软岩边坡裂隙-孔隙耦合灾变机制与环境效应模型

边坡灾变破坏研究是国际上工程地质学科的前沿课题之一。软岩边坡由于其特殊的遇水软化特性，构成了易滑地层，更加值得关注。研究表明：我国50%以上大型滑坡与软岩地层或软弱夹层有关。以往研究软岩边坡更多注重软岩软化的矿物作用、水解作用等导致的强度降低引起的边坡失稳，较少注意到软岩中裂隙-孔隙的软化作用。而分析发现：软岩边坡中裂隙-孔隙渗流耦合作用当是其致灾的内在机制和关键之所在。因此，本项目以华南红层软岩组成的典型边坡为对象，通过现场调研、监测与模型试验等，采用非线性动力学、颗粒离散元等方法，研究了软岩边坡裂隙-孔隙耦合灾变机制与环境效应模型。重点包括：（1）软岩裂隙-孔隙渗流耦合损伤弹塑性本构关系与流变模型。通过开展软岩软化裂纹发育、流变特性试验与不同条件的电镜扫描试验等，建立了软岩网状四边形薄片结构模型，揭示了软岩软化变形的细观结构机制；给出了适用于描述软岩材料塑性摩擦机理的屈服准则、塑性孔隙变形机理与屈服准则及其演化方程；分别建立了基于热力学、双重介质理论的两种软岩裂隙-孔隙渗流耦合损伤弹塑性本构关系，以及基于饱水条件、力链、概率统计的三种损伤流变模型。（2）软岩边坡裂隙-孔隙渗流耦合灾变破坏机制。概化了红层软岩边坡赋存特征与灾变模式，开展了其流固耦合灾变数值模型试验；设计并开展了软岩模型相似材料的1500个配比试验，完成了三组模型试验，探讨了其灾变演化轨迹的等价特征描述。据此建立了软岩与边坡滑裂带的裂隙-孔隙渗流耦合的颗粒离散元模型及边坡多尺度三维模型，揭示了其灾变破坏机制。（3）软岩边坡环境效应模型与安全防护原理及方法。建立了考虑降雨-入渗的耦合关系的软岩边坡环境效应反演分析模型，研究了其环境灾害效应，建立了五个境演变的动力学模型以及临界判据；绘制了系统全寿命期状态演化轨迹，建立了安全防护最优控制模型。结合粤北、粤西、珠三角等广东红层典型分布地区的典型红层边坡工程，研究了边坡开挖-支护过程中安全防护方法，提出了优化开挖工艺与支护技术。本研究探索了边坡灾变机制与环境效应研究的新途径，可为华南地区和类似条件地区软岩边坡的安全防护与环境保护提供十分有价值的理论指导。成果可望在城建、水利、道路交通、冶金矿山和环境保护等领域加以推广应用，具有重要的理论意义和广阔的应用前景。研究共撰写专著1部；发表论文26篇，申请国家发明专利8项；培养博士后3名、博士生8名、硕士生15名。 2100433B

边坡灾变破坏研究是国际上工程地质学的前沿课题之一，探索其机制与环境效应具有重要理论意义和工程实际价值。由于软岩边坡特有的遇水软化致灾特性，业已成为人们关注的焦点。项目以华南红层软岩组成的典型边坡为对象，采用损伤力学、不可逆热力学和非平衡自组织理论等，重点研究：（1）软岩边坡裂隙-孔隙耦合灾变模型试验设计；（2）软岩边坡裂隙-孔隙耦合作用的灾变破坏机制；（3）边坡软岩裂隙-孔隙力学耦合效应与及其裂隙-孔隙耦合损伤弹塑性本构关系；（4）考虑水-应力耦合流变损伤效应，建立饱水软岩裂隙-孔隙耦合损伤流变模型，结合软岩边坡的实际赋存环境条件，建立其环境效应模型；（5）结合开挖-支护过程，提出其安全防护方法。通过研究，在以上若干方面取得有创新意义的成果，探索软岩边坡灾变的本质规律，建立一套系统的软岩边坡灾变理论和方法，丰富和发展本学科的理论与方法；为工程设计提供重要的参考与指导。

学科：水文地质学

词目：孔隙—裂隙水

英文：pore-fissure water

释文：风化较强烈的岩石中，除裂隙含水外，风化后形成的大、小空隙中也含水。这种岩石的含水性较均匀，具有某些与孔隙水相近的特征，称为孔隙—裂隙水。但在成岩作用较差的砂岩或砂砾岩中（如中国的古近—新近系和白垩系砂岩、砂砾岩）含的水，则属以孔隙水为主的裂隙孔隙水。

学科：水文地质学

词目：孔隙一裂隙水

英文：pore-fissure water

释文：风化较强烈的岩石中,除裂隙含水外,风化后形成的大、小空隙中也含水。这种岩石的含水性较均匀,具有某些与孔隙水相近的特征,称为孔隙裂隙水。但在成岩作用较差的砂岩或砂砾岩中(如中国的古近一新近系和白垩系砂岩、砂砾岩)含的水,则属以孔隙水为主的裂隙孔隙水。

学科：水文地质学

词目：孔隙一裂隙水

英文：pore-fissure water

释文：风化较强烈的岩石中,除裂隙含水外,风化后形成的大、小空隙中也含水。这种岩石的含水性较均匀,具有某些与孔隙水相近的特征,称为孔隙裂隙水。但在成岩作用较差的砂岩或砂砾岩中(如中国的古近一新近系和白垩系砂岩、砂砾岩)含的水,则属以孔隙水为主的裂隙孔隙水。2100433B

内容简介

本书结合四川飞凤山处置场边坡治理，详细介绍了复杂软岩边坡工程地质问题的研究与实践，全书共8章，包括软岩边坡的区域地质环境条件，软岩边坡的工程地质特征，软岩边坡水文地质特征研究的方法，软岩边坡稳定性分析及治理方法，大型振动台模型试验，岩质边坡监测等，本书内容丰富，叙述详细，图文并茂。 2100433B