冲击荷载作用下冻结掺和土料动态力学特性研究

来源：振动与冲击杂志2025年第21期北京时间：

作者：高鹏,，张斌龙hhuzhangbinlong,,，王青志,，周志伟，李佳,，杨晓林,，顾萌然,

单位：1.青海大学土木水利学院，西宁810016；2.青海大学青海省建筑节能材料与工程安全重点实验室,西宁810016;3.河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，南京211100；4.中国科学院西北生态环境资源研究院，兰州730000

摘要：为研究不同冲击荷载条件下寒区冻结掺和土料的动态力学性质，采用分离式霍普金森杆试验装置，系统开展了系列动态压缩试验，探究其在低温环境（-40℃）下不同应变率（15 s-1、25 s-1、35 s-1）及砾石含量（10%、15%、20%、25%）条件下的动态应力-应变行为及破坏特征。研究结果表明：随着应变率的增大，冻结掺和土料试样的动态应力-应变曲线可以划分为四个阶段，且在达到峰值应力之后，应力-应变曲线出现显著的软化现象。通过对试样破坏形态的分析，发现在砾石含量较低的情况下试样的裂纹扩展发育受到砾石的阻碍，裂纹发育方向为沿砾石界面绕射扩展，沿着土石界面持续破坏，随着砾石含量的增加，一定程度上增强了试样的强度且延缓了试样的破坏。进一步研究表明，冻结掺和土料的动态应力-应变行为具有显著的应变率敏感性和含石量依赖性。根据试验结果，基于朱兆祥、王礼立和唐志平（Z-W-T）提出的非线性粘弹性本构模型引入含石量参数，构建了动态本构模型，该模型能够较好地预测其动态应力-应变曲线，为寒区工程中冻结掺和土料的动态力学性能评估提供了理论依据。<br>

关键词：掺和土料；霍普金森杆；冲击试验；破坏特征；本构模型