荷载-湿度-温度耦合效应下黄土崩塌灾害形成的机理研究

荷载-湿度-温度耦合效应是导致黄土崩塌灾害形成的关键所在。本项目拟通过对黄土地区典型黄土崩塌灾害的调查，明确致灾的主控因素和主控因素耦合体，开展原状黄土样及裂隙黄土样的卸荷试验、干湿循环试验及冻融试验，分析黄土体中水、热、力的动态变化规律及"三场"耦合效应；采用理论分析及数值计算相结合的方法，探讨在荷载-湿度-温度耦合作用下黄土的节理裂隙损伤扩展规律、不同环境损伤间的耦合效应及黄土体能量耗散与转换过程，揭示黄土崩塌灾害的孕灾环境与致灾因子之间相互作用模式，提出在荷载-湿度-温度耦合效应下黄土崩塌灾害的成灾机理。项目的研究将为黄土地区防灾减灾的工程实践提供理论依据。

黄土崩塌作为黄土灾害的一种形式，其危害极大。目前关于黄土的物理力学性质研究，主要是针对黄土物理力学性质的基础理论或结合具体工程开展研究的，针对黄土斜坡崩塌的研究主要从宏观的角度出发，以定性评价为主、结合一定的定量分析对黄土崩塌进行了研究，研究成果对黄土崩塌灾害机理的认识起到了积极作用，而关于黄土性质和黄土崩塌灾害形成关系方面的研究还需进一步系统化和补充完善。围绕开挖卸荷、湿度及温度耦合效应对黄土体开展研究，对从深层次揭示黄土崩塌病害的机理，不仅具有重要的学术价值和科学意义，而且也具有重大的应用价值和实际意义。. 本项目从资料的收集和整理入手，通过在榆林子洲县、延安洛川塬边、宝鸡陈仓区等典型黄土崩塌灾害发生区调查的基础上，明确导致黄土崩塌灾害形成的主控因素和主控因素耦合体，采用常规直剪试验、三轴试验、CT数字成像技术，开展黄土原状样及裂隙样的卸荷减载试验、干湿循环试验及冻融循环试验。研究卸载、干湿循环及冻融条件下黄土样节理裂隙的产生、发展及变化规律；在荷载-湿度-温度耦合效应模型试验的基础上，从水-热-力的角度建立黄土体荷载-湿度-温度耦合数学模型，分析黄土体中水、热、力的动态变化规律，揭示在荷载-湿度-温度耦合条件下黄土体节理裂隙损伤扩展过程、劣化破坏模式及黄土体能量耗散与转换过程，探索黄土崩塌灾害的孕灾环境与致灾因子之间相互作用模式，提出在减载-湿度-温度耦合作用下黄土崩塌灾害的成灾机理。研究取得来如下重要成果:.（1）系统性的提出黄土崩塌灾害的类型、特征、分布范围、分布规律、影响因素、变形破坏模式、运动学和动力学特征。 .（2）建立了黄土节理裂隙的发展变化和切坡卸载、湿度及温度等因素的关系，提出了黄土体内节理裂隙在以上因素作用下的特征、发展过程及成灾机理。.（3）建立了黄土体荷载-湿度-温度耦合数学模型，分析黄土体中水、热、力的动态变化规律。.（4）提出了黄土样卸荷应力场、湿度场及温度场“三场”耦合效应模式，建立黄土崩塌灾害的孕灾环境与致灾因子之间相互作用模式。.（5）提出了卸载-湿度-温度耦合条件下黄土的损伤弱化模型及不同环境损伤间的耦合关系式。.（6）给出了减载-湿度-温度耦合作用下承灾体的能量转换过程，提出卸载应力-湿度-温度耦合条件下黄土崩塌灾害形成的机理。