《凍土力學(xué)》

研究活動(dòng)層的凍結(jié)融化、凍土層在外界作用影響下的力學(xué)過(guò)程，凍土、融土的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、變形性以及建筑物與多年凍土之間的應(yīng)力應(yīng)變相互作用的學(xué)科，是工程凍土學(xué)的基礎(chǔ)理論；

中文名

凍土力學(xué)

外文名

Mechanics of Frozen Ground

概念

研究活動(dòng)層的凍結(jié)融化

特點(diǎn)

工程凍土學(xué)的基礎(chǔ)理論

英語(yǔ)：Mechanics of Frozen Ground2100433B

（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(wú)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(gè)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(yàn)研究。

（2）特殊的荷載歷史。深土凍土力學(xué)的特點(diǎn)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(guò)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(qiáng)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(jì)算結(jié)果或設(shè)計(jì)結(jié)果的較大誤差，甚至錯(cuò)誤，給工程造成嚴(yán)重后果。

（3）深土凍土力學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)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(duì)結(jié)構(gòu)物影響的研究，故用常規(guī)的材料力學(xué)試驗(yàn)方法，即加載過(guò)程試驗(yàn)，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(shí)踐所證實(shí)。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(yàn)求得其力學(xué)特性參數(shù)。所以從試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(jiǎn)單結(jié)構(gòu)物的應(yīng)力分布，再與加載過(guò)程的試件力學(xué)參數(shù)值結(jié)合，來(lái)確定結(jié)構(gòu)物安全的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性的方法是成功的。但對(duì)于非均質(zhì)、非彈性的凍土仍用上述方法，無(wú)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?qiáng)度，而且作原型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比后得出試件強(qiáng)度（標(biāo)號(hào)）與不同構(gòu)件條件下可取用的材料強(qiáng)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(qiáng)度關(guān)系研究的借鑒。目前只作試件力學(xué)參數(shù)研究對(duì)于深土凍土力學(xué)來(lái)講，試驗(yàn)與工程是脫節(jié)的。改變這一局面是一個(gè)亟待解決的課題。

本書(shū)譯自俄羅斯莫斯科國(guó)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(shū)對(duì)近年來(lái)凍土流變學(xué)、 蠕變理論、 凍土長(zhǎng)期強(qiáng)度與長(zhǎng)期變形預(yù)報(bào)以及凍土破壞動(dòng)力學(xué)等方面的成果作了重點(diǎn)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(bào)、 凍土強(qiáng)度與變形方面的具體研究?jī)?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(dòng)態(tài)。

如果說(shuō)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(duì)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(jī)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(qiáng)度與試件強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)行研究，并對(duì)工程應(yīng)用起指導(dǎo)作用。