冻土 II 型断裂韧性试验法

低温高含水增韧

通过非对称四点弯曲试验,系统揭示了温度和含水量对冻土 II 型断裂韧性的影响规律,为寒区工程结构设计提供了新的量化依据。

华卫航 · 张慧梅 · 王永涛 · Li, Zengle · Chen, Shiguan

Journal of Ceramic Processing Research 2024

参数信息

II 型断裂韧性增幅
22.5 %
II 型断裂韧性增幅
8.2 %
II 型断裂韧性增幅
22 %
II 型断裂韧性增幅
5.3 %

技术优势

低温增韧

断裂韧性随温度降低而增大,从 −5 °C 到 −10 °C 平均提高 22.5%,从 −10 °C 到 −15 °C 平均提高 8.2%,意味着在更寒冷条件下冻土抵抗剪切断裂的能力更强。

高含水增韧

含水量增加同样提升断裂韧性,从 20% 到 23% 平均提高 22%,从 23% 到 25% 平均提高 5.3%,说明较高含水量(接近饱和)的冻土具有更好的抗剪切开裂能力。

模拟可靠

XFEM 模拟得到的载荷-位移曲线与试验结果一致,证明该方法可用于冻土 II 型断裂韧性和裂纹扩展的数值模拟,减少了重复试验需求。

应用场景