冻土水：热-力三场耦合机理及本构关系

目录
第1章 绪论 1
1.1 研究对象和目的 1
1.2 冻土基本力学性质及特点 3
1.3 冻土的热质与水分迁移及其冻胀理论 5
1.4 冻土的水-热-力耦合作用概述 7
第2章 冻土力学模型及本构问题 9
2.1 引言 9
2.2 冻土的弹性本构关系 9
2.2.1 基于细观力学的冻土弹性本构关系 10
2.2.2 冻土的损伤本构关系 11
2.3 饱和冻土的本构关系框架 16
2.4 小结 17
第3章 基于内时理论的冻土本构模型 18
3.1 引言 18
3.2 冻土非弹性特征的内时本构模型 20
3.2.1 内时应力-应变方程 20
3.2.2 考虑温度和应变率影响的内时应力-应变模型 21
3.3 理论和试验数据比较 23
3.3.1 试验数据 23
3.3.2 内时常数的确定 23
3.3.3 结果及讨论 25
3.4 路基冻结的数值分析 25
3.4.1 定解条件 26
3.4.2 计算结果与分析 29
3.5 小结 30
第4章 冻土屈服面与屈服准则的研究 31
4.1 引言 31
4.2 理想塑性冻土屈服面的一些特性 32
4.2.1 冻土屈服面的特性 32
4.2.2 冻土的体积屈服面 33
4.3 冻土屈服函数 34
4.3.1 建议的冻土屈服函数 34
4.3.2 屈服面的旋转 36
4.3.3 与Mohr-Coulomb准则的对比 36
4.3.4 与试验的对比 37
4.4 小结 39
第5章 土的冻胀融沉机理分析 40
5.1 引言 40
5.2 冻胀融沉的机理及影响因素分析 40
5.2.1 土体影响冻融的基本性质 40
5.2.2 冻胀融沉的影响因素分析 43
5.2.3 土体的冻融分析 46
5.3 小结 53
第6章 土体冻融过程中的温度场、水分场、应力场研究 55
6.1 多年冻土地区非稳态温度场研究 55
6.1.1 伴有相变的土体非稳态温度场的控制方程 56
6.1.2 相变温度场的有限元法分析 57
6.2 多年冻土地区水分迁移研究 58
6.2.1 土体冻胀和水分迁移 58
6.2.2 水分迁移机理的研究 59
6.2.3 以含水量 为因变量的冻土水分迁移有限元控制方程 62
6.3 冻土的应力及变形问题研究 63
6.3.1 冻土的变形特征 63
6.3.2 冻土强度 64
6.4 土体冻融过程中水-热-力三场耦合研究 67
6.4.1 冻土温度场、水分场的耦合关系及水-热耦合模型 67
6.4.2 冻土应力和土冻结过程中的水-热-力耦合关系 69
6.5 小结 70
第7章 冻土水-热-力三场耦合数值模拟 71
7.1 FEPG简介 71
7.1.1 功能特点 71
7.1.2 适用领域 71
7.1.3 前、后处理系统 72
7.2 数值模拟原理 72
7.2.1 偏微分方程弱解的积分形式——虚位移原理 73
7.2.2 分部积分公式 74
7.3 数值模拟算例 75
7.3.1 渠道温度场的数值模拟算例 75
7.3.2 渠道冻结三场耦合数值模拟算例 81
7.3.3 路基冻结三场耦合数值模拟算例 90
7.4 结论 109
参考文献 111