Различное содержание крупнозернистых частиц влияет на механические характеристики мерзлого грунта при циклах замораживания-оттаивания

Исследовательская группа из Северо-Западного института экологии и природных ресурсов Китайской академии наук провела серию криогенных трехосных испытаний на сжатие для изучения деформационных характеристик мерзлого грунта при -10°C, подвергающегося циклам замораживания-оттаивания. Ученые предложили микромеханическую конститутивную модель для описания механического отклика мерзлых грунтов с разным содержанием крупнозернистых частиц при различном количестве циклов замораживания-оттаивания.

Низкотемпературные испытания показали, что изменчивость механических и деформационных свойств тесно связана с боковым давлением, содержанием крупнозернистых частиц и количеством циклов замораживания-оттаивания. Было установлено, что при заданном содержании крупных частиц и периоде замораживания-оттаивания реакция «напряжение-деформация» является нелинейной, упругопластической с упрочнением и объемным уплотнением, за которым следует дилатансия (расширение). Боковое давление также оказалось важным фактором, влияющим на механические свойства.

Предложенная модель была использована для прогнозирования кривых «напряжение-деформация» и кривых объемной деформации мерзлого грунта при боковых давлениях 0.3 МПа и 1.4 МПа соответственно. Результаты, опубликованные в журнале Acta Geotechnica 24 февраля, показали, что модель хорошо предсказывает связь между девиаторным напряжением и осевой деформацией, а также связь между объемной деформацией и осевой деформацией.