《乾濕交替環境下散體顆粒堆積體邊坡穩定性的試驗研究》是依託武漢大學，由陳立擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：乾濕交替環境下散體顆粒堆積體邊坡穩定性的試驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳立
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
典型水環境災害如邊（岸）坡和堤壩、洲體失穩破壞導致災害發生的影響因素和機理複雜多變，乾濕交替環境下散體顆粒堆積體邊坡穩定性是基礎科學問題之一。本項目將採用理論分析和機理性概化模型實驗相結合的研究方法，綜合運用土力學、泥沙運動力學等學科的基礎理論，系統分析散體顆粒堆積體在乾濕交替環境下的含水性質和力學特性的變化，探討建立反映乾濕交替環境影響的散體顆粒堆積體邊坡穩定的力學模式；進而引入休止角的概念，研究乾濕交替環境過程中不同因素影響散體顆粒堆積體邊坡穩定性的過程和規律，以及動水環境中，散體顆粒堆積體邊坡穩定性的影響因素及規律；在此基礎上，以散體顆粒堆積洲灘、邊（岸）坡從而誘發失穩滑坡等為背景，探討建立乾濕交替變化環境中失穩破壞的臨界條件。研究成果將會進一步完善環境流體力學及泥沙運動力學等學科，並為我國水環境災害防治奠定基礎。
結題摘要
乾濕交替變化和水動力的作用影響散體沙堆積體的力學性質和邊坡穩定性，變化水環境中散體沙堆積體休止角的研究對於散體介質力學、泥沙運動力學以及河道中散體沙邊（岸）坡、堤壩、洲體失穩等實際問題的研究具有重要的理論意義和工程價值。 本文採用理論分析與靜、動態試驗結合的方法，分析了散體沙的顆粒特性、含水狀態和水動力條件對休止角的影響規律與機理，建立了乾濕變化和水流作用下散體沙堆積體休止角即散體顆粒堆積體失穩臨界條件的表達式。此外，進一步對河床表面沙波這種特殊的散體顆粒堆積體及其相似性問題進行了系統研究。主要結論和認識如下： 研究發現，（1）不同含水狀態下，散體沙的內摩擦力來源不同，其邊坡穩定性和休止角發生顯著變化，反映在休止角隨含水率增加，先是顯著增大，當含水率接近飽和含水率時，休止角又會減小。基於試驗資料，建立了反映泥沙顆粒特性和含水率共同影響的休止角經驗表達式。（2）流速與粒徑是影響散體顆粒堆積體不同方位穩定坡角大小的主要因素。流速越大，坡面穩定性越低，所形成的穩定坡角越小；粒徑越小，坡面穩定性越低，所形成的穩定坡角也越小；相同水流條件下散體沙顆粒粒徑越大，穩定坡角越大，且穩定坡角對於流速變化的敏感度越低。從堆積體穩定邊坡上顆粒的受力分析出發，引入相對近底流速反映泥沙起動動力條件，建立了動水休止角計算公式及其簡化形式。（3）河床上沙波作為一種特殊的飽和含水的散體顆粒堆積體，通過試驗觀測分析了其波高、波長隨泥沙粒徑、重率、水流條件變化的規律，分析了不同因素對沙波相似性的影響規律。 本項目的研究成果將完善環境流體力學及泥沙運動力學等學科，促進對水環境災害發生的科學診斷和預測，指導堤壩、護岸等整治工程的設計，為我國水環境災害防治奠定基礎。
