方向三 水工岩土力学及岩土工程全生命周期性态演化
陡倾岩质边坡在长期重力作用下会产生大规模深层倾倒变形，对工程安全构成严重威胁。在我国西南地区水电枢纽区边坡的层状岩体常有倾倒现象，层状岩质边坡的岩性复杂、结构面较多，使得其倾倒变形触发机制更加复杂。层状倾倒岩质边坡稳定性和变形处置对策成为制约重大工程建设的关键技术难题。此外，在水电站泄洪建筑物出口附近，泄洪过程会产生雾化现象，使得层状倾倒岩质边坡稳定性控制愈加复杂。
本课题组依托澜沧江上游GS水电站泄洪建筑物出口边坡智慧化治理科研实践，进行了如下研究工作：
（1）揭示了层状倾倒岩质边坡失稳破坏模式和变形演化机理。基于澜沧江上游哑贡强倾倒体地质模型的典型边坡剖面模型，使用离散元方法分析倾倒变形边坡失稳破坏模式，对倾倒变形体的形成过程及破坏方式进行全过程反演分析；基于离散单元法和有限差分法对高边坡的分级开挖进行风险研究，得到倾倒岩体边坡开挖的力学响应规律；并进行锚索、衬砌等多重支护措施模拟，分析边坡开挖过程中支护措施的有效性及安全性；
（2）研究了泄洪雾化降雨作用下泄洪建筑物出口边坡的稳定性。通过分析泄洪雾化过程中水、气两相流的运动规律及力学方程，建立适应“高水头、大流量、高边坡”工程的水滴随机喷溅数学模型，实现泄洪雾化范围及雾化降雨强度的精准预测；最后基于双重介质理论及饱和-非饱和渗流理论，对FLAC3D软件流固耦合计算模块进行二次开发，分析了复合倾倒岩体边破不同泄洪持时对边坡稳定性的影响；
（3）提出了基于数字孪生技术的泄洪建筑物出口边坡工程数字化模型构建方法。通过数字孪生边坡数据底板构建、基于无人机倾斜摄影获得边坡地表模型、基于机载LiDAR点云数据生成边坡等高线、基于Dynamo可视化编程构建分层地质体并实现边坡开挖的动态更新、基于边坡数字孪生体的仿真计算等技术方法，实现了泄洪建筑物出口边坡三维地质模型体精细化表达、多维度感知数据与虚拟模型的信息加载、融合与感知一致性呈现。
