服役过程中铁电陶瓷会受到应力、电场和服役环境的影响，这些因素会导致性能随时间逐渐劣化，对材料及器件所在线路的稳定性及使用寿命造成不利影响。研究力－电－环境耦合作用下铁电陶瓷的滞后断裂机理，不仅在多场耦合理论方面有重要理论意义，对铁电功能器件服役的可靠性也具有十分重要的实际应用价值。. 本申请的研究内容是，探讨真空中外加电场下铁电陶瓷是否能够发生滞后断裂。利用原子力显微镜研究力－电－环境耦合情况下裂纹的形核、扩展与铁电畴转变的关系，在透射电镜下研究裂纹形核和扩展与铁电畴等微观结构演化的关系，探讨铁电陶瓷滞后断裂的物理本质，以及电场、应力、化学介质多场耦合的机理。

1.项目背景：隧道修建中常遇到涌水突泥灾害，目前对非揭穿型裂隙围岩滞后性破裂及其引起的涌水突泥机理和形成条件未给予足够重视，导致许多隧道出现开挖掌子面后方发生较大规模的涌水突泥工程事故，造成了众多人员伤亡和巨大财产损失。为此,申请面上基金项目“裂隙性隧道围岩滞后性破裂及涌水突泥机理研究”，开展相关问题的研究并得到基金委批准。 2.主要研究内容：（1）依托隧道区天然地应力及围岩应力分布和隧道围岩岩石力学特性及岩体结构；（2）隧道区水文地质结构特征及水文地质特征；（3）隧道围岩岩体力学特性与岩体水力学结构模型；（4）围岩结构性时效变形和破裂与涌水突泥机制。 3.重要成果：（1）理论与方法成果：1）小曲率或直边隧道围岩变形破裂逐渐向板裂化发展，形成的定向裂隙孔隙率逐渐变大；2）地下泥水逐渐向变大的定向裂隙聚集形成地下泥水压力并逐渐增大；3)板裂化围岩在轴向围岩应力和横向地下泥水压力作用下产生时效弯曲变形破裂，达到极限状态时突发脆断，泥水突然喷涌而出形成灾害；4)在板裂化围岩时效弯曲变形过程中如有爆破等动力触发，板裂化围岩将会提前突然破裂引起涌水突泥；5）建立了围岩板裂概化模型，推导了变长度、厚度及地下泥水压力下的两端固定，轴向围岩压应力和横向地下泥水压力作用下的板弯曲时效变形破裂理论公式，建立了突发破裂判据，并得到原样小模型、相似材料模型及数值模型分析结果初步验证。（2）论文成果：发表论文46篇，其中期刊论文45篇，会议论文1篇；检索论文SCI论文3篇，EI论文10篇，北大中文核心期刊论文37篇；另有2篇录用待刊。（3）专利成果：发明专利2项，新型专利4项。（4）出站博士后1名;毕业博士2名，即将毕业3名；毕业硕士17名，即将毕业2名。 4.关键数据及其科学意义：板裂化围岩破裂深度是隧道小曲率或直边墙长度的0.4-0.5倍，这对裂隙性围岩变形破裂及涌水突泥机理认识及引起的工程灾害评价防治具有科学意义。 2100433B

本项目以深埋隧洞围岩的时效变形诱发滞后型岩爆这一关键科学问题为核心，基于流变力学、损伤力学、信息科学等多学科交叉的研究方法，探索深埋隧洞滞后型岩爆的诱发机理。通过卸荷蠕变变形损伤演化规律及蠕变率随时间的发展阶段特征研究，建立了反映材料流变特性的细观本构关系和细观损伤演化方程。总结了锦屏二级引水隧洞的岩爆发生特征，系统研究了影响滞后型岩爆发生的条件：内部因素（岩石材料的蠕变效应、非均匀性）和外部效应（湿度扩散、动力作用）。根据岩体破裂过程中的3S机理，建立微震监测技术的岩爆临界预警机制。本项目成果为深埋隧洞变形失稳控制及长期稳定性的预测提供理论和应用基础。 在本项目的资助下，课题组出版专著1部，申请发明专利3项，获得省部级科技进步二等奖1项，省部级学术成果三等奖1项。在国际刊物上发表论文8篇，国内核心刊物上发表论文5篇。其中，SCI收录论文4篇，EI收录论文8篇，接受未刊出论文1篇（EI刊源）。培养博士研究生3人，硕士研究生7人。参加国际学术会议3人次。 2100433B

我国斜拉桥数量已居世界之首，索塔是斜拉桥中重要的受力构件，调查表明，现役斜拉桥中大部分混凝土索塔在施工和运营期间发生开裂，不仅影响结构使用寿命，还埋下了严重的安全隐患。本项目拟通过现役混凝土桥梁的裂缝调查，统计分析常见裂缝的类型和形式；通过非线性有限元方法仿真分析模拟开裂过程，揭示开裂机理和裂缝扩展规律；通过抗裂可靠度研究，为结构抗裂性能的度量和预测提供合理的理论依据；通过参数分析，探明影响开裂的主要参数，提出防止开裂的应对措施；通过综合考虑抗裂应对措施的效用和经济指标，对索塔生命周期性能进行优化，为修订相关规范条文及斜拉桥设计、管养决策提供理论依据。研究成果具有重要的理论意义和工程应用价值。