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建立合理的冻土本构模型对分析寒区岩土工程的变形和稳定性至关重要。低温吸力理论是建立冻土本构模型的重要方法之一。该理论认为冻土内部存在使土颗粒黏聚的低温吸力,低温吸力使冻土表现出类似融土超固结的性质。由于低温吸力理论能够在一定程度上解释冻土力学特性的变化机理,并能实现冻土和融土本构模型的统一,因此近年来受到越来越多的关注,不少基于低温吸力理论的冻土弹塑性本构模型被提出。然而,现有的低温吸力冻土本构模型未能将因低温吸力产生的表观超固结特性引入冻土本构模型。本文通过分析冰-水界面张力作用,修正了低温吸力的概念;针对结饱和细粒土,开展了多种类型的室内低温力学试验,获得了冻土表观超固结度随低温吸力的变化规律;将低温吸力及其对冻土表观超固结度的影响引入超固结融土的统一硬化模型,建立了饱和冻土的低温吸力弹塑性本构模型;使用该模型预测多种类型的冻土室内试验,验证模型有效性。具体研究内容如下:(1)低温吸力概念修正:分析了文献中两种低温吸力概念的区别和适用性,指出第一种低温吸力(=未冻水膜不同位置处压力差)不适用于土单元特性分析,第二种低温吸力(=冰-未冻水界面压力差)作用对象非土骨架,不适用于土骨架力学特性分析。通过分析冻土孔隙中的表面张力作用,认为沿土颗粒方向的表面张力分量是低温吸力。基于Clapeyron方程,推导了新的低温吸力和温度的对数关系式,并建立了包含低温吸力的冻土有效应力计算公式。(2)表观超固结度演化规律分析:针对饱和冻结青藏粉质黏土和标准砂进行了不同温度下的侧限压缩试验,分析了低温吸力和温度对冻土压硬性的影响,建立了表观前期固结压力-低温吸力关系式。针对饱和冻结标准砂开展了不同温度和围压下的三轴剪切试验,分析了低温吸力、温度和围压对冻土应变软化和抗剪强度的影响,建立了考虑低温吸力的冻土强度公式。(3)冻土弹塑性本构模型建立:基于表观前期固结压力-低温吸力关系,推导获得包含低温吸力参量的屈服面硬化定律,将其引入超固结融土统一硬化弹塑性本构模型框架,并结合所提出的抗剪强度公式,采用相关联流动法则,建立了饱和冻土低温吸力弹塑性本构模型。(4)冻土弹塑性本构模型验证:使用所提出模型预测了侧限压缩试验、单轴压缩试验和三轴压缩试验,发现预测数据和试验数据符合较好。