涉水边坡稳定性分析及区域滑坡敏感性测评的整体方法-三峡大学.DOC

PAGE 关于“涉水边坡稳定性分析及区域滑坡敏感性测评的整体方法”项目申报2019年国家自然科学奖的公示 项目名称：涉水边坡稳定性分析及区域滑坡敏感性测评的整体方法 提名者：中国岩石力学与工程学会 提名意见： 针对降雨和库水位变动引起的边坡（高坝）稳定性分析、区域内的滑坡敏感性测评展开研究，主要创新点如下： 1. 建立了边坡地下水渗流的Signorni型变分不等式模型。该模型消除了出渗点的奇异性，非线性弱于其他变分不等式，其适定性已被澳大利亚等国的数学家所论证，并已在水利、堤防和港口建设中取得应用。 2. 发现并证明了适用于岩土类材料的Phi-Nu不等式，已在边坡稳定性分析中取得了广泛应用，并被一些大型商用软件（如Abaqus）所采纳。 3. 提出了边坡稳定性分析的整体方法，实现了三维稳定性分析的严格极限平衡法，解决了解的不收敛问题。基于Logistic回归分析，揭示了年概率暴雨条件下滑坡发生概率的空间分布特征，据此可对区域内的滑坡敏感性做出测评。 研究始于1996年香港政府RGC项目：自然边坡失稳与泥石流机制；2002年研究领域扩展至三峡库区边坡和高坝稳定性分析，并陆续获得了包括国家杰出青年基金在内的多个自然科学基金和部门基金的资助。 八篇代表性论文SCI严格他引984次，其中一篇获2015年Elsevier最佳论文奖；相关论文81篇，SCI严格他引2830次，其中一篇中文期刊论文CNKI严格他引744次。 部分成果于2008年获中国岩石力学与工程学会首个自然科学一等奖。 　　提名该项目为国家自然科学奖二等奖。 项目简介： 采用确定性分析和概率统计方法，针对与降雨/库水位变动有关的边坡（高坝）稳定性分析和区域内滑坡敏感性测评展开研究。主要科学发现如下： 1. 建立了边坡地下水渗流的Signorni型变分不等式模型，该模型消除了自由面出渗点的奇异性，非线性弱于其他变分不等式；基于该不等式的有限元法可在固定网格上求解无压渗流场，其适定性和良好的数值特性已被Monash大学数学家Alnashri和Droniou发表在数值分析顶尖刊物上的论文详细论证。 2. 发现并证明了适用于岩土类材料的???不等式：sin? ? 1 ? 2?。不等式有以下双重意义：首先，可使基于强度折减法的边坡稳定性分析结果更加合理、计算效率成倍提高；其次，可作为常规岩土力学试验结果的一个检验准则：若峰值摩擦角?和峰前泊松比?不满足该不等式，就意味着试验结果不合理。 3. 提出了边坡稳定性分析的整体方法，实现了经典条分法框架内无法实施的三维严格极限平衡法；同时，通过将安全系数的求解归结为一个代数特征值问题，彻底解决了极限平衡法中解的不收敛问题。确定临界滑面的EPS（等效塑性应变）法被随后提出的、具有严格数学力学基础的Cauchy法所论证。基于Logistic回归分析，揭示了年概率暴雨条件下滑坡发生概率的空间分布特征，据此可对区域内的滑坡敏感性做出测评。 研究始于1996年香港政府RGC项目：自然边坡失稳与泥石流机制；2002年研究领域扩展至三峡库区边坡和高坝稳定性分析，并陆续获得了包括国家杰出青年基金在内的多个自然科学基金和部门基金的资助。 八篇代表性论文的SCI严格他引984次，其中一篇获2015年Elsevier颁发的“Outstanding Paper Award”；相关论文81篇，SCI严格他引2830次，其中一篇中文期刊论文CNKI严格他引744次。发明专利5项（含一项美国发明专利）。 许多著名科学家对项目成果进行了引用和积极评价，如美国科学院院士Turcotte在国际顶级期刊PNAS（美国科学院院报）上评价：滑坡频率-体积模型很合理地呈现出幂次定律分布特征；加拿大皇家科学院院士Clague指出：基于GIS和多元统计分析的滑坡预测模型可以对滑坡的主控因子进行深层次的解析；中国科学院院士陈祖煜及其团队对稳定性分析方面的成果进行了积极推广。 ???不等式已被写入公路行业边坡技术规范（征求意见稿），并被一些大型商用软件（如ABAQUS）所采纳。边坡稳定性分析理论和方法在包括三峡工程在内的多个大型水电工程和地质灾害防治工程中得以成功应用，部分成果已被其他专家写入土木工程研究生教材。 基于Signorni型变分不等式所开发的渗流分析软件已被设计部门应用于堤防、港口和边坡工程，其研究和应用领域已被国际国内同行推广至非稳态、非饱和渗流分析等方面。 部分成果于2011年获国际计算岩土力学学会（IACMAG）“Excellent Contributions Award”，2008年获中国岩石力学与工程学会首个自然科学一等奖。 客观评价： 1. 国际国内的一些工程数值分析专家对论文1建议的Signorini型变分不等式进行了改进和推广。例如，周创兵教授（杰青）对这一成