重大工程灾变滑坡演化与控制的基础研究(2)

现代工程地质学等研究方法，研究物质能量交换条件下滑坡地质系统演化过程的力学、物理、化学等多场信息的描述与处理方法、岩土体物质组成与结构的演变及能量耗散效应规律。以“3S”技术、分布式光纤传感技术、声发射技术、同位素示踪技术为主要手段建立多场信息采集高新技术系统，提取滑坡多场信息特征，进行多场数据的融合与建模，利用模式识别技术建立滑坡多场演化灾变模式及识别方法。结合滑坡演化机理分析与实时监测系统，建立多场耦合作用模式下的灾变滑坡判据体系，划分演化阶段，实现滑坡过程状态判识。 （5）重大工程灾变滑坡演化过程控制理论

基于长江三峡及西南三江地区典型重大工程灾变滑坡演化过程和致灾机理，结合工程地质类比法、自然历史分析法等预测预报方法与多场信息滑坡过程状态判识方法，根据不同孕灾模式下不同演化阶段的特点，确定滑坡演化过程预测综合判据与阈值，提出滑坡演化过程预测预报方法。采用系统论、信息论、控制理论及现代工程地质理论，确定滑坡演化控制关键因素与最佳控制时间等。根据滑坡演化阶段特点开展滑坡演化过程控制优化理论与方法研究，构建重大工程灾变滑坡演化过程控制技术方法体系。基于滑坡演化过程控制信息数据库，采用概率方法、统计方法、不确定性方法，建立滑坡演化过程控制效果评价指标体系并提出相应的方法体系。最终建立基于滑坡演化、致灾机理、相互作用机理、过程预测、过程控制与效果评价的重大工程灾变滑坡演化过程控制理论。

本项目总体技术路线见图1。

现场资料收集与野外调研 多学科交叉 集成技术方法 重大工程灾变滑坡区地质过程 工程卸荷区地质过程与重大工程灾变滑坡研究 工程卸荷岩体本构方程破坏判据 岩体卸荷力学试验 重大水利水电工程区地质过程与重大工程灾变滑坡研究 滑坡H-M-C模型 多场耦合试验 非连续介质力学方法 连续介质力学方法 大型水库运行条件下滑坡演化与 致灾机理 ①库水变动带岩土特性研究 ②降雨-库水条件下库岸滑坡渗流特征 ③多场耦合作用下滑坡演化规律 ④大型水库工程重大滑坡致灾机理 高地应力区工程卸荷滑坡演化与致灾机理 ①高陡边坡工程卸荷过程研究 ②工程卸荷作用下滑坡演化过程 ③工程卸荷滑坡致灾机理 ? 滑坡-防治结构相互作用模型 ? 多因素耦合作用下滑坡-防治? 物理模型实验 结构体系的非线性流变模型 ? 数值模拟与仿真 ? 长期安全性评价指标体系与组合评价模型 滑坡－防治结构体系相互作用与长期安全性 ①滑坡-防治结构体系相互作用机理 ②复杂环境条件下滑坡-防治结构变形破坏时效规律 ③滑坡防治效果与防治结构适宜性研究 ④滑坡防治工程长期安全性研究 ? 解构重构理论 ? 信息熵理论 ? 智能控制理论 3S、分布式光纤监测技术 滑模变结构控制技术 协调切换技术 重大工程灾变滑坡演化多场信息表征与状态判识 ①滑坡物质能量特征信息获取与识别 ②滑坡演化多场信息融合与建模 ③滑坡信息时空演化规律与状态判识 重大工程灾变滑坡演化过程控制理论 ①滑坡演化过程预测预报理论 ②滑坡演化过程控制关键因素研究 ③滑坡演化过程控制技术方法 ④滑坡演化过程控制评价体系 为重大地质灾害预测与防治提供关键理论，促进相关学科基础理论发展 图1 总体技术路线框图

本项目实现首席科学家领导下的项目专家组负责制，首席科学家对项目的执行全面负责，项目专家组负责项目的学术组织与具体实施。课题组长负责各课题的组织与实施。首席科学家和项目专家组依据《国家重点基础研究发展规划项目管理暂行办法》的规定履行职责。

本项目设立首席科学家、课题组长和专家组联席会议制度，定期检查、交流、会商进展。首席科学家依托联席会议整合资源、及时部署，保障协同攻关力度。本项目搭建专门的网络平台，供项目组成员共享信息、及时交流。

通过项目的实施，培养一大批具备全局环境意识，注重工程伦理，具有深厚理论基础的应用基础研究的青年人才，为协调人类工程活动与地质环境，促进我国中西部重大工程影响区域经济社会和谐发展储备高端人力资源。

本项目提出的研究内容和关键科学问题，在本项目研究骨干队伍中已经具有良好的研究工作基础和研究构想。研究方案和学术思路的确定，考虑了国际上学科前沿的发展趋势和学术队伍的优势，突出了有限度的研究重点和内容，是能够完成预定研究目标的。

3 与国内外同类研究工作相比，本项目的创新和特色 （1）创新点

① 提出基于地质过程的重大工程灾变滑坡演化机理

通过长江三峡及西南三江等典型地区的剖析，研究地质体及其表生作用过程、构造活动过程、地貌改造过程与滑坡时空分布之间的关系，建立我国重大工程灾变滑坡区滑坡孕灾模式，揭示复杂环境条件下水库和工程卸荷滑坡的演化与致灾机理。

② 揭示滑坡-防治结构相互作用机理

以库水位波动、降雨等作用下典型重大工程灾变滑坡-防治结构体系的演化规律及其变形破坏时效规律为基础，建立滑坡-典型防治结构协同工作模型与滑坡-防治结构体系变形协调方程，揭示滑坡-防治结构相互作用机理。

③ 形成滑坡多场特征信息采集技术和预警新体系

借鉴信息和光电传感等高技术领域中的最新研发成果，结合滑坡多场特征信息和发生与发展的规律，研发和集成出与常规监测方法相融合的、适合滑坡演化

过程与阶段的多场特征信息采集和预警的新型技术体系和方法。

④ 建立滑坡演化过程控制理论

揭示滑坡物质能量状态演化、迁移规律，构建重大工程灾变滑坡演化多场灾变信息识别模式和演化阶段滑坡演化过程预报模型，提出基于重大工程灾变滑坡演化机理的关键控制因素、最佳控制时间、优化控制手段的理论与方法，构建滑坡演化过程控制评价体系，建立重大工程灾变滑坡演化过程控制理论。

（2）特色

① 本课题集基础科学理论前沿性、重大工程实践急需性、基础理论应用性、多学科专业交叉性于一体。对滑坡地质灾害长期定量预测预报和防治具有重大的科学理论意义与实际应用价值。

② 以重大工程灾变滑坡系统演化地质过程控制理论为总目标，全面系统地从库岸滑坡演化地质过程、高地应力区工程卸荷滑坡演化地质过程等方面进行滑坡地质过程控制理论研究，以系统论、信息论、控制论为理论基础，结合重大工程灾变滑坡演化过程与致灾机理，建立重大工程灾变滑坡演化过程控制理论，形成滑坡多场特征信息采集技术和预警新体系，具有突出地质过程、基础理论和技术方法于一体的特色。

③ 联合七家单位的国家级省部级大型科研平台协同进行国家重大基础研究计划研究。 相关单位已在与本建议项目相关领域进行了数十年的研究工作，取得了一批国际先进甚至国际领先的研究成果，中国地质大学（武汉）在工程地质与地质工程理论与实际工程应用方面具有国际先进水平，长江水利委员会长江科学院“水利部岩土力学与工程重点实验室”在高地应力区工程卸荷及应力释放规律研究方面具创新性成果，中国科学院武汉岩土力学研究所在水作用下岩土体特性与工程防治方面具有突出成果，中国人民解放军后勤工程学院在建立广义岩土塑性力学理论方面取得重大进展，南京大学在地质灾害分布式光纤传感监测技术方面居于国际先进水平，因此研究基础起点高、发挥了各有关单位的研究优势，具有鲜明特色。

4、课题设置

根据项目研究总目标、拟解决的关键科学问题和主要研究内容，计划设臵以下6个课题：

1、重大工程灾变滑坡区地质过程及孕灾模式； 2、大型水库运行条件下滑坡演化与致灾机理； 3、高地应力区工程卸荷滑坡演化与致灾机理； 4、滑坡－防治结构体系相互作用与长期安全性； 5、重大工程灾变滑坡演化多场信息表征与状态判识； 6、基于演化过程的重大工程灾变滑坡控制理论。

课题1、重大工程灾变滑坡区地质过程及孕灾模式

预期目标：

以长江三峡地区、西南三江地区为例，研究重大工程灾变滑坡易发区的建造-构造-改造地质过程，确定滑坡发育的关键地质因素，建立我国重大工程灾变滑坡区滑坡孕灾模式，为重大工程灾变滑坡演化与控制研究提供地质基础理论。

研究内容：

① 长江三峡地区地质过程与重大灾变滑坡

通过对三峡库区地貌过程及非正常地貌事件的剖析，建立地貌过程与滑坡发育之间的联系；通过巴东组、侏罗系红层等典型易滑岩组中滑坡特性的认识，研究三峡库区典型地层滑坡专属特性；通过三峡库区多层次滑脱、多序次破裂等历史构造及新构造过程的解析，研究构造过程对重大灾变滑坡的控制作用。

② 西南三江地区地质过程与重大灾变滑坡

以西南三江高地应力区为例，研究高原快速隆升的幅度、方式、速率以及活动断层的时空分布与现代区域应力场的关系，揭示新构造运动、活动构造、高地应力及深切河谷表生改造对重大灾变滑坡的控制作用。结合滑坡空间分布特征、演变与建造过程、地貌过程与构造过程之间的相关性研究，研究区域应力场-地貌演化-滑坡之间的耦合关系。

③ 重大工程灾变滑坡区孕灾模式

基于长江三峡及西南三江地区地质过程与重大灾变滑坡发育关系，研究滑坡主导地质因素，揭示不利地质条件组合类型，建立重大灾变滑坡区滑坡孕灾模式，

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