《碎石土內侵蝕演化特性及作用機理研究》是依託上海交通大學，由羅先啟擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：碎石土內侵蝕演化特性及作用機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：羅先啟
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對碎石土邊（滑）坡、堰塞壩、土石壩等堆積體中普遍存在的內侵蝕現象，圍繞碎石土內侵蝕演化特性以及作用機理的問題開展研究。鑒於當前內侵蝕模擬試驗設備無法滿足大粒徑寬級配碎石土內侵蝕試驗模擬的需要，擬研製適用於大粒徑寬級配碎石土內侵蝕模擬設備，並開展應力及水力條件下碎石土內侵蝕演化試驗模擬。以大量試驗成果為基礎，結合理論分析及數值模擬，解決碎石土幾何條件與內侵蝕演化特徵關係、應力及水力條件作用下碎石土內侵蝕演化規律、不同內侵蝕階段碎石土剛度及強度的損傷演化機制等關鍵科學問題。構建碎石土內侵作用下力學和水力特性的損傷演化分析模型及計算方法，並運用在典型工程變形破壞及穩定性分析中。利用現場監測與反饋信息，不斷完善分析模型。最終形成適用於內侵蝕作用下的碎石土變形破壞分析的理論模型及計算方法，為碎石土邊（滑）坡、堰塞壩、土石壩等堆積體變形破壞機制分析、工程治理設計等提供科學依據。
結題摘要
內侵蝕作用是導致潰壩等工程事故及滑坡等自然災害的主要誘發因素之一。在內侵蝕過程中，土體內部細顆粒在水的滲透力作用下穿過粗顆粒形成的骨架而流失，進而在土體內部形成孔隙率較高的裂隙或孔洞，產生優勢通道，導致水流對土體的內侵蝕作用進一步加劇，造成土體力學參數的降低。因此，認識和掌握土體內侵蝕特性及作用機理，對於揭示土石壩、堤防和滑坡、土石流等工程事故和地質災害的破壞機理，以及防範、預警和治理由滲透破壞引起的土石壩破壞或邊坡失穩，具有十分重要的理論意義和工程價值。 本研究工作綜合運用理論分析、室內試驗和數值模擬相結合的方法對上述幾個問題進行系統深入的研究，提出了適用於天然碎石土內部穩定性預測的判定準則；研製了滿足天然碎石土滲透侵蝕及剪下試驗要求的應力應變雙控制式三軸試驗設備；提出了考慮變形條件下天然碎石土侵蝕量變化本構模型；推導了同時考慮變形和細顆粒流失的多孔介質孔隙度方程，並提出了內侵蝕作用下天然碎石土理論分析模型和數值方法；量化了內侵蝕作用對天然碎石土堆積體滑坡整體變形及穩定性的影響。該研究研究的主要創新性成果如下： 1.分析了土體顆粒組成特徵與內部穩定性的相關性，提出適用於預測天然碎石土的內部穩定性的判定準則。 2.研製了可模擬大粒徑寬級配碎石土內侵蝕過程的應力應變控制式三軸剪下滲透試驗設備。採用此設備，模擬了天然碎石土在變形前後的滲透侵蝕過程，分析了內侵蝕作用機理及對土體性狀的影響，提出了描述變形條件下天然碎石土滲透侵蝕量變化本構模型。該本構模型充分考慮的岩土體變形後的侵蝕量變化規律，更加符合工程實際。 3.通過理論分析和推導，提出了以侵蝕顆粒流失與土體變形雙向作用為耦合機制的多場流固耦合模型。 4.以三峽庫區典型碎石土堆積層滑坡為模擬對象，採用數值分析的方法，模擬了長期穩定庫水位工況和庫水位漲落條件下滑坡體內侵蝕作用過程，量化了內侵蝕作用對堆積體滑坡整體變形和穩定性的影響。
