重大工程灾变滑坡演化与控制的基础研究(3)

如易滑岩组滑坡孕灾模式、易滑构造滑坡孕灾模式、高地应力释放滑坡孕灾模式，为重大工程灾变滑坡演化机理与防控研究提供依据。

经费比例：16%

承担单位：中南大学、中国地质大学（武汉）、长江水利委员会长江科学院 课题负责人：方理刚

学术骨干：邓清禄、郑建平、Timothy M. Kusky、卢 波

课题2、大型水库运行条件下滑坡演化与致灾机理

预期目标：

研究降雨－库水位变化－地下水联合作用下库岸岩土体饱和非饱和特性、滑坡渗流场和应力场的变化特征，揭示滑坡体的岩土性质变化及滑坡变形破坏规律，建立库岸滑坡多场多尺度多维非线性耦合模型，揭示大型水库运行条件下滑坡演化与致灾机理。

研究内容：

① 库水变动带岩土特性研究

选择三峡库区典型库岸地段，开展干湿循环条件下岩土饱和、非饱和物理力学性质研究，结合现场试验与监测成果，研究库水变动带多相介质（包括滑带岩土体）的物理、水理和力学性质变化特性，研究库水位变动带岩土体物质组成变化、结构衰变以及强度衰减规律。

② 降雨-库水条件下库岸滑坡渗流特征

研究库岸滑坡岩土介质的强非均匀特征、水文地质参数及边界条件，建立典型库岸滑坡的多维地质模型和实体物理模型，开展不同地质条件、降雨（不同频率、强度、历时）及库水位波动条件下的库岸饱和-非饱和渗流特征理论和试验研究，揭示库水位变动和降雨联合作用下库岸滑坡渗流场变化规律。

③ 多场耦合作用下滑坡演化规律

以库岸滑坡渗流场、岩土体水力特性、强度特性及不同尺度的结构模型研究为基础，研究渗流场、应力场和化学场相互作用的时序、空间和量化关系，建立库岸滑坡多场多尺度多维非线性耦合模型，提出考虑岩体破坏和多场耦合的非连续力学数值模型。研究多场耦合(H-M-C)作用下的库岸滑坡渗流场、应力场变化特征，揭示降雨－库水变动联合作用下不同类型库岸滑坡的演化规律。

④ 大型水库工程重大滑坡致灾机理

基于降雨－库水位变动联合作用下滑坡模式和滑坡运动特征，研究大型水库灾变滑坡运动学特征及致灾征兆，揭示滑坡启动和速滑等引起的破坏效应。确定库岸滑坡致灾关键因素及其阈值，提出库岸灾变滑坡的判别方法，揭示大型水库运行条件下重大灾变滑坡致灾机理。 经费比例：17%

承担单位：中国科学院武汉岩土力学研究所、中南大学、中国地质大学（武汉）

课题负责人：焦玉勇

学术骨干：苏爱军、黄理兴、李云安、王 浩

课题3、高地应力区工程卸荷滑坡演化与致灾机理

预期目标：

紧密围绕本项目拟解决的关键科学问题二“重大工程灾变滑坡演化与致灾机理”，建立高应力区复杂条件下表征岩体结构特征的快速多尺度建模方法；提出深切河谷地区地应力场反演的多目标信息集成分析方法；建立高应力区工程强卸荷作用下边坡岩体的孕灾机制和滑坡演化动力学分析方法，揭示边坡岩体力学特性的卸荷演化规律和工程卸荷条件下重大灾变滑坡致灾机理；建立卸荷作用下高应力区工程卸荷滑坡安全评价标准。

研究内容：

① 高应力区高陡边坡地应力分布特征与岩体结构特征

研究复杂条件下岩体结构几何特征参数的快速获取方法，建立表征岩体结构特征的三维多尺度模型可视化技术。采用多目标优化分析理论，建立复杂地质条件下考虑河谷发育历史和卸荷效应的初始地应力场多源信息集成反演分析方法。

② 卸荷作用下边坡岩体力学特性和岩体结构特征的演化规律

采用物理模型试验、岩石力学试验和物探测试等手段，研究高地应力区高陡边坡在不同工程卸荷条件和不同应力路径下的应力调整机制以及岩体结构特征的演化规律，建立卸荷岩体本构模型。研究复杂地质条件和高地应力区高陡边坡开挖卸荷岩体分区方法、卸荷岩体本构特性以及卸荷力学参数的确定方法，揭示边坡岩体力学特性的卸荷演化过程与变形破坏规律。

③ 卸荷作用下边坡灾变孕育与滑坡演化过程

结合物理模型试验和非连续数值分析方法，研究不同工程卸荷方式下灾害滑坡的孕育机制、滑坡的启动条件和主控因素，建立高地应力区工程卸荷滑坡模式。研究卸荷边坡灾害滑坡运动过程，划分滑坡演化阶段，解析各阶段的运动特征和边坡岩体的力学特性，揭示高地应力区工程卸荷滑坡的演化机理。研究高地应力区卸荷灾变滑坡运动学、动力学特征及致灾征兆，建立工程卸荷滑坡演化过程的非连续介质力学数值仿真分析技术和物理模型试验分析方法。

④ 卸荷作用下灾害滑坡致灾机理

基于非连续变形数值分析方法，实现对高应力区工程卸荷作用下，边坡岩体力学特性演化和孕灾过程以及失稳运动的全过程模拟，揭示工程卸荷条件下滑坡快速启动、高速运动和远程堆积等引起的破坏效应。确定高地应力释放速率、量级等致灾因子及其阈值，提出灾变滑坡的判别方法，揭示工程卸荷条件下重大灾变滑坡致灾机理。

经费比例：16%

承担单位：长江水利委员会长江科学院、中国人民解放军后勤工程学院、中国地质大学（武汉）

课题负责人：尹健民

学术骨干：郑颖人、刘佑荣、赵尚毅、唐晓松

课题4、滑坡－防治结构体系相互作用与长期安全性

预期目标：

研究滑坡-防治结构协同工作模型，揭示滑坡-防治结构相互作用机理。研究滑坡-防治结构体系的变形破坏时效规律，提出滑坡防治结构适宜性评价体系，建立滑坡-防治结构体系长期安全性评价理论。

研究内容：

① 滑坡-防治结构体系相互作用机理

选取重大工程灾变滑坡典型防治工程结构，研究结构承载特征，构建滑坡-防治结构模型。研究滑坡演化过程中作用于防治结构体上荷载的动态变化规律，揭示防治结构动态响应机理；研究滑坡-防治结构体系协同变形规律，建立变形协调方程，揭示滑坡-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

研究滑坡岩土体流变特性，揭示滑坡岩土体流变机理。基于滑坡-防治结构体系相互作用机理和滑坡岩土体流变特性，研究降雨、库水波动及工程卸荷等作用下滑坡应力场与防治结构内力变化过程，揭示复杂环境条件下滑坡-防治结构体系的非线性变形破坏时效规律。

③ 滑坡防治效果与防治结构适宜性研究

基于重大工程灾变滑坡演化过程中滑坡-防治结构的相互作用机理与变形破坏时效特征，研究滑坡在不同演化阶段植入典型防治结构后，滑坡-防治结构的演化与稳定性变化规律。提出防治工程效果与防治结构适宜性的评价方法，为重大工程灾变滑坡工程控制方法选择提供理论支撑。

④ 滑坡防治工程长期安全性研究

基于重大工程灾变滑坡演化过程、滑坡-防治结构相互作用机理与变形破坏时效规律，研究滑坡-防治结构体系长期安全性综合评价模型，确定滑坡体与防治结构变形破坏评价因子，构建长期安全性评价指标体系及综合判别标准，提出基于长期安全性的滑坡防治结构优化设计方法，创建滑坡-防治结构体系长期安全性评价理论。

经费比例：17%

承担单位：中国地质大学（武汉）、中南大学、长江水利委员会长江科学院 课题负责人：胡新丽

学术骨干：刘宝琛、邬爱清、丁秀丽、王亮清

课题5、重大工程灾变滑坡演化多场信息表征与状态判识

预期目标：

基于典型灾变滑坡物质能量系统演化过程与机理，提出滑坡地质系统演化过程的多场信息描述方法，确定滑坡演化多场特征信息，构建多场特征信息采集体系与融合方法。建立滑坡演化多场灾变信息识别模式，实现滑坡演化状态辨识，形成滑坡多场特征信息采集技术和预警新体系。

研究内容：

① 滑坡物质能量特征信息获取与识别

以长江三峡及西南三江地区重大工程灾变滑坡为例，研究典型灾变滑坡岩土

体物质组成与结构的演变规律及能量耗散效应，建立滑坡地质系统演化过程的多场信息描述方法。基于不同孕灾模式下的滑坡演化机理，筛选不同演化阶段的多场特征信息，研究以“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的滑坡多场特征信息采集体系，研发出适合滑坡多场特征信息采集的新技术和新方法，建立滑坡演化多场灾变信息模式及其识别方法，形成滑坡多场特征信息采集技术新体系。

② 滑坡演化多场信息融合与建模

以长江三峡及西南三江地区重大工程灾变滑坡的多场信息采集与识别为基础，研究不同孕灾模式滑坡的多场信息数据配准与预处理方法；构建强非线性系统多场信息数据融合方法，挖掘滑坡多场信息的逻辑共生关系，建立滑坡的应力场、渗流场、温度场、化学场与变形场多场融合的关联准则及关联模型；提出基于不同演化机理的滑坡多场信息多尺度、多分辨率的融合与建模理论。

③ 滑坡信息时空演化规律与状态判识

基于滑坡多场信息融合与建模理论，研究重大工程灾变滑坡演化过程的分叉及其临界特征，揭示滑坡物质能量状态迁移及时空演化规律。依据滑坡演化机理和多场信息数据，开展以强非线性、不确定、多层次、变量类型混杂为特征的复杂系统时蕴过程分析。结合工程地质类比与多场灾变信息模式识别，研究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和预警。

经费比例：17%

承担单位：南京大学、中国地质大学（武汉） 课题负责人：施 斌

学术骨干：晏鄂川、罗文强、熊承仁、张 丹

课题6、重大工程灾变滑坡演化过程控制理论

预期目标：

建立重大工程灾变滑坡不同演化阶段的综合预测预报模型与判据；确定滑坡不同演化阶段的关键控制因素和最佳控制时间，提出重大工程灾变滑坡有效控制方法。建立滑坡过程预测预报理论，构建滑坡演化过程控制评价体系，创立重大工程灾变滑坡演化过程控制理论。

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