响应国家发展需求 攻克地质灾害防控关键技术—— 记昆明理工大学杨志全教授及其团队

◎ 本刊记者 韩 羽

杨志全，教授，博士生导师，博士后合作导师，首批应急管理部地质灾害风险防控与应急减灾重点实验室主任，云南省阿瑟夫汉院士（中国科学院外籍院士）工作站负责人，云南省高校高烈度地震山区交通走廊工程地质病害早期快速判识与防控重点实验室主任，在地质灾害广泛发育的西南地区主要从事地质灾害防灾减灾领域的科研与教学工作，入选首批云南省“兴滇英才支持计划”青年拔尖人才，昆明理工大学安全工程“国家一流”本科建设专业负责人与安全科学与工程学科学术带头人，中国地理学会山地分会副秘书长，中国公共安全科学技术学会理事，中国水土保持学会泥石流滑坡专业委员会委员；目前，担任《中国矿业大学学报》（EI）与《中国安全科学学报》（中国科技期刊卓越行动计划入选期刊）等学术期刊青年编委。

近年来，杨志全主持12项省部级以上科研项目（国家自然科学基金项目3项）及10余项校企合作科研项目；以第一或通讯作者发表CSCD核心及以上级别论文 75篇 (其中 SCI、EI 53篇 )，9篇论文入选中国知网高被引论文(Top 1%)；出版学术专著4部，以第1完成人获省部级奖励10项（其中特等奖1项、一等奖3项）、中国产学研合作创新奖（个人）与绿色矿山联盟青年科技奖；授权专利25项（其中发明专利10项），5项成功转化，产生良好的经济社会效益；登记软件著作权12项；参与制定企业标准1部；以此支撑的《松散破碎岩土体注浆加固关键技术及应用》与《西部山区交通走廊地质灾害评价与防治关键技术及应用》两项产学研成果被国内外同行专家均至少评价为“项目成果总体达到了国际先进水平”。

加强地质灾害防治技术攻关，助力西部山区交通走廊建设

西部山区因复杂的地质环境、气象水文条件和剧烈的人类活动，一直是崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害的高发与集中区。如被倡议为“一带一路”六大经济走廊建设先导性基础设施项目与旗舰项目的中巴公路，被誉为汶川地震抗震救灾“生命线”的都汶公路等西部山区典型交通走廊，因地灾肆虐，交通年年断道，严重制约着这些地区的经济发展和社会稳定。杨志全教授及其团队依托多个科技部国际合作项目、国家自然科学基金及省部级项目，针对西部山区交通走廊建设中面临的地质灾害评价与防治科学问题及工程技术瓶颈，以都汶、中巴公路与渝昆、大临铁路等为工程依托，在西部山区交通走廊地质灾害发育分布规律、成因机理、评价预测理论及防治技术等方面取得了一批高水平原创性研究成果：一是提出了无人机航测控制点自动识别及遥感影像处理方法，系统地分析了西部山区交通走廊地质灾害发育类型与分布规律，为科学防范区域地质灾害和交通走廊选线提供了重要科学依据；二是发现了溜石坡、扣带型岩质边坡、巨型冰楔滑坡等特殊地质灾害及阐明了它们的诱发机制，提出了黄土滑坡堰塞坝溃决模式，揭示了降雨型砾石土泥石流起动的临界状态特性；丰富了灾害学科的基础理论；三是构建了单灾种与多灾种耦合作用的路域地质灾害危险性多尺度综合评估理论及方法，建立了基于岩土体颗粒分布的泥石流密度估算新方法，提出了地震滑坡人员死亡数量快速预测方法，发明了同震滑坡道路可通行性评估技术，实现了西部山区交通走廊地质灾害风险定量评价和快速应急响应；四是建立了降雨型泥石流起动临界有效降雨量预警模型，发明了泥石流路面临时防护装置，提出了溜石坡防治技术体系，为西部山区交通走廊地质灾害防治措施的勘察设计、建设施工与运营养护提供了技术储备。项目成果已在西部山区交通走廊工程选线、设计、建设与运营等阶段得到了广泛地应用，解决了系列技术难题，工程效果良好。目前，已支持我国西部山区、巴基斯坦北部地区的10余项交通走廊工程的建设，取得了显著的经济、社会效益；不仅已累计降低交通工程建设成本与避免财产损失超30亿元，安全转移超30000余人；而且培养了一大批从事交通走廊防灾减灾的国内外专业技术人员。该项研究成果可为西部山区与“一带一路”沿线国家与地区交通走廊工程建设提供重要的科学支撑。

顺应国家发展需求，推进岩土加固关键技术研发及应用

随着“一带一路”战略的持续推进及中国新型城镇化建设的加速发展，公路（高速公路）、铁路（高铁）及城市轨道交通（地铁）等基础设施建设与矿产资源开发的速度与规模日益 大。快速增长的经济建设活动对工程场地地质环境产生了严重的负面效应，进而在施工作业区域产生了大量的松散破碎岩土体，尤其在工程水文地质条件复杂多变的我国西部山区更甚。这些松散破碎岩土体结构松散，抗剪强度低、成壤能力差，在强降雨、地震与人为活动的激发下，极易失稳破坏，成为崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的物质来源。由工程实践与理论研究表明：注浆加固技术可有效地固结松散破碎岩土体，增加坡体、洞室、地基等结构的稳定性；且在目前国内外大量的工程领域中得到了极其广泛地应用。然而在本项目取得成果以前，已有的注浆理论与技术（如水泥浆液流变性、注浆加固理论及工程效果检测技术等）难以满足松散破碎岩土体加固工程实践的需求。依托多个国家自然科学基金及省部级课题的联合支持，成果针对目前松散破碎岩土体加固实践工程中面临的理论问题及工程技术瓶颈，对水泥浆液流变性、松散破碎岩土体注浆加固理论及其工程效果检测技术等开展了持续多年的深入系统地理论研究与工程实践，取得了一批高水平原创性的研究成果：一是提出了水泥浆液在牛顿、宾汉与幂律三种流体间转化的精细水灰比分界线，揭示了时间与水灰比综合作用对水泥浆液流变性的定量变化规律，建立了考虑水灰比与时变性综合作用的水泥浆液流变方程，为合理且快速地确定在目前工程领域广泛应用的水泥浆液流变类型及参数取值提供了重要科学依据；二是探讨了基于松散破碎岩土体迂曲度及水泥浆液水灰比与时变性耦合效应的渗透注浆加固机理，为松散破碎岩土体工程实践注浆加固方案的有效制定提供了基础理论指导；三是构建了松散破碎岩土体注浆加固工程“设计-施工-运营”全过程效果检测技术体系，为松散破碎岩土体注浆实践工程全过程综合效果评价与管理提供了技术方法支撑。研究成果已在公路（高速公路）、铁路（高铁）、地铁（城市轨道交通）、滇中引水、隧道、地基、边坡、矿山等工程领域得到了广泛应用，解决了系列技术难题，工程效果良好。近年来，项目新增经济效益超10亿元，同时培养了一大批本科生、研究生与工程技术人员。项目成果可为松散破碎岩土体的加固实践工程提供重要的理论指导与技术支持。