃ ) ( 11) Ed2 = a2T + b2 ( T < - 5 ℃ ) ( 12) 式中: a1、a2、b 1、b 2為試驗(yàn)常數(shù); T 為溫度.對于列車荷載振動，由于列車作用在鐵軌上的振動傳播需要經(jīng)過道砟，路基填土等才會傳遞到凍土層，而此時(shí)的振動應(yīng)變幅已經(jīng)很小，凍土振動響應(yīng)的應(yīng)變幅達(dá)不到低溫動三軸法所要求的大應(yīng)變幅，所以用動三軸法獲取的凍土動力學(xué)參數(shù)不僅不適合應(yīng)用于數(shù)值模擬，而且也不適用于對寒區(qū)道路工程的穩(wěn)定性進(jìn)行預(yù)測和評價(jià)，建議在進(jìn)行列車荷載作用下凍土路基的響應(yīng)分析時(shí)選用波速法的試驗(yàn)結(jié)果.
4 結(jié)論
本文在總結(jié)、分析國內(nèi)動力學(xué)試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)凍土動力學(xué)參數(shù)的主要特征和變化規(guī)律，并進(jìn)一步給出動力學(xué)參數(shù)選取的建議.
( 1) 對于相同的土質(zhì)和試驗(yàn)條件，波速法和動三軸法得到的動模量隨溫度的變化規(guī)律一致，但是，波速法得到的動彈性模量值和動剪切模量值比動三軸法得到的值要大一個(gè)數(shù)量級以上.
( 2) 凍土的動彈性模量和動剪切模量隨溫度的變化規(guī)律一致，均隨溫度的降低而增加; 在 0 ～- 5 ℃ 的溫度范圍內(nèi)，動模量隨溫度的降低而增大的幅值較大，當(dāng)溫度低于 - 5 ℃ 時(shí)，動模量隨溫度降低而增大的幅值較小.
( 3) 隨著荷載振動頻率增大，凍土的動彈性模量增大，而且，在較低的頻率( 0. 1 ～ 3 Hz) 范圍內(nèi)，動彈性模量隨頻率增加的幅度較大，而在較高的頻率范圍( 3 ～ 20 Hz) 內(nèi)，動彈性模量隨頻率增加的幅度較小. 凍土的動剪切模量也隨著頻率的增加而增加，但是，整體來看，動剪切模量隨頻率的變化幅度小于動彈性模量的.
(4) 黃土、黏土、粉質(zhì)黏土和高含冰量的粉質(zhì)黏土的動彈性模量基本上都是隨應(yīng)變幅的增大而減小，而粉砂土的動彈性模量則隨應(yīng)變幅的增大而增大或緩慢增大. 粉質(zhì)黏土和黏土的動剪切模量隨應(yīng)變幅的增大而緩慢減小或者基本不變. 整體來看，動剪切模量隨應(yīng)變幅的變化幅度小于動彈性模量的.
( 5) 隨著含水量的增大，凍土的動彈性模量先增大后減小，即存在最佳含水量，此時(shí)的動彈性模量達(dá)到最大; 粉質(zhì)黏土和黏土的動剪切模量都是先增大、后減小或趨于穩(wěn)定，而黃土和砂土的動剪切模量則一直增大.
( 6) 當(dāng)圍壓小于 1 MPa 時(shí)，凍土的動彈性模量和動剪切模量均隨著圍壓的增加而增加.
( 7) 凍土的泊松比隨著溫度的降低而緩慢減小. 在 0 ～ - 5 ℃ 的溫度范圍內(nèi)，阻尼比隨溫度的降低而快速減小，當(dāng)溫度低于 - 5 ℃ 后，溫度對阻尼比的影響減弱，甚至不再影響其變化.
( 8) 阻尼比隨頻率、應(yīng)變幅、含水量和圍壓的變化比較復(fù)雜、規(guī)律性不強(qiáng).
( 9) 建議采用兩段式線性模型來預(yù)估凍土的動模量隨溫度變化的關(guān)系，以 - 5 ℃ 作為兩段式的分界點(diǎn).
( 10) 波速法試驗(yàn)對應(yīng)小應(yīng)變幅、三軸法試驗(yàn)對應(yīng)中至大應(yīng)變幅，因此，進(jìn)行機(jī)器振動或車輛振動模擬時(shí)，建議選擇波速法的試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行地震模擬時(shí)，建議選擇三軸法的試驗(yàn)結(jié)果.
5 展望
通過對國內(nèi)凍土動力學(xué)參數(shù)研究的現(xiàn)狀進(jìn)行論述，可以發(fā)現(xiàn)，目前，室內(nèi)測試技術(shù)日趨成熟，動力學(xué)參數(shù)資料也較豐富，但是現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)和實(shí)際應(yīng)用卻很少，所以還需要在以下幾個(gè)方面進(jìn)一步開展深入研究: ( 1) 開展凍土動力學(xué)參數(shù)現(xiàn)場原位測試，以便凍土動力學(xué)參數(shù)的研究成果能更好地應(yīng)用于工程實(shí)踐; ( 2) 由于凍土結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，加上動荷載的復(fù)雜性，使凍土的動本構(gòu)關(guān)系難以確定，普通土動力學(xué)模型不能完全應(yīng)用于凍土，所以需要利用室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場原位測試獲得的凍土動力學(xué)參數(shù)來進(jìn)一步改進(jìn)普通土動力學(xué)模型，以更好地模擬凍土的實(shí)際情況; ( 3) 把凍土動力學(xué)參數(shù)、計(jì)算模型和數(shù)值模擬結(jié)合起來，預(yù)測動荷載作用下凍土的動力響應(yīng)，更好地服務(wù)于工程建設(shè). 總之，須進(jìn)一步將室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場原位試驗(yàn)、模型試驗(yàn)和實(shí)際工程檢測緊密結(jié)合，從而不斷發(fā)展和完善凍土在動荷載作用下響應(yīng)分析理論，并將其應(yīng)用于工程實(shí)踐中.——論文作者：肖東輝1，2 ， 馬 巍1 ， 趙淑萍3* ， 張 澤1 ， 蔡 聰1，2
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