通过冻土流变试验结果分析,以西源模型为基础;采用D-P屈服准则,用非线性牛顿体替代线性牛顿体,从而得到冻土粘弹塑耦合本构方程,并推导出用于数值计算的柔度矩阵。编制了相关本构有限元程序;并通过用户子程序嵌入到大型商业有限元软件ADINA中;本文利用三轴蠕变试验结果检验了改进的西源模型,获得了相应的试验拟合曲线。研究表明:三轴蠕变试验与理论计算结果吻合良好,可为工程设计计算提供参考。说明了用改进的西源模型可以用来描述冻土在高应力下反映的非衰减性蠕变。 视冻结壁为均质材料,通过简化的西源模型理论推导了冻结壁应力场和位移场的计算公式。根据已确定的冻结壁空间温度场,利用冻土粘弹塑耦合本构关系,同时考虑井筒开挖动态过程,利用ADINA有限元分析软件对冻结壁温度场和应力场耦合分析,得到井筒开挖过程中井帮位移分布规律、冻结壁应力场分布规律。 通过本文的计算和分析,应用冻土粘弹塑耦合本构得到了多圈冻结管的温度场、应力场和位移场的分布规律,符合工程实际状况,可为实际工程提供参考。