Mechanical behavior of frozen soils and the viscoplastic constitutive model

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Hauptziel des Forschungsvorhabens ist die Formulierung eines viskoplastischen Stoffmodells zur Beschreibung des mechanischen Verhaltens von gefrorenen Böden. Die im vorhandenen wahren Triaxialgerät gegebene homogene Probenverformung sowie die Möglichkeit, beliebige Pfade im Hauptspannungs- bzw. Hauptdehnungsraum zu realisieren, wird für die Stoffgesetzentwicklung genutzt. Ein bereits vorhandener Ansatz für ein viskoplastisches Stoffmodell wird durch Ergebnisse aus geeigneten Laboruntersuchungen ertüchtigt bzw. erweitert. Hauptbestandteile des viskoplastischen Stoffmodells sind feuchte- und temperaturabhängige Steifigkeits- und Festigkeitsparameter, die Beschreibung von Kriech- und Relaxationsvorgängen sowie der Gefriervorgang und die Gefriergeschichte von Boden unter einem primären Spannungszustand. Eine robuste Stoffgesetzroutine ermöglicht die numerische Simulation von Randwertproblemen im Zusammenhang mit dem Gefrierverfahren auf der Grundlage der Finite-Elemente-Methode. Dabei wird das gekoppelte Problem Spannungs-Verschiebungsanalyse und instationäre Wärmeleitung gelöst.