重大工程灾变滑坡演化与控制的基础研究(5)

2018-11-22 10:24

研究内容 1、继续开展考虑岩土体流变特性试验的降雨、库水波动及工程卸荷等作用下滑坡-防治结构的数值试验;继续开展相关模型试验与现场监测试验研究;完善滑坡多场特征信息现场采集体系,研究不同孕灾条件下滑坡演化灾变模式及其识别方法; 2、研究区域滑坡空间分布特征与滑坡关键地质因素,分析滑坡不利地质条件组合类型; 预期目标 1、总结滑坡空间分布规律;建立关键地质过程和工程活动与滑坡演化关系; 2、揭示典型库岸滑坡的渗流响应规律。 3、揭示高地应力区工程卸荷滑坡的演化机理和建立地震动作用下边坡致灾机制和破坏模式; 4、分别建立不同演化阶段、多因素耦合作用下滑坡-防治结构体系分析与流变分析模型。 5、建立滑坡多场特征信息采集技术体系、不同孕灾条件下滑坡灾变模式及其识别方法; 6、建立滑坡演化过程预测模型;确定滑坡演化关键控制因素和最佳控制时间与典型滑坡演化过程综合控制方案。初步建立重大工程灾变滑坡演化过程控制技术方法体系。 第 3、继续进行库岸滑坡非连续数值模型的理论和算法研究;研究多场相互作用的时序、空间和量化关系及库岸滑坡多场多三 尺度多维非线性耦合模型; 4、研究不同工程卸荷方式下灾害滑坡的孕育机制、滑坡启动条件和主控因素;年 研究高地应力和地震动作用下工程边坡的孕灾过程与边坡变形破坏规律; 5、研究滑坡-防治结构非线性变形破坏时效规律; 6、研究不同孕灾条件下滑坡演化灾变模式及其识别方法; 7、进一步开展不同演化阶段滑坡过程关键因素、可控因素和滑坡最佳控制时间研究与滑坡综合控制方案研究。开展优化控制方法研究及重大工程灾变滑坡演化过程控制技术方法体系研究。

研究内容 1、解剖典型重大工程灾变滑坡结构与演预期目标 1、揭示滑坡演化与地质化,研究地质过程与滑坡之间的耦合关系。 过程的耦合规律;初步建立重2、研究典型库岸滑坡变形破坏的多场大工程灾变滑坡区滑坡孕灾耦合(H-M-C)非连续数值模型;研究降雨-模式; 库水位变动联合作用下滑坡模式和滑坡运动特征; 2、提出库岸滑坡多场多尺度多维的(H-M-C)非线性耦3、研究高地应力区卸荷灾变滑坡运动合模型;揭示降雨-库水变动特征及致灾征兆;进行边坡岩体力学特性联合作用下不同类型库岸滑演化和孕灾过程以及失稳运动的全过程模坡的演化规律; 拟; 3、揭示工程卸荷条件下第 4、研究滑坡不同演化阶段滑坡-防治滑坡快速启动、高速运动和远结构体系协同工作特征;研究多因素耦合程堆积等引起的破坏效应及作用下滑坡-防治结构体系的非线性流变重大灾变滑坡致灾机理; 四 特征;研究滑坡在不同演化阶段植入典型 年 性变化规律; 5、进一步研究滑坡的应力场、渗流场、4、建立滑坡-防治结构体防治结构后,滑坡-防治结构的演化与稳定系的非线性流变分析模型,提出防治工程效果评价方法; 5、建立滑坡多场信息融温度场、化学场等与变形场多场融合的关合关联模型及多场耦合作用联模型;研究多场耦合作用下的灾变滑坡下的灾变滑坡演化状态判据演化的分叉及其临界特征; 6、开展重大工程灾变滑坡演化过程控体系; 6、建立重大工程灾变滑制技术方法体系研究;进行滑坡演化过程坡演化过程控制技术方法体控制效果评价的关键评价因子及评价标准系;初步建立滑坡演化过程综研究;初步开展重大工程灾变滑坡系统演合控制效果评价体系; 化地质过程控制理论体系综合研究。 7、提出重大工程灾变滑坡系统演化地质过程控制理论体系。

研究内容 1、对所建立的重大工程灾变滑坡区滑坡孕灾模式进行验证与改进; 2、研究大型水库灾变滑坡运动学特征和灾变机理。 预期目标 1、建立重大灾变滑坡孕灾模式; 2、揭示大型水库运行条件下和高地应力区工程卸荷3、研究高地应力释放速率、量级等致滑坡演化与致灾机理; 灾因子及其阈值; 3、揭示滑坡-防治结构体4、研究滑坡防治结构适宜性、结构优系相互作用机理,建立滑坡-化设计模型及长期安全性评价体系; 防治结构体系长期安全性评5、研究不同孕灾模式的滑坡演化阶段价体系。 及其滑坡过程状态判识; 4、建立基于滑坡过程状第 五 年 6、完善重大工程灾变滑坡系统演化地态判识的演化阶段划分体系。 质过程控制理论体系综合研究。 进行项目总结。 5、建立重大工程灾变滑坡系统演化地质过程控制理论。 提交项目总结报告。

一、研究内容

我国地质条件复杂,地形地貌多样,尤其是西部新构造活动地区,地质改造作用十分强烈,滑坡灾害频发。在重大工程规划、建设和运行过程中,科学有效地避免和减轻重大工程灾变滑坡的危害,是摆在我们面前的一项刻不容缓的课题。重大工程灾变滑坡的演化是一个复杂的不确定的多场耦合作用过程,复杂环境条件下的滑坡演化多场动态信息识别与演化阶段判识是实现滑坡有效过程控制的重要基础。目前基于演化过程的滑坡控制理论研究非常薄弱,严重滞后于工程实践,不能满足重大工程规划、建设、运营过程中减灾防灾的需求。针对国家重大工程建设的重大需求和滑坡控制亟待解决的重大基础难题,本项目凝炼出以下三个拟解决的关键科学问题:

1、重大工程灾变滑坡演化与致灾机理

重大工程灾变滑坡受控于滑坡区域地质过程和工程活动双重因素。区域的地层岩组组成及空间分布格局、构造变动历史与地貌改造过程控制着滑坡的成生与演化。滑坡区的不同主导地质因素及其不利组合,构成了滑坡不同的孕灾模式。

长江三峡工程及西南三江水电群等重大工程分布区的工程灾变滑坡具有典型性,在不同的滑坡孕灾模式下,其主控因素是降雨-库水位波动、高地应力条件下的开挖卸荷。水库运行条件下水对库岸滑坡形成过程的影响及其作用机理是滑坡演化研究的难点;高山峡谷高地应力区数百米级高陡工程边坡地质条件及卸荷演化过程复杂,现有理论与分析方法不能满足工程快速卸荷下开挖与支护的需求。因此,降雨入渗-库水位波动-地下水联合作用下滑坡演化过程与致灾机理、高地应力区工程卸荷作用下的滑坡演化机理是重大工程灾变滑坡演化过程控制研究的关键科学问题。针对该科学问题,研究大型水库运行和高地应力区工程卸荷作用下滑坡演化过程和关键控制因素,建立降雨入渗-地下水-库水位变化联合作用以及工程卸荷条件下的滑坡模式,解析滑坡运动过程,揭示滑坡启动与速滑等引起的破坏效应,为创建滑坡演化过程控制理论奠定基础。

2、滑坡-防治结构体系相互作用机理

功效优良的防治结构能“有机地”嵌入或“融合”于滑坡地质体中,通过其

与复杂环境条件下滑坡地质体之间的相互作用和协同工作,充分发挥地质灾害治理功能,达到抗滑效果,保证工程安全。目前,滑坡-防治结构体系相互作用机理的研究开展较少,滑坡防治工程实践中基本未考虑滑坡-防治结构相互作用的影响,缺乏基于相互作用的滑坡防治结构设计理论,滑坡防治效果及其工程长期安全性难以保障。因此,滑坡-防治结构体系相互作用机理是实现重大工程灾变滑坡系统演化过程控制的关键科学问题之一。针对该科学问题,建立库水位波动、降雨、工程卸荷等作用下滑坡-防治结构协同工作模型,揭示基于流变理论的滑坡-防治结构变形破坏时效规律,提出滑坡-防治结构体系长期安全性评价理论,可为重大工程灾变滑坡演化过程控制理论的建立提供关键基础理论与方法。

3、重大工程灾变滑坡演化阶段判识与过程控制

因此,亟需创建重大工程灾变滑坡演化过程控制理论。针对该关键科学问题,研究滑坡演化多场灾变信息识别模式与判据,建立滑坡演化过程预测预报理论,确定滑坡不同演化阶段的关键控制因素和最佳控制方法,提出重大工程灾变滑坡有效控制与评价体系,为重大工程灾变滑坡的有效控制提供理论支撑和方法指导。

围绕上述关键科学问题,以长江三峡地区和西南三江地区为例,深入研究地质过程与重大灾变滑坡时空演化关系,建立灾变滑坡孕灾模式。研究复杂环境条件下滑坡多场耦合作用过程,揭示重大工程灾变滑坡演化机理。研究滑坡-防治结构相互作用机理,提出长期安全性评价方法。研究滑坡演化多场灾变信息识别与判据体系,实现滑坡演化状态判识。建立基于滑坡演化机理的过程预测预报理论,提出重大工程灾变滑坡有效控制方法与评价体系,建立重大工程灾变滑坡演化过程控制理论。具体研究内容如下:

1、重大工程灾变滑坡区地质过程及孕灾模式

通过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关系,研究巴东组、侏罗系红层等易滑岩组滑坡特性,解析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,研究构造过程对滑坡的控制作用,奠定大型水库运行条件下滑坡机理与控制的研究基础。通过西南三江地区强卸荷区快速隆升的幅度、方式、速率、第四纪活动断层的分布、活动时间和区域应力场分布特征的研究,确定深切峡谷斜坡应力场与区域应力场的形成与演变关系,揭示滑


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