[00691770]南方地区不良岩土体公路边坡致灾机理及其防治技术

中国南方地区气候湿润、雨量充沛，丘陵山地多，不良工程性质的岩土体分布广泛。大规模建设中不良岩土边坡在地表水和地下水作用下极易发生破坏，严重威胁公路的施工和运营安全，大幅增加建设和养护成本。十二五期间广东共发生滑坡、崩塌等地质灾害2000多起，造成死伤100余人，直接经济损失3.58亿元，潜在经济损失超100亿元。深入研究并解决不良岩土体边坡致灾机理与防治这一中国地质灾害防治技术体系中的关键科学技术问题，是国家和地方经济社会发展的重大需求。 项目自2011年开始，对南方地区全风化花岗岩、炭质泥岩、膨胀土等不良岩土体边坡浅层滑坍和深层滑坡的机理与防治技术开展系统研究，通过自主创新在“不良岩土体边坡水力耦合稳定性”、“岩土体材料宏细观力学特性”两大关键科学问题取得了重大进展；在“边坡浅层滑坍防治”、“边坡深层抗滑结构优化”两大关键技术难题上实现了重大突破： (1)首次建立了基于饱和-非饱和岩土体损伤效应的边坡水力耦合稳定性分析技术，揭示了不良岩土体边坡暂态饱和区的形成机理与灾变演化规律。研究成果准确确定了渗流场时空分布与边坡浅层滑动面，经与工程实际对比验证，吻合度达到90％以上。 (2)突破传统以力抗力、坡面防排水的刚性支护技术，研发了针对不同工程地质特征的，具有变形消能、内疏外排、坡面全生态防护功能的多种形式不良岩土体边坡浅层综合支护新结构。在广佛肇高速公路全风化花岗岩路堑边坡处治中证明：相对于原锚杆框架梁方案，造价减少24％，工期缩短15％，坡面植被全覆盖增至100％。 (3)首次提出了基于球谐函数重构岩土体材料三维颗粒形态的方法，揭示了岩土体破碎过程中的能量耗散机制，建立了岩土体材料宏细观参数之间的联系，为边坡深层抗滑结构与岩土相互作用分析开辟了新途径。 (4)创建了不良岩土体与抗滑桩相互作用的细观数值模拟方法，揭示了不同桩间距、桩型条件下土拱效应形成机制及演化规律，解决了传统有限元分析和模型试验无法揭示抗滑桩土拱效应力学机理，桩间距的确定经验性大的难题，在工程实践中桩间距优化20％，造价节省15％以上。 通过集成创新，形成了不良岩土体公路边坡浅层和深层破坏综合防治技术体系。项目获国家发明专利12项，国家实用新型专利4项；纳入行业规范1部；出版专著2部，发表论文54篇，其中SCI收录13篇、EI收录17篇；为“公路养护技术国家工程实验室”的建立提供了技术支撑，培养博士、硕士13名，显著提升了中国南方地区尤其是广东省边坡灾害防治能力和水平，极大推动了边坡工程领域的科技进步。