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水工岩體特性評價與工程利用關鍵技術獲2015年度國家科技進步二等獎

  • 發佈時間:2016-01-28 01:31:04  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  主要完成人:鄔愛清,楊啟貴,陳勝宏,盛謙,吳海斌,董學晟,周火明,丁秀麗,尹健民,陳尚法

  主要完成單位:長江水利委員會長江科學院;長江勘測規劃設計研究有限責任公司;武漢大學;中國科學院武漢岩土力學研究所;中國長江三峽集團公司

  項目負責人:

  鄔愛清,水利部岩土力學與工程重點實驗室副主任,長江科學院岩基研究所所長,教授級高級工程師,工學博士,兼任河海大學及山東大學博士生導師,國務院政府特殊津貼專家。中國岩石力學與工程學會常務理事、中國岩石力學與工程學會測試專業委員會主任委員、中國岩石力學與工程學會數值物理模擬專業委員會副主任委員、湖北省岩石力學與工程學會常務理事、國際DDA委員會委員。 任《岩石力學與工程學報》副主編,任《岩土力學》、《地下空間與工程學報》和《長江科學院院報》編委。主要從事水工岩石力學與工程科研工作,發表論文110篇。出版《三峽工程中的岩石力學理論與實踐》及《水工岩石力學》等專著。主持編制國家標準《工程岩體分級標準》(GB/T50218-2014)和《水工設計手冊》(第二版)基礎理論卷岩石力學章。是國標《工程岩體試驗方法標準》(GB/T 50266-2013)和行業標準《水利水電岩石試驗規程(SL264-2001)》的主要編寫人員。

  一、項目背景

  岩石是水利水電工程的基礎,岩體介質是自然界最複雜的天然介質之一,具有不連續性、不均勻性、各向異性以及力學性質隨時間變化的特徵。水工建築物影響範圍內的岩體,其任何形式的失穩與破壞,都將對工程造成重要甚至是災難性的影響。採用科學的手段認識岩體性能、最大限度地利用岩體的承載能力,是水利水電工程對岩石力學學科發展提出的重大需求。項目團隊秉承岩石力學研究科學思想,自1962年遵照原國家科委“三峽組(62)45號”文指示精神成立長江科學院岩基研究室(現岩基研究所)以來,以三峽等重大工程需求為導向,圍繞岩體特性的試驗與測試技術、工程岩體安全性能分析理論與方法、岩體品質評價方法與工程利用技術等三大方面的關鍵技術,進行了持續不斷的創新和實踐,形成了水工岩石力學理論及技術體系,推動了岩石力學科技進步。

  二、成果的科學創新點及科學成就

  創新成果主要體現在以下3個方面:

  (1)在岩石力學試驗與測試方法方面,建立了系列水工岩體特性的試驗與測試方法。提出了現場岩體柔性承壓板變形試驗、基於液壓枕的抗剪強度試驗、現場岩體三軸強度與流變試驗以及淺孔孔壁應變法、包體式深孔套芯解除法和水壓致裂三維地應力測量等方法;研發出用以客觀揭示複雜岩體介質特性與賦存環境的試驗設備以及試驗載入、量測、溫度及剛度控制多項技術。多項成果納入國家標準及行業規範,形成了水工岩石力學室內及現場試驗與測試的方法體系。

  (2)在水工岩石力學分析理論與方法方面,建立和發展了多種裂隙岩體穩定性分析與評價方法。提出了岩體關鍵塊體穩定性分析方法,建立了反映結構面控製作用的裂隙岩體塊體元法理論;發展了基於DDA的岩體非連續變形分析理論與變形破壞過程數值模擬技術;首次提出了考慮岩體開挖擾動三區域演化、支護與反饋于一體的工程岩體開挖與支護動態反饋分析方法。

  (3)在岩體品質評價與利用方面,提出了岩體品質評價標準及工程岩體利用與加固的多項新技術。建立了以岩體堅硬程度與完整程度兩個獨立指標確定岩體基本品質的評價方法和工程岩體分級標準;發明瞭針對壩基等工程細微裂隙岩體防滲與加固的濕磨細水泥灌漿成套技術;提出了工程岩體特性詳盡認識原則、岩體強度充分利用原則、岩體與工程結構同等安全標準原則及岩體結構總體依靠自穩和局部進行補強加固原則等水工岩體利用四原則,及其多項工程岩體利用創新技術。

  三、應用推廣情況及社會效益

  項目成果在三峽、隔河岩、水布埡、構皮灘和彭水等大型水利水電工程中成功應用,解決了相關岩石力學關鍵技術問題, 為這些重大工程成功建設起到了重要技術支撐;並推廣至其他水利水電、鐵路、公路、核電等多個領域的國內外200余個工程,其中有馬來西亞、新加坡等十多個國家(地區)項目50余項,推動了水利水電行業及岩石力學領域的科技進步,經濟與社會效益顯著。依據項目成果,取得國家發明專利、實用新型專利和軟體著作權等8項,主持編制國家標準1部,行業規範2部,參與編制國家標準2部,行業規範1部,出版專著10余部,發表論文200余篇。

  (鐘作武 賈海)

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