极地高密度烧结雪层无侧限压缩离散元分析

作     者：李涛 霍海峰 胡彪 贾汶韬 陈庆炜 LI Tao;HUO Haifeng;HU Biao;JIA Wentao;CHEN Qingwei

作者机构：中国民航大学交通科学与工程学院天津300300 交通部机场工程安全与长期性能科研基地天津300300 

出 版 物：《极地研究》 (Chinese Journal of Polar Research)

年 卷 期：2024年第36卷第2期

页      面：240-253页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 08[工学] 0705[理学-地理学] 070501[理学-自然地理学] 0706[理学-大气科学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金(51809193) 中央高校基金(3122020040) 天津市交通运输委员会面上项目(2019-18)资助 

主　　题：极地 压实雪 雪烧结 离散元 无侧限压缩试验 

摘      要：从新雪变成老雪的过程叫作“烧结,对雪层进行人工压实和烧结是建设极地机场跑道的主要方法,雪层烧结使雪颗粒间胶结尺寸增加,雪层强度增强。为探究人工压实烧结雪层在无侧限压缩荷载下的胶结接触破坏规律和承力机理,本研究采用三维离散元方法模拟了密实烧结雪层无侧限压缩试验,在室内试验结果基础上构建雪的胶结接触模型并标定接触参数,通过建立压实烧结雪离散元模型,进行了无侧限压缩加载模拟。模拟的结果验证了离散元模拟的有效性并表明:(1)在无侧限压缩下,密实烧结雪试样在剪切带区域发生集中胶结破坏,胶结断裂主要归因于接触在受拉状态下受剪;(2)冰雪颗粒的破碎会影响冰雪道面的抗剪强度,因此需要慎重考虑高应力对内摩擦角的影响。本研究将为极地地区通过压实烧结雪层简单现场试验预测其复杂应力路径下的力学特征提供科学支持。