基于新颖核机器的堆积碎石土滑坡非平稳变形行为研究

我国公路建设规模的日益扩大，尤其是西部地区的西藏和新疆的公路网建设不断细化和完善，作为公路灾害之一的堆积碎石土滑坡的防治也愈来愈被引起重视。目前，针对这类滑坡外因致灾的理论研究还较少，工程实践经验也较缺乏。.本申请课题拟采用试验手段分析碎石土流变变形的力学表征，结合模拟碎石土边坡的降雨与开挖致滑的全过程，观察并揭示碎石土坡体失稳的非平稳变形规律与模式。探讨滑坡失稳瞬间碎石土颗粒的应力传递与分布、颗粒的破裂与发展等动力学特征，建立运动力学模型。同时，基于颗粒元理论实现数值计算与仿真，分析其失稳过程中应力场、应变场的发展规律，并与模型试验进行对比分析，阐明滑坡的形成与演化机理。在此基础之上，针对非平稳变形行为的趋势预测及评估难点，分析转导推理的哲学思想，建立非平稳变形快速模式识别与预测的新颖核机器方法。项目取得的研究成果将助于提高我国公路建设与运营中滑坡防治的理论研究水平和工程实践水平。

堆积碎石土滑坡是我国西部地区最主要的滑坡灾害之一，堆积碎石土是一种复杂的土石二重介质混合体，其物质组成错综复杂，结构分布极不规则，这为堆积碎石土滑坡致灾机理与防治的研究带来了的挑战。本课题以堆积碎石土滑坡为对象，从理论分析、室内试验和数值模拟三个方面展开研究工作。采用三轴仪和自主研制的渗透仪，研究了质量密度对堆积碎石土力学指标和破坏形态的影响，从细观角度探讨了堆积碎石土的渗透特性和规律；利用颗粒流程序对碎石土颗粒进行随机生成和建模，探讨了细观参数对碎石土宏观特性的影响，并研究了堆积碎石土的流变力学特征；研制了滑坡室内模型试验装置，通过室内试验揭示了不同降雨强度和坡角条件下碎石土坡体的非平稳变形规律，阐明了碎石土滑坡的形成与演化过程；归纳了滑坡非平稳变形趋势变化的外延模式，提出了综合考虑滑坡当前变形阶段、观测变形数据特征以及待预测时段外界诱发因素的时序外延模式识别方法，并进一步建立了基于新颖核机器的堆积碎石土滑坡非平稳变形预测模型。本课题研发的仪器设备可为碎石土的研究提供专门的试验手段，所取得的科研成果有助于洞悉堆积碎石土滑坡的形成与演化机理，为堆积碎石土滑坡非平稳变形的预测和防治提供理论依据，促进我国碎石土滑坡灾害防治技术水平的提高。