高速远程滑坡动力破碎与竖向分带机理研究

The dynamic fragmentation and vertical grading mechanisms of rock avalanche is a frontier scientific issue of great concern and urgent in the field of landslide dynamics over the world. Taking rock avalanches in the southeast mountain chain of Tibetan Plateau as the research object, advanced spatial information technology and detailed field geological survey methods will be used firstly to study the engineering geological features of different types of rock avalanches and build their engineering geological models. Then, a series of physical model tests, fine numerical simulation and in-depth theoretical analysis will be carried out to study the dynamic fragmenting, fluidization and vertical grading behaviors of rock avalanche, and to reveal the dynamic fragmentation and vertical grading mechanisms of rock avalanche. Finally, a rheological constitutive equation based on the dynamic fragmentation and vertical grading mechanisms of rock avalanche will be proposed to construct a spatio-temporal prediction model of rock avalanche. This research can not only enrich the theory of rock avalanche dynamics in the world, but also improve the prediction theory of catastrophic geological disasters and provide scientific support to guide the disaster prevention and mitigation in mountain area.

高速远程滑坡动力破碎与竖向分带机理是近年来国际滑坡动力学研究领域十分关注与亟待解决的前沿科学问题。以青藏高原东南缘高速远程滑坡灾害为研究对象，本项目采用先进的天、空、地一体化空间信息技术和深入细致的野外地质调查方法，研究与分析不同类型高速远程滑坡的几何学、运动学、动力学工程地质特征，建立高速远程滑坡动力破碎与竖向分带的地质模型；通过系列物理模型实验、精细数值模拟和深入理论分析，进行高速远程滑坡动力破碎-流态化运动-竖向分带堆积全过程颗粒流运动过程和行为的研究，揭示高速远程滑坡动力破碎与竖向分带机理；提出基于动力破碎与竖向分带力学作用机理的滑坡运动流变本构方程，构建高速远程滑坡运动速度、运动范围的时空预测模型。研究成果不仅可以丰富国际高速远程滑坡动力学重大理论，而且还可以完善高山峡谷区重大地质灾害预测的理论，从而为有针对性地指导防灾减灾，促进工程建设区经济和环境的可持续发展提供科学技术支撑。

本项目从青藏高原重大滑坡地质灾害对大规模人类工程活动的影响和作用这一研究思路出发，以青藏高原关键地带高速远程滑坡灾害为研究对象，紧密围绕“高速远程滑坡动力学机理”这一关键科学问题，从认识规律、揭示机理和防灾减灾三个方面，深入开展了“高速远程滑坡动力破碎与竖向分带机理”研究，为我国山区经济与社会可持续发展提供科学依据。.通过4次高速远程滑坡灾害工程地质翔实调查、近1000组室内物理模型实验、一系列基于离散元方法的精细数值模拟和深入理论分析，研究团队完成了以下工作：解析了目前中国大陆最大高速远程滑坡的沉积地貌特征，厘清了青藏高原关键地带不同类型高速远程滑坡动力破碎与竖向分带结构的成因机制，揭示了高速远程滑坡动力破碎能量转换与多尺度效应、应力波动颗粒弥散减阻机理、流变转化远程运动机制，构建了碎屑化崩塌滑坡特性与地震动信号之间的关系模型，探索了基于物理力学机制的高速远程滑坡防灾减灾方法。研究成果不仅达到国际领先水平，获得国内外著名专家学者的高度认可与赞誉；同时还应用于川藏铁路、中尼铁路等国家重大工程的规划建设，并取得良好成效。.项目研究团队在国内外地球科学与工程地质领域学术期刊上发表论文23篇，其中SCI收录10篇，EI收录3篇；授权实用新型专利7项，登记软件著作权2项；培养博士研究生3名，硕士研究生12名。