[01586161]岩土体与水相互作用理论及工程应用

本成果为教育部重点项目、湖北省教育厅重大项目和黄龙滩水电站开发公司专项研究项目综合而成的“岩土体与水相互作用及工程应用”项目，由三峡大学、华中科技大学和中国科学院武汉岩土力学研究所共同完成，项目主要负责人与主要研究人员为长期从事岩土力学基本理论研究及工程应用的科研人员。　　我国是地灾频发大国，每年暴雨引起的崩塌、滑坡的经济损失上千亿元，为了适应地灾防治需要，开展水与岩土体相互作用理论和工程应用研究是非常必须的。现行地灾防治设计考虑水压力往往以渗流计算决定浸润线，计算水压力大小或者在滑体上增加一定重量以考虑水压力影响；该方法既没有考虑水压力对滑体破坏影响，也没有考虑降雨入渗过程中水压力变化过程。现行理论和计算方法面临重大挑战。在教育部重点项目、湖北省重大项目和相关工程专项资金资助下，该项目取得一批重要创新成果。　　（1）基于岩土与水相互作用过程的损伤机理，首次建立了岩土与水塑性损伤耦合模型的分析方法；提出了各向同性及各向异性材料Biot系数、Skempton系数的实验及确定方法，以及基于偏应力与水压力关系确定岩体屈服应力极限的新方法，研究证明对于胶结较好的地质体，水的压缩性必须加以考虑的观点。　　（2）针对传统真假三轴物理力学试验方法和试件特点，首次提出假三轴试件应为长方体的观点及相应的材料物理力学参数的确定方法；基于均匀化理论，推导了含裂纹孔隙介质的能量方程，建立了岩土与水相互作用的耦合方程，首次提出了一种等效刚度矩阵的求解方法、一种新的裂纹扩展标准和弹塑性屈服标准，解决了损伤扩展和塑性两者的统一性和协调性；提出了在不同损伤应力状态下，损伤参数的决定方法。对室内三轴试件在干燥及饱和水压力作用下的实验结果进行了成功模拟，如水压力能降低岩土峰值强度、增加岩土体变形、试件破坏的各向异性等。　　（3）将本项目研究成果，编制有限元程序，已应用于三峡库区、四川汶川等崩塌、滑坡的治理工程之中，累计取得超过亿元的直接经济效益和巨大的社会效益。成果还推广应用于其它水工结构，对促进水利水电设计行业的科技进步、提高行业竞争力具有重要推动作用。本研究，提交科研报告15份，在国内外重要学术期刊发表论文23篇，其中被SCI和EI收录20篇。培养博士5人，硕士33人。