《軟岩邊坡裂隙-孔隙耦合災變機制與環境效應模型》是依託中山大學，由周翠英擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：軟岩邊坡裂隙-孔隙耦合災變機制與環境效應模型
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：周翠英
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
邊坡災變破壞研究是國際上工程地質學的前沿課題之一，探索其機制與環境效應具有重要理論意義和工程實際價值。由於軟岩邊坡特有的遇水軟化致災特性，業已成為人們關注的焦點。項目以華南紅層軟岩組成的典型邊坡為對象，採用損傷力學、不可逆熱力學和非平衡自組織理論等，重點研究：（1）軟岩邊坡裂隙-孔隙耦合災變模型試驗設計；（2）軟岩邊坡裂隙-孔隙耦合作用的災變破壞機制；（3）邊坡軟岩裂隙-孔隙力學耦合效應與及其裂隙-孔隙耦合損傷彈塑性本構關係；（4）考慮水-應力耦合流變損傷效應，建立飽水軟岩裂隙-孔隙耦合損傷流變模型，結合軟岩邊坡的實際賦存環境條件，建立其環境效應模型；（5）結合開挖-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新意義的成果，探索軟岩邊坡災變的本質規律，建立一套系統的軟岩邊坡災變理論和方法，豐富和發展本學科的理論與方法；為工程設計提供重要的參考與指導。
結題摘要
邊坡災變破壞研究是國際上工程地質學科的前沿課題之一。軟岩邊坡由於其特殊的遇水軟化特性，構成了易滑地層，更加值得關注。研究表明：我國50%以上大型滑坡與軟岩地層或軟弱夾層有關。以往研究軟岩邊坡更多注重軟岩軟化的礦物作用、水解作用等導致的強度降低引起的邊坡失穩，較少注意到軟岩中裂隙-孔隙的軟化作用。而分析發現：軟岩邊坡中裂隙-孔隙滲流耦合作用當是其致災的內在機制和關鍵之所在。因此，本項目以華南紅層軟岩組成的典型邊坡為對象，通過現場調研、監測與模型試驗等，採用非線性動力學、顆粒離散元等方法，研究了軟岩邊坡裂隙-孔隙耦合災變機制與環境效應模型。重點包括：（1）軟岩裂隙-孔隙滲流耦合損傷彈塑性本構關係與流變模型。通過開展軟岩軟化裂紋發育、流變特性試驗與不同條件的電鏡掃描試驗等，建立了軟岩網狀四邊形薄片結構模型，揭示了軟岩軟化變形的細觀結構機制；給出了適用於描述軟岩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；分別建立了基於熱力學、雙重介質理論的兩種軟岩裂隙-孔隙滲流耦合損傷彈塑性本構關係，以及基於飽水條件、力鏈、機率統計的三種損傷流變模型。（2）軟岩邊坡裂隙-孔隙滲流耦合災變破壞機制。概化了紅層軟岩邊坡賦存特徵與災變模式，開展了其流固耦合災變數值模型試驗；設計並開展了軟岩模型相似材料的1500個配比試驗，完成了三組模型試驗，探討了其災變演化軌跡的等價特徵描述。據此建立了軟岩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，揭示了其災變破壞機制。（3）軟岩邊坡環境效應模型與安全防護原理及方法。建立了考慮降雨-入滲的耦合關係的軟岩邊坡環境效應反演分析模型，研究了其環境災害效應，建立了五個境演變的動力學模型以及臨界判據；繪製了系統全壽命期狀態演化軌跡，建立了安全防護最優控制模型。結合粵北、粵西、珠三角等廣東紅層典型分布地區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，提出了最佳化開挖工藝與支護技術。本研究探索了邊坡災變機制與環境效應研究的新途徑，可為華南地區和類似條件地區軟岩邊坡的安全防護與環境保護提供十分有價值的理論指導。成果可望在城建、水利、道路交通、冶金礦山和環境保護等領域加以推廣套用，具有重要的理論意義和廣闊的套用前景。研究共撰寫專著1部；發表論文26篇，申請國家發明專利8項；培養博士後3名、博士生8名、碩士生15名。
