川藏交通干线环境灾害演化规律与工程风险

川藏铁路、高速公路行经地区地形艰险、地质条件复杂、地震活跃、各类灾害频发，在地质条件极其复杂和地表灾害非常活跃的地区修建高等级道，是工程建设必须建立在风险判识的基础上。项目将采用环境背景分析、线路考察、遥感调查、野外监测、现场实验、振动台与离心模型实验、理论分析和数值模拟相结合的方法，实现对全线重大环境灾害问题的全面把握；揭示对线路工程具有控制性影响的潜在灾害如冰湖溃决灾害和强震触发的崩塌滑坡与隧道应力突变的力学机理，预测未来气候变化与强震激发条件下道路工程的潜在危害；发展基于灾害动力学的道路工程风险分析方法，进而建立以风险分析为主线的道路工程减灾决策方法和设计技术体系；解决保证川藏线工程建设的重大基础理论和关键技术问题，可望在全球气候变化下冰雪活动诱发山地灾害形成机理及其预测、强震条件下山区道路环境灾变机理及其工程效应等领域取得独创性的成果。

围绕道路灾害活动规律及其对线路的影响，全球气候变化下冰雪活动诱发沟谷灾害形成机理及其预测，强震条件下山区道路环境灾变机理及其工程效应，道路工程风险分析理论与调控原理等4项主要研究内容，通过野外考察、遥感解译、现场试验、大型振动台模型实验、理论分析、数值模拟等，开展系统的研究，圆满地完成了任务书要求的工作，取得如下创新性成果：（1）系统调查川藏交通廊道孕灾环境和山地灾害，阐明灾害分布规律，进行工程地质分区与灾害危险性评估，编制了系列图件，首次系统获取全线基本数据，填补了川藏交通干线全线山地灾害数据和图件资料缺乏的空白；利用TRMM遥感反演降雨数据和Anusplin插值获得冰川前缘气温数据，确定冰川泥石流形成的气候条件，揭示帕隆藏布流域气候暖湿条件下冰川泥石流的发展趋势。实现对全线具有控制性影响的环境地质问题的把握。（2）定量区分颗粒流流态，明确深度平均方法用于山地灾害数值模拟的适用条件，修正泥石流侵蚀界面质量和动量间断条件，创建了新的滑坡-碎屑流和泥石流数值计算模型和软件；进而提出基于动力过程的山地灾害危害公路的危险性定量分析方法，建立了多尺度公路泥石流风险评估技术体系。提升了山区道路工程灾害风险评估的定量化水平。（3）基于波动理论导出了岩质边坡与基覆边坡的地震响应理论解，结合希尔伯特-黄变换，利用IMF和瞬时频率的概念，建立了考虑地震动三要素的斜坡地震波时频分析方法，突破了制约边坡地震稳定性分析的瓶颈，进一步与斜坡岩土工程材料强度准则相结合，建立了边坡地震稳定安全系数的时频分析方法。（4）提出了铁路通过方案与绕避方案比选的大地震风险宏观调控程式；考虑构造地貌的工程特性，提出了铁路廊道利用各类构造盆地的原则；分析汶川、芦山地震的实震资料，提出了基于地震波传播地形效应的定线要点；针对地震引发大地形变导致线路错位的震害模式，提出了大地变形量预测模型和预留变形量的减灾对策。构建了高烈度地震山区减灾选线设计技术体系。. 成果已为川藏铁路廊道方案比选、工程建设科研总体规划提供了指导和技术支撑，在巴基斯坦喀喇昆仑公路减灾中取得显著成效，为我国在灾害形成演化机理及道路工程灾害效应这一前沿领域取得更大突破奠定了基础数据和理论认识基础。. 发表论文68篇，其中SCI 23篇，EI 22篇；获授权发明专利5项；以本研究为基础，获国家自然科学基金项目14项。