我室成果“复杂岩体多场广义耦合理论及工程应用”获2006年度国家科技进步二等奖

发布时间: 2007-03-14

2006年国家科学技术奖励大会于2007年2月27日上午在北京人民大会堂隆重举行。实验室研究成果“复杂岩体多场广义耦合理论及工程应用”获2006年度国家科技进步二等奖,项目负责人周创兵教授作为获奖代表参加了奖励大会,并受到党和国家领导人的亲切接见。

本项目以大型水电、铁路、隧道、矿山等建设中的复杂岩体作为研究对象,以模拟复杂条件下多场、多因素相互作用机理、建立多场耦合模型、构建复杂岩体多场耦合计算分析体系为研究目标,并结合大型水利水电工程,提出复杂岩体锚固支护及渗流控制设计、施工方案以及岩体稳定性评价方法。建立了较为独特的复杂岩体多场广义耦合分析体系,研制了多场耦合分析数值模拟软件平台,发展了岩体力学参数试验及现场监测快速反演技术、大型地下洞室群施工开挖三维动态可视化仿真技术、复杂岩体开挖程序及轮廓爆破优化技术等

重点研究了复杂岩体地应力场的计算仿真方法;复杂岩体参数选取及反分析方法;复杂岩体应力场-渗流场-温度场及工程作用之间的耦合模型及(3+X)维数值解耦方法;复杂岩体开挖与锚固支护计算方法;施工爆破效应及施工方案优化;水库蓄水及降雨条件下滑坡诱发机理、稳定性评价及预测预报等问题。提出了岩体初始地应力场的增量位移反分析等方法,基于BP网络的岩体渗流参数反分析方法;提出了考虑剪胀和剪缩效应的“界面层模型”,建立了结构面渗流与变形耦合的广义立方定理;提出了复杂岩体渗透张量及表征单元体(REV)的计算方法;在工程作用效应研究方面,提出了隐式锚索/锚杆单元模型以及基于爆破损伤控制的复杂岩体优化开挖顺序及爆破方式。

该项研究先后获得国家重点科技攻关项目、国家自然科学基金重点项目、三峡库区二期地质灾害防治项目和一批水利水电重大工程研究项目的资助,是十余年研究成果的积累,在本领域国内、外知名杂志及重要学术会议上发表论文200余篇。研究成果在三峡等30多个国家重点水利水电工程的高坝岩基、边坡工程、地下工程岩体稳定性分析及库区滑坡灾害防治中得到应用,为解决三峡、龙滩、小湾、锦屏等一批大型工程设计、施工中的技术难题发挥了重要作用,累计节约工程投资约1.5亿元,取得了巨大的社会效益和经济效益。    本课题研究成果具有广阔的应用前景,可推广应用到深埋长输水隧洞安全、深层石油开采、核废料安全储存等领域,并为地质灾害综合防治提供理论和技术支持。