方向一: 岩土力学特性
对岩土力学特性的正确认识和判断将有助于解决岩土工程的稳定性问题。结合我省及周边毗邻省份岩土工程中的突出问题,以下三方面为重点实验室在岩土力学特性方向的研究重点。
(1)特殊土的结构性及其力学特性
通过微细观试验测试特殊土的矿物成分、微孔隙的尺度及分布、粒团连接方式及其相互作用等结构参量,建立符合特殊土自身特点的模型,合理解释土体的 “特殊性”;通过室内试验和现场测试相结合的手段,对结构性土的压缩特性、应力-应变关系、各向异性、剪切特性、固结特性与渗透特性等物理力学特性展开研究;基于损伤理论,建立相应的本构模型—损伤性结构性模型和相应的分析理论,并对结构参数加以量化;通过室内试验和现场测试手段,研究吸力对特殊土含水量、饱和度等的影响,建立干湿循环作用下的土-水特征曲线;通过对特殊土变形特点及其影响因素的分析,加强胀缩性与裂隙性的定量化研究,探讨特殊土破坏模式,完善非饱和土的破坏理论;通过对特殊土湿热耦合作用下的力学响应研究,建立相应的本构模型,反映干湿循环作用对特殊土的影响。
(2)软岩流变损伤特性及其本构模型
采用分级增量循环加卸载方式,对软岩试件进行不同应力水平下的单轴、三轴蠕变特性试验,详细探讨轴向蠕变和径向蠕变的变化特征,蠕变速率与时间和应力水平的关系,瞬时弹性模量和变形模量变化特征。分析围压对蠕变和破坏的影响;研究岩石各蠕变阶段非线性黏弹塑性变形特征。分析应力水平和应力持续作用时间对软岩流变的影响,探讨蠕变过程中能量损伤和长期强度损伤的规律,分析高应力环境下软岩蠕变损伤机理,提出反映应力水平和时间综合影响的蠕变损伤变量,建立蠕变损伤演化方程,进而建立考虑软岩蠕变损伤的本构模型。依据现场量测,采用拉格朗日元正分析和粒子群优化算法相结合的方法,反演围岩基本力学参数和模型参数。
(3) 裂隙岩体流固耦合模型及数值分析
开展裂隙岩体流固耦合试验,研究裂隙岩体渗流的各种影响因素,统计岩体的裂隙分布,建立渗透性与岩体的分类指标的相关性。深入探讨非均匀岩体的微观-细观-宏观不同尺度耦合渗流机理的基础,构建三维多尺度裂隙岩体流固耦合模型。采用渗流力学、断裂力学理论结合 Monte-Carlo 方法描述岩体裂纹的随机分布, 研究高水压作用下岩体原生裂纹的变形和翼形裂纹的萌生、扩展、贯通的渗流—断裂耦合作用机理,建立高水压作用下岩体裂纹的渗流—断裂耦合数学模型,给出该数学模型的求解策略与方法,揭示高水压—应力作用下多场耦合作用下岩体裂隙扩展演化。