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作者 | 秦四清
原標題 | 基金助我靜心科研（續1）
自從我專注於滑坡和地震物理預測的基礎研究後，因對接橫向項目不感興趣，逐漸由“土豪”成為了“貧農”。每到我給單位交績效、交研究生科研補助費、交房租、交網絡費和電話費的日子，常感覺鬧心和難堪。
雖然前些年我團隊對鎖固型滑坡和鎖固段破裂行為的研究已得到國家自然科學基金項目的持續資助，但日子仍過得緊巴巴。
一個基金項目結題了，若後續項目接不上就有“斷頓”的風險。是啊，雖説做科研錢不是萬能的，但沒有錢是萬萬不能的。沒有足夠經費支撐，連生存都成了問題，哪能靜心做科研吶。
幸好，這些年基金項目沒有“斷頓”，給我和我團隊科研骨幹坐得住冷板凳提供了基本保障。
今天早上登陸“科學基金網絡信息系統（ISIS）”得知，我團隊今年申請的基金重大項目（重大滑坡預測預報基礎研究）之課題二（鎖固解鎖型滑坡啓滑機制與判據）獲批。這是在鎖固型滑坡和鎖固段破裂行為研究方面，我團隊獲得資助的第6個基金項目。
以前，寫過兩篇博文《基金助我靜心科研》和《基金助我靜心科研（續）》。不少“青椒”看到這兩篇文章後，説有啓發，希望我多寫幾篇這方面的博文介紹基金申請經驗。若申請經驗能對別人有所幫助，何樂而不為呢？
關於如何寫好基金申請本子，不少科學網博主提出了有益建議，皆可借鑑。我仍然認為，寫好立項依據與凝練出關鍵科學問題，是拿下基金項目的關鍵。
下面曬曬《鎖固解鎖型滑坡啓滑機制與判據》中的立項依據（節選），可供打算申請基金項目的人士參考。
（一）立項依據與研究內容（建議在5000-10000字之間）：
1．課題的立項依據（研究意義、國內外研究現狀及發展動態分析，需結合科學研究發展趨勢來論述科學意義；或結合國民經濟和社會發展中迫切需要解決的關鍵科技問題來論述其應用前景。附主要參考文獻目錄）；
1.1選題背景與研究意義
歷經長期探索，越來越多的學者（許強等, 2004;秦四清等, 2010; Federico et al., 2012; Intrieri et al., 2019）已清醒地認識到，解決滑坡預測這一世界性科學難題的根本出路，是從支配滑坡演化啓滑過程的物理力學機制出發，走物理預測之路。
傳統觀點認為，滑坡的演化啓滑過程主要受軟弱滑面控制。然而，Terzaghi（1962）和Lajtai（1969）指出，某些巖坡潛在滑面上存在巖橋，其主控巖坡穩定性；Martin（1978）經進一步研究，證實了上述學者觀點。
我國學者（張倬元等, 1981;胡廣韜, 1987;彭建兵等, 1996;黃潤秋和許強, 2008;秦四清等, 2010）陸續指出，某些巖坡潛在滑面上存在承受應力集中且提供關鍵承載作用的地質結構——鎖固段，其賦存形式為巖橋、擋牆（圖1）等。
進一步研究（Huang (黃潤秋), 2015; Tang (唐輝明) et al., 2015;黃潤秋等, 2017; Hu et al., 2018; Wang et al., 2018）確認不少巖坡中存在鎖固段，其一旦解鎖滑坡發生。此種類型滑坡可稱為鎖固解鎖型滑坡。
由於鎖固段斷裂時釋放蓄積的部分彈性應變能給滑坡體以動能，該類滑坡往往啓滑速度高、滑程遠、破壞力巨大，典型如2017年四川茂縣新磨滑坡（殷躍平等, 2017）。因此，近年來該類滑坡預測預報研究已成為學術前沿熱點。
一些學者（Jennings, 1970; Einstein et al., 1983; Huang et al., 2015; Elmo et al., 2018）提出了考慮巖橋的極限平衡穩定性分析方法，但這種方法只能得到“穩定”或“不穩定”結果，難以預測該類滑坡啓滑時間；一些學者（Gehle and Kutter, 2003; Kemeny, 2003;任偉中等, 2003; Ghazvinian, 2012;唐志成等, 2012; Sarfarazi et al., 2014;劉遠明等, 2014; Qin et al., 2020; Tang et al., 2020）開展了巖橋剪切實驗並基於連續介質力學理論建立了巖橋破壞準則，但由於巖橋的剪切強度、斷裂韌度等參量難以準確測量，這些準則也難以實際應用。
（a）巖橋；（b）擋牆
申請人（秦四清等, 2010）通過剖析鎖固段損傷和鎖固解鎖型滑坡演化的力學過程指出：
受剪鎖固段的損傷全過程（圖2）必依次經歷體積膨脹點、峯值強度點（斷裂點）和殘餘強度點這三個關鍵力學特徵點（Bieniawski, 1967; Martin and Chandler, 1994），累積損傷是導致鎖固段解鎖的根本原因；
鎖固段體積膨脹點對應着加速破裂起點，該點對鎖固段解鎖具有前兆指示意義；
該類滑坡蠕滑階段與鎖固段變形破壞過程存在內在聯繫，即滑坡加速蠕滑起點對應鎖固段的體積膨脹點，滑坡啓滑點對應滑面上唯一一個或最後一個鎖固段的峯值強度點或殘餘強度點，這説明該類滑坡具有兩種可能的啓滑機制：前者可稱為“快解鎖啓滑機制”，後者可稱為“慢解鎖啓滑機制”（圖3）（詳見後續）。
基於上述認識，申請人團隊（楊百存等, 2017; Chen (陳竑然) et al., 2018;薛雷等, 2018）進一步構建了考慮多因素影響的鎖固段破裂失效力學模型，量化表徵了三個關鍵力學特徵點之間的應變（位移）關係，指出其應變（位移）比值僅與Weibull分佈的形狀參數m值相關，且m值是加載速率、圍壓、含水率等多種因素的函數（陳竑然等, 2017）。
由於在m值的合理範圍內，比值對m值變化不敏感，比值可近似為常量。這説明鎖固段加速破裂階段的損傷演化遵循特定的力學規律。
申請人團隊應用該模型圓滿解釋了鹽池河山崩、美國Libby壩東壩肩楔形巖滑等諸多鎖固解鎖型滑坡的演化過程，並證實：
在鎖固段損傷至體積膨脹點時滑坡開始出現加速蠕滑，且受多鎖固段控制的滑坡隨着鎖固段次序斷裂會出現多次加速蠕滑；
在鎖固段的體積膨脹點和峯值強度點，均發生高能級微震事件（陳竑然等, 2018）。
（a）（c）“快解鎖啓滑機制”和“慢解鎖啓滑機制”位移—時間曲線；
（b）（d）“快解鎖啓滑機制”和“慢解鎖啓滑機制”應力—應變曲線。
鎖固解鎖型滑坡啓滑機制明確，具有加速蠕滑這一可判識前兆，且其演化遵循確定性規律，這説明其可預測性強，亦説明解決滑坡預測預報這一世界性科學難題應首選其作為突破口。
然而，該類滑坡判識、多尺度結構鎖固段損傷蠕變規律、解鎖啓滑機制識別標準、綜合啓滑判據這些科學問題尚未得到圓滿解決，亟需開展有關研究，以徹底攻克該類滑坡預測預報難題。
研究上述科學問題的意義在於：
（1）發展鎖固解鎖型滑坡判識模型，可奠定該類滑坡預測預報方法的地質基礎
該類滑坡在特定地質條件下形成，其地形地貌、地層巖性、坡體結構等多種因素組合可影響鎖固段的類型與分佈（賦存位置與數量），這可使其呈現不同的變形破壞模式。
儘管藉助鑽探、地球物理勘探等手段是探明坡體結構、進而判識滑坡是否具有鎖固段最為直接有效的方法，但對未知類型滑坡直接進行詳細勘探並不現實。若能通過解譯鎖固段分佈與坡體結構、坡體變形破壞模式的映射關係，提出該類滑坡判識模型，則可為後續開展深化研究提供指導，並保障本課題的研究與應用示範能夠有的放矢。
（2）闡明水致強度劣化下多尺度結構鎖固段損傷演化規律，可奠定鎖固解鎖型滑坡預測預報方法的力學基礎
滑坡為一開放系統，其演化過程中必然受外部因素影響，特別是降雨入滲可促使鎖固段內部先存結構面在應力腐蝕作用下擴展，導致鎖固段強度逐漸劣化。因此，闡明鎖固段損傷演化規律需考慮水致強度劣化作用。
鎖固段內往往發育結構面網絡（如隨機或近似平行分佈的節理或層理），即其藴含不同尺度結構，這樣的鎖固段在損傷過程中可能出現多次階躍式位移現象。
例如，1991年雲南頭寨滑坡（陳自生和孔紀名, 1991;徐則民等, 2007）發育一組近似平行的玄武岩節理（圖4），其與前緣鎖固段剪斷面斜交，即鎖固段被該組節理切割形成了多個次級層狀鎖固段；該滑坡滑面以逐層剪斷玄武岩的方式貫通，留下階梯狀斷面（黃潤秋等, 2017）。
這意味着該滑坡單鎖固段的位移曲線可能出現多次階躍式位移現象。上述分析表明，階躍式位移現象很可能與由一組近似平行結構面形成的鎖固段多層級結構有關。儘管這一推論尚未得到證實，但毋庸置疑結構面網絡勢必嚴重影響鎖固段損傷蠕變行為。
因此，闡明結構面形態與分佈對鎖固段損傷蠕變行為的影響規律，有助於深入理解鎖固段解鎖的力學內涵，奠定鎖固解鎖型滑坡預測預報方法的力學基礎。
（據陳自生和孔紀名（1991）、黃潤秋和許強（2008）修改）
（3）確定鎖固解鎖型滑坡啓滑機制的主控參量並提出啓滑機制識別標準，可奠定該類滑坡預測預報方法的物理基礎
該類滑坡啓滑點對應滑面上唯一一個或最後一個鎖固段解鎖點。受滑面特徵參量影響，鎖固段解鎖點對應峯值強度點或殘餘強度點，前者可稱為“快解鎖啓滑機制”，後者可稱為“慢解鎖啓滑機制”。
例如，當滑面陡峭、軟弱段承載力佔比較小，且鎖固段脆性較強、兩段剛度比較大時，解鎖點對應鎖固段的峯值強度點，相應地滑坡處於即將啓滑的臨界狀態，此為“快解鎖啓滑機制”情況；反之，在鎖固段斷裂、滑面貫通後滑坡不會隨即啓滑，因為還要經歷“勻阻化”過程，即由鎖固段主要阻滑轉為整個滑面介質阻滑，這種情況下當鎖固段損傷至殘餘強度點時滑坡才啓滑，此為“慢解鎖啓滑機制”情況。
申請人團隊（薛雷等, 2018）對該類滑坡的回溯性預測分析表明，這兩種情況均客觀存在，且前一種情況往往對應高速遠程滑坡。顯然，給出這兩種啓滑機制識別標準，可有的放矢地選擇啓滑判據，以避免誤報。
當滑面上存在多鎖固段時，其將按照一定的次序斷裂，斷裂後鎖固段的荷載將轉移重分配至其餘鎖固段。鎖固段的斷裂次序和荷載轉移重分配機制可影響該類滑坡的坡體變形破壞特徵與物理量響應特徵，這對判斷坡體演化狀態具有重要意義。
（4）構建鎖固解鎖型滑坡綜合啓滑判據，可提供預測預報該類滑坡的物理依據
根據岩石力學實驗結果（圖2）可知，臨近啓滑時鎖固段急劇損傷可引起多種物理量顯著響應（Byerlee, 1978; Paterson and Wong, 2005），同時坡體可能呈現特定的變形破壞形態和運動特徵（許強等, 2008）。
從中遴選出物理意義明確且可清晰判識的啓滑前兆，作為定性啓滑判據。根據鎖固段損傷演化過程遵循的力學規律，可給出解鎖啓滑臨界位移準則和時間窗口準則——定量啓滑判據。結合定性判據和定量判據可形成綜合判據，據之可提高預測結果的可靠性。
綜上所述，課題二“鎖固解鎖型滑坡啓滑機制與判據”旨在解決上述科學問題，以夯實該類滑坡預測預報的地質、力學與物理基礎，形成物理依據充分和實用性強的預測預報方法，為“重大滑坡預測預報基礎研究”重大項目的順利實施提供重要支撐。
1.2國內外研究現狀與發展動態分析（略）
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