沥青混合料粘弹力学破坏的非线性能量耗散统一模型

本项目主要研究了沥青混合料在广泛的温度条件下和复杂力学图式作用过程中，能量的统一表现形式和能量砂散的非线性机理，这对于在实际路面工程中合理评价沥青材料的复杂粘弹力学破坏类型与标准提供了可靠的理论分析基础。此项成果已发表于两篇国际会议论文。同时，本项目还应用上述理论成果，对不同沥青品种，不同级配类型的沥青混合料分析了疲劳滞后能耗、蠕变累积能耗与疲劳蠕变应力比的关系，最终建立了用蠕变试验的累积流动能耗预测沥青混合料疲劳性能的统计方程。该项成果详见三篇国内学术期刊（其中一篇待发表）。本项目已按预期计划完成了预期目标。 2100433B

伴随着沪昆高速铁路的修建，在列车振动载荷作用下，不可避免地涉及红粘土的振陷灾变问题, 而广布红粘土的湖南贵州等省是沪昆高铁的必经之地，因此对于红粘土路基性质的研究十分有必要。本课题依据室内试验结果，确定红粘土强度非线性特性、确定红粘土应变局部化特性、确定红粘土应变软化特性。在考虑水对红粘土力学特性的影响后，通过理论分析与计算建立红粘土路基的地质灾变模型。根据该模型计算红粘土路基灾变时的能量耗散，计算外力的功和内能沿着破坏面的耗散功，获得红粘土路基振陷灾变极值，提出红粘土路基的隔振措施。根据得出的相关结论揭示高速列车荷载作用下红粘土路基的地质灾变机理，并考虑连续降雨和渗流对红粘土路基振陷灾变的影响。通过实际红粘土路基工程检验该成果的正确性。研究成果对高速列车的交通安全具有重要意义。

粘弹性理论是固体力学的一个研究内容。它在考虑材料的弹性性质和粘性性质的基础上，研究材料内部应力和应变的分布规律以及它们和外力之间关系。材料的粘性性质主要表现为材料中的应力和应变率有关。粘弹性地基模型是在弹性地基模型基础上加入了粘弹性元件（阻尼器或粘壶）。对于粘性元件( 阻尼器或粘壶) 它代表牛顿流体，服从牛顿内摩擦定律。地基的粘弹性性质，可采用粘弹性模型理论来描述，粘弹性模型可以由离散的弹性元件(弹簧)和粘弹性元件 (阻尼器或粘壶) 按不同的连接方式组合而成 。

粘弹性模型的本构关系可分为两部分：其一是球应力分量下的本构关系；其二是应力偏量下的本构关系。有些研究者认为剪切变形（由应力偏量引起）和体积变形（由球应力引起）可以具有相同的流变规律，也可以具有不同的流变规律，甚至认为球应力不引起粘性变形。显然，为了合理地考察工程材料在荷载作用下的粘性变形状态，有必要分别对应力偏量和球应力进行考察。当假设剪切变形和体积变形具有相同的流变规律时，应力偏量下的粘性系数和球应力下的粘性系数之间存在何种关系。