Frostboden, ein mehrphasiges Verbundmaterial aus Bodenpartikeln, Eis, Wasser und Gasen, weist ein ausgeprägtes einaxiales mechanisches Verhalten mit signifikanter Temperatur- und Dehnratenempfindlichkeit auf. In dieser Studie wurden 12 Gruppen von einaxialen Druckversuchen an Frostboden unter unterschiedlichen Bedingungen von Temperatur (-5 ℃, -10 ℃, -15 ℃, -20 ℃) und Dehnraten (10^-3 s^-1, 10^-4 s^-1, 10^-5 s^-1) durchgeführt, um systematisch die Entwicklung der einaxialen mechanischen Eigenschaften von Frostboden zu analysieren, einschließlich der Verformungsregeln, die durch die Abnahme der Temperatur und die Zunahme der Dehnrate zu einer Festigkeitssteigerung und einem abrupten Abfall der duktilen Verformung führen, sowie der signifikanten Steuerung von Spitzenspannung, Spitzendehnung und Restspannung durch die Kopplungswirkung von Temperatur und Dehnrate. Zur Modellierung des gekoppelte Temperatur-Dehnraten-Verhaltens wurde basierend auf einer Translationsfunktion die dreiaxiale Zugfestigkeit σ_T eingeführt, der kohäsive Effekt im Cambridge-Modell berücksichtigt und der Ausdruck für die Dehnungshärtung abgeleitet sowie analog der Ausdruck für die Dehnungshärtung bei einaxialer Kompression von Frostboden konstruiert. Durch die Konstruktion einer dehnungsgetriebenen Degradationsfunktion für die potenzielle einaxiale Druckfestigkeit wurde eine konstitutive Beziehung erhalten, die das Dehnungshärte-/Weichungsverhalten des Frostbodens unter verschiedenen Temperatur- und Dehnratenbedingungen beschreibt. Fünf Modellparameter wurden durch die Analyse temperatur- und dehnratenabhängiger Versuchsergebnisse bestimmt und experimentell validiert. Die Ergebnisse zeigen, dass dieses Modell die mechanische Reaktion von Frostboden unter dem Einfluss der Temperatur-Dehnraten-Kopplung wirksam erfassen kann und theoretische Unterstützung für die Konstruktion und Analyse von frostbodenspezifischen Ingenieurprojekten bietet.

Frostboden; Temperatur; Dehnrate; einaxiale Kompressionsversuche; konstitutive Beziehungen