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典型黄土地质灾害成因机理与防治技术

获奖分类: 陕西省科学技术进步奖

获奖名称: 典型黄土地质灾害成因机理与防治技术

获奖年份: 2015

获奖级别: 一等奖

主要完成单位: 长安大学、北京工业大学、西安长庆科技工程有限责任公司

主要完成人: 彭建兵戴福初、门玉明、赵法锁、范文、王治军、王启耀、庄建琦、李喜安、黄强兵、成玉祥

成果简介:

项目属于地质灾害防控领域。地质灾害防灾减灾是世界难题,尤其是我国黄土高原地区。由于其特殊的土性、地貌和水文背景,每年全国有三分之一的地质灾害发生在这一地区,这些重大灾害严重限制了黄土地区城镇化建设的发展,威胁着黄土大地上的人居安全和社会稳定,有效地防控该地区地质灾害迫在眉睫。在国土资源部、交通部和国家自然科学基金委连续15年支持下,本项目建立了长期稳定的科研团队,针对黄土高原地质灾害现状,系统开展了典型黄土地质灾害成因机理和防治技术研究,取得一系列重要成果:

1、系统查明了黄土高原地区黄土洞穴灾害的空间分布规律,发现了黄土洞穴的区域选择性分布规律与孕育模式;创新了黄土洞穴勘察与评价的技术方法,揭示了黄土洞穴成因机制与演化模式;揭示了黄土洞穴的工程危害机制及方式,提出了黄土洞穴预测评价与防治的技术方法。

2、系统调查了工程性黄土滑坡的发育规律,诠释了其成因类别与成灾模式;通过物理模拟和数值模拟试验,揭示了工程开挖下黄土滑坡的响应机制和工程堆载下黄土边坡的变形破坏模式;提出了工程性黄土滑坡成灾形式及范围的预测评价方法。

3、从典型灌溉型黄土滑坡的原型研究入手,系统开展了灌溉型黄土滑坡示范研究,揭示了该类滑坡的孕灾背景与成灾模式;再现了灌溉作用下黄土水文响应过程和滑坡发生的水动力学机理;发现了水作用下灾难性黄土滑坡的高速远程流动机制及灾害链生效应;

4、创新研发了黄土滑坡防治的大型物理模拟技术,成功实施了多工况的微型桩模型试验,揭示了黄土滑坡与微型桩相互作用机理,提出了微形桩设计原则与参数;通过锚索抗滑桩模型试验,确定了锚索抗滑桩对黄土滑坡的抗力参数,提出了锚索抗滑桩设计方法;开展了格构锚固体系的物理模拟试验研究,揭示了格构锚固体系在黄土滑坡推力作用下的变形破坏机理,提出了其设计标准及计算方法;形成了黄土灾害风险控制与长期防治的工程示范。

基于上述研究成果,该项目共发表论文136篇,其中SCI21篇,EI43篇,出版专著4本,获得国家授权专利10项。研究成果支撑了我国黄土地区地质灾害调查、防治和监测预警工作,并对黄土地区地质灾害勘察、设计与施工行业规范及标准的制订提供了技术支撑。研究成果广泛应用到自2003年以来实施的黄土地区典型地质灾害调查和监测预警、黄土地区重大地质灾害应急响应和处置,以及公路、铁路、城镇、油气田地质灾害防治工程中。形成了延安宝塔山地质灾害防治工程示范、延安市西北局革命纪念馆滑坡治理工程示范、西安周至滑坡监测预警示范工程和长庆油田工区、延安城区地质灾害风险预警示范等,并在国土资源部门和相关勘察设计单位得到广泛推广应用。





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