关于度国家科学技术奖励提名项目的公示.docx

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关于度国家科学技术奖励提名项目的公示

关于2019年度国家科学技术奖励提名项目的公示

根据《国家科学技术奖励工作办公室关于2019年度国家科学技术奖提名工作的通知》（国科奖字〔2018〕41号）要求，我单位参加的“青藏工程走廊冻土工程群效应及其长期稳定性研究”项目拟作为2019年度国家科技进步奖项目通过甘肃省科技厅予以提名。

现按有关要求将项目信息（附后）予以公示，公示期为2018年12月7日至2018年12年13日。

公示期内，任何个人或单位对项目及项目完成人、完成单位持有异议的，请以书面形式实名向我单位反映，并提供必要的证据材料，以便于核实查证。

提出异议的个人或单位须在书面材料上签名或盖章，并提供有效联系方式。

凡匿名、冒名和超出时限的异议不予回应。

联系人：

联系电话：

通讯地址：

中国矿业大学

2018年12月7日

附件

2019年国家科技进步奖提名项目公示

一、项目名称

青藏工程走廊冻土工程群效应及其长期稳定性研究

二、提名者及提名意见

提名者：

甘肃省科技厅

提名意见：

本项目由中国科学院寒区旱区环境与工程研究所牵头，联合中国矿业大学等国内多单位通过长期联合科研攻关，在青藏工程走廊多年冻土变化及灾害时空演化规律、多年冻土地基热、力响应的多因素耦合机制、冻土工程构筑物基础稳定性评价与预测、工程病害评价理论与方法及灾害防治对策等方面研究取得重大创新，项目科学问题复杂、研究技术难度大，总体成果水平和主要经济指标达到国际领先水平。

项目共计公开发表科技论文366篇，其中科学引文索引（SCI）收录150篇；出版专著5部、译著2部；授权发明专利41项、实用新型专利31项；参编国家规范4部。

研究成果转化程度高，先后为青藏铁路的科学维护与安全运营、青藏直流联网工程与共（河）玉（树）高速的成功建设和投运、青藏高速公路的选线和初步设计提供了重要理论基础、数据支撑和技术保障，创造了显著的经济和社会效益。

极大地推动了我国冻土区公路、铁路等基础设施设计与建造水平，也为未来南水北调西线工程、青藏高原冻土区高速铁路乃至青藏高原油气资源开发和其他重大基础设施建设提供了科学储备。

提名该项目为国家科学技术进步二等奖。

三、项目简介

伴随着气候变暖和人类工程活动的加剧，青藏高原多年冻土处于显著的退化过程。

在此背景下，依附于其上或其中的各类工程必将受到冻土退化带来潜在的、

甚至直接的危害。

青藏高原工程走廊宽处不过数公里，而窄处仅数百米，其穿越连续多年冻土区约550km。

一方面，在这一有限的走廊范围内，已建成的青藏公路、青藏铁路、格拉成品油管道、兰西拉光缆通讯工程、高压输变电工程等重大工程需要考虑环境变化、冻土退化引起的冻融灾害与工程病害问题。

另一方面，为实现“一带一路”倡议及保障西藏自治区经济高质量可持续发展，青藏高速公路、输变电线路、输气管道等新工程即将陆续开建。

这些新建工程必将因地表扰动、热传递干扰及地热流影响导致走廊工程构筑物群间热、力格局发生新的变化，孕育新的工程与环境问题，诱发新的甚至是激增的冻融灾害与工程病害问题。

在气候变暖的背景下，这些问题将更加严峻。

因此，必须开展复杂环境下青藏工程走廊冻土工程群效应及其长期稳定性安全评价的基础理论和技术研发研究。

因此，本项目在国家自然科学基金委创新群体项目和科技部重点基础研究发展计划（973）项目支持下，紧紧围绕青藏工程走廊冻土工程群效应及其长期稳定性基础理论与关键技术问题开展系统集成研究，创新点如下：

1）查明了青藏工程走廊多年冻土的本底要素值，明确了气候变化与工程活动影响下青藏工程走廊多年冻土分布特征及变化趋势，揭示了热融湖塘、热融滑塌等典型冻融灾害发育机理，建立了其易发敏感性指标体系和评价方法，为走廊灾害预测和防治奠定了基础；

2）构建了冻土工程构筑物群基础热效应与热边界现场综合监测体系，明确了冻土工程横向热作用的效应，阐明了路基工程基础横向热影响发展规律，揭示了冻土工程构筑物群间的热作用机理，提出了拟建青藏高速公路热稳定性评价方法及选线、布局原则；

3）揭示了动荷载作用下冻土的温升效应与高温冻土强度演化机制，阐明了冻土内的温度变化规律及对强度（承载力）的弱化作用，探明了冻土路基沉降变形的多源性，提出了考虑随机性影响的多年冻土区路基稳定性评价新方法，构建了青藏工程走廊冻土工程地基形变与基础稳定性分析评价系统，实现了青藏工程走廊内冻土工程地基长期稳定性评价；

4）创建了走廊内各类灾害定量评估的综合指标体系，实现了青藏工程走廊冻土工程灾害的定量评价，系统评估了走廊各类冻土工程的热力稳定性；建立了青藏高原冻土工程走廊灾害监测预警与减灾决策支持系统，集成实现了对工程稳定性及灾病害易发程度的预测评价，区划了走廊的风险等级，为走廊的进一步利用和灾害风险控制奠定了基础；

5）明确了不同类型桩周土体回冻过程和时间，为冻土区桩基的合理应用和大开挖工程建设提供了技术支撑；考虑高速公路修建时旧路基利用的可能性，提出了不同间距分离式路基热干扰等级划分方案及工程处置技术；优化提出了新型主动冷却冻土地基的选型原则和相应的综合技术措施，为已建工程冻融病害整治和拟建高速公路等工程建设提供了技术支撑。

项目共计公开发表科技论文366篇，其中科学引文索引（SCI）收录150篇；出版专著5部、译著2部；授权发明专利41项、实用新型专利31项；参编国家规范4部。

研究成果为青藏铁路长期稳定性维护、补强及病害整治提供了科学依据和技术支撑，为青藏高原“电力天路”工程提前一年投产运营提供了理论依据，并为基础长期安全平稳运行提供了有效保障技术，为玉共高速公路冻土路基热力稳定性提供了综合技术保障，为青藏高速公路选线、布局和初设提供了基础性数据支撑和技术保障，创造了显著经济和社会效益。

研究成果极大推动了我国乃至国际多年冻土区公路、铁路工程科学技术水平的进步，同时也为我国南水北调西线工程、青藏高原冻土区高速铁路、输油气管道乃至青藏高原油气资源开发和其它重大基础设施建设提供了科学储备。

四、客观评价

1.国内外同行权威评价

（1）项目完成人马巍（2009年）、赖远明（2013年）、牛富俊（2016年）受邀为冻土与寒区工程研究领域主流期刊ColdRegionsScienceandTechnology和PermafrostandPeriglacialProcess分别撰写了题为“Constructiononpermafrostfoundations:

LessonslearnedfromtheQinghai-TibetRailroad”、“PresentsituationandprospectofmechanicalresearchonfrozensoilsinChina”、“Adaptationmethodsfortransportationinfrastructurebuiltondegradingpermafrost”的总结性研究论文。

牛富俊受邀在第十一届国际冻土大会（波茨坦，2016）上做了题为“AdaptationofTransportationInfrastructureBuiltonDegradingPermafrost”特邀报告。

上述邀请论文及特邀报告体现了我国冻土与寒区工程研究成果在世界范围内领先地位，为世界寒区工程建设提供了重要参考。

（3）项目研究关于青藏工程走廊热融湖塘、热融滑塌灾害分布特征及敏感性评价得到了国内外专家学者的大量引用。

发表在Nature上“SupervolcanoeswithinanancientvolcanicprovinceinArabiaTerra,Mars”的论文中关于火星ArabiaTerra地区不规则火山口成因的讨论中，引用本项目关于青藏高原热融湖塘性状研究成果支撑其论述“火星UtopiaPlanitia地区的Scallopeddepression在大小、形状和形态上与地球上的热融地貌有着惊人的相似”；发表在NatureCommunications上的论文“Circumpolardistributionandcarbonstorageofthermokarstlandscapes”，在该文讨论中以本项目成果关于青藏工程走廊热融滑塌灾害易发性评价工作为例，指出在特定区域内可以用更为合适的数据层来评估区域尺度上的热融地貌。

（4）项目研究中关于广义塑形力学范畴内的冻土强度准则与弹塑性本构模型相关成果发表在国际岩土顶级期刊InternationalJournalofPlasticity上，得到了国内外专家学者的广泛认同和引用。

例如同样发表在该期刊上“Rheologicalviscoplasticmodelsofasphaltconcreteandrate-dependentnumericalimplement”一文中：

“近年来，在不同材料本构模型的一些创新性研究”中关于冻土的引文5篇中的4篇为本项目研究成果。

同样发表在该期刊上“Ageneralanisotropicyieldcriterionforpressure-dependentmaterials”一文中关于“屈服准则概念可以用于岩土材料”引文4篇中的3篇为本项目研究成果。

在ColdRegionsScienceandTechnology期刊发表的文章“Anon-linearconstitutivemodelfordescribingthemechanicalbehavioroffrozengroundandpermafrost”关于“考虑围压效应的冻土本构模型”引文中全部为本项目完成人研究工作。

（5）项目研究形成温度梯度冻土（高温）实验方法体系，基于该体系开展的非均匀温度冻土力学试验研究结果表明非均匀温度梯度对于高温冻土的强度弱化和变形增大的作用明显。

相关研究成果在2015年《ColdRegionsScienceandTchnology》、2013年《TunnellingandUndergroundSpaceTechnology》、2013年《JournalofCentralSouthUniversityofTechnology》、2012年《岩土工程学报》上，得到了英国皇家工程院院士余海岁教授的高度评价“……你们的非均匀温度梯度冻土的实验研究思路十分新颖，研究成果是我目前为止在世界范围各个研究冻土机构里做的最好的，研究成果具有很高应用价值和广泛应用范围……”。

（6）项目研究成果构建了冻土温度场及变形场随机有限元分析模型，自行研制开发了数值计算程序，获得了全球气温变暖条件下高原冻土路基、输油管道、输电线塔基随机温度场及变形场动态演化规律，结果表明仅采用传统确定性分析方法，随时间演化，气温升高，对温度场和变形场分析可能造成的误差越来越大。

相关研究成果发表在《ColdRegionsScienceandTechnology》（2015，2014，2013）、《AppliedThermalEngineering》（2016）、《Heatandmasstransfer》（2016）、《中国矿业大学学报》（2014）、《岩土力》（2014）等国内外主流期刊上，得到国内外专家的高度评价：

“提供了一种新的分析方法来预测寒区地基温度，研究结果表明随机热参数和随机热边界对随机温度影响不同，传统确定性分析方法可能存在偏差”。

2.应用单位评价

中国铁路青藏集团有限公司：

项目系统开展了青藏工程走廊内已建工程稳定性评估及病害防治等科学和技术问题研究。

基于长序列现场监测，阐明了不同年平均地温冻土区青藏铁路块石路基冷却降温效果及其内在机理，并对现有路基结构的热稳定性进行了系统评估；结合室内试验和现场监测，明晰了青藏铁路运营期内路基工程沉降变形的不同机制及其贡献，为冻土路基长期稳定性评价、预测与工程维护提供了科学依据；针对目前青藏铁路安全运营的主要次生病害问题，阐明了上述工程病害的发育机理，提出了“三位一体”增强工程热力稳定性的补强措施、环境恢复和病害防治建议，并逐步应用到运营维护当中；创建了青藏工程走廊工程灾/病害分级评价理论框架和指标体系，建立了灾害监测预警与决策支持系统，为未来青藏铁路安全运营和灾/病害预警提供了基础。

青海省交通科学研究院：

项目针对G6中青藏高速公路段和G0615中花石峡至久治段高速公路等冻土区拟建和在建重大公路工程面临的关键技术难题，创造性的提出了“主动为主、综合优先、热力结合、适于施工”的主动冷却冻土地基的选型原则，优化提出了新型主动冷却冻土地基的综合技术措施。

目前，这些综合技术措施表现出优良的冷却降温效果，路基总体运行稳定，体现了措施的科学性和有效性。

研究成果在试验示范工程中的应用极大地推动寒区道路工程修筑技术的发展，并取得了显著的经济效益和社会效益。

中交第一公路勘察设计院有限公司：

项目结合青藏高速公路建设这一国家重大战略需求，围绕青藏工程走廊冻土环境变化及热融与风沙灾害评价、重大冻土工程地基稳定性变形机制及服役性能评价、冻土工程病害评估及其防治理论与对策等方面开展了系统的研究并取得了突出进展。

项目研究成果中有关多年冻土区线性工程构筑物群相互热影响、青藏高速公路与已建青藏公路、铁路三者之间的合理热影响范围研究，为青藏高速公路的选线、布局和初步设计提供了基础性数据支撑。

同时，研究成果中关于多因素耦合作用下工程构筑物合理修建和安全运营的保护冻土理论和合理、高效技术对策在青海省共和-玉树高速公路中应用，为该工程的成功建设提供了支撑，取得了显著的经济效益。

3.成果鉴定委员会评价

（1）项目评审意见

2016年9月17日，科学技术部基础研究管理中心组织国内多名院士、专家组成973项目课题验收专家组（组长程国栋院士）对“青藏高原重点冻土工程的基础研究”项目6个课题进行课题验收，其中“高原工程走廊内冻土变化及其灾害时空演化规律”、“构筑物与冻土地基热、力耦合作用的动力学过程”、“冻土工程地基形变机制与基础稳定性评价”、“冻土工程病害评估及其防治理论与对策”4个课题验收结果为优秀。

2016年11月4日，科学技术部基础研究管理中心组织国内多名院士、专家组成973计划制造与工程科学领域专家组（组长陈祖煜院士）对“青藏高原重大冻土工程的基础研究”项目进行了结题验收。

项目验收结果为优秀，具体验收意见如下：

“青藏高原重大冻土工程的基础研究”项目以青藏工程走廊为依托，克服了高原缺氧等现场试验困难，实现了多年冻土区工程-冻土-气候-环境等相互作用的综合研究，在冻土工程与环境相互作用机理、冻土地基热-力响应的多因素耦合机制、冻土工程致灾理论、分析理论、评价方法和防护对策等方面取得了原创性成果和重大突破，相关成果已被青藏铁路整治工程和青藏高速公路初步设计方案采用。

为高原走廊冻土构筑物群灾害应急预案提供了科学依据，推动了冻土工程学科的发展。

项目在“青藏工程走廊冻土环境变化及热融灾害易发敏感性评价”、“重大冻土工程地基稳定性变形机制及服役性能评价”、“冻土工程病害评估及其防治理论与对策”等三个方面取得原创性成果，从原始性数据获取、灾害评价方法和稳定性服役性能评价理论体系，到数据、模型集成与评价、灾害防控原则和技术等均取得了突破性进展，为高原工程走廊重大冻土工程规划和环境保护提供了科学基础，为青藏工程走廊各类冻土工程的维护和安全运营提供了理论合计数支撑，同时也为拟建的青藏高速公路选线和设计提供了科学依据。

（2）项目研究成果获奖情况：

1）项目成果“青藏高原工程走廊冻土工程耦合作用及其长期稳定性研究”获2018年度甘肃省科技进步一等奖；

2）项目成果“高原多年冻土高速公路建设关键技术”获2017年度中国公路学会科学技术特等奖；

3）项目成果“多年冻土地区青藏公路整治改建技术”获2013年度中国公路学会科学技术奖一等奖；

4）项目成果“青藏高原冻土地区公路修筑技术基础平台研究”获2012年度中国公路学会科学技术奖特等奖；

5）项目成果“青藏直流联网工程冻土分布及物理力学特性专题研究报告”获2012年度中国电力行业优秀工程咨询成果一等奖；

6）项目成果“寒区桩基工程的热学力学特性研究及其应用”获2011年度甘肃省科技进步一等奖。

五、推广应用情况

研究成果为青藏铁路冻土区路基长期稳定性维护、补强及病害整治提供了科学依据和技术支撑；为青藏高原“电力天路”工程提前一年投产运营提供了理论依据，并为基础长期安全平稳运行提供了有效保障技术；为共玉高速公路冻土路基热力稳定性提供了综合技术保障；为青藏高速公路选线、布局和初设提供了基础性数据支撑和技术保障；相关研究工作创造了显著的经济和社会效益。

研究成果同时也为我国南水北调西线工程、青藏高原冻土区高速铁路、输油气管道乃至青藏高原油气资源开发和其他重大基础设施建设提供了科学储备，具有广阔的应用前景。

主要应用单位情况表

应用单位名称

应用技术

应用的起止时间

应用情况

中国铁路青藏集团有限公司

多年冻土区铁路路基补强与病害整治技术

2012.3-2017.12

研究成果在青藏铁路“格拉段扩能改造工程”设计和线路运营维护中得到应用，对青藏铁路长期经济、合理补强维护与灾病害整治提供了坚实的科学依据和技术指导，自研究成果应用于青藏铁路现有环境恢复与保护、工程补强和病害防治后，每年减少各类费用支出2000万元/年。

目前研究成果已成功应用6年，所产生的经济、社会综合效益近1.2亿元。

青海省交通科学研究院

新型主动冷却冻土地基综合技术措施

2013.5~2017.12

项目研究成果新型主动冷却冻土地基的选型原则和综合技术措施，由青海省交通科学研究院于2013年5月成功应用于交通运输部“多年冻土区公路建设与养护技术交通行业重点实验室青海研究观测基地”示范工程和G0615花石峡至久治高速公路的设计、建设和维护，综合技术措施包括倾斜式块石路基、强化坡面通风的块石路基、倒梯形块石路基及竖向通风与块石基底复合路基等。

截止2017年年底，这些技术措施表现出优良的冷却降温效果、路基总体运行稳定，研究成果在试验示范工程中的应用极大地推动寒区道路工程修筑技术的发展，并取得了显著的经济效益和社会效益。

中交第一公路勘察设计研究院有限公司

青藏工程走廊高速公路筑路技术

2013.10~2016.12

项目研究成果有关多年冻土区线性工程构筑物群相互热影响、青藏高速公路与已建青藏公路、铁路三者之间的合理热影响范围研究，为青藏高速公路选线、布局和初步设计提供了基础性数据支撑和科学依据。

同时，研究成果中关于多因素耦合作用下工程构筑物合理修建和安全运营的保护冻土理论和合理、高效技术对策在青海省共和-玉树高速公路中得到应用，为该工程的成功建设提供了支撑，取得了显著的经济效益。

六、主要知识产权证明目录

主要知识产权证明目录

知识产权类别

知识产权具体名称

国家

（地区）

授权号

授权日期

证书编号

权利人

发明人

发明专利有效状态

发明专利

一种适用于高含水（冰）量冻土的人工单向冻结分层制样装置

中国

ZL201310367161.X

2015-09-23

1797297

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所

马巍，张淑娟，孙志忠，杜玉霞，杜海民

有效

发明专利

用于岩土动荷载模型试验的保温槽

中国

ZL201110055579.8

2012-11-07

1074214

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所

王大雁，马巍，顾同欣，关辉，温智，郑剑锋

有效

发明专利

倒T型通风宽幅路基结构

中国

ZL201310325965.3

2015-10-28

1827862

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所

喻文兵,陈琳,郭明,易鑫

有效

发明专利

埋地热力管道多年冻土基础制冷结构

中国

ZL201410061496.3

2016-09-07

2232515

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所

喻文兵,陈琳,刘伟博,易鑫

有效

发明专利

增强输电线路塔基冻土基础稳定性的结构

中国

ZL201210038168.2

2015-03-11

1603957

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所

俞祁浩,李国玉,游艳辉,郭磊,钱进,胡俊.

有效

发明专利

一种多年冻土区用于降低冻土温度和阻止向基坑内汇水的方法

中国

ZL201210042681.9

2015-09-02

1773505

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所

俞祁浩,王国尚,游艳辉,钱进,胡俊,郭磊,潘喜才

有效

发明专利

一种近相变区冻土导热系数测定装置与方法

中国

ZL201510403799.3

2018-01-05

2767120

中国矿业大学

周国庆,赵晓东,姜雄,赖泽金,吕长霖,季雨坤,刘一飞,张海洋

有效

发明专利

一种冻土三维方向导热系数测定装置和方法

中国

ZL

201410469926.5

2017-04-05

2439573

中国矿业大学

赵晓东，周国庆，姜雄，汪平生，张明

有效

发明专利

一种多年冻土区路桥过渡带组合结构及施工方法

中国

ZL201510548180.1

2018-02-02

2804687

中国矿业大学

王建州,周国庆,梁恒昌,陈拓,曹东岳,阴琪翔,李雅筠,杨森

有效

发明专利

温度梯度冻土单轴蠕变试验方法

中国

ZL201310010431.1

2015-07-29

1739967

中国矿业大学

赵晓东,周国庆,鲍强,阴琪翔,李瑞林,陈阳光

有效

七、主要完成人情况

第1完成人：

马巍，主持国家自然科学基金创新研究群体科学基金“冻土与寒区工程”（两期）、国家重点基础研究发展计划（973）项目“青藏高原重大冻土工程的基础研究”，总体负责项目实施、研究方案与大纲制定，审查各专项成果，总体质量把关。

总体规划创新点2、3、4、5的研究工作。

首次提出了青藏工程走廊构筑物群效应并组织开展系统研究工作；提出了冻土路基变形计算原则和方法，纠正了现有规范中关于融沉变形计算不合理性；提出了主动冷却冻土地基的选型原则，创建了冻土工程灾害/病害定量评估理论框架与指标体系。

第2完成人：

牛富俊，全面参与项目组织与实施。

主要参与创新点1、2、5的研究工作，揭示了青藏工程走廊典型冻融灾害发育机理并建立了灾害评价体系，实现了易发程度分区评价；研发了强化坡面通风和遮阳的新型块石护坡路基以及具有调控阴阳坡效应的隆起基底式冻土路基结构，提出了系列冻土路基次生病害防治与整治措施。

第3完成人：

赖远明，全面参与项目组织与实施，总体质量把关。

主要参与创新点2、3、4的研究工作。

阐明了高原冻土工程走廊内已建各类工程构筑物之间的相互热影响关系，理清了冻土工程走廊内影响工程稳定性的主要因素；揭示了多因素耦合叠加作用下冻土与构筑物地基的热、力耦合机制，并建立了相应数学力学模型，预测了交通静、动荷载及全球气候变化与人类工程活动影响下的多年冻土基础的热、力变化过程。

第4完成人：

穆彦虎，具体负责项目的组织与实施，主要参与创新点2、4、5的研究工作。

协同构建了走廊构筑物群横向热影响现场监测体系，系统评价了青藏铁路块石路基、普通路基、青藏直流塔基基础长期热力稳定性，揭示了冻土公路路基路面病害特征并构建概率易发性统计模型。

第5完成人：

李国玉，主要参与创新点4、5的研究工作。

协同建立了青藏直流联网工程塔基稳定性现场监测体系，提出了混凝土基础强化传热效应，评估了不同埋深、不同冻土工程地质条件下各类塔基的长期热学稳定性。

第6完成人：

周国庆，主要参与创新点3、4的研究工作。

明确了相变区冻