抗滑樁土坡流變滲流特性及破壞機(jī)理研究

選擇具有完整變形破壞資料的抗滑樁土坡作為重點(diǎn)研究對象，通過現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查、測試與監(jiān)測和物理模型試驗(yàn)，對抗滑樁土坡的地下水補(bǔ)徑排規(guī)律、地下水和土體流變特性在邊坡變形破壞過程中的作用方式及變化規(guī)律，開展系統(tǒng)深入的研究工作，揭示抗滑樁土坡變形破壞過程中土體流變和地下水滲流的作用方式與變化特征、樁土的相互作用方式及變化規(guī)律，闡明抗滑樁土坡失穩(wěn)破壞的內(nèi)在機(jī)理，提出考慮土體流變、地下水和樁土相互作用下抗滑樁土坡穩(wěn)定性的評價(jià)方法。研究成果將為把握抗滑樁土坡變形破壞過程、合理評價(jià)邊坡穩(wěn)定性、正確判斷其成災(zāi)可能性奠定理論基礎(chǔ)。隨著復(fù)雜地質(zhì)山嶺地區(qū)工程建設(shè)規(guī)模的不斷增大，特別是高等級公路、鐵路建設(shè)速度的加快，此類型滑坡災(zāi)害問題的嚴(yán)重性也在增大。開展抗滑樁土坡的流變滲流特性及破壞機(jī)理研究，對合理制定抗滑樁土坡失穩(wěn)破壞的防治方法體系，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。 2100433B

本項(xiàng)課題研究內(nèi)容為裂隙巖體滲流應(yīng)力耦合特性及分析研究，以試驗(yàn)為基，注重理論分析和歸納。通過滲流應(yīng)力耦合試驗(yàn)，提出滲流應(yīng)力耦合關(guān)系式，并用于龍灘高碾壓砼壩斷面優(yōu)化招標(biāo)設(shè)計(jì)。首次提出裂隙巖體四自由度全耦合分析方法，突破目前普遍采用的滲流場和應(yīng)力場分開計(jì)算，交叉迭代的計(jì)算程式，成為目前較完善的分析方法，編制了相應(yīng)程序可資歷應(yīng)用，完成交叉裂隙水流模型試驗(yàn)，建立了交叉水流局部水頭損失的理論模式及相應(yīng)的修正系數(shù)，改進(jìn)完善了網(wǎng)絡(luò)滲流的計(jì)算，澄清了網(wǎng)絡(luò)裂隙水流計(jì)算中是否要考慮交叉引起的水冰損失的爭論。本研究豐富了巖石力學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)裂隙水力學(xué)發(fā)展起到積極作用。成果理論水平高，有較好的應(yīng)用前景。培養(yǎng)了高層次人才。 2100433B

依據(jù)國家自然科學(xué)基金申請書中的相關(guān)研究規(guī)劃，項(xiàng)目執(zhí)行期間研究團(tuán)隊(duì)分別對非冰凍條件下瀝青混合料非飽和滲流機(jī)制、凍結(jié)作用對瀝青混合料滲流機(jī)制的影響及凍融作用下瀝青混凝土破壞特性等內(nèi)容展開了深入研究，具體如下： (1)針對水分在瀝青混合料中滲流特征不明確的問題，開發(fā)了多水頭瀝青混合料恒壓滲流裝置，研究了水分在瀝青混合料中傳遞的流態(tài)變化，闡明了非達(dá)西滲流在瀝青混合料中的普遍存在性；結(jié)合瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)分布特征，對瀝青混合料滲流的方向性進(jìn)行了合理的解釋，并明確了顯著影響瀝青混合料滲流特征的細(xì)觀結(jié)構(gòu)參數(shù)。 (2)為準(zhǔn)確觀測瀝青混合料細(xì)觀水分分布，基于X-ray斷層掃描技術(shù)提出了瀝青混合料細(xì)觀水分分布測試方法；研究了該方法對于不同類型試件的適用性和精度，探討了工業(yè)CT掃描參數(shù)對測試結(jié)果的影響，提出了應(yīng)用于瀝青混合料細(xì)觀水分分布的最優(yōu)參數(shù)；在此基礎(chǔ)上，初步分析了動/靜水作用下瀝青混合料內(nèi)部水分分布特征，證明了瀝青混合料在不同條件下滲流的活性空隙。 (3)運(yùn)用宏觀-細(xì)觀相結(jié)合的分析方法，定量研究了凍融作用下瀝青混合料滲流流態(tài)的變化特征，明確了凍融作用對瀝青混合料達(dá)西-非達(dá)西滲流轉(zhuǎn)化的加劇作用；分析了瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)凍融損傷的破壞模式；并借助上述兩方面研究成果，建立了凍融循環(huán)過程中瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)演變規(guī)律與滲流特征間的關(guān)系，闡明了凍結(jié)作用對瀝青混合料滲流特征的影響。 (4)在上述研究的基礎(chǔ)上，為探究水分滲流引起的凍融損傷對瀝青路面破壞特性的影響，以瀝青混合料疲勞破壞為研究對象，分析了其隨凍融作用的演化規(guī)律及主要影響因素；開展了不同凍融損傷狀態(tài)下的瀝青混合料在小應(yīng)力條件下細(xì)觀應(yīng)變場的分析，從細(xì)觀尺度揭示了凍融作用對瀝青混合料破壞特性影響的機(jī)理。 (5)依托本項(xiàng)目發(fā)表學(xué)術(shù)論文14篇，其中SCI檢索7篇(中科院1區(qū)1篇，2區(qū)4篇，交通運(yùn)輸工程領(lǐng)域頂級年刊1篇)，影響因子3.0以上3篇，單篇最高影響因子4.844；EI檢索6篇(其中5篇為國家一級期刊)；授權(quán)國家發(fā)明專利4項(xiàng)；培養(yǎng)博士生1名(已畢業(yè))，碩士研究3名(已畢業(yè)2人，在讀1人)。 2100433B

內(nèi)容簡介

本書主要闡述了工程滲流力學(xué)基本理論及其在水利、交通、油氣地下儲存及環(huán)境巖土工程中的應(yīng)用。全書共13章，包括：滲流分析基礎(chǔ)理論，多場耦合滲流理論，巖體高壓滲透性試驗(yàn)，巖體水力劈裂特性，滲透變形的應(yīng)力相關(guān)性，高壓水工隧洞非恒定滲流特性，復(fù)雜壩基滲流特性分析，重力壩壩基排水孔涌水量控制標(biāo)準(zhǔn)，邊坡飽和非飽和滲流特性，壩基及岸坡抬升變形研究，高滲壓巖體流固耦合效應(yīng)，巖體介質(zhì)熱流固耦合特性效應(yīng)，以及地下水封石油洞庫相關(guān)滲流問題研究等內(nèi)容。 2100433B