研究领域
多学科交叉、多场耦合的非饱和土本构模型研究

研究主要任务及方向二:多学科交叉、多场耦合的非饱和土本构模型研究

 研究内容1:非饱和土边坡防灾减灾关键问题研究

1)深入开展非饱和土边坡在非线性荷载及时间作用下,土体内部裂纹的萌发及发展规律和边坡完整性的变化规律研究。通过热力学理论、土力学理论等研究非饱和土边坡在非线性荷载及时间作用,边坡不同位置(前缘、后缘、左右边界及边坡内部)裂纹的产生与发展、形成贯通裂缝及对相邻土体完整性的影响规律。

2)非饱和土边坡地质灾害的影响因素有土体矿物成分、边坡形状大小、土体含水率、降雨及蒸发作用等,其中对天然非饱和土边坡,降雨及蒸发作用是主要影响因素。因此,通过开展在不同降雨和蒸发条件下非饱和土边坡土体含水量的分布及变化规律研究,建立非线性降雨或蒸发条件下非饱和土的渗流场。

3)深入研究在非饱和土边坡在非线性降雨渗流场、非线性荷载应力场及时间作用下的边坡强度和变形的发展规律,明确在混合场影响下非饱和土边坡的稳定性规律。

研究内容2:非饱和土边坡防灾减灾关键工程技术研究

1)非饱和土边坡防灾的关键工程技术是通过对边坡关键影响因素进行有效监测并进行预警。非饱和土边坡关键影响因素主要有湿度、温度、土体含水率、降雨量与蒸发量、渗流量等,边坡监测关键指标主要为变形(包括边坡各处的拉裂缝、鼓胀、塌陷等),通过研究非饱和土边坡各影响因素指标的监测,明确边坡的力学变形规律,从而有效预测边坡的变形及稳定性。

2)通过对非饱和土边坡按最不利影响因素考虑,充分设计建构筑物,有效防治灾害的发生。由于天然非饱和土边坡稳定性的不利影响因素主要有非线性降雨(强度和时长)和非线性荷载(静力荷载和动力荷载),因此非饱和土边坡防灾治理应考虑这两点不利影响,充分利用非饱和土边坡的强度及自稳定,可利用周边环境(如植被根系的储排水功能)和支护结构形式、参数的设计对边坡进行科学合理地支护,有效地达到防灾减灾的目的。

研究内容3:非饱和土边坡灾害治理关键工程技术研究

1)非饱和土边坡灾害常常伴有次生灾害,如汶川地震后,滑坡、泥石流等次生灾害仍然频繁发生,对非饱和边坡灾害治理十分重要。非饱和土边坡灾害治理工程技术手段主要分为两类:一类是控水减滑技术,主要目的是主动减缓或停止边坡的运动,主要工程技术包括截排地表水技术、降低地下水位技术等;另一类是加固抗滑技术,主要目的是被动控制边坡的运动,主要工程技术包括设立支挡结构、改变边坡几何形状、改变滑带性状等。

2)针对极端条件下(极端降雨、高烈度地震等)的边坡灾害应急处理,应有一套科学合理的应急处理技术。在极端条件下,非饱和土边坡可能已经滑坡或正在滑坡过有极高滑坡风险等情况,应针对具体情况,采用临时有效支挡防止滑坡后的二次滑坡或采用主动引导滑坡的方式消除滑坡风险等。