2020年度《工程科学与技术》“领跑者5000”论文

来源：工程科学与技术

领跑者5000(简称F5000),是中国科学技术信息研究所自2000年开始立项开发的国家级研究课题，旨在将中国精品科技期刊上发表的部分优秀论文推向国内外的高端平台，在更大范围内向世界展示和推广我国最重要的科研成果，以扩大期刊和作者的学术影响力，引领我国高水平科技期刊事业的发展和成长。

行业视野: F5000
类别; 21个
关键词; 11位
专家; 4篇
论文; 1152IP
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堰塞金沙江上游的白格滑坡形成机制与过程分析

作者(Author)：邓建辉, 高云建, 余志球, 谢和平

摘要：2018年10月10日和11月3日，西藏自治区江达县白格村金沙江右岸先后2次发生滑坡堵江事件，堰塞湖与溃坝洪水给金沙江上游沿岸居民及其生产和生活设施带来巨大灾害。滑坡发生后，作者先后2次赶赴现场，参与灾害调查与救灾工作。基于现场调查，结合相关资料，对滑坡的形成机制与过程进行系统分析。结果表明:1)白格" 10.10”滑坡是一个高位、;高剪出口、;高速非完全楔形体基岩滑坡，方量约107m3；2)滑坡地处金沙江缝合带，岩性为元古界熊松群片麻岩组，具有多期、多次变形与变质特点，糜棱岩化和蚀变很严重。3)滑坡按高程划分为3区，即前缘的阻滑区、中部的主滑区和后缘的牵引区，分割高程大致为3 500和3000m。主滑区为楔形体，系2组发育良好的结构面切割形成;阻滑区为四面体，由2组发育较差的结构面切割形成;牵引区为完全风化的岩土体夹团块状碎裂岩体。4)滑坡存在2个滑动方向，即主滑区的S800E方向和阻滑区的 N700E方向，剪出口;高程约2 950 m,5)主滑区楔形体重力是滑坡的主要动力来源，滑坡的孕育过程是相对完整的阻滑区岩体在主滑区重力驱动下的渐进破坏过程。6)滑坡过程如下:首先，主滑区和阻滑区启动;其次，失去支撑的牵引区再启动;随后，先启动的滑体高速撞击四川岸，逆坡爬高约95 m,并在两侧形成碎屑冲刷区;然后，先启动的滑体折返，并与后启动的滑体在河面上方相撞，冲击河水形成高速水砂射流，在两岸形成水砂射流冲刷区;而后，堰塞坝下游坡滑动，形成次级滑移区;最后，冲击产生的雨雾降落，完成滑坡坝表面冲刷。7)白格“11.3”滑坡是牵引区的部分岩土体在起阻滑作用的碎裂岩体渐进解体后下滑的结果，方量约3X106m3。8)牵引区目前严重变形的方量约5.50 X 106m3，存在再次滑坡与堵江的风险，需要采取合理的工程措施消除隐患。

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深地科学领域的若干颠覆性技术构想和研究方向

作者(Author)：谢和平, 高峰, 鞠杨, 张茹, 高明忠, 邓建辉

摘要：习近平主席指出“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”，开发深地资源已经成为未来中国科技发展的重要方向。目前人类对于地球深部的认知相当匮乏。因此，超前布局、抢占深地研究高地、积极推动深地基础前沿大科学问题探索已迫在眉睫。本文从深地能源和人类生存的角度出发，深度剖析了深地资源开发和深地空间利用的必然趋势，提出向地球深部进军研究的3个层次内容，即深地地质结构探测、深地行为规律研究及深地环境利用与资源开发。同时，围绕关系国家全局的地下空间资源开发、能源储备、核废料处置等国家长远战略，提出深地科学研究领域的3个颠覆性技术构想，即深地矿产资源的流态化开采、深地空间与地下城市、深地实验室与深地空间舱。最后，针对深地岩石力学、深地渗流力学、深地地震学与地球物理学、深地微生物能量溯源等国际最前沿的深地基础科学问题，明确了深地科学研究的若干重要研究方向，即原位保真取芯技术，深地非常规岩石力学行为，深地结构与开采的透明推演理论，深地地震学与地球物理学，深地微生物学，深部资源开采与能源储存，深地地下水赋存、运移及水质变化，地下空间生态、能量循环系统等。基于若干颠覆性技术构想的攻关和若干重要研究方向的探索，构建中国独有、世界领先的深地基础性科学前沿研究阵地。

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大数据分析的神经网络方法

作者(Author)：章毅, 郭泉, 王建勇

摘要：大数据蕴含巨大的社会、经济、科学价值，已成为学术界与企业界关注的重点。其关键技术可划分为三大层次:数据平台、分析平台和展示平台，其中分析平台是大数据转化为价值的桥梁。一般来说，大数据拥有体量浩大(volume、多源异构(vaniety)、生成快速(velocity)、价值稀疏(value)的“4V”特性，扩大了大数据的价值空间，同时也为大数据的分析技术带来巨大挑战。其中三大挑战比较显著，即多源异构大数据、大量非结构化数据存储、大数据价值稀疏且变化快。其三大核心科学问题为大数据的表达、存储和预测问题。由于传统的数据分析方法难以胜任，发展新的大数据分析方法势在必然。人脑是天然的大数据处理引擎。神经网络是一种模拟人脑大数据分析机制的计算方法，是目前大数据分析中最成功的方法。神经网络的研究主要包括:模拟大脑神经网络结构，构建神经网络结构模型;模拟大脑神经网络的记忆机制，发展学习算法。神经网络的研究历史历经波折。近年来，随着当代计算机计算能力的不断提升，基于神经网络的大数据分析方法取得了巨大成功，尤其是在各应用领域，如语音大数据分析、图像大数据分析、医学大数据分析等，引领了人工智能的发展。A1phaGo在人机围棋大战中获胜，引起了广泛关注，“大数据+神经网络”已成为驱动创新、推动社会发展和改变人类生产生活方式的一种重要力量。

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“深部岩体力学与开采理论”研究构想与预期成果展望

作者(Author)：谢和平

摘要：国内外深部资源开采发展的现状表明，随着地球浅部矿物资源逐渐枯竭，深部矿产资源开采已然趋于常态。然而，由于深部岩体典型的“三高”赋存环境的本真属性及资源开采“强扰动，“强时效”的附加属性，导致深部高能级、大体量的工程灾害频发，机理不清，难以预测和有效控制，传统岩石力学和开采理论在深部适用性方面存在争议。其根本原因在于，现有岩石力学理论都建立在基于静态研究视角的材料力学的基础上，已滞后于人类岩土工程实践活动，与深度不相关、与工程活动不相关、与深部原位环境不相关，函需发展考虑深部原位状态和开采扰动的深部岩体力学新理论、新方法，破解深部资源开采的理论与技术难题“深部岩体力学与开采理论”项目以提升中国深部资源获取能力为导向，针对中国深部矿产资源开采将全面进入1 000 - 2 000 m阶段这一基本现状，凝练了四大关键科学问题:（1）深部岩体原位力学行为与地应力环境;（2）深部岩体应力场一能量场分析、模拟与可视化;（3）深部强扰动和强时效下的多相并存多场祸合理论;（4）深部资源低生态损害协同高效开采理论与技术。结合关键科学问题的内涵，提出五大重点研究内容:（1）深部岩体原位力学行为和地应力环境;（2）深部采动岩体力学及多场多相渗流理论;（3）深部采动应力场一能量场演化规律;（4）深部岩体变形监测、安全预警与稳定控制;（5）深部矿产资源生态化协同高效开采理论与技术。最后，将五大重点研究内容细分为九大前沿研究方向:（1）深部岩体原位力学行为研究;（2）深部围岩长期稳定性分析与控制;（3）深部地应力环境与灾害动力学;（4）深部强扰动和强时效下多场多相渗流理论;（5）深部采动应力场一能量场分析、模拟与可视化;（6）深部高应力诱导与能量调控理论;（7）深部采动岩层变形监测预警与控制;（8）深部煤矿安全绿色开采理论与技术;（9）深部金属矿协同开采理论与技术。基于以上内容，初步构建了深部岩体力学与开采理论研究体系，以期为未来中国深部矿产资源开发提供理论基础与技术支撑。

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