凍土力學(xué)2016年

• 《凍土力學(xué)系列叢書》序

• 中文版序言

• 譯者的話

• 序言

• 第1章凍土力學(xué)引言

• 第2章凍土力學(xué)的物理-化學(xué)基礎(chǔ)

• 第3章土體凍結(jié)、凍脹、寒凍開裂時應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)的形成

• 第4章凍土流變性及其在荷載下的行為

• 第5章依據(jù)蠕變理論預(yù)報凍土的長期變形

• 第6章時間比擬法預(yù)報凍土的長期變形

• 第7章凍土長期強度預(yù)報

• 第8章凍土破壞動力學(xué)

• 第9章凍土融化時的沉降

• 第10章凍土力學(xué)的實踐應(yīng)用

• 參考文獻(xiàn)

• 中俄名詞對照表

• 單位名詞對照

本書譯自俄羅斯莫斯科國立大學(xué)地質(zhì)系凍土學(xué)教研室 Л.Т.羅曼教授于 2002 年出版的 《Механика мерзлых грунтов》。 本書對近年來凍土流變學(xué)、 蠕變理論、 凍土長期強度與長期變形預(yù)報以及凍土破壞動力學(xué)等方面的成果作了重點介紹。較為詳細(xì)地介紹了 Л. Т. 羅曼教授在凍土比擬法預(yù)報、 凍土強度與變形方面的具體研究內(nèi)容，反映了近年凍土力學(xué)學(xué)科在這些研究方向的進(jìn)展和動態(tài)。

（1）力學(xué)參數(shù)是深度的函數(shù)。天然凍土基本不受有外載，即使深10～20 m的土所受外載也很小，可以認(rèn)為是在無外載條件下，一維（大面積）傳熱形成的凍土。而深土凍土是人工制冷在有外載（也稱“高圍壓”）條件下形成的。這個外載是土賦存深度的函數(shù)。所以深土凍土的力學(xué)參數(shù)是深度的函數(shù)，甚至其物理參數(shù)也與深度有關(guān)。這些關(guān)系和規(guī)律有待試驗研究。

（2）特殊的荷載歷史。深土凍土力學(xué)的特點之一是以人工制冷形成的凍結(jié)壁，在形成中和形成后都受外載。然后在凍結(jié)壁內(nèi)側(cè)一維或二維突然減載至另一結(jié)構(gòu)物建成阻止其變形后，凍結(jié)壁內(nèi)側(cè)又存在一維或二維的增載過程。所以深土凍土和淺土凍土的應(yīng)力——變形關(guān)系（本構(gòu)關(guān)系）、力學(xué)行為、破壞準(zhǔn)則和強度理論有何不同有待研究確定。因此將淺土凍土力學(xué)的成果外延應(yīng)用到深土凍土?xí)r，常常造成計算結(jié)果或設(shè)計結(jié)果的較大誤差，甚至錯誤，給工程造成嚴(yán)重后果。

（3）深土凍土力學(xué)性質(zhì)的實驗方法和數(shù)值確定方法有待建立。淺土凍土力學(xué)多用在一維承載或凍脹對結(jié)構(gòu)物影響的研究，故用常規(guī)的材料力學(xué)試驗方法，即加載過程試驗，求得試件力學(xué)參數(shù)并應(yīng)用于工程是可行的，它已被工程實踐所證實。而深土凍土力學(xué)應(yīng)用在已受載條件下形成的凍土，且在一維或二維卸載后變形受阻轉(zhuǎn)為加載的荷載歷史。故需用有載荷條件下制造試件，用卸載和變載試驗求得其力學(xué)特性參數(shù)。所以從試驗方法、設(shè)備都要改變。重新建立深土凍土力學(xué)參數(shù)的實驗方法、設(shè)備和規(guī)范就成為急迫而必要的了。

（4）要研究試件力學(xué)參數(shù)與結(jié)構(gòu)強度的關(guān)系。在材料力學(xué)中研究固體材料（特別是金屬材料）在均質(zhì)的、彈性的、小變形的前提下建立的彈性力學(xué)可以求出簡單結(jié)構(gòu)物的應(yīng)力分布，再與加載過程的試件力學(xué)參數(shù)值結(jié)合，來確定結(jié)構(gòu)物安全的整體強度和穩(wěn)定性的方法是成功的。但對于非均質(zhì)、非彈性的凍土仍用上述方法，無論是應(yīng)力分布和材料力學(xué)參數(shù)，以及力學(xué)參數(shù)與結(jié)構(gòu)形式和幾何尺寸的關(guān)系有待研究?；炷敛牧喜恢蛔髟嚰姸?，而且作原型結(jié)構(gòu)試驗進(jìn)行對比后得出試件強度（標(biāo)號）與不同構(gòu)件條件下可取用的材料強度值的關(guān)系。它可作為深土凍土力學(xué)參數(shù)與凍結(jié)壁結(jié)構(gòu)強度關(guān)系研究的借鑒。目前只作試件力學(xué)參數(shù)研究對于深土凍土力學(xué)來講，試驗與工程是脫節(jié)的。改變這一局面是一個亟待解決的課題。

深土凍土力學(xué)的基本研究內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括:1）在研究深土的力學(xué)參數(shù)與深度（即圍壓）間關(guān)系的基礎(chǔ)上，實驗研究深土凍土力學(xué)物理參數(shù)、力學(xué)特性及數(shù)值與深度的關(guān)系;2）深土凍土（即有圍壓條件下形成的凍土）力學(xué)性能參數(shù)的實驗方法和數(shù)值的確定;3）研究有圍壓條件下形成的凍土試件，在卸載或變載試驗條件下的本構(gòu)關(guān)系、破壞準(zhǔn)則和強度理論;4）深土中凍土試件強度與凍結(jié)壁強度間關(guān)系（包括幾何效應(yīng)和均質(zhì)效應(yīng)等）的實驗研究;5）深土中土、凍結(jié)壁、工程結(jié)構(gòu)物間力學(xué)、熱學(xué)及其耦合作用研究;6）深土中凍結(jié)壁形成和解凍過程與土性和地下結(jié)構(gòu)物間的力學(xué)關(guān)系;7）其它深土中人工凍結(jié)工程中力學(xué)問題研究;8）深土凍土力學(xué)的試驗方法、原理及測試技術(shù)。對深土凍土力學(xué)的研究方法有些可以借鑒淺土凍土力學(xué)的方法和成果。但許多內(nèi)容是從實驗開始。首先要明確深土凍土力學(xué)的學(xué)術(shù)思想和特點，并在其指導(dǎo)下開展深土中凍土力學(xué)的力學(xué)特性、本構(gòu)關(guān)系、破壞準(zhǔn)則和強度理論的實驗研究，并逐步上升到規(guī)律和理論。 2100433B

如果說淺土凍土力學(xué)是天然凍土上（或其中的建筑物基礎(chǔ)工程的基礎(chǔ)理論，那么深土凍土力學(xué)則是以人工凍土為材料的地下結(jié)構(gòu)物，即凍結(jié)壁的基礎(chǔ)理論，它對各種地下工程，如礦山工程、地下鐵道、越江隧道、越海隧道等，用人工凍結(jié)法施工的凍結(jié)壁的外載構(gòu)成，形成機理、力學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律及數(shù)值確定，凍結(jié)壁整體強度與試件強度的關(guān)系進(jìn)行研究，并對工程應(yīng)用起指導(dǎo)作用。