中国公路学报

作者：黄超, 张升, 张军辉, 童晨曦, 何忠明, 徐浩东, 赵伟

单位：1. 中南大学土木工程学院, 湖南长沙 410075;2. 长沙理工大学公路养护技术国家工程研究中心, 湖南长沙 410114;3. 中铁二局第六工程有限公司, 四川成都 610061"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (52025085， 52378382); Graduate Research Innovation Project of Central South (1053320232288)

关键词：路基工程,分数阶损伤模型,三轴试验,塑性应变,冻融损伤

基金：国家自然科学基金项目(52025085，52378382)；中南大学研究生创新项目(1053320232288)

探讨路基黏土在长期冻融循环与交通荷载共同作用下的塑性应变演化特征及其理论建模，对于准确评估季冻区路基的服役寿命与沉降变形具有重要工程意义。通过开展系列静三轴与动三轴试验，系统研究了冻融循环次数与围压水平对黏土强度指标的影响规律，揭示了冻融损伤累积效应对黏土力学性能的削弱趋势，并进一步对塑性应变在不同状态的演化过程进行了定量分析。在此基础上，基于Kelvin(广义)模型，构建了一种可描述塑性应变安定、临界与破坏3种典型状态的分数阶损伤模型。该模型引入Abel黏壶以替代传统牛顿黏壶，同时耦合非定常黏塑性元件，从而有效捕捉应变发展的时序特性和非线性演化行为。研究结果表明：路基黏土的峰值强度、黏聚力和内摩擦角均随冻融循环次数的增加而减小，且衰减速率逐渐减小；塑性应变发展存在应力依赖性和冻融敏感性，即偏应力、冻融损伤是塑性应变的安定、临界、破坏状态转变的重要诱因；所建立的分数阶损伤模型能够很好地与各状态塑性应变曲线吻合，且随着分数阶阶数的增加，加速塑性应变的阶段占比逐渐提高，加速指数越大，加速塑性应变的加速速率也越高。研究可为季冻区路基土体的长期变形预测与塑性应变数值建模提供理论支撑与方法参考。

来源：2025年第10期

《中国公路学报》期刊编辑部

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