中文摘要：

软岩软化研究是工程地质学科领域的前沿课题之一，其软化效应研究是其中的重点和难点，是许多重大工程灾害产生的根源，已经成为学术界与工程界共同关注的焦点问题。研究拟以红层软岩为对象，以饱水软化试验为基础，采用电化学和非线性动力学等方法，重点开展软岩软化的表面效应与计算方法研究，包括（1）研究其表面的物理化学作用效应，探讨表面颗粒、孔隙与电荷变化的定量表征及其测定试验；（2）分析表面效应中的胶体特征及规律，阐明表面-水体系的动态平衡全过程及颗粒间长短程相互作用，揭示其电化学-动力学机制；（3）建立表面效应演化的动力学计算模型、临界状态表征方法及其非线性动力学判据，探讨其与强度变化的定量关系表征方法。通过研究，从根本上揭示软岩软化的表面效应规律，为丰富、完善和发展工程地质学理论和方法奠定基础，为软岩工程灾害的控防提供重要的理论支持。

结论摘要：

软岩软化是国际工程地质学科领域的前沿课题之一。其软化效应研究是其中的重点和难点，是许多重大工程灾害产生的根源，已经成为学术界与工程界共同关注的焦点。目前，通过实验在其软化机制、变形破坏的力学效应及其本构模型方面已经开展了较多工作，初步形成了软岩软化研究的基本理论框架。但是，在软岩软化致灾全过程中有一个非常值得关注的现象软岩软化的表面效应。但是，这一表面效应前人尚未关注到，研究基本空白。而这可能正是加剧工程软岩失稳破坏的关键原因之一。因此，本研究拟以华南地区代表性的红色粉砂质泥岩为研究对象，以饱水软化试验为基础，采用电化学和非线性动力学等方法，研究了软岩软化的表面效应与计算方法。重点通过开展软岩饱水软化试验，探讨了其表面的物理化学作用效应；研究了软岩软化的表面颗粒、孔隙与表面电荷变化的定量表征及其表面电荷测定试验；在此基础上，研究了软岩软化表面效应中的胶体特征及其规律，探讨了表面-水体系的动态平衡全过程与颗粒间的长短程相互作用，分析了表面效应形成的电化学-动力学机制；初步给出了软岩软化表面效应的综合定量表征的关键变量，建立其表面效应演化的动力学计算模型、临界状态表征方法及其非线性动力学判据，搭建了表面效应-强度的定量关系及其表征方法。最后，将上述结果应用于软岩隧道工程，根据软岩表面效应的测定与分析，给出了软岩软化演化的水环境条件，并应用于某软岩隧道工程，通过围岩稳定性判别，验证了上述结果的合理性与可靠性。通过研究，从根本上揭示软岩软化的表面效应规律，给出了软岩软化的全新机制解释，构建了一套软岩软化表面效应的新计算方法，并探索软岩研究的新分支方向，是软岩软化研究的基本理论框架中不可或缺的补充工作，是对软岩软化研究的重要补充与发展；同时，基于本项目的表面效应机制与计算方法研究，可给出软岩工程灾变临界判据，提出工程稳定性控制原理与方法，可应用于城建、交通、能源、环保等行业的软岩隧道、边坡、路基等工程的安全控制，从而为软岩工程灾害的控防提供重要的理论支持。因此，本研究不仅可丰富、完善和发展工程地质学理论和方法，而且具有重要的理论意义和实际应用价值，前景广阔。研究共发表论文9篇，其中SCI、EI已收录5篇；申请国家发明专利4项；培养博士生3名、硕士生5名。