土石混合体水力侵蚀破坏的二重介质分异机制及预测模型研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41902270
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0214.工程地质学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The collapse of soil-rock mixture (S-RM), such as reservoir bank failure and landslide dam, are usually closely related to hydrodynamic forces, for instance, runoff scouring, wave erosion and overtopping flooding. Our survey at the Three Gorges Reservoir region shows that many river banks present an erosion differentiation phenomenon between the soil and rock material inside the S-RM. However, at present its failure mechanism and evolution process are unclear. Besides, due to the combined influence of material compositions, consolidation and hydraulic conditions, the prediction of erosion failure of S-RM is faced with enormous challenges. To address the above problems, based on the mass investigation and research on erosion characteristics of accumulation banks, firstly, visualization of the erosion evolution process is achieved by combining the transparent soil testing technique and Laser-induced Fluorescence method (LIF). With this approach, the soil granule transport process and erosion dissimilation mechanism of the S-RM material during water erosion will be revealed, and its key evolution of “soil transport-rock superterranean-overall collapse” will be detected. Then, experimental and numerical investigations of influencing factors, including rock content, shape and distribution, soil composition, degree of consolidation and flow intensity, that affect the erosion rate are going to be carried out. Finally, a calculation model for soil-rock loss prediction will be established, and its accuracy and feasibility will also be validated by comparing the experimental results of real S-RM samples. Expected results could provide theoretical support for understanding the failure evolution process of S-RM during water erosion, estimating the erodibility and stability of engineering geological object, and disaster warning.
土石混合体的破坏(如库岸垮塌、堰塞体溃决)往往与径流冲刷、波浪淘蚀和漫顶溢流等水力侵蚀作用密不可分。调查显示,三峡库区较多的土石混合堆积体库岸在水流冲刷作用下常呈现特殊的侵蚀分异破坏现象。目前对这一侵蚀分异破坏机制及其演化过程尚不清楚,同时由于固结条件、水力条件等变异因子的共同作用,使得土石混合体侵蚀破坏预测预报面临较大挑战。针对上述问题,项目在堆积体岸坡侵蚀特征实地调查、分析的基础上,结合透明土和平面激光诱导荧光技术实现土石混合体水力侵蚀过程可视化,揭示土石混合体中土、石二重介质移运及其侵蚀分异机制,探明土石混合体侵蚀破坏的“土体侵蚀-块石架空-垮塌”这一核心演化过程;确定含石量、块石形状及尺寸、固结程度以及径流强度等因素对侵蚀速率的量化影响规律;进而建立土石混合体侵蚀预测预报模型。预期成果可为科学评价土石混合工程地质体的可蚀性、稳定性以及灾害预警等提供理论支撑。

结项摘要

我国西南地区在第四纪历史上经历了多次冰川作用和新构造活动,第四纪地质作用活跃,地表覆盖有深厚的、以土石混合物为主要组成物质的第四纪覆盖层。随着近年来一些大型甚至超大型水利水电工程的兴建和运营,出现了众多以土石混合体为载体的地质灾害,如三峡库区堆积体库岸侵蚀、高山峡谷地区滑坡堰塞坝溃决等。土石混合体的破坏(如库岸垮塌、堰塞体溃决)往往与径流冲刷、波浪淘蚀和漫顶溢流等水力侵蚀作用密不可分。调查显示,土石混合体在水流冲刷作用下常呈现特殊的侵蚀分异破坏现象。针对这一现象,本项目开展了土石混合体侵蚀分异破坏机制及其演化过程研究。首先,基于透明土试验技术,筛选合适的透明材料,提出了制备土石混合体相似透明试样的方法;结合平面激光诱导荧光技术,研发了一套土石混合体水力侵蚀可视化系统;该系统可实现最大速度为6m/s水流冲刷室内试验模拟。基于该试验装置,开展了一系列土石混合体水动力侵蚀可视化试验。结果表明,土石混合体抗侵蚀能力主要与含石量、块石粒径以及力学强度有关;抗侵蚀能力随着含石量增大而先增大后减小,临界点以块石形成土体骨架为标志;抗侵蚀能力随着块石粒径增大而先增大后减小,存在最优粒径使试样抗侵蚀能力达到最优;抗侵蚀能力基本上与土石混合体宏观力学强度成正比。其次,建立了基于离散元的土石混合体水力冲刷数值模拟方法。根据这一方法,研究了土石混合体物理力学性质(孔隙比、块石颗粒级配)和水动力特性(径流强度)等内外因素对侵蚀速率的影响。结果表明,侵蚀速率与水力梯度和孔隙比两个因素均成指数关系;土石混合体侵蚀速率与颗粒级配成分段线性关系;提出了土石混合体水动力作用下的侵蚀速率计算公式。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
三峡库区反倾岩质边坡时效破坏演化模拟研究
  • DOI:
    10.16285/j.rsm.2020.0394
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    岩土力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    顾东明;高学成;仉文岗;黄达;王勋
  • 通讯作者:
    王勋
Development of a Modeling Method and Parametric Study of Seepage-Induced Erosion in Clayey Gravel
粘土砾石渗流侵蚀建模方法及参数化研究的发展
  • DOI:
    10.1061/(asce)gm.1943-5622.0001856
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    International Journal of Geomechanics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Gu Dongming;Liu Hanlong;Huang Da;Zhang Wengang;Gao Xuecheng
  • 通讯作者:
    Gao Xuecheng
Development of a DEM-Based Method for Modeling the Water-Induced Failure Process of Rock from Laboratory- to Engineering-Scale
开发基于 DEM 的方法,用于模拟从实验室到工程规模的岩石水致破坏过程
  • DOI:
    10.1061/(asce)gm.1943-5622.0001715
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    International Journal of Geomechanics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Gao Xuecheng;Gu Dongming;Huang Da;Zhang Wengang;Zheng Yong
  • 通讯作者:
    Zheng Yong
A 2D DEM-based approach for modeling water-induced degradation of carbonate rock
基于 2D DEM 的碳酸盐岩水致退化建模方法
  • DOI:
    10.1016/j.ijrmms.2019.104188
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Gu Dongming;Huang Da;Zhang Wengang;Gao Xuecheng;Yang Chao
  • 通讯作者:
    Yang Chao
Influence of Cyclic Wetting-Drying on the Shear Strength of Limestone with a Soft Interlayer
干湿循环对软夹层石灰石抗剪强度的影响
  • DOI:
    10.1007/s00603-021-02502-2
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Rock Mechanics and Rock Engineering
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Gu Dongming;Liu Hanlong;Gao Xuecheng;Huang Da;Zhang Wengang
  • 通讯作者:
    Zhang Wengang

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

考虑墙前填土作用下无黏性填土挡墙地震转动稳定性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    岩土工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄达;顾东明;岑夺丰;曾彬
  • 通讯作者:
    曾彬
三峡库区塔坪H2古滑坡台阶状复活变形的库水–降雨耦合作用机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    岩土工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄达;顾东明;陈志强;朱宏;陈赐金
  • 通讯作者:
    陈赐金
“三段式”岩石滑坡的锁固段破坏模式及演化机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    岩土工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄达;张晓景;顾东明
  • 通讯作者:
    顾东明

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码