松散堆积体坡的降雨入渗耦合作用和多场信息融合稳定性评价

松散堆积体坡分布范围广，危害大，严重威胁我国基础设施建设和人民生命财产安全。本项目以松散堆积体坡为研究对象，通过力学特性试验、模型试验、理论研究和数值分析相结合的方法，拟解决以下关键科学问题：（1）明确松散堆积体的非饱和水力特性、抗剪强度特性和细粒运移特性及相关影响因素；（2）确立非饱和多孔介质颗粒运移的本构关系和控制方程，建立细粒运移-渗流-变形耦合数值模型，通过数值模拟，研究降雨条件下堆积体坡多物理场变化规律，并通过模型试验进行验证；(3)以耦合数值模型为平台，构建基于马尔可夫链蒙特卡罗方法的多场信息融合边坡稳定性评价理论模型，定量评价多物理场信息对稳定性评价的影响。本研究对阐明降雨入渗条件下松散堆积体坡内多场耦合作用机制有重要的科学意义，有助于推动非饱和土力学和地质灾害学的发展，研究成果可为相应的边坡稳定性分析、滑坡监测和预报提供可靠的理论依据和丰富的试验数据。

堆积体滑坡在我国分布广危害大，严重威胁工程建设和人民生命财产安全。这类滑坡与强降雨入渗密切相关。由于堆积体一般结构松散，组成颗粒级配宽，细颗粒在骨架间的运移与渗流相互作用，从而影响坡体的稳定性。本项目以松散堆积体坡为研究对象，通过理论研究、数值分析和试验研究相结合的方法，研究了松散堆积体坡的降雨诱发滑坡机理及细颗粒运移的影响。基于多孔介质溶质运移输运方程建立了细粒运移连续性方程，提出了考虑潜蚀与非饱和土水力特性参数动态影响的非饱和土渗流分析方法，建立了渗流潜蚀耦合非饱和土坡稳定性分析模型，研究了降雨入渗作用下土体潜蚀发展机制和诱发滑坡机理，明确了非饱和土水力参数、潜蚀方程参数以及颗粒成分对入渗、潜蚀发展和滑坡的影响。基于Pareto最优化理论和非饱和土渗流固结耦合理论，提出了流固耦合边坡的多目标反分析方法。基于贝叶斯理论和非饱和土流固耦合理论，建立降雨条件下非饱和流固耦合随机反演模型，提出了基于马尔可夫链蒙特卡罗自适应差分演化Metropolis算法的多目标随机反分析方法，分析了单目标与多目标参数后验分布的统计特性对随机反演的影响。设计开发了降雨滑坡室内模型试验系统，通过降雨滑坡模型试验研究了降雨条件、坡角、堆积体颗粒级配和地质条件等对松散堆积体坡失稳模式、滑坡发展过程及颗粒流失的影响。开展了土柱入渗的颗粒运移试验，明确了颗粒流失与流速的关系。相关研究成果发表SCI检索论文9篇、中文EI论文5篇，获教育部自然科学一等奖1项。编著英文学术专著一部，入选中国图书对外推广计划，由上海交通大学出版社和Taylor & Francis集团 CRC Press出版社联合出版。研究成果对阐明降雨入渗条件下松散堆积体坡多场耦合作用机制有重要的科学意义，有助于推动非饱和土力学和地质灾害学的发展，可为边坡稳定性分析、滑坡监测和预报提供可靠的理论依据和丰富的试验数据。

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