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水工岩体特性评价与工程利用关键技术获2015年度国家科技进步二等奖

  • 发布时间:2016-01-28 01:31:04  来源:科技日报  作者:佚名  责任编辑:罗伯特

  主要完成人:邬爱清,杨启贵,陈胜宏,盛谦,吴海斌,董学晟,周火明,丁秀丽,尹健民,陈尚法

  主要完成单位:长江水利委员会长江科学院;长江勘测规划设计研究有限责任公司;武汉大学;中国科学院武汉岩土力学研究所;中国长江三峡集团公司

  项目负责人:

  邬爱清,水利部岩土力学与工程重点实验室副主任,长江科学院岩基研究所所长,教授级高级工程师,工学博士,兼任河海大学及山东大学博士生导师,国务院政府特殊津贴专家。中国岩石力学与工程学会常务理事、中国岩石力学与工程学会测试专业委员会主任委员、中国岩石力学与工程学会数值物理模拟专业委员会副主任委员、湖北省岩石力学与工程学会常务理事、国际DDA委员会委员。 任《岩石力学与工程学报》副主编,任《岩土力学》、《地下空间与工程学报》和《长江科学院院报》编委。主要从事水工岩石力学与工程科研工作,发表论文110篇。出版《三峡工程中的岩石力学理论与实践》及《水工岩石力学》等专著。主持编制国家标准《工程岩体分级标准》(GB/T50218-2014)和《水工设计手册》(第二版)基础理论卷岩石力学章。是国标《工程岩体试验方法标准》(GB/T 50266-2013)和行业标准《水利水电岩石试验规程(SL264-2001)》的主要编写人员。

  一、项目背景

  岩石是水利水电工程的基础,岩体介质是自然界最复杂的天然介质之一,具有不连续性、不均匀性、各向异性以及力学性质随时间变化的特征。水工建筑物影响范围内的岩体,其任何形式的失稳与破坏,都将对工程造成重要甚至是灾难性的影响。采用科学的手段认识岩体性能、最大限度地利用岩体的承载能力,是水利水电工程对岩石力学学科发展提出的重大需求。项目团队秉承岩石力学研究科学思想,自1962年遵照原国家科委“三峡组(62)45号”文指示精神成立长江科学院岩基研究室(现岩基研究所)以来,以三峡等重大工程需求为导向,围绕岩体特性的试验与测试技术、工程岩体安全性能分析理论与方法、岩体质量评价方法与工程利用技术等三大方面的关键技术,进行了持续不断的创新和实践,形成了水工岩石力学理论及技术体系,推动了岩石力学科技进步。

  二、成果的科学创新点及科学成就

  创新成果主要体现在以下3个方面:

  (1)在岩石力学试验与测试方法方面,建立了系列水工岩体特性的试验与测试方法。提出了现场岩体柔性承压板变形试验、基于液压枕的抗剪强度试验、现场岩体三轴强度与流变试验以及浅孔孔壁应变法、包体式深孔套芯解除法和水压致裂三维地应力测量等方法;研发出用以客观揭示复杂岩体介质特性与赋存环境的试验设备以及试验加载、量测、温度及刚度控制多项技术。多项成果纳入国家标准及行业规范,形成了水工岩石力学室内及现场试验与测试的方法体系。

  (2)在水工岩石力学分析理论与方法方面,建立和发展了多种裂隙岩体稳定性分析与评价方法。提出了岩体关键块体稳定性分析方法,建立了反映结构面控制作用的裂隙岩体块体元法理论;发展了基于DDA的岩体非连续变形分析理论与变形破坏过程数值模拟技术;首次提出了考虑岩体开挖扰动三区域演化、支护与反馈于一体的工程岩体开挖与支护动态反馈分析方法。

  (3)在岩体质量评价与利用方面,提出了岩体质量评价标准及工程岩体利用与加固的多项新技术。建立了以岩体坚硬程度与完整程度两个独立指标确定岩体基本质量的评价方法和工程岩体分级标准;发明了针对坝基等工程细微裂隙岩体防渗与加固的湿磨细水泥灌浆成套技术;提出了工程岩体特性详尽认识原则、岩体强度充分利用原则、岩体与工程结构同等安全标准原则及岩体结构总体依靠自稳和局部进行补强加固原则等水工岩体利用四原则,及其多项工程岩体利用创新技术。

  三、应用推广情况及社会效益

  项目成果在三峡、隔河岩、水布垭、构皮滩和彭水等大型水利水电工程中成功应用,解决了相关岩石力学关键技术问题, 为这些重大工程成功建设起到了重要技术支撑;并推广至其他水利水电、铁路、公路、核电等多个领域的国内外200余个工程,其中有马来西亚、新加坡等十多个国家(地区)项目50余项,推动了水利水电行业及岩石力学领域的科技进步,经济与社会效益显著。依据项目成果,取得国家发明专利、实用新型专利和软件著作权等8项,主持编制国家标准1部,行业规范2部,参与编制国家标准2部,行业规范1部,出版专著10余部,发表论文200余篇。

  (钟作武 贾海)

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