軟巖邊坡裂隙-孔隙耦合災(zāi)變機制與環(huán)境效應(yīng)模型結(jié)題摘要

邊坡災(zāi)變破壞研究是國際上工程地質(zhì)學(xué)科的前沿課題之一。軟巖邊坡由于其特殊的遇水軟化特性，構(gòu)成了易滑地層，更加值得關(guān)注。研究表明：我國50%以上大型滑坡與軟巖地層或軟弱夾層有關(guān)。以往研究軟巖邊坡更多注重軟巖軟化的礦物作用、水解作用等導(dǎo)致的強度降低引起的邊坡失穩(wěn)，較少注意到軟巖中裂隙-孔隙的軟化作用。而分析發(fā)現(xiàn)：軟巖邊坡中裂隙-孔隙滲流耦合作用當是其致災(zāi)的內(nèi)在機制和關(guān)鍵之所在。因此，本項目以華南紅層軟巖組成的典型邊坡為對象，通過現(xiàn)場調(diào)研、監(jiān)測與模型試驗等，采用非線性動力學(xué)、顆粒離散元等方法，研究了軟巖邊坡裂隙-孔隙耦合災(zāi)變機制與環(huán)境效應(yīng)模型。重點包括：（1）軟巖裂隙-孔隙滲流耦合損傷彈塑性本構(gòu)關(guān)系與流變模型。通過開展軟巖軟化裂紋發(fā)育、流變特性試驗與不同條件的電鏡掃描試驗等，建立了軟巖網(wǎng)狀四邊形薄片結(jié)構(gòu)模型，揭示了軟巖軟化變形的細觀結(jié)構(gòu)機制；給出了適用于描述軟巖材料塑性摩擦機理的屈服準則、塑性孔隙變形機理與屈服準則及其演化方程；分別建立了基于熱力學(xué)、雙重介質(zhì)理論的兩種軟巖裂隙-孔隙滲流耦合損傷彈塑性本構(gòu)關(guān)系，以及基于飽水條件、力鏈、概率統(tǒng)計的三種損傷流變模型。（2）軟巖邊坡裂隙-孔隙滲流耦合災(zāi)變破壞機制。概化了紅層軟巖邊坡賦存特征與災(zāi)變模式，開展了其流固耦合災(zāi)變數(shù)值模型試驗；設(shè)計并開展了軟巖模型相似材料的1500個配比試驗，完成了三組模型試驗，探討了其災(zāi)變演化軌跡的等價特征描述。據(jù)此建立了軟巖與邊坡滑裂帶的裂隙-孔隙滲流耦合的顆粒離散元模型及邊坡多尺度三維模型，揭示了其災(zāi)變破壞機制。（3）軟巖邊坡環(huán)境效應(yīng)模型與安全防護原理及方法。建立了考慮降雨-入滲的耦合關(guān)系的軟巖邊坡環(huán)境效應(yīng)反演分析模型，研究了其環(huán)境災(zāi)害效應(yīng)，建立了五個境演變的動力學(xué)模型以及臨界判據(jù)；繪制了系統(tǒng)全壽命期狀態(tài)演化軌跡，建立了安全防護最優(yōu)控制模型。結(jié)合粵北、粵西、珠三角等廣東紅層典型分布地區(qū)的典型紅層邊坡工程，研究了邊坡開挖-支護過程中安全防護方法，提出了優(yōu)化開挖工藝與支護技術(shù)。本研究探索了邊坡災(zāi)變機制與環(huán)境效應(yīng)研究的新途徑，可為華南地區(qū)和類似條件地區(qū)軟巖邊坡的安全防護與環(huán)境保護提供十分有價值的理論指導(dǎo)。成果可望在城建、水利、道路交通、冶金礦山和環(huán)境保護等領(lǐng)域加以推廣應(yīng)用，具有重要的理論意義和廣闊的應(yīng)用前景。研究共撰寫專著1部；發(fā)表論文26篇，申請國家發(fā)明專利8項；培養(yǎng)博士后3名、博士生8名、碩士生15名。 2100433B

邊坡災(zāi)變破壞研究是國際上工程地質(zhì)學(xué)的前沿課題之一，探索其機制與環(huán)境效應(yīng)具有重要理論意義和工程實際價值。由于軟巖邊坡特有的遇水軟化致災(zāi)特性，業(yè)已成為人們關(guān)注的焦點。項目以華南紅層軟巖組成的典型邊坡為對象，采用損傷力學(xué)、不可逆熱力學(xué)和非平衡自組織理論等，重點研究：（1）軟巖邊坡裂隙-孔隙耦合災(zāi)變模型試驗設(shè)計；（2）軟巖邊坡裂隙-孔隙耦合作用的災(zāi)變破壞機制；（3）邊坡軟巖裂隙-孔隙力學(xué)耦合效應(yīng)與及其裂隙-孔隙耦合損傷彈塑性本構(gòu)關(guān)系；（4）考慮水-應(yīng)力耦合流變損傷效應(yīng)，建立飽水軟巖裂隙-孔隙耦合損傷流變模型，結(jié)合軟巖邊坡的實際賦存環(huán)境條件，建立其環(huán)境效應(yīng)模型；（5）結(jié)合開挖-支護過程，提出其安全防護方法。通過研究，在以上若干方面取得有創(chuàng)新意義的成果，探索軟巖邊坡災(zāi)變的本質(zhì)規(guī)律，建立一套系統(tǒng)的軟巖邊坡災(zāi)變理論和方法，豐富和發(fā)展本學(xué)科的理論與方法；為工程設(shè)計提供重要的參考與指導(dǎo)。

學(xué)科：水文地質(zhì)學(xué)

詞目：孔隙—裂隙水

英文：pore-fissure water

釋文：風化較強烈的巖石中，除裂隙含水外，風化后形成的大、小空隙中也含水。這種巖石的含水性較均勻，具有某些與孔隙水相近的特征，稱為孔隙—裂隙水。但在成巖作用較差的砂巖或砂礫巖中（如中國的古近—新近系和白堊系砂巖、砂礫巖）含的水，則屬以孔隙水為主的裂隙孔隙水。

學(xué)科：水文地質(zhì)學(xué)

詞目：孔隙一裂隙水

英文：pore-fissure water

釋文：風化較強烈的巖石中,除裂隙含水外,風化后形成的大、小空隙中也含水。這種巖石的含水性較均勻,具有某些與孔隙水相近的特征,稱為孔隙裂隙水。但在成巖作用較差的砂巖或砂礫巖中(如中國的古近一新近系和白堊系砂巖、砂礫巖)含的水,則屬以孔隙水為主的裂隙孔隙水。

學(xué)科：水文地質(zhì)學(xué)

詞目：孔隙一裂隙水

英文：pore-fissure water

釋文：風化較強烈的巖石中,除裂隙含水外,風化后形成的大、小空隙中也含水。這種巖石的含水性較均勻,具有某些與孔隙水相近的特征,稱為孔隙裂隙水。但在成巖作用較差的砂巖或砂礫巖中(如中國的古近一新近系和白堊系砂巖、砂礫巖)含的水,則屬以孔隙水為主的裂隙孔隙水。2100433B

內(nèi)容簡介

本書結(jié)合四川飛鳳山處置場邊坡治理，詳細介紹了復(fù)雜軟巖邊坡工程地質(zhì)問題的研究與實踐，全書共8章，包括軟巖邊坡的區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件，軟巖邊坡的工程地質(zhì)特征，軟巖邊坡水文地質(zhì)特征研究的方法，軟巖邊坡穩(wěn)定性分析及治理方法，大型振動臺模型試驗，巖質(zhì)邊坡監(jiān)測等，本書內(nèi)容豐富，敘述詳細，圖文并茂。 2100433B