基于渗流-侵蚀-应力耦合效应的堆积体内侵蚀演化表征模型

徐子涵; 韩成诚; 于洋

doi:10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250068

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基于渗流-侵蚀-应力耦合效应的堆积体内侵蚀演化表征模型

更新时间：2026-11-05

- 基于渗流-侵蚀-应力耦合效应的堆积体内侵蚀演化表征模型
- Bulletin of Geological Science and Technology Vol. 45, Issue 4, Pages: 191-201(2026)
- 作者机构：
  
  1. 浙江大学海洋学院
  2. 浙江大学海南研究院
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250068
  CLC： P642.22
- Published：2026
- 稿件说明：
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徐子涵, 韩成诚, 于洋. 基于渗流-侵蚀-应力耦合效应的堆积体内侵蚀演化表征模型[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2026, 45(4): 191-201.
DOI：

徐子涵, 韩成诚, 于洋. 基于渗流-侵蚀-应力耦合效应的堆积体内侵蚀演化表征模型[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2026, 45(4): 191-201. DOI： 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250068.

摘要

堆积体广泛分布于我国山地丘陵区，属于土石混杂的宽级配松散土体，降雨渗流作用下极易出现细颗粒迁移、流失的内侵蚀问题。内侵蚀会同时劣化土体骨架力学性能、改变渗透特性，是诱发堆积体滑坡的核心诱因，因此精准预测细颗粒侵蚀演化量，对地质灾害防控与岩土工程安全运营具有重要现实意义。针对现有侵蚀量预测模型普遍忽略土体应力状态影响的缺陷，本研究以饱和堆积体五相混合介质为基础，结合质量守恒、动量平衡、有效应力原理等理论，建立渗流-侵蚀-应力多场耦合控制方程，并依托COMSOL平台完成数值模型开发；采用不同偏应力工况下的三轴侵蚀剪切试验数据，验证该数值方法的精度与可靠性。基于大量耦合模拟结果，将体积应变、含石率、平均渗流流速与时间作为输入参数，通过最小二乘法回归分析，构建适配复杂应力条件的堆积体内侵蚀演化表征模型，实现了内侵蚀过程的定量表征，并系统剖析了含石率、体积应变影响内侵蚀特性的内在作用机理。试验与模拟结果表明，在土骨架未发生侵蚀失稳破坏的前提下，本研究建立的表征模型可精准预测不同应力水平、不同含石率堆积体的细颗粒侵蚀演化规律。含石率提升会延长孔隙水渗流路径、降低平均渗流速度，进而有效抑制土体内部侵蚀；而偏应力作用下堆积体产生剪胀变形，体积应变随之增大，是导致内侵蚀程度加剧的核心内在诱因。本研究所构建的内侵蚀演化表征模型，可定量刻画渗流、侵蚀与应力耦合作用下堆积体的渗透性动态演化特征，弥补了传统侵蚀模型无法适配复杂应力场的不足，拓展了侵蚀方程的应用场景。研究成果可为山地丘陵区堆积体边坡、地基的稳定性评价以及降雨型滑坡灾害防控提供理论支撑与技术参考。

Abstract

关键词

Keywords

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