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[成果] 1800260172 北京
TM64 应用技术 电力供应 公布年份:2018
成果简介:该项目属于多学科综合技术,涉及高电压工程、地震工程、结构工程等领域。 中国属于地震多发国家,大量变电站建设于地震烈度较高地区,站内电气设备具有较高的地震易损性,给变电站的安全稳定运行带来了极大挑战。近些年,发生了汶川、鲁甸等破坏性地震,2008年汶川地震造成110kV及以上变电站停运90座,给电网造成的直接经济损失超过120亿元。如何提高变电站电气设备在地震作用下的安全性,是电网防灾减灾技术领域亟需解决的世界性难题。难点一,在不影响电气功能和经济实用的前提下,缺乏明显提高电气设备本体抗震能力的技术手段;难点二,现阶段高压及特高压电气设备缺乏合理的抗震设计依据,沿用低电压设备的设计方法将带来严重隐患;难点三,在不允许改变电气设备结构和材料的前提下,缺乏显著提高电气设备抗震能力的减震技术。 为攻克上述三方面难点,项目经多家单位历时近10年联合攻关,构建了以电气设备本体抗震技术、抗震设计方法、减震技术形成的抗震技术体系,取得了以下三方面创新成果: ①提出了瓷支柱设备在侧向力作用下的等应力设计技术,研发了高强度大直径避雷器瓷套和高性能饼状电阻片,首次实现了等应力结构设计的瓷支柱避雷器设备的研制;首次发现了复合材料套管两种地震失效模式,提出了复合材料设备的力学模型与抗震性能评估方法。 ②建立了高压电气设备抗震设计标准反应谱,提出了特高压瓷支柱类电气设备法兰弯曲刚度计算方法和支架动力放大系数技术要求,揭示了互连电气设备回路中连接软导线和硬管母对设备耦合作用影响规律,提出了互连回路的抗震设计方法。 ③揭示了电气设备减震机理,提出了力学性能和耐久性能优良的高耗能减震合金材料最佳配比;研制出减震效率达50%以上且兼顾联接与耗能的电气设备用减震装置;建立了减震装置力学分析模型,提出了电气设备减震计算方法和装置参数快速选型设计方法。 出版专著2部;获授权专利39项,其中发明专利20项;发表论文66篇,其中SCI和EI检索31篇;主导修订国标1项、编制团标1项、编制国网企标6项,推动了中国电力行业抗震技术的巨大进步。 项目成果已应用在云南清水海220kV、晋中1000kV等47个变电站中。2017.8.8九寨沟地震时,采用减震装置的甘肃临江330kV变电设备经受住了5~6度地震考验。项目主要完成单位近三年直接经济效益达1.31亿元,总共节省地震造成的电气设备维修以及更换费用332.6亿元。 项目成果得到了国内外同行的高度评价,"项目成果在变电站电气设备抗震关键技术领域达到国际领先水平"。
[成果] 1900010234 湖北
U416.1 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2018
成果简介:该项目属于交通运输工程技术领域。 近年来中国交通基础设施建设突飞猛进,到2017年底,全国高速公路通车总里程已超过13万公里,位居世界第一。在2020年以前,中国还将新增4万公里高速公路和百万公里普通公路。但从使用情况来看,由于道路承受长期交通循环荷载作用和自然环境条件侵蚀,加之车辆超载和交通量日益增大,一些道路出现了由于路基服役性能衰变引起的不均匀沉降、路表开裂、路面板脱空、路基边坡垮塌等灾害现象,严重影响行车安全性和舒适性,同时导致道路维修周期缩短和维修工作量的增加。因此,攻克路基长期服役性能控制技术难题并建立严密的力学设计理论和技术方法具有重要理论意义和实际用价值。 该项目历经13年产学研联合攻关,提出了公路路基长期服役性能控制成套技术,实现了路基的性能可控和耐久可靠,主要创新成果如下: 解决了温度、湿度、车辆荷载等复杂因素作用下路基力学响应机制分析技术难题。建立了路基热-流-固耦合动力响应分析模型和求解方法,解决了考虑路面不平整的车辆-道路大系统耦合振动问题,实现了从传统静力学到动力学方法的转变,提出了路基动力响应的拟静力学分析理论与技术。 解决了服役路基在气候变异和交通循环荷载等多因素耦合作用下的性能衰变量化评估技术难题。研制了路基土干湿循环和冻融循环试验系统,揭示了路基长期性能演化机理,提出了路基损伤的宏细观多尺度评价方法和多因素耦合作用下路基长期变形预测方法。 解决了考虑路基服役性能衰变和路基路面协调作用的路基设计技术难题。构建了以动变形控制、动模量验算的路基结构设计框架体系,实现了从传统的经验设计方法到力学设计方法的转变,发展了路基动力学设计方法,并得到了同行的广泛认可。 解决了服役路基长期性能控制技术难题。提出了路基湿度、变形和稳定性控制标准和技术,研发了具有保温、保湿和抗变形的路基结构及防排水技术,实现了从传统的短期质量控制到保障长期性能的转变,提出了保障路基长期服役性能的成套技术。 项目获授权专利35项(发明专利17项)、软件著作权11项、发表SCI/EI/ISTP收录论文278篇,成果纳入7部标准、规范、手册等行业指导性文件,并在全国13省市34条高速公路、17条市政道路建设中推广应用,近三年获得直接经济效益10.4098亿元,经鉴定,项目成果总体达到国际领先水平。获湖北省科技进步一等奖1项、湖北省科技进步二等奖1项、中国公路学会科技进步一等奖2项。研究成果促进了行业科技进步和学科发展,对于中国“一带一路”基础设施建设具有重要引领和示范作用。
[成果] 1900010242 湖北
U455.43 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2018
成果简介:近年来,中国跨江越海水下隧道工程发展迅速,已建(含在建)近40座海(江)底公路隧道,计划新建跨海越江隧道约30余条,总长超过200km。盾构法作为水下隧道建设的主要工法,面临着直径越来越大、水压越来越高、经常穿越土岩软硬不均地层等的问题。由此产生满足在复合地层中长距离掘进的超大直径盾构机研制、高水压条件下高效换刀以及盾构管片接缝防水等难题。该项目制造了国内首台开挖直径达15.03m的超大直径复合式泥水盾构盾构机,提出并实施了氦氧饱和气体带压高效作业工法以及超高水压条件下盾构管片防水体系。项目在土岩复合地层超高水压超大直径盾构隧道的设备制造创新及国产化、施工工法和设计理论等方面均取得重大突破,大幅度降低了建造成本,并积极引领、推动行业技术升级。主要创新点有: 首次开发了满足超高水压、单次超长距离、土岩复合地层中掘进的超大型盾构设备成套技术。首创了刀盘伸缩机构,解决了刀盘掘进过程中刀具更换和刀盘被困的世界级难题;研发了复杂多变地质、长距离掘进条件下多模式切削刀盘和刀具技术,开发了超高水压、震动状态、交变载荷下刀盘主驱动系统,结束了超大直径盾构机完全依赖进口的局面,打破了国外技术垄断。 创建了泥水平衡盾构气压条件下氦氧饱和法开仓作业关键技术。构建了高气压、强透水地层条件下泥水平衡盾构饱和法开仓作业的理论体系和工艺方法,解决了0.6MPa以上气压环境下盾构机开仓高效、安全作业难题;开发了氦氧饱和作业条件所需的超高水压强透水地层长寿命闭气型泥膜制备技术,将一次换刀工作时间由原来的40min提高至6〜8小时,工效提高了9-12倍。研制了基于饱和法开仓施工作业所需的生命保障系统、穿梭仓设备、运输设备、对接设备等,为饱和法开仓作业提供安全保障。 提出了超高水压盾构隧道密封防水设计的成套技术。提出了盾构隧道分区防水设计体系,研发了一种新型结构的盾构隧道接缝防水弹性密封垫,在错台量15mm、张开量6mm以及装配力100kN/m条件下,即期防水能力达到1.3MPa,满足了国内已建盾构隧道中遇到的最大水压0.72MPa的长期防水要求。 获得授权发明专利22项,形成企业级工法4项,国家标准2项,出版专著2部,发表论文49篇(其中SCI/EI收录40篇),获得省部级一等奖3项。获得国家科学技术部等四部委联合颁发的国家重点新产品1项。 项目成果整体应用在南京扬子江隧道工程建设中,解决了复杂地质、超高水压下盾构机的长距离掘进、氦氧饱和作业及高水压下管片接缝防水的难题;长距离多模式切削刀盘、长寿命闭气型泥膜等技术在福州市城市轨道交通2号线4标、6标以及佛山市城市轨道交通2号线(一期)TJ01标中进行了应用,显著降低换刀频次,提高掘进效率;部分研究成果已形成专著《公路盾构隧道设计指南》并纳入《公路水下隧道设计规范》,对中国公路水下盾构隧道的发展起到引领和指导作用;累计产生经济效益74.8亿元,新增利润1.25亿元。
[成果] 1700520398 北京
TQ536 应用技术 煤制品制造 公布年份:2018
成果简介:中国富煤缺油,煤制油品/烯烃大型现代煤化工技术是发挥中国煤炭资源优势,实现煤炭清洁高效利用的重要途径,是中国经济发展的重大需求,对中国经济发展和国防安全具有重大战略意义。在国家“973”、“863”等计划支持下,经过30多年开拓性研究和协同创新,攻克了煤制油品/烯烃首次工业化的系列世界性难题,在全球率先掌握了百万吨级煤直接液化和60万吨级煤制烯烃成套技术,实现了五大创新:1.首创了煤制油品/烯烃大型现代煤化工工程化技术,开辟了以煤制取清洁油品和化学品的新路径。2.突破了超大超厚装备设计及制造技术,实现了现代煤化工核心装备的中国制造。3.首创了现代煤化工系统集成与运行技术,建成了世界首套煤制/油品烯烃示范工程,实现了安全稳定长周期运行。4.突破了煤化工高难度废水处理技术难题,解决了水资源制约问题。5.首创了煤化工CO2捕集封存(CCS)与监测成套技术,建成世界首个10万吨级煤化工CCS工程,提高了中国在国际气候战略博弈中的话语权。该项目获授权发明专利114件,制订国家、行业及企业标准34项,发表论文76篇,出版专著6部,成果在鄂尔多斯、包头等地的18套装置中应用,奠定了中国现代煤化工产业发展基础,推动了西部区域经济协调发展,占领了世界现代煤化工的制高点,确立了中国在现代煤化工领域的世界领导地位。
[成果] 1700520125 湖北
P642.22 应用技术 基础地质勘查 公布年份:2017
成果简介:项目所属科学技术领域:自然灾害监测预报。岩土体结构动态演变是滑坡灾变过程的关键特征,基于动态评价的重大工程灾变滑坡监测预警与治理是亟待解决的关键难题。在大型水利水电、交通和矿山等重大工程建设及运行中,如何避免引发和遭受灾难性重大滑坡的危害,保障重大工程安全和区域人民生命财产与社会稳定,是实现国民经济目标的重大而迫切的战略需求。针对重大工程灾变滑坡动态评价、监测预警与治理关键技术,开展理论方法与技术创新研究,取得了一批具有国际影响和广泛应用价值的创新成果:(1)提出了基于岩土体结构演变的滑坡灾变过程判识方法:提出了重大工程滑坡顺层渐进、切层渐退、溃屈失稳、弯折滑移、软弱滑脱和深层蠕变灾变模式;构建了与灾变过程相对应的滑坡结构演变体系,揭示了重大工程滑坡结构演变机理;提出了岩土体结构演变与多场关联分析相结合的滑坡灾变过程判识方法,实现了滑坡灾变过程工程地质特征的定量判识。(2)研发了滑带土新型大尺度现场原位测试技术,提出了滑坡动态评价方法:研发了滑带土新型大尺度现场原位剪切仪和三轴流变仪,首次实现了滑带土大尺度直剪和三轴流变原位试验;建立了基于水致及震致结构劣化的岩土体力学参数非线性动态衰减模型,揭示了滑坡灾变过程中岩土体强度动态衰变规律;建立了滑坡演化动力学方程和多参量时效稳定性判据,提出了基于结构演变和参数衰减规律的滑坡动态评价方法。(3)研发了滑坡全断面、多参数、大位移监测技术与实时动态预警平台:研发了新型地表位移监测仪、多场参数监测仪和抗滑桩倾斜实时监测仪;研发了滑坡-防治结构体系协同作用大型物理模型试验装置及试验技术,提出了滑坡-抗滑结构体系协同演化多场监测体系构建方法与综合监测技术,建立了滑坡-防治结构体系灾变过程的划分标准。研发了具备监测网可视化、多场数据接入、多维数据融合功能的滑坡多场信息动态监测预警平台,实现了滑坡全断面、多参数、大位移、全天候实时监测预警。(4)提出了重大工程灾变滑坡关键治理方法与技术:基于滑坡灾变过程关键控制因素、时间和状态等控制律,提出了重大工程灾变滑坡治理方法。提出了滑坡-防治结构体系协同作用的动态分析与设计方法,研发了锚索群与抗滑桩群非均匀立体优化设计关键技术,实现了滑坡-抗滑结构体系动态全局化设计。研究成果获湖北省科技进步一等奖,主编地质灾害防治行业规范8部,授权国家发明专利28项、软件著作权6项,出版专著4部,发表SCI收录论文60篇、EI收录论文160篇,组织国际、国内重要学术会议7次,作国际大会特邀报告15次,促进了地质灾害行业技术进步与学科发展。研究成果广泛应用于湖北、四川、重庆、贵州、西藏和宁夏等滑坡地质灾害多发地区,开展了大型水利水电、交通、矿山工程和四川地震灾区地质灾害预测预警与治理设计,取得了显著的社会效益与经济效益,发挥了重要示范作用。
[成果] 1700630216 湖北
TE972 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2017
成果简介:该项目属于能源学科中的石油、天然气储存与运输领域。 传统的盐矿水溶开采以采盐为目的,粗放式开采,不以造腔为目的,不考虑腔体的形状,但盐穴形状对于稳定性至关重要,理想的腔体形状是盐穴储库可用的前提。在水溶造腔领域,中国毫无经验,也无可用的研究手段;同时,中国层状盐岩地质条件复杂,广泛存在巨厚夹层、倾斜夹层、高杂质盐层,还遇到了微渗夹层,解决这些复杂地层带来的难题,是储气库大规模建设的关键。 针对上述重大科技难题,项目组历时十多年,采用室内试验、数值模拟及现场试验等方法开展研究,取得如下创新成果: 1)巨厚夹层制约了储气库的设计高度。提出了巨厚夹层安全有序垮塌的系列控制技术,突破了巨厚夹层对建库规模的制约,研发出超深地层超大储气库建库技术。该技术已用于潜江储气库,储气库高度由117m增加到了256m,单腔容积从15万方增加到35万方。 2)倾斜夹层及杂质分布不均容易导致畸形腔的出现,影响储气库的安全稳定。建立了气卤界面深度-压力-流量计算模型,研发出以天然气为阻溶剂的畸形腔修复技术,该技术可以边储气边造腔,并对畸形腔进行修复,在中石油金坛成功修复畸形腔,扩容1.4万方。 3)微渗夹层是盐岩储库建设之路上的拦路虎,处理不好将会导致整个储气库项目的失败。自主研发了层状盐岩重结晶设备,建立了人造复合岩心重结晶及渗透率测试的整套方法,形成了重结晶和超细水泥联合封堵技术。该技术已经用于中石化金坛储气库微渗层的封堵,使得金坛储气库顺利实施。 4)为了提高储库建腔效率,定义了建腔效率的概念,建立了层状盐岩储气库建腔效率评价体系,提出了高效建腔的动态设计方法,形成了层状盐岩高效造腔技术。该技术已用于金坛、潜江储气库,造腔效率提高20%,经济成本降低10%。 授权发明专利6项,软件登记9项,出版专著1部,编写技术规范1部,发表相关学术论文100余篇。成果已在湖北潜江、江苏金坛等盐穴储库得到应用,使中国盐穴水溶造腔技术达到国际领先水平。该系列技术可推广到储油库、压气蓄能等盐穴造腔工程之中。
[成果] 1700630314 湖北
U615 应用技术 工程技术与规划管理 公布年份:2017
成果简介:该项目属于水利工程、土木工程及岩土工程领域。 膨胀土问题具有反复性和长期潜伏性,是当今土木工程界的全球性技术难题。南水北调中线工程是继长江三峡工程之后中国又一个跨世纪特大型水利工程,工程全长1432km,涉及膨胀土387km,膨胀土渠段长、挖深大(最大50m),且渠坡在涉水环境下运行,稳定问题突出,处理技术复杂,国内外尚无先例。大型膨胀土渠坡稳定与处理是南水北调中线工程最关键的工程技术难题之一。 项目依托南水北调中线工程,通过理论创新、大型原位试验、渠坡演化过程模拟和工程实践,对膨胀土结构、变形破坏理论、稳定分析方法、综合治理技术、施工工艺等进行深入研究,解决了大型输水工程膨胀土渠坡治理关键技术难题,取得创新成果如下: 1.首次提出膨胀土三带划分理论,建立了膨胀土野外快速判别技术及膨胀等级划分方法,提出了基于结构面与三带性的膨胀土力学参数取值方法,建立了一套完整的大型输水工程膨胀土勘察技术标准。 2.首次揭示膨胀土渠坡表层蠕动破坏、深层结构面控制型折线滑动破坏形式和机理,建立了膨胀土边坡稳定分析方法,取得膨胀土边坡破坏理论的重大突破。 3.建立了基于膨胀土进行水泥改性和坡面换填封闭的全套施工工艺、质量检测方法及技术标准,并首次在工程建设中大规模成功应用。 4.首创由“护、截、排、固”组成的“表里分治、内外兼治”的膨胀土边坡处理理念,建立的桩梁联合支护、多排微型桩超前加固、改性土封闭、立体防渗排水等技术,成功解决了膨胀土渠坡浅、深层稳定问题。 研究成果成功应用于南水北调中线工程、引江济汉、引江济淮、鄂北水资源配置等工程,产生了巨大的经济、社会和环境效益。 项目取得专利15项,出版专著6部,发表论文60余篇,形成企业标准10部。项目成果已通过国务院南水北调工程建设委员会办公室和科技部的验收,经省科技厅组织的专家鉴定,认为该项成果总体达到国际领先水平。
[成果] 1700640162 云南
TV68 应用技术 水资源管理 公布年份:2017
成果简介:西南高海拔山区岩溶极发育、地下水丰富,活动断裂变形量大,导致工程施工期突涌水、断层泥石流和运行期管路破坏等灾害频发,造成人员伤亡、工期延误、资源损耗等问题。问题的根源是岩溶赋存空间无律可循、变异极大,泥石流灾害孕育机理和演化特征极其复杂,施工风险辨识难度大、预警能力不足,且缺乏适应活动断裂结构措施的关键技术。该项目融合勘探、试验、三维仿真及数字化等技术,将理论分析、工程应用及反馈相结合,风险辨识与灾害预警相结合,取得如下创新性成果:(1)构建了以全测深综合电法勘探和三维数字重构为核心的探测评价体系;提出了涌突水量预测的多流态耦合分析方法及风险等级划分神经网络模型。提升了岩溶赋存空间形态辨识水平和精度,解决了富水环境与建筑物三维耦合中风险辨识误差大的问题,揭示了多流态耦合作用隧洞涌突水动态机理,实现了复杂岩溶富水地层的风险管控以及施工进度的有效控制。(2)首次提出了万向型波纹伸缩节、双向滑动和固定支座相间布置的新型柔性吸能结构系统,揭示了该系统适应活动断裂错动变形的机理和破坏机制,提出了系统整体安全性评价原则与方法,形成了钢管落梁破坏防控关键技术,构建了运行安全监控预警系统,解决了活动断裂系统错动变形和抗震适应性问题。(3)获得了高水压、非达西流下破碎岩体非线性宏-细观流固耦合演化规律,揭示了劈裂及管涌型断层泥石流发生机理,建立了基于泥石流方量与位移比的危害度评价方法,提出了以裂隙发育度、水压和不均匀系数为评价指标的断层泥石流风险等级划分方法,建立了多指标动态预警系统,实现了危害度的定量评价和动态预警。(4)建立了地质-环境-安全信息耦合的线位选择综合评价模型,开发了基于三维大场景的长距离引水工程选线数字化平台;提出了基于BIM的长距离引水工程参数化设计方法,构建了异地协同设计云平台,形成了首个完善的引水工程构件库,极大提升了工程设计水平。 研究成果在该领域权威学报发表SCI、EI等检索论文24篇,专著1部,发明和实用新型专利4项,软件著作权1项;成功解决了牛栏江-滇池补水、掌鸠河供水等长距离引调水工程穿越复杂岩溶富水地层和活动断裂的施工风险辨识、预警和防治等技术问题,并经牛栏江-滇池补水工程4年运营验证,获潜在经济效益2.195亿元,取得了显著的社会效益。可推广应用于滇中引水等类似工程,具有较高的推广应用价值。
[成果] 1700520312 湖北
X84 应用技术 环境监测 公布年份:2017
成果简介:中国生活垃圾年产量约1.92亿吨,且每年以10%的速度增长,年产量处于世界首位。中国约80%的生活垃圾采用填埋方法处理。由于沼气和渗沥液产生运移致灾机理认知不清、监测方法和主动调控技术缺乏,全国现役1100余座填埋场中,大多存在底部防渗系统渗漏和顶部封场系统开裂问题,导致土壤、地下水和空气污染等重大环境灾害。根据相关部门调查,中国80%以上填埋场周围土壤和地下水污染严重超标,空气中硫化氢最高超标24倍。针对上述问题,该项目通过十余年系统研究,发展了填埋场沼气和渗沥液产生运移的致灾分析理论,创新了沼气和渗沥液释放过程监测与防渗系统失效探测方法,开发了沼气和渗沥液致灾的主动控制技术,解决了沼气和渗沥液运移致灾机理不清、实时监测方法缺乏和被动治理效果不显著三个方面技术瓶颈问题,实现了填埋场灾变从被动治理到主动调控的突破。主要创新成果如下:1.发展了填埋场沼气和渗沥液产生运移的致灾分析理论。自主研制了多场多相耦合大型模拟试验系统,实现了沼气和渗沥液产生运移过程的真实模拟,形成的测试分析方法已纳入国家标准CJJ/T204-2013;提出了沼气和渗沥液产生运移的多相多组分预警模型,提高了沼气产气预测的准确率,克服了以往模型未能真实表征多相介质相互作用下渗沥液产生运移过程及水量预测结果偏低的不足;建立了复杂环境下防渗系统失效分析理论,解决了防渗系统失效泄漏等环境灾害定量分析评价难的“瓶颈”问题。2.创新了沼气和渗沥液释放过程监测与防渗系统失效探测方法。研发了沼气和渗沥液一体化在线监测系统,提高沼气和渗沥液污染物数据监测效率10倍以上,节约监测成本约45%;研发了填埋场渗沥液渗漏探测的温纳-偶极联合探测系统,渗沥液渗漏有效探测面积较传统电法扩大约1.5倍,漏点识别准确度从低于50%提高到100%,并获批省级施工工法。形成的监测和探测方法分别纳入国家行业技术标准CJJ175-2012和CJJ/T214-2016中。3.开发了填埋场沼气和渗沥液致灾的主动控制技术。开发了沼气-渗沥液运移过程的协同优化调控技术,甲烷收集效率提高了35%-40%,填埋场稳定化时间缩短40%以上;开发了顶部封场生态污泥腾发覆盖技术,降低渗透系数2-3个数量级,已纳入《生活垃圾卫生填埋技术导则》(RISN-TG014-2012);开发了底部防渗系统粘土胶凝固结防渗技术,与广泛采用的水泥固结防渗技术相比,提高抗渗性1-2个数量级,降低酸碱溶蚀率35%-45%,提高使用寿命15-20年。研究成果主持获得省级科技进步一等奖3项,中国产学研合作创新成果一等奖1项;主编和参编国家及行业标准12项(其中主编8项);获批省级工法2项;授权国家专利46项(发明31项,实用新型15项);SCI、EI论文150余篇;软件11项;专著4部。研究成果成功应用于武汉金口等80多个垃圾填埋场,为中国垃圾填埋场安全运行与资源化发挥了关键技术支撑和引领作用,经济效益达10.7亿元,环境效益和社会效益显著。
[成果] 1800120255 浙江
TV554 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2017
成果简介:该项目以国家自然科学基金雅砻江联合研究基金等为支撑,针对西南高山峡谷地区大型深埋隧洞工程普遍存在的高地应力、高外水压力等制约工程建设的关键因素,以锦屏二级水电站深埋隧洞为依托,围绕工程重大地质灾害问题开展了深入系统研究,历经20余年,取得一系列重要成果,攻克了深埋水工隧洞重大地质灾害风险识别关键技术难题。主要技术内容和创新点:(1)系统开展了深埋水工隧洞工程地质条件研究,创新提出了深埋岩石无损取样技术和硬岩强度时间效应测试方法,通过试验研究揭示了深埋岩体力学参数变化规律;发展完善了高地应力及高外水压力条件下钻爆法的围岩分类体系(JPF)和基于TBM掘进参数的围岩分类体系(JPTBM)。成功应用于锦屏二级水电站引水隧洞的围岩分类,为深埋水工隧洞设计提供了科学依据。(2)创新开展了高压低温三轴溶蚀实验,结合岩溶发育特征、岩溶水动态、水化学和水同位素等研究,揭示了锦屏工程区岩溶地下水分布、运移规律,发展了高山峡谷岩溶地下水地质灾害识别技术,提出了深埋隧洞围涌水量综合预测方法。(3)集成创新了深埋长隧洞的地质分析、TSP和地质雷达的超前预报优选组合方法;创新提出地层相对介电常数测定法、地质结构面产状探测法、地质雷达首波相位法以及TSP法预报判别准则和地质雷达法预报突涌水构造的判别方法。建立了深埋隧洞涌突水宏观预测、长短距离超前地质预报相结合的地下水识别技术体系,避免了特大涌突水造成的地质灾害。(4)研制了耐压标准达150兆帕的高压水压致裂地应力测试装备,成功测试了锦屏二级水电站引水隧洞最大主应力值(113.87兆帕);首次提出了高地应力引起的岩爆、松驰破坏的判别标准;采用强度理论和地质分析、现场监测反馈等综合方法,建立了深埋隧洞高地应力岩爆灾害危险性识别和预测预报的技术体系,有效减少了岩爆造成的地质灾害。
[成果] 1700630213 湖北
TE155 应用技术 与石油和天然气开采有关的服务活动 公布年份:2017
成果简介:该项目属能源、水和矿产资源领域。中国大部分油气藏存在着埋深地质构造复杂、储层非均匀性强等现象,储层注采、完井及储层改造等作业频繁,深部储层岩体处于“三高一扰动”(高地应力、高温度、高渗透压力和施工作业扰动)的恶劣环境,若不能准确预测储层在复杂环境及地质条件影响下的稳定性,将会给钻完井施工、油气开采、水/气驱注入及储层改造带来很大挑战。该项目针对油气储层在复杂环境和地质条件下的稳定性评价及钻完井对策技术等重大难题,从2009年起,长江大学联合国内知名企业,在国家重大专项、国家自然科学基金以及中石油、中石化等企业资助下展开技术攻关,形成了复杂环境与地质条件下油气储层稳定性控制关键技术。其主要创新成果:1、建立了以关键井地应力为约束条件的多目标侧压力反演模型,提出了区域应力场到局部应力场的跨尺度反分析方法,研制了考虑多物理场耦合效应的储层应力场反演系统软件。2、研制了评定复杂流体环境和多轴应力条件的岩石破损特征及其渗透性演化的测试装置和方法,提出了一种考虑储层实际环境的热-弹塑性损伤本构模型,丰富了致密储层和疏松砂岩的岩石破裂损伤耦合理论和数值仿真方法,揭示了储层岩石损伤演化与注水施工作业的关系。3、提出了考虑储层压力衰竭对地应力影响的井眼稳定性预测方法,发展了考虑温度-渗流-应力-损伤耦合效应的储层出砂预测模型,揭示了储层温度、完井方式、生产工艺参数对近井壁储层围岩的影响规律。4、提出了考虑储层物性的筛管冲蚀及寿命的评价方法,丰富了多因素条件下防砂方式选择原则,研制了适用于边底水丰富油藏开发的控水筛管和出砂井的洗井工具。经第三方评价,该项目在深部复杂油气储层应力场反演手段及方法、储层岩石裂隙扩展机制、油气储层防砂完井及洗井完井的工艺和技术等方面达到了国际先进水平。在该领域的知名期刊上发表论文SCI和EI期刊论文32篇,被引次数120余次,发明专利7项,软件著作权4项,部分成果纳入行业标准,起到引领和示范,促进行业科技进步。
[成果] 1700630304 湖北
U418.52 应用技术 道路运输辅助活动 公布年份:2017
成果简介:任务来源: 课题合同编号:2009353342540,交通运输部2009年行业联合科技攻关项目。 应用领域和技术原理: 该项目成果主要应用于复杂地形和地质条件下边坡、地基基础和隧道的勘察设计、施工与分析评价,特别是施工过程中的风险控制评价和动态设计理念应用领域更为广泛。该项目以宜巴高速公路沿线特殊岩土体为研究对象。 成果创新: 该课题通过对“灰包石”地段的隧道、桥梁基础建设的破坏机理,岩堆体边坡防治工程、效果评价方法体系进行了系统研究,对软硬岩互层型边坡的破坏类型和破坏机理、边坡失稳预测预报方法以及边坡处置加固技术等方面进行了详细研究,取得了腐蚀机理、防治措施、治理方案评价指标体系、破坏模式和稳定性可靠度评价方法、效果评价方法体系等多项先进成果,其中获得专利3个(专利号为201210466683.0、200910063168.6、ZL200920085585.6)、软件著作权3个(授权号为2011SR091557、2013SR063987、2014SR027046);论文被SCIE收录2篇、引用6次、EI收录3篇。 通过对含石膏质岩(俗称“灰包石”)膨胀与溶蚀特性,混凝土内、外部侵蚀机理研究,提出了抑制石膏质岩内、外硫酸盐侵蚀的措施;对岩土体强度与充填状态、密实度及颗粒级配的关系研究,给出了岩堆体边坡滑塌的破坏模式和稳定性可靠度评价方法、建立了岩堆边坡治理方案评价指标体系,提出了岩堆治理方案优化方法;提出了施工过程中的风险控制评价和动态设计管理理念;建立了软硬岩互层型边坡长期稳定性的突变预警模型。 先进性: 项目研究成果总体上达到国际先进水平,其中对含石膏质岩的腐蚀机理及防治措施研究处于国际领先。 社会、经济效益: 研究成果综合节约投资约16892.8万元;在节省用地、保护生态环境、保证人民生命财产安全方面发挥了显著的经济效益和社会效益。 推广应用的范围、条件和前景: 用于边坡稳定分析评价、公路工程建设过程中的动态风险分析、加固防护体系和措施评价、减轻或避免地质灾害等领域。
[成果] 1700520245 上海
U231.4 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2017
成果简介:2008年以来,项目组围绕复杂环境(周边环境和地质环境)超大断面暗挖地铁车站施工过程中普遍存在的“施工步序多、临时支撑材料消耗大、变形控制难、安全风险高”等问题及富水土岩复合地层超大断面明挖地铁车站普遍存在的难以兼顾处理结构受力、结构防水、经济效益、施工工效等问题,针对“破碎岩层、软弱土层、富水土岩复合地层”三种地层,从地下工程地层-支护相互作用关系特点出发,遵循“保护地层、利用地层、适应地层”的原则,以重庆地铁、沈阳地铁、深圳地铁为载体,通过工程类比、理论研究、模型试验、数值分析、监测反馈等手段,开展系统研究(项目编号CSCES-2008-Z-20),形成了复杂环境超大断面地铁车站施工关键技术,主要创新成果如下:(1)针对破碎岩层超大断面暗挖地铁车站,研发了“十字岩体法”施工关键技术。首次提出了充分发挥地层自身支撑能力的“内岩支护”理念,发明了“十字岩体法”施工技术;建立了“十字岩体法”地层-支护相互作用力学模型,提出了相应的施工过程数值与物理模拟仿真分析方法,揭示了“十字岩体法”施工过程力学效应,并给出了“十字岩体法”开挖支护的优化设计方法;研发了适用于“十字岩体法”的内岩支护、解除技术和利用内岩的模板台车装备。形成了破碎岩层超大断面暗挖地铁车站“十字岩体法”施工技术。(2)针对软弱土层超大断面暗挖地铁车站,创新形成了“管幕预筑法”施工关键技术。首次提出了“结构先做”的地铁车站暗挖施工理念,发明了“管幕预筑法”施工技术;建立了“管幕预筑法”地层-支护相互作用力学模型,开展了模型试验,揭示了“管幕预筑法”施工作用机理,提出了“管幕预筑法”结构设计计算方法;研发了适用于“管幕预筑法”的大直径钢管长距离顶进技术、管幕空间切割焊接成型技术及狭小空间钢筋混凝土结构施工技术。形成了软弱土层超大断面暗挖地铁车站“管幕预筑法”施工关键技术。(3)针对富水土岩复合地层超大断面明挖地铁车站,创新形成了“组合围护结构”施工关键技术。提出了强调地层适应性的富水土岩复合地层“围护结构多样化”理念,研发了桩式地连墙、上墙下锚、上墙下桩、装配式地连墙等“组合围护结构”技术;建立了基于地层-支护相互作用的“组合围护结构”力学计算方法,揭示了组合围护结构作用机理。形成了富水土岩复合地层超大断面地铁车站“组合围护结构”技术。项目授权发明专利23项、实用新型专利50项;发表学术论文31篇,主编行业标准1项,形成国家一级工法2项,授权软件著作权2项,获得国际隧道协会(ITA)“年度杰出工程奖”1项、省部级科技进步一等奖3项、省部级质量奖3项,项目提高工效15%以上,临时支撑材料节约30%以上,综合成本降低约20%;项目成果推广应用于重庆地铁、沈阳地铁、深圳地铁等10余项超大断面车站工程,产生经济效益5.481亿元。丰富了中国超大断面车站工程技术手段,提升了中国城市地铁车站施工水平。
[成果] 1700520304 四川
TV554 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2017
成果简介:该项目属水利水电工程领域。锦屏二级水电站装机4800MW,是中国“西电东送”骨干工程,对推进国家西部大开发、优化区域电源结构具有重大战略意义。由4条引水隧洞组成的世界埋深最大、规模最大的水工隧洞群,长距离穿越地质条件异常复杂的雅砻江锦屏大河湾。工程建设面临2500m级超深埋隧洞强烈岩爆与严重破坏、千米水头级超高压大流量岩溶地下水重大危害,以及二者耦合作用下隧洞能否成洞等世界级技术挑战,运行期还必须解决特大规模引水式电站复杂水力瞬变流安全稳定难题。在国家自然科学基金雅砻江联合研究基金等项目的支持下,项目组开展了深部岩石力学、岩溶水文地质学、结构力学、瞬变水力学等多学科交叉与集成研究,取得了系统的创新成果。1.创建了超深埋特大隧洞强烈岩爆风险预测与防控集成技术体系。提出了超高地应力场测试分析和岩爆风险分区新方法,构建了岩爆风险多指标评价系统,首创了“超前诱导释放能量,时空分序强化围岩”的岩爆防控集成技术体系。攻克了100MPa级超高地应力强烈岩爆区隧洞安全施工难题。2.提出了超高压大流量岩溶突涌水灾害预测预警与防治成套技术。建立了高山峡谷岩溶水孕育演化、突涌运移规律的非线性分析预测方法,提出了突涌水灾害风险多尺度递进识别与预警方法,研发了超高压大流量地下突涌水治理成套技术。解决了千米水头级超高压大流量地下突涌水高效治理难题。3.建立了超深埋特大隧洞成洞设计方法。构建了超深埋条件下反映真实围岩性状的围岩分类体系,提出了以“抑制围岩时效破裂”为核心的超深埋隧洞成洞和围岩稳定控制方法,建立了以围岩为主体的复合承载结构设计方法。破解了超高地应力和超高外水压力耦合作用下特大隧洞建设的世界级难题。4.创新了长大引水发电系统机电一体化水力设计方法和调控方法。提出了大流量长隧洞高压引水发电系统机电一体化水力瞬变流计算方法,建立了以全新差动式调压室为核心的水力调节设计方法,研发了引水发电系统机电一体化精准反馈智能调控技术。实现了大流量长引水式电站的安全稳定灵活运行。研究成果攻克了强烈岩爆防治、高压大流量突涌水治理、超深埋隧洞成洞、复杂水力瞬变流调控等技术难题,形成了超深埋特大引水隧洞发电工程关键技术体系,已在锦屏二级水电站成功实践,并广泛推广应用于水利水电、矿山、交通等多个工程领域,近三年新增销售额超80亿元,同时为中国锦屏暗物质地下实验室成功建成提供了关键技术支持,取得了显著的经济、社会和环境效益。研究成果获省部级科技进步特等奖2项、一等奖4项、二等奖2项;授权发明专利37项,软件著作权6项;出版专著7部,SCI、EI收录论文118篇,纳入6部国家(行业)规范、2部行业手册,极大推进了该领域的科技进步,并作为技术攻关成功范例写入《电力发展“十三五”规划》,对此后中国深埋地下工程建设起到引领和示范作用。
[成果] 1800120146 河北
X16 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:气候变化是本世纪人类面临重大的生存与发展问题之一。工业革命以来的人类活动,尤其是发达国家在工业化过程中大量温室气体的排放,引起全球气候近50年来以变暖为主要特征的显著变化,对全球自然生态系统产生了明显影响,给人类社会的生存和发展带来了严重挑战。二氧化碳地质储存技术作为碳减排的有效措施之一,正受到国内外政府、企业和研究机构所关注。建立了深部咸水层二氧化碳地质储存沉积盆地地质分析方法。提出了储存工程短期尺度储存效率提高与中长期储存量转化优化控制方案。建立了深部咸水层二氧化碳地质储存圈闭识别与评价方法,成功研制出深部原位流体气体置换式取样装备。
[成果] 1700330184 福建
[U452.11, U455] 应用技术 [工程技术与规划管理, 土木工程建筑] 公布年份:2016
成果简介:福建地处华南武夷山区,特别是闽西北、闽东地区的高速公路建设中桥隧比很大,出现一大批长大隧道,地质条件复杂、构造运动强烈,隧道施工过程中出现不良地质灾害的风险较大。如何做好隧道超前地质预报工作,控制施工风险,确保工程安全,是高速公路建设亟待解决的一个重要问题。 由于公路隧道等地下工程深埋地下,工程地质和水文地质条件异常复杂、多变,期望在勘测设计阶段完全查明隧道穿越区域的地质条件、岩体的状态和特性,特别是不良地质体的确切位置、规模等是十分困难的,也是不切实际的。公路隧道施工过程中,经常遇到大变形、坍塌、突泥、涌水等地质灾害,给施工带来重大灾难和经济损失。该项目通过现场地质调查、原位测试与分析等方法,开展如下研究: 提出了隧道的预报风险等级。在隧道施工前宏观地质预测的基础上,定性的估计发生坍塌、突涌、岩爆、大变形等隧道灾害的可能性,以及发生这些事故造成的损失和影响的范围,考虑多种风险的可能组合,将隧道的预报风险等级划分为极高风险、高度风险、中度风险和低度风险。 提出了基于不同预报风险级别的超前地质预报体系。根据地质调查法、地球物理勘探法和地质超前钻探法的适用环境、测试要求及精度,考虑隧道的地质复杂程度及潜在的风险,依托隧道内外的地质调查,隧道全洞段以长距离的地震波反射法探测(TSP或TGP)为主,潜在的异常带采用短距离的电磁波反射法探测(GPR)来复核、验证,高风险段辅以超前水平钻探或加深炮孔,根据预报风险级别实时动态调整探测方法,对预报结果综合分析,相互验证,提高预报准确性。编制了福建省公路隧道超前地质预报技术规程,提出了基于预测风险等级的综合超前地质预报技术体系。 提出了异常地质体的地震动态响应特征。通过对大量TGP探测成果与实际开挖揭示围岩的统计、比对、总结和分析,构建了非可溶岩隧道中TGP成果的反射幅度比、波轴相似度等响应特征参数来辨识潜在的异常地质体的性质;构建了可溶岩隧道中溶洞、溶穴等异常地质体的地质雷达波谱和频谱特征。 同时该项目形成总报告1份,福建省公路隧道超前地质预报技术规程1份,公开发表论文6篇。 该课题采用了系统全面的研究技术路线,相关的研究成果应用于南平京台高速公路、三明建泰高速公路、宁德京台高速公路和宁德宁连高速公路的隧道工程,不仅确保了隧道施工的安全,而且有效地加快了施工进度,明显地提升了工作效率;同时,配合参建各方,成功预测大量不良地质体、实现对坍塌、突涌和大变形等灾害的预警,避免了隧道内重大地质灾害事故的发生,避免了重大财产损失和人员伤亡。同时,相关的研究成果将纳入《福建省公路隧道超前地质预报技术规程》,将在福建省的公路隧道中广泛推广应用,对福建省公路隧道的施工提供强有力的技术支撑,对提升福建省公路隧道建设的设计施工技术水平具有重大意义。
[成果] 1700360166 云南
U452.2 应用技术 工程技术与规划管理 公布年份:2016
成果简介:中国西南山区地形、地貌、地质条件复杂,土地资源珍贵,生态保护严格,公路与铁路在同一线位走廊近距离交叉布设的情况越来越多,产生了较多的近距离交叉近接工程。由于与既有隧道距离近,钻爆法施工又会对围岩特别是软质危岩和既有隧道会产生不利的影响,所以交叉近接隧道工程的施工难度要明显高于常规隧道工程,且易发生施工安全问题。为解决这一工程难题,该项目依托云南大丽高速公路、毕节至威宁高速公路软岩近距离交叉隧道工程,紧紧围绕小垂距公路隧道爆破振动传播机理和控制技术、软岩公路隧道施工与支护等关键科学技术问题进行攻关,突破了小垂距软岩公路隧道交叉段爆破振动传播机理、爆破控制技术与方法以及软岩公路隧道交叉段施工与支护设计方法等方面的核心技术,形成了具有自主知识产权的公路与铁路小垂距交叉软岩隧道设计施工关键技术,并实现了依托工程的安全、高效建成。该项目取得以下主要创新性成果。揭示了公路隧道软岩大变形规律,准确预报了软岩公路隧道围岩变形和破坏,提出了软岩公路隧道优化施工工法和支护设计,科学合理地确定了软岩公路隧道支护方案和支护参数,改善了隧道的受力状态,使隧道变形有效控制在允许范围之内。揭示了软岩公路隧道爆破振动传播与影响规律,攻克了小垂距软岩公路隧道爆破振动控制技术与方法,确保了既有隧道在爆破影响下峰值振动速度不超过7cm/s,且新建隧道交叉段施工日平均进度不低于1.5米,替代了以前只能采用人工和机械挖掘的缓慢施工方法。提出了小垂距交叉软岩隧道交叉段施工监测与预警技术,确定了合理的监测标准与控制指标,保证了小垂距交叉软岩隧道的安全施工。开发了一种公路隧道静态爆破施工技术,破岩效率高,且不产生爆破震动,有效解决了洞口段等不允许进行常规爆破的施工难题。开发了一种抗冲击大变形预应力锚杆,变形范围大,工作力学性能好,在冲击荷载作用下可以保持不松脱。该项目在大丽高速公路天井山隧道研发并成功应用,并在云南省昭会、待功高速公路、贵州省毕节至威宁等多条高速公路推广应用,累计应用里程达20公里,产生直接经济效益达1.31亿元。获发明专利2项,实用新型专利1项,获软件著作权3项,发表EI论文10篇,核心期刊论文3篇,培养交通科技人才近百名。经本行业专家鉴定,项目研究成果总体达到国际领先水平,经济社会效益显著,推动了山区高速公路隧道建设的科技进步,为软岩小垂距交叉公路隧道提供了可靠的理论与技术支撑。
[成果] 1600600547 湖北
U418.56 应用技术 道路运输辅助活动 公布年份:2016
成果简介:湖北省十堰至白河(鄂陕界)高速公路是福州至银川高速公路十天联络线的重要组成部分,路线方案区地处中国中部秦巴山区腹地,属于山岭重丘地形,山高坡陡,沟壑纵横;区内地质构造条件复杂,断层陡壁比比皆是,受海拔高度,坡向等地形地貌因素影响,区内山地小气候具有多样性,夏季灾害天气较多,常有干旱、暴雨-强降雨出现,其中暴雨-强降雨,宜引发山体滑坡、崩塌等地质灾害,经勘察发现线路走廊带有多处古滑体和崩塌现象,是控制该公路工程建设成败的关键技术难题。在上述地质环境较为脆弱的地区修建高速公路,在很大程度上将改变沿线的地质和环境条件。一方面造成自然条件下能够自稳的滑坡丧失稳定性,另一方面使得深层岩土体暴露于环境营力影响之下,对高速公路的长期运营构成潜在的威胁。因此,开展高速公路滑坡演化特性与失稳机理研究,进行滑坡体、滑坡区域隧道、桥梁的稳定性评价,并提供工程治理措施的优化方案是公路边坡工程建设的急需,对公路的方案设计、施工及运营安全具有重要的影响。
[成果] 1700260169 安徽
[TD325.1, TD322.4] 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:煤矿地质异常带中的岩层破碎软弱,自稳能力极差,加之断层水的作用使得巷道破坏和失修屡屡出现,存在重大安全隐患,巷道返修率很高,耗资巨大,地质异常带富水软弱巷道围岩稳定控制成为煤矿安全生产的一大难题。近年来,由于淮南矿区开采深度不断增大,地应力、渗透压力、温度梯度的增高使得地质异常带中巷道支护更为困难,亟需研发适用于深部地质异常带极破碎软弱富水巷道围岩的稳定控制技术。 顾桥矿F108异常地质构造带,组合断层最大落差140m,宽670m,顾北矿F104异常地质构造带,组合断层最大落差79.5m。该地质异常带中的岩体不仅破碎、软弱、富水,而且在巷道掘进过程中,打钻“喷孔”及“似泥石流”现象频现,巷道无法掘进和支护。特别是顾桥矿南翼-780m胶带机大巷和轨道大巷穿过的F108地质异常带,被国内采矿界称为巷道支护的“世界难题”。 该项目在淮南矿业集团科技攻关项目“顾桂井田异常地质构造带巷道安全掘进与加固技术研究”、“深部地质异常带极破碎软弱富水围岩巷道施工与支护技术研究-新型支护结构与信息化施工技术研究”的支持下,在系统研究异常地质构造带巷道围岩赋存条件、断层分布情况、裂隙水的分布情况的基础上,分析了地质异常断裂带内大断面巷道围岩矿压显现规律;揭示了围岩变形破裂发生机理与地面注浆法加固煤矿断层带机理,建立了流固耦合模型;研发了可提高锚固力的锚索、新型注浆锚索及巷道高压超前注浆设备等新产品、新设备;在攻克地面注浆、井下高压分步复合立体注浆、新型锚注一体化系列关键技术的基础上,形成了超前高压预注浆加固、高强预应力锚杆锚索为基础的锚架注主动强化、滞后分步注浆、底板锚注相结合的地质异常带极破碎软弱富水巷道围岩控制成套技术。 该研究课题取得国家发明专利2项,实用新型专利4项;起草国家能源局行业标准1部;在国内外SCI、EI、中文核心等期刊发表论文8篇。 该项目成功解决了顾桥矿F108异常地质构造带及顾北矿F104异常地质构造带中巷道支护的难题,研究成果在淮南矿区多个矿井的深部地质异常带中的巷道进行了推广应用,形成了煤矿深部地质异常带极破碎软弱富水巷道围岩稳定控制技术体系,效果显著。近3年来,应用该项目技术成果累计为企业节省巷道支护和煤炭生产成本近7.3亿元。此外,“锚注一体化”注浆锚索、高压注浆等技术在水利水电、隧道工程等破碎软弱围岩加固、水害防治等工程中也具有应用价值。
[成果] 1700320499 湖北
[TD325.4, U456.1] 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目属于岩土工程灾害监测预报与防治、隧道和矿山巷道稳定性监测与控制技术领域。中国本世纪初开始研究800~1000米深部巷道稳定控制技术,虽然取得了显著进展,但许多难题仍待解决。随着矿井开拓向超千米深部发展,巷道稳定控制面临的难题更多。由于地质历史上多次构造运动的反复剪切挤压作用,大量断层和裂隙带密集分布的破碎软弱围岩频频大范围出现,其稳定性监测控制面临极大的技术挑战。与此同时,深埋大断面多支洞国防洞库隧道和高速公路隧道群的大规模发展,其稳定性监测控制也提出了新的技术难题。该项目针对深部隧(巷)道破碎软弱围岩地应力和变形状态实时监测、破裂碎胀大变形灾害预测模拟和稳定控制的难题开展理论方法和技术创新研究,主要成果如下:在稳定性监测方面,原创性地提出了深部破碎软弱围岩地应力测试的流变应力恢复法,发明了基于单线圈微型振弦和光纤光栅传感原理的三向和六向压应力传感器及其在测孔中的安装定位系统,建立了严密的解算分析方法,能够有效监测破碎软弱围岩的应力状态及其时空演化过程,得出工程岩体长期强度。发明了深部隧(巷)道围岩表面-内部变形自动一体化实时监测预警技术系统,实现了复杂空间任意线型和断面形状的隧(巷)道围岩表面和内部变形自动一体化实时监测和多参数分析预警。在稳定性预测模拟方面,提出了碎裂岩体破裂碎胀大变形过程非连续分析的DDARF方法,研制了深部软弱裂隙围岩高地应力真三维梯度加载模型试验系统及相似模拟材料,突破了深部破碎软弱围岩非连续大变形灾害数值与物理模拟的瓶颈,形成了从数值分析到物理模拟的系统方法和技术体系。在稳定性控制方面,发明了深部隧(巷)道掘进支护施工过程自动定位放样技术系统,实现了多粉尘高湿度环境下深部隧(巷)道掘进轮廓、炮孔和“锚注”支护点自动定位放样,通过硬件一体化设计和软件集成与围岩变形监测预警系统形成自动一体化技术系统。提出了深部巷道稳定性分步联合控制理论,研发了深部破碎软弱围岩“管幕超前支护+锚注一体化分步支护+格栅拱架衬砌永久支护”分步联合控制技术及“底板注浆锚索+底角注浆管桩+帮角抗剪锚杆”底臌控制技术,形成了深部巷道破碎软弱围岩稳定控制的成套技术。该项目获省级科技进步一等奖2项、技术发明一等奖1项;国际发明专利授权1项、国内发明专利授权23项、软件著作权14项;形成能源行业标准2部、公路隧道施工企业工法1项;出版专著4部;发表论文150余篇,SCI收录58篇,EI收录72篇。成果达到国际领先水平,成功应用于淮南、平顶山等重点矿区深部巷道,福建、湖北高速公路等交通隧道,及国防洞库隧道等工程,整体提升了中国深部隧(巷)道破碎软弱围岩稳定性监测控制的技术水平,提高了工程安全与工效,保障了人员设备安全,累计创造经济效益34.28亿元,经济社会效益显著。
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