参考资料--重大工程地质灾害的预测理论及数值分析方法研究.docVIP

项目名称： 重大工程地质灾害的预测理论及数值分析方法研究 李世海 中国科学院力学研究所 2010年1月-2014年8月 中国科学院 地质体渐进破坏演化规律预测理论力学随机性和不确定性基于监测勘察数据，局部推演全局现在预测未来地质体渐进破坏演化规律与预测理论建立地质体破裂之间的联系往复现场建立可测物理量和内部状态之间的联系用理论析方法定量地描述结构规律-裂隙介质中流体与地质体破裂，流动，预测地质灾害成灾规模和范围研究工程地质灾害预测中的高效数值求解方法开发集成软件(二)要研究内容建立复杂地质体非连续、非均匀、流固耦合的跨尺度力学模型；捕捉地质灾害孕育、成形、演化、发生、发展宏观现象，定量描述破坏形式及破坏程度的基于和，建立在不断解决具体工程问题的基础上，提出工程地质灾害预测的理论，发展高效率的计算方法，开发出实用、专业的软件。构建不同尺度地质参数地质构造、岩层组构、岩体物理力学性能、地下水地应力状态和分布规律等单因素和耦合地质因素对的影响研究研究复杂地质环境和工程扰动条件下的地应力场演变规律，构建地应力场的数值方法。考虑复杂岩体物理力学参数的离散性、随机性和不确定性，研究表征区域地质体力学特性的方法，跨尺度边界条件开发出复杂地质体构建的软件系统研究地质体过程，建立地质体破裂之间的联系，发展地质体细观与宏观力学参量对应关系的均匀化方法和局部化；为模拟地质灾害演化的渐进过程，研究地质体在灾害演化过程中由连续体向离散体、局部破坏向整体破坏逐步转化的跨尺度计算模型，开发计算软件。研究-裂隙介质中流体与地质体破裂，稳定性研究地质体由贯穿性破坏到碎裂性破坏的发展过程，建立地质灾害体在整体运动的破裂模型；-裂隙介质中流体与地质体破裂的相互作用机理，结合室内试验和现场监测，分析地质体中承压水潜水以及库水涨落条件下可测物理量的差异，建立可测物理量的变化与破坏状态之间的联系，给出发生碎裂性破坏的前兆信息，并开发相应的计算软件。 4、研究流动数值分析方法，预测地质灾害成灾规模和范围地质体建立间物质交换和能量确定地质流体流变性质与流态特征参数之间的关系跨尺度地质流体数值计算方法通过大规模数值模拟确定灾害扩展的范围，揭示成灾规律，建立成灾规模的指标体系和评估方法，为分析和预测地质流体成灾规模和程度提供新的理论方法和技术途径开发计算软件研究工程地质灾害预测中的高效数值求解方法基于多核CPU和GPU集群体系并行优化算法针对复杂地质，研究新发展求解流-固耦合的并行自适应大；发展大型离散方程组的高效并行算法从的CPU串行或并行算法出发，建立适应多核CPU和GPU耦合的新型高效并行算法，研究提高计算精度进而开发一系列专用计算软件工程监测及 二、预期目标 (一) 总体目标地质灾害孕育、成形、演化、发生、发展阶段与之对应的工程地质灾害预测的理论提出临界状态判别准则工程地质灾害预测的理论自适应开发出 (二)目标理论在国内外核心学术期刊发表论文篇以上，其中SCI、EI收录论文篇以上，有重要国际影响的论文篇以上，出版著作部申请发明专利项，申请软件项。 (一)术思路本项目以国家重大需求和为导向，以建立科学的体系目标，围绕建立以发展为主线，， 图1思路(二)术路线描述地质体非连续、非均匀、固耦合的力学模型将诱发地质灾害因素转化为边界条件(地震荷载、开挖边界、地表裂隙的渗流量)、地质体的几何参数(非连续材料的结构面分布)以及材料特性参数(非均匀材料的强度分布)地质体既有破坏、局部破坏、贯穿性破坏、碎裂性破坏和运动性破坏各种阶段地质体的破坏程度的往复现场建立可测物理量和内部状态之间的联系进而通过测物理量评价地质体的破坏程度实现地质灾害预测。 图2 总体技术路线 图3 工程地质灾害实时预测分析方法及集成软件路线 图4 工程地质灾害预测理论框架 (三)新点与特色重大工程地质灾害的预测理论及数值分析方法依托中国科学院、清华大学、等相关的优势单位，西班牙国际工程数值方法研究中心大学德国柏林工业大学波兰西里西亚工业大学拥有个国家重点实验室国家工程(技术)研究中心个重点实验室实验室。国家自然科学基金委创新研究群体个有国家杰出青年基金获得者人中国科学院“百人计划”入选者 人教育部“” 计划获得者5人，形成了一支多学科交叉、以优秀中青年科学家为骨干、老中青结合的研究团队拥有力学、地学、计算、软件工程等学科领域的专家和欧盟数位国际著名的科学家，中国科学院地质与地球物理研究所根据项目研究目标、拟解决的关键科学问题和主要研究内容，计划设置以下课题：地地质体渐进破坏过程的演化机理及模型地质灾害体流动过程及其规律的面向地质灾害模拟的高性能算法工程地质灾害预测的理论及方法地质体地质体地质体针对发展求解新建立适应多核CPU和GPU耦合的新型高效并行算法，个课题围绕关