響應國家發(fā)展需求 攻克地質(zhì)災害防控關(guān)鍵技術(shù)
—— 記昆明理工大學楊志全教授及其團隊

◎ 本刊記者 韓 羽

楊志全，教授，博士生導師，博士后合作導師，首批應急管理部地質(zhì)災害風險防控與應急減災重點實驗室主任，云南省阿瑟夫漢院士（中國科學院外籍院士）工作站負責人，云南省高校高烈度地震山區(qū)交通走廊工程地質(zhì)病害早期快速判識與防控重點實驗室主任，在地質(zhì)災害廣泛發(fā)育的西南地區(qū)主要從事地質(zhì)災害防災減災領(lǐng)域的科研與教學工作，入選首批云南省“興滇英才支持計劃”青年拔尖人才，昆明理工大學安全工程“國家一流”本科建設專業(yè)負責人與安全科學與工程學科學術(shù)帶頭人，中國地理學會山地分會副秘書長，中國公共安全科學技術(shù)學會理事，中國水土保持學會泥石流滑坡專業(yè)委員會委員；目前，擔任《中國礦業(yè)大學學報》（EI）與《中國安全科學學報》（中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊）等學術(shù)期刊青年編委。

近年來，楊志全主持12項省部級以上科研項目（國家自然科學基金項目3項）及10余項校企合作科研項目；以第一或通訊作者發(fā)表CSCD核心及以上級別論文 75篇 (其中 SCI、EI 53篇 )，9篇論文入選中國知網(wǎng)高被引論文(Top 1%)；出版學術(shù)專著4部，以第1完成人獲省部級獎勵10項（其中特等獎1項、一等獎3項）、中國產(chǎn)學研合作創(chuàng)新獎（個人）與綠色礦山聯(lián)盟青年科技獎；授權(quán)專利25項（其中發(fā)明專利10項），5項成功轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟社會效益；登記軟件著作權(quán)12項；參與制定企業(yè)標準1部；以此支撐的《松散破碎巖土體注漿加固關(guān)鍵技術(shù)及應用》與《西部山區(qū)交通走廊地質(zhì)災害評價與防治關(guān)鍵技術(shù)及應用》兩項產(chǎn)學研成果被國內(nèi)外同行專家均至少評價為“項目成果總體達到了國際先進水平”。

加強地質(zhì)災害防治技術(shù)攻關(guān)，助力西部山區(qū)交通走廊建設

西部山區(qū)因復雜的地質(zhì)環(huán)境、氣象水文條件和劇烈的人類活動，一直是崩塌、滑坡、泥石流等突發(fā)性地質(zhì)災害的高發(fā)與集中區(qū)。如被倡議為“一帶一路”六大經(jīng)濟走廊建設先導性基礎設施項目與旗艦項目的中巴公路，被譽為汶川地震抗震救災“生命線”的都汶公路等西部山區(qū)典型交通走廊，因地災肆虐，交通年年斷道，嚴重制約著這些地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定。楊志全教授及其團隊依托多個科技部國際合作項目、國家自然科學基金及省部級項目，針對西部山區(qū)交通走廊建設中面臨的地質(zhì)災害評價與防治科學問題及工程技術(shù)瓶頸，以都汶、中巴公路與渝昆、大臨鐵路等為工程依托，在西部山區(qū)交通走廊地質(zhì)災害發(fā)育分布規(guī)律、成因機理、評價預測理論及防治技術(shù)等方面取得了一批高水平原創(chuàng)性研究成果：一是提出了無人機航測控制點自動識別及遙感影像處理方法，系統(tǒng)地分析了西部山區(qū)交通走廊地質(zhì)災害發(fā)育類型與分布規(guī)律，為科學防范區(qū)域地質(zhì)災害和交通走廊選線提供了重要科學依據(jù)；二是發(fā)現(xiàn)了溜石坡、扣帶型巖質(zhì)邊坡、巨型冰楔滑坡等特殊地質(zhì)災害及闡明了它們的誘發(fā)機制，提出了黃土滑坡堰塞壩潰決模式，揭示了降雨型礫石土泥石流起動的臨界狀態(tài)特性；豐富了災害學科的基礎理論；三是構(gòu)建了單災種與多災種耦合作用的路域地質(zhì)災害危險性多尺度綜合評估理論及方法，建立了基于巖土體顆粒分布的泥石流密度估算新方法，提出了地震滑坡人員死亡數(shù)量快速預測方法，發(fā)明了同震滑坡道路可通行性評估技術(shù)，實現(xiàn)了西部山區(qū)交通走廊地質(zhì)災害風險定量評價和快速應急響應；四是建立了降雨型泥石流起動臨界有效降雨量預警模型，發(fā)明了泥石流路面臨時防護裝置，提出了溜石坡防治技術(shù)體系，為西部山區(qū)交通走廊地質(zhì)災害防治措施的勘察設計、建設施工與運營養(yǎng)護提供了技術(shù)儲備。項目成果已在西部山區(qū)交通走廊工程選線、設計、建設與運營等階段得到了廣泛地應用，解決了系列技術(shù)難題，工程效果良好。目前，已支持我國西部山區(qū)、巴基斯坦北部地區(qū)的10余項交通走廊工程的建設，取得了顯著的經(jīng)濟、社會效益；不僅已累計降低交通工程建設成本與避免財產(chǎn)損失超30億元，安全轉(zhuǎn)移超30000余人；而且培養(yǎng)了一大批從事交通走廊防災減災的國內(nèi)外專業(yè)技術(shù)人員。該項研究成果可為西部山區(qū)與“一帶一路”沿線國家與地區(qū)交通走廊工程建設提供重要的科學支撐。

順應國家發(fā)展需求，推進巖土加固關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應用

隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的持續(xù)推進及中國新型城鎮(zhèn)化建設的加速發(fā)展，公路（高速公路）、鐵路（高鐵）及城市軌道交通（地鐵）等基礎設施建設與礦產(chǎn)資源開發(fā)的速度與規(guī)模日益 大?？焖僭鲩L的經(jīng)濟建設活動對工程場地地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生了嚴重的負面效應，進而在施工作業(yè)區(qū)域產(chǎn)生了大量的松散破碎巖土體，尤其在工程水文地質(zhì)條件復雜多變的我國西部山區(qū)更甚。這些松散破碎巖土體結(jié)構(gòu)松散，抗剪強度低、成壤能力差，在強降雨、地震與人為活動的激發(fā)下，極易失穩(wěn)破壞，成為崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災害的物質(zhì)來源。由工程實踐與理論研究表明：注漿加固技術(shù)可有效地固結(jié)松散破碎巖土體，增加坡體、洞室、地基等結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；且在目前國內(nèi)外大量的工程領(lǐng)域中得到了極其廣泛地應用。然而在本項目取得成果以前，已有的注漿理論與技術(shù)（如水泥漿液流變性、注漿加固理論及工程效果檢測技術(shù)等）難以滿足松散破碎巖土體加固工程實踐的需求。依托多個國家自然科學基金及省部級課題的聯(lián)合支持，成果針對目前松散破碎巖土體加固實踐工程中面臨的理論問題及工程技術(shù)瓶頸，對水泥漿液流變性、松散破碎巖土體注漿加固理論及其工程效果檢測技術(shù)等開展了持續(xù)多年的深入系統(tǒng)地理論研究與工程實踐，取得了一批高水平原創(chuàng)性的研究成果：一是提出了水泥漿液在牛頓、賓漢與冪律三種流體間轉(zhuǎn)化的精細水灰比分界線，揭示了時間與水灰比綜合作用對水泥漿液流變性的定量變化規(guī)律，建立了考慮水灰比與時變性綜合作用的水泥漿液流變方程，為合理且快速地確定在目前工程領(lǐng)域廣泛應用的水泥漿液流變類型及參數(shù)取值提供了重要科學依據(jù)；二是探討了基于松散破碎巖土體迂曲度及水泥漿液水灰比與時變性耦合效應的滲透注漿加固機理，為松散破碎巖土體工程實踐注漿加固方案的有效制定提供了基礎理論指導；三是構(gòu)建了松散破碎巖土體注漿加固工程“設計-施工-運營”全過程效果檢測技術(shù)體系，為松散破碎巖土體注漿實踐工程全過程綜合效果評價與管理提供了技術(shù)方法支撐。研究成果已在公路（高速公路）、鐵路（高鐵）、地鐵（城市軌道交通）、滇中引水、隧道、地基、邊坡、礦山等工程領(lǐng)域得到了廣泛應用，解決了系列技術(shù)難題，工程效果良好。近年來，項目新增經(jīng)濟效益超10億元，同時培養(yǎng)了一大批本科生、研究生與工程技術(shù)人員。項目成果可為松散破碎巖土體的加固實踐工程提供重要的理論指導與技術(shù)支持。