提名山东科学技术奖项目公示.docx
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提名山东科学技术奖项目公示
提名2019年度山东省科学技术奖项目公示
一、项目名称
复杂高边坡岩体流变分析理论方法与安全监测控制关键技术
二、申报奖种
山东省科技进步奖
三、提名单位意见
我单位认真严格地审阅了该项目的提名书及全部附件材料，确认该项目符合山东省科学技术奖励规定的提名条件，全部材料真实有效，完成人、完成单位排序无异议，提名书相关栏目均符合填写要求。
该项目紧密围绕复杂高边坡岩体流变损伤与安全监测分析的关键技术难题，系统研究了高边坡岩石（体）的微细观蠕变损伤机理、蠕变损伤力学特性和长期强度的变化规律，建立了高边坡岩体三维非线性流变力学模型，研发了高边坡安全监测智能分析网络系统，提出了复杂高边坡岩体流变分析理论方法与安全监测控制关键技术。
项目整体技术成果在大岗山和马武寨山等岩体高边坡工程中得到成功应用，创造经济效益16.7919亿元。
项目研究成果获得授权发明专利32项；实用新型专利11项；计算机软件著作权7项；主编国家标准和国家行业标准4部；出版专著5部；发表论文156篇，其中被SCIE收录36篇（JCR一区11篇、JCR二区12篇、JCR三区7篇）、EI收录102篇。
项目研究成果提升了我国高边坡工程的建设水平，促进了土木工程行业技术进步，推动了岩体力学学科的发展，在水电、交通和市政工程领域具有广阔应用前景。
对照山东省科学技术奖授奖条件，提名该项目山东省科学技术进步奖一等奖。
四、项目简介
随着我国基础设施建设的快速发展，在水电、交通、市政工程领域出现大量地质条件十分复杂的高边坡，其内部常常分布有层间挤压带、层内错动带、断层破碎带、蚀变岩带等软弱岩带和强度高、脆性强的硬脆性岩体。
由于软弱岩带和硬脆性岩体的流变作用，加之施工开挖和降雨等外界因素的影响，常常导致高边坡在施工开挖和运行过程中产生崩塌和失稳，不仅造成巨大经济损失和人员伤亡事故，而且也严重影响生态环境安全。
因此，深入研究高边坡岩体的流变特性与流变损伤机理，建立高边坡岩体流变分析理论方法与安全监测控制技术，对于保证高边坡施工与运行安全具有十分重大的理论意义和应用价值。
项目以国家自然科学基金项目和企业科技项目为支撑，历经近10年科技攻关和工程实践，建立了复杂高边坡岩体流变分析理论方法与安全监测控制关键技术。
项目主要创新成果如下：
1.研制发明岩石直接拉伸试验对中装置，首次解决了岩石直接拉伸试验的偏心技术难题，提出了基于颗粒离散元的岩石微细观破裂动态数值模拟方法，获得了高边坡岩石的拉伸力学特性与微细观破坏规律。
2.提出了从微细观尺度→岩芯尺度→相似模型试验尺度→现场原位岩体尺度的高边坡岩体多尺度蠕变试验与分析方法，建立了高边坡岩体的三维非线性流变力学模型，开发了高边坡三维非线性流变计算程序，获得高边坡岩体非线性流变特征与长期强度的变化规律，为高边坡岩体长期稳定性分析提供了强有力的理论支撑。
3.研发了高边坡安全监测智能分析网络系统，实现了高边坡监测信息和观测数据的实时动态管理与智能化自动分析及预报处理，极大提升了高边坡监测信息反馈分析的速度、效率和精度，为保证高边坡安全提供了重要技术保障。
项目整体技术成果在大岗山和马武寨山等岩体高边坡工程中得到成功应用，优化了高边坡工程设计和施工方案，保证了高边坡施工开挖与运行安全，缩短了施工工期、降低了工程成本，创造了显著的经济效益和社会效益。
五、客观评价
研究成果通过了中国岩石力学与工程学会组织的科技成果鉴定，鉴定委员会认为：
项目研究成果达到国际领先水平。
六、推广应用情况
该项目整体技术成果在大岗山和马武寨山等岩体高边坡工程中得到成功应用，有效指导和优化了高边坡工程支护设计与施工方案，保证了高边坡施工开挖与运行安全，缩短了工期、降低了成本，创造了显著的经济效益与社会效益。
七、主要知识产权证明目录
序号
知识产权名称
知识产权类别
发明人
知识
产权人
知识产权号
取得日期
国（区）别
发明专利
有效状态
证明
材料
第一完成人是否参与
第一完成单位是否参与
1
利用轴向对中定位装置进行岩石直接拉伸的试验方法
发明
专利
张强勇；张绪涛；向文；王超；袁圣渤；王有法
山东大学
ZL201310289705.5
2015.03.18
中国
有效
附件1
是
是
2
高边坡硬脆性岩体三维非线性流变计算分析软件
计算机软件著作权
张强勇；杨文东；杨圣奇
山东大学
2018SR725641
2018.09.07
中国
有效
附件2
是
是
3
利用组合球位置变化预测危岩体崩塌的装置及方法
发明
专利
薛翊国；李术才；张乐文；徐咸辉；张骞；田昊；宁凯；闫茂旺
山东大学
ZL201210558669.3
2016.08.31
中国
有效
附件3
是
是
4
套筒粘接的岩石直接拉伸试验装置及试验方法
发明
专利
张强勇；李术才；张绪涛；向文；袁圣渤；王超
山东大学
ZL201310507021.8
2015.08.12
中国
有效
附件4
是
是
5
一种模拟不同倾角倾斜岩层物理模型试验装置及方法
发明
专利
张强勇；张振杰；李术才；刘传成；张岳；任明洋；李帆
山东大学
ZL201810186190.9
2019.03.19
中国
有效
附件5
是
是
6
智能数控超高压真三维非均匀加卸载与稳压模型试验系统
发明
专利
张强勇；李术才；刘传成；王汉鹏；吴冬；向文；张岳；任明洋
山东大学
ZL201780002869.1
2018.12.14
中国
有效
附件6
是
是
7
基于钢弹簧和拉力传感器检测危岩体崩塌的装置与方法
发明
专利
薛翊国；李术才；张乐文；徐咸辉；张骞；田昊；
宁凯；闫茂旺
山东大学
ZL201210551607.X
2014.10.15
中国
有效
附件7
是
是
8
利用3D打印制作含特定几何特征结构面的节理试样方法
发明
专利
杨圣奇；曾卫；文凯
中国矿业大学
ZL201510257888.1
2017.09.05
中国
有效
附件8
否
否
9
一种岩石峰后再蠕变破裂的测试方法
发明
专利
杨文东；张艳美；李术才；俞然刚；程旭东；张玉；井文君
中国石油大学（华东）
ZL201410052975.9
2014.11.05
中国
有效
附件9
否
否
10
一种制作随机交叉贯穿裂隙岩块的模具
发明
专利
杨文东；黄晨晨；罗鹏；李贵峙；高晗；叶国成
中国石油大学（华东）
ZL201610123913.1
2018.11.16
中国
有效
附件10
否
否
八、主要完成人情况表
1、姓名：
张强勇排名：
1
行政职务：
副院长技术职称：
教授
工作单位：
山东大学
完成单位：
山东大学
对本项目技术创造性贡献：
项目负责人，对创新点1、2、3做出了创造性贡献。
①研制发明了岩石直接拉伸试验对中装置，解决了岩石直接拉伸试验的偏心技术难题；②提出了高边坡岩体原位蠕变试验的分析方法，建立了高边坡软弱岩带和硬脆性岩体的三维非线性流变力学模型，揭示了高边坡岩体原位压缩与剪切蠕变特征及长期强度的变化规律；③研发了高边坡安全监测智能分析网络系统，实现了高边坡监测成果的智能化自动分析与预报处理。
2、姓名：
杨圣奇排名：
2
行政职务：
副院长技术职称：
教授
工作单位：
中国矿业大学
完成单位：
中国矿业大学
对本项目技术创造性贡献：
作为技术骨干，对创新点1、2做出了创造性贡献。
①揭示了高边坡岩石的拉伸破坏模式与拉伸破坏机制；②提出了硬脆性岩石的三轴蠕变试验方法，获得不同加卸载应力状态下硬脆性岩石的减速蠕变、等速蠕变和加速蠕变特征和体积应变的时效变化规律。
3、姓名：
杨文东排名：
3
行政职务：
技术职称：
副教授
工作单位：
中国石油大学（华东）
完成单位：
山东大学
对本项目技术创造性贡献：
作为技术骨干，对创新点1、2做出了创造性贡献。
①协助完成岩石直接拉伸力学试验，获得高边坡硬脆性岩石的拉伸破坏规律；②建立了高边坡软弱岩带和硬脆性岩体的三维非线性流变模型，开发了高边坡三维非线性流变计算程序，计算获得高边坡施工开挖岩体的流变损伤规律。
4、姓名：
段抗排名：
4
行政职务：
土木系副书记技术职称：
教授
工作单位：
山东大学
完成单位：
山东大学
对本项目技术创造性贡献：
作为技术骨干，对创新点1、2做出了创造性贡献。
①提出了基于颗粒离散元的岩石微细观破裂动态数值模拟方法，通过数值模拟有效揭示直接拉伸与巴西劈裂试验过程中岩石的微细观破裂演化机制；②研制了岩体流变相似材料，协助完成高边坡岩体三维流变模型试验。
5、姓名：
朱杰兵排名：
5
行政职务：
室总工程师技术职称：
教授级高工
工作单位：
长江水利委员会长江科学院
完成单位：
长江水利委员会长江科学院
对本项目技术创造性贡献：
作为技术骨干，对创新点2、3做出了创造性贡献。
①完成高边坡岩石三轴流变试验，协助开发了高边坡软弱岩带三维流变损伤计算软件；②完成岩体高边坡安全监测与分析工作。
6、姓名：
薛翊国排名：
6
行政职务：
技术职称：
教授
工作单位：
山东大学
完成单位：
山东大学
对本项目技术创造性贡献：
作为技术骨干，对创新点2、3做出了创造性贡献。
①提出了高边坡岩体三维流变模型试验方法，研制发明能预测和检测边坡危岩体崩塌的装置与方法；②协助开发了高边坡安全监测智能分析网络系统。
7、姓名：
王建洪排名：
7
行政职务：
分院副院长技术职称：
教授级高工
工作单位：
中国电建集团成都勘察设计研究院有限公司
完成单位：
中国电建集团成都勘察设计研究院有限公司
对本项目技术创造性贡献：
作为项目技术骨干，对创新点2做出了创造性贡献。
①协助完成大岗山坝区高边坡岩体原位压缩蠕变试验与原位剪切蠕变试验；②分析获得高边坡岩体长期弹模和强度的变化规律。
8、姓名：
吕鹏飞排名：
8
行政职务：
总工程师技术职称：
高级工程师
工作单位：
国电大渡河大岗山水电开发有限公司
完成单位：
国电大渡河大岗山水电开发有限公司
对本项目技术创造性贡献：
作为技术骨干，对创新点2做出了创造性贡献，主要包括：
①配合完成大岗坝区高边坡岩体原位压缩与剪切蠕变试验；②促进了项目技术成果在大岗山高边坡工程中的推广应用。
9、姓名：
杨颖排名：
9
行政职务：
主任技术职称：
研究员
工作单位：
山东省地矿工程勘察院
完成单位：
山东省地矿工程勘察院
对本项目技术创造性贡献：
作为技术骨干，对创新点3做出了创造性贡献。
①协助开发了高边坡安全监测智能分析网络系统；②促进了项目技术成果在马五寨山山体边坡工程中的推广应用。
10、姓名：
汪斌排名：
10
行政职务：
室副主任技术职称：
教授级高工
工作单位：
长江水利委员会长江科学院
完成单位：
长江水利委员会长江科学院
对本项目技术创造性贡献：
作为技术骨干，对创新点2做出了创造性贡献。
①协助完成高边坡岩石三轴蠕变试验；②协助开发了高边坡裂隙岩体三维能量损伤与锚固计算分析软件。
11、姓名：
李勇排名：
11
行政职务：
技术职称：
副教授
工作单位：
山东大学
完成单位：
山东大学
对本项目技术创造性贡献：
作为技术骨干，对创新点2做出了创造性贡献。
①参与研制了岩体流变相似材料，协助完成高边坡岩体三维流变模型试验；②参与完成大岗山高边坡施工开挖三维流变数值计算分析工作。
12、姓名：
张龙云排名：
12
行政职务：
技术职称：
高级工程师
工作单位：
山东大学
完成单位：
山东大学
对本项目技术创造性贡献：
作为技术骨干，对创新点2做出了创造性贡献。
①协助完成高边坡岩石加卸载三轴蠕变试验；②获得高边坡岩体长期强度的变化规律。
九、主要完成单位及创新推广贡献
1、山东大学排名：
1
对本项目科技创新推广应用情况的贡献：
1）负责本项目的组织实施和全面研究工作；2）对研制发明岩石直接拉伸试验对中装置（创新点1）和建立高边坡软弱岩带和硬脆性岩体的三维非线性流变力学模型及开发高边坡三维非线性流变计算程序（创新点2）有主导性贡献；3）对开发高边坡安全监测智能分析网络系统和安全监测分析技术（创新点3）有主导性贡献；4）将研究技术成果在大岗山、马武寨山等岩体高边坡工程中进行了推广应用，保证了高边坡施工开挖与运行安全，推动了行业技术进步，形成了规模效益。
2、中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司排名：
2
对本项目科技创新推广应用情况的贡献：
1）对协助研制发明岩石直接拉伸试验对中装置，解决岩石直接拉伸试验的偏心技术难题（创新点1）有重要贡献；2）对完成大岗山高边坡岩体原位压缩蠕变试验与原位剪切蠕变试验（创新点2）有主导性贡献；3）对本项目技术成果在大岗山高边坡工程中的应用推广发挥了重要作用。
3、国电大渡河大岗山水电开发有限公司排名：
3
对本项目科技创新推广应用情况的贡献：
1）对协助完成大岗山坝区高边坡岩体原位与剪切蠕变试验（创新点2）有重要贡献；2）对本项目技术成果在大岗山高边坡工程中的应用推广发挥了重要作用。
4、山东省地矿工程勘察院排名：
4
对本项目科技创新推广应用情况的贡献：
1）对协助开发高边坡安全监测智能分析网络系统（创新点3）有重要贡献；2）对本项目技术成果在马武寨山山体边坡工程中的应用推广发挥了重要作用。
5、长江水利委员会长江科学院排名：
5
对本项目科技创新推广应用情况的贡献：
1）对高边坡岩石三轴蠕变试验和协助开发高边坡软弱岩带三维流变损伤计算软件（创新点2）有重要贡献；2）协助了项目技术成果在高边坡工程中的推广应用。
6、中国矿业大学排名：
6
对本项目科技创新推广应用情况的贡献：
1）对岩石蠕变试验方法和协助开发高边坡硬脆性岩体三维非线性流变计算分析软件（创新点2）有重要贡献；2）协助了项目技术成果在高边坡工程中的推广应用。
7、中国石油大学（华东）排名：
7
对本项目科技创新推广应用情况的贡献：
1）对协助开发高边坡三维非线性流变计算程序（创新点2）有重要贡献；2）协助了项目技术成果在高边坡工程中的推广应用。
十、完成人合作关系说明
本项目由山东大学，中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，国电大渡河大岗山水电开发有限公司，山东省地矿工程勘察院，长江科学院，中国矿业大学，中国石油大学（华东）7家单位合作完成。
自2006年开始，山东大学就先后与中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司签订了《大岗山水电站坝区岩体压缩蠕变力学模型与计算分析研究》、《高拱坝坝基岩体流变力学试验与理论分析及计算研究》、《岩石极限拉应变数值模拟与轴向拉伸定位装置测试》、《岩土工程安全监测数据管理与分析网络系统开发》等多个科研项目合同，依托大岗山坝区岩体高边坡工程，系统研究了高边坡岩石（体）的流变损伤机制和长期强度的变化规律，提出了高边坡岩体三维非线性流变力学模型，开发了高边坡安全监测智能分析网络系统，建立了复杂高边坡岩体流变分析理论方法与安全监测控制关键技术。
在本项目研究过程中，中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司的王建洪作为技术骨干参与了本项目研究，并与山东大学张强勇共同发表多篇与本项目有关的学术论文并出版专著。
国电大渡河大岗山水电开发有限公司的吕鹏飞对本项目整体技术成果在大岗山高边坡工程中的推广应用发挥了重要作用。
中国矿业大学杨圣奇和长江科学院朱杰兵与汪斌参加了项目研究，其中，杨圣奇与张强勇撰写的论文《Failurebehaviorandcrackevolutionmechanismofanon-persistentjointedrockmasscontainingacircularhole》是本项目的核心成果之一。
张强勇与朱杰兵和汪斌开发获得的计算机软件著作权《高边坡软弱岩带三维流变损伤计算软件》和《边坡裂隙岩体三维能量损伤与锚固计算分析软件》是本项目的核心成果之一。
杨文东是山东大学2011年培养毕业的博士生，其博士指导老师是张强勇，杨文东完成的博士学位论文《复杂高坝坝区边坡岩体的非线性损伤流变力学模型及其工程应用》是本项目的核心成果之一，杨文东博士毕业后到中国石油大学（华东）工作从事教学与科研工作至今。
张强勇与山东省地矿工程勘察院杨颖开发获得的计算机软件著作权《高边坡安全监测智能分析网络系统》是本项目的核心成果之一。
项目其余研究人员段抗、薛翊国、李勇和张龙云是山东大学项目研究团队的技术骨干。
因此，本项目7家合作单位和12名研究人员是在长期合作研究中自然形成的合作研究团队。
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