我單位擬與其他單位聯合申報2019年度重慶市科學技術獎提名項目公示

聯系電話：010-58368292

中電建路橋集團有限公司

2019年8月30日

項目公示

一、推薦類別：科技進步獎

二、項目名稱：山嶺隧道全壽命周期災害時變機理及控制技術

三、推薦單位（專家）及提名意見:

推薦專家：謝和平，深圳大學，中國工程院院士，工程力學。

山嶺隧道全壽命周期災害控制是隧道工程領域中研究熱點，項目圍繞該熱點開展了山嶺隧道全壽命周期災害時變機理及控制技術的研究，成果豐富、創新性強，具體如下：

（1）項目系統研究了隧道圍巖與襯砌材料的時變機理，建立了襯砌結構時變可靠度理論及模型，解決了山嶺隧道全壽命周期健康狀態在圍巖與襯砌結構時變特性影響下的準確預測問題。其中隧道全壽命周期動態數值模擬方法，能夠獲得圍巖和襯砌結構各時間點的變形與受力情況，創新性較強。

（2）項目提出的山嶺隧道超欠挖及圍巖與襯砌結構爆破損傷的控制技術，解決了鉆爆法施工超欠挖及損傷控制問題。對比于國內外同類技術，其所發明的便捷、普適的隧道爆破全過程千萬級單元模擬方法能大幅提高爆破模擬的效率，非對稱精細化低損傷爆破設計方法能有效控制爆破損傷，具有先進性。

（3）項目提出的基于目標可靠度的隧道全壽命周期災害控制及設計、施工和養護的動態優化技術，解決了隧道全壽命周期災害控制及設計施工優化問題，達到了從設計施工階段控制隧道病害和降低養護成本的效果。特別是開發的隧道智慧速檢系統具有檢測速度快、精度高等方面的優勢，處于國際領先水平。

該項目已取得多項發明專利，發表了大量的高水平論文，培養了大批專業人才。同時該項目的研究成果已推廣應用于10多個隧道工程建設中，應用效果顯著，產生了巨大的經濟效益?？偟膩碚f，該項目的創新成果有效推動了隧道工程建設行業的進步。

提名該項目為重慶市科技進步獎一等獎。

四、項目簡介：

目前我國已投入運營公路隧道數量眾多，總長約2萬公里。據統計，在服役期的前十年，93.5%的已建山嶺隧道的襯砌結構出現了不同程度的開裂、剝落或漏水等病害。這些病害增大山嶺隧道養護成本，危及運營安全，導致重大事故時有發生。

由于我國山區水文地質條件十分復雜，遇水膨脹、腐蝕、軟化等巖層分布廣泛。在水文地質環境影響下，這些巖層和隧道襯砌結構的力學性能將隨時間持續劣化，具有十分顯著的時變性。同時山嶺隧道的鉆爆法施工不可避免的對圍巖及襯砌結構產生爆破損傷，這些損傷將加劇圍巖及襯砌結構力學性能劣化的程度。但在隧道設計、施工和養護中，難以考慮圍巖和襯砌結構時變劣化的特性。

為了解決山嶺隧道全壽命周期健康狀態在圍巖與襯砌結構時變特性影響下的準確預測問題、復雜地質段鉆爆法施工超欠挖及損傷控制問題和隧道全壽命周期災害控制及設計施工優化問題，項目組歷時16年，綜合利用理論分析、室內試驗、數值模擬及現場試驗等手段，系統開展了“山嶺隧道全壽命周期災害時變機理及控制技術”的研究工作，取得了如下創新成果：

（1）提出了山嶺隧道全壽命周期健康狀態定量預測理論及方法。系統研究了隧道圍巖與襯砌材料的時變機理，建立了襯砌結構時變可靠度理論及模型，并以時變可靠度為預測指標，解決了山嶺隧道全壽命周期健康狀態在圍巖與襯砌結構時變特性影響下的準確預測問題，有效指導了隧道設計、施工及運營維護。

（2）發明了便捷、普適的隧道爆破全過程千萬級單元模擬方法和非對稱精細化低損傷爆破設計方法，提出了山嶺隧道超欠挖及圍巖與襯砌結構爆破損傷的控制技術，解決了鉆爆法施工超欠挖及損傷控制問題，降低了爆破對圍巖及襯砌結構力學性能的劣化效應。

（3）開發了隧道智慧速檢系統，建立了隧道病害智能識別模型，發明了基于大數據的目標可靠度評估方法，提出了基于目標可靠度的隧道全壽命周期災害控制及設計、施工和養護的動態優化技術，解決了隧道全壽命周期災害控制及設計施工優化問題，達到了從設計施工階段控制隧道病害和降低養護成本的效果。

本項目共取得授權發明專利10項，發表相關學術論文100余篇，出版專著1部，軟件著作6項，培養博士研究生8人、碩士研究生32人。成果已在重慶道真高速及深圳東部過境高速等處的多座新建隧道中得到應用，直接經濟效益達5.7億元。且在已應用成果的新建隧道運營階段，能有效控制隧道病害的發生，預計節約養護成本達20%以上，后續經濟社會效益顯著。

五、客觀評價

1、科技成果鑒定評價

2018年6月4日重慶科技成果轉化促進會組織專家對“山嶺隧道全壽命周期災變機理及控制技術”項目進行了科技成果評價，主要評價意見有：項目成果總體達到國際先進水平，其中襯砌時變可靠度預測技術達到國際領先水平。

2、科技查新

（1）在國內外公開發表的文獻中，基于“圍巖和襯砌材料時變機理”、“隧道全壽命周期動態數值模擬方法”和“隧道襯砌結構時變可靠度理論”建立的“山嶺隧道全壽命周期健康狀態預測理論及方法”，除本項目研究文獻，未見其它相關文獻報道。

（2）在國內外公開發表的文獻中，基于“隧道爆破全過程千萬級單元模擬的便捷、普適方法”和“非對稱精細化裝藥技術”建立的“山嶺隧道超欠挖及圍巖-襯砌結構爆破損傷的控制理論及方法”，除本項目研究文獻，未見其它相關文獻報道。

（3）本項目提出的“基于目標可靠度的隧道全壽命周期災害控制及設計、施工和養護的優化理論及方法”，以滿足襯砌結構全壽命周期內各時間節點可靠度需求為目的，反饋優化設計、施工和養護方案，采用抗膨脹、防腐蝕、抗軟化、防排水等技術措施，達到從設計施工階段控制隧道病害和降低養護成本的效果，除本項目研究文獻，未見其它相關文獻報道。

六、應用情況

項目組成員在全國推廣山嶺隧道超欠挖及圍巖與襯砌結構爆破損傷的控制技術和基于目標可靠度的隧道全壽命周期災害控制及設計、施工和養護的動態優化技術，先后在深圳東部過境高速蓮塘隧道、重慶道真高速馬嘴隧道、太行山高速邢臺段牛峪南坪隧道與北溝隧道等、黃瓜山隧道、云南建個元高速五老峰隧道與咪的村隧道等、重慶安穩電廠運輸系統配套工程、云南華麗高速隧道、福平鐵路1、2、4標段隧道等多項工程中得到應用，取得了顯著的經濟效益和綜合效益，其中直接經濟效益達5.7億元.

目前，項目組將進一步發揮產學研合作優勢，開展技術的宣講工作，開展更廣泛的技術推廣工作，將項目成果推廣到更廣泛的工程實踐中。

七、主要知識產權和標準規范等目錄:

八、主要完成人情況

陳釩：第一完成人，教授級高級工程師，工作單位：中電建路橋集團有限公司，完成單位：中電建路橋集團有限公司。提出項目的總體研究思路，主持完成了創新點1、3；建立了襯砌結構時變可靠度理論及模型，以目標可靠度作為隧道災害控制及設計優化指標的思路，提出了隧道抗膨脹、防腐蝕、抗軟化、防排水和施工優化措施，并應用于現場實際，驗證和完善了所提技術的實用性。在本項成果研發工作中投入工作量占本人工作總量的70%。

任松：第二完成人，教授，工作單位：重慶大學，完成單位：重慶大學。主持完成了創新點1、2、3；提出了山嶺隧道全壽命周期健康狀態定量預測理論及方法；制定了控制隧道爆破超欠挖及圍巖-支護結構損傷的研究思路，提出了便捷、普適的隧道爆破全過程千萬級單元模擬方法和非對稱精細化低損傷爆破設計方法；開發了隧道智慧速檢系統，以目標可靠度作為隧道災害控制及設計優化指標的思路，提出了基于目標可靠度的隧道全壽命周期災害控制及設計、施工和養護的動態優化技術。在本項成果研發工作中投入工作量占本人工作總量的70%。

張增偉：第三完成人，高級工程師，工作單位：中電建路橋集團有限公司，完成單位：中電建路橋集團有限公司。參與完成了創新點2、3，將本項目提出的山嶺隧道超欠挖及圍巖與襯砌結構爆破損傷的控制技術和基于目標可靠度的隧道全壽命周期災害控制及設計、施工和養護的動態優化技術應用于云南建個元高速隧道項目，驗證和完善了所提技術的實用性。在本項成果研發工作中投入工作量占本人工作總量的60%。

陳結：第四完成人，教授，工作單位：重慶大學，完成單位：重慶大學。參與完成了創新點1、2、3，開展了隧道圍巖軟化效應、隧道全過程模擬與施工工藝優化、非對稱精細化低損傷爆破等方面的研究，合作提出了隧道全過程模擬方法、施工工藝優化方法、非對稱精細化低損傷爆破設計方法等。在本項成果研發工作中投入工作量占本人工作總量的60%。

吳斐：第五完成人，副教授，工作單位：重慶大學，完成單位：重慶大學。參與完成了創新點1和《石膏質巖隧道襯砌結構可靠度時變機理研究》項目立項，開展了隧道圍巖蠕變本構模型方面的研究，揭示了巖石蠕變的時變機理，為構建隧道圍巖與襯砌結構時變演化模型提供支撐。在本項成果研發工作中投入工作量占本人工作總量的60%。

姜德義：第六完成人，教授，工作單位：重慶大學，完成單位：重慶大學。參與完成了創新點1、2、3，開展了隧道圍巖軟化效應、隧道全過程模擬與施工工藝優化、隧道爆破振動等方面的研究，合作提出了隧道全過程模擬方法、施工工藝優化方法、隧道防腐蝕措施等。在本項成果研發工作中投入工作量占本人工作總量的60%。

郭加付：第七完成人，高級工程師，工作單位：中電建路橋集團有限公司，完成單位：中電建路橋集團有限公司。參與完成創新點3，針對水平層狀圍巖隧道探究了層理對隧道變形的影響，提出了此類隧道施工工藝優化建議。在本項成果研發工作中投入工作量占本人工作總量的60%。

周志順：第八完成人，高級工程師，工作單位：中鐵十六局集團路橋工程有限公司，完成單位：中鐵十六局集團路橋工程有限公司。參與完成了創新點2、3，將本項目提出的山嶺隧道超欠挖及圍巖與襯砌結構爆破損傷的控制技術和基于目標可靠度的隧道全壽命周期災害控制及設計、施工和養護的動態優化技術應用于黃瓜山隧道，驗證和完善了所提技術的實用性。在本項成果研發工作中投入工作量占本人工作總量的60%。

趙云峰：第九完成人，博士生，工作單位：重慶大學，完成單位：重慶大學。參與完成了創新點1、3，開展了隧道圍巖干濕循環試驗，探究了干濕循環作用下圍巖宏細觀特征；合作提出了膨脹性圍巖隧道底板的設計方法。在本項成果研發工作中投入工作量占本人工作總量的80%。

孟通：第十完成人，工程師，工作單位：中鐵十六局集團鐵運工程有限公司，完成單位：中鐵十六局集團鐵運工程有限公司。參與完成了創新點2，將本項目提出的山嶺隧道超欠挖及圍巖與襯砌結構爆破損傷的控制技術應用于七曜山隧道，驗證和完善了所提技術的實用性。在本項成果研發工作中投入工作量占本人工作總量的60%。

王新勝：第十一完成人，高級工程師，工作單位：重慶市勘測院，完成單位：重慶市勘測院。參與完成了創新點2、3，將本項目提出的山嶺隧道超欠挖及圍巖與襯砌結構爆破損傷的控制技術和基于目標可靠度的隧道全壽命周期災害控制及設計、施工和養護的動態優化技術應用于馬嘴隧道、蓮塘隧道等項目中，驗證和完善了所提技術的實用性。在本項成果研發工作中投入工作量占本人工作總量的60%。

吳建勛：第十二完成人，助理工程師，工作單位：中國電力工程顧問集團華東電力設計院有限公司，完成單位：重慶大學。參與完成了創新點1、3，探究了膨脹性巖石的吸水膨脹時變機理，研發了簡易、經濟且考慮水壓作用的膨脹試驗儀，獲得了此類巖石吸水膨脹應力、應變時變規律，并建立了巖石吸水-膨脹演化本構模型。開展了隧道全過程模擬與施工工藝優化等方面的研究，合作提出了基于目標可靠度的隧道全壽命周期災害控制及設計、施工和養護的動態優化技術。在本項成果研發工作中投入工作量占本人工作總量的70%。

劉偉：第十三完成人，教授，工作單位：重慶大學，完成單位：重慶大學。參與完成了創新點1，開展了隧道圍巖軟化特性試驗研究，建立了考慮軟化效應的隧道圍巖自穩時間解析模型，為構建襯砌結構時變可靠度理論及模型提供支撐。在本項成果研發工作中投入工作量占本人工作總量的60%。

范金洋：第十四完成人，講師，工作單位：重慶大學，完成單位：重慶大學。參與完成了創新點1，開展了隧道圍巖軟化特性、膨脹特性試驗研究，建立了考慮軟化效應的隧道圍巖自穩時間解析模型，探究了圍巖膨脹特性對隧道的影響。在本項成果研發工作中投入工作量占本人工作總量的60%。

盧保東：第十五完成人，高級工程師，工作單位：中鐵十六局集團路橋工程有限公司，完成單位：中鐵十六局集團路橋工程有限公司。參與完成了創新點2、3，將本項目提出的山嶺隧道超欠挖及圍巖與襯砌結構爆破損傷的控制技術和基于目標可靠度的隧道全壽命周期災害控制及設計、施工和養護的動態優化技術應用于黃瓜山隧道，驗證和完善了所提技術的實用性。在本項成果研發工作中投入工作量占本人工作總量的60%。

九、主要完成單位及創新推廣貢獻:

重慶大學為項目第一完成單位，從試驗設備、試驗場地、數值計算等方面為本項目的研究提供了良好的科研平臺，保障了項目順利推進。

中電建路橋集團有限公司為項目第二完成單位，為本項目的研究和成果的應用提供了良好的現場指導。將項目研究成果應用到了云南建個元高速的五老峰隧道、咪的村隧道、興隆隧道以及重慶江習高速的四面山隧道、張家巖隧道、代家坪隧道和梁忠高速的禮讓隧道、南華隧道建設之中。

中鐵十六局集團路橋工程有限公司為項目第三完成單位，為本項目的研究和成果的應用提供了良好的現場指導。將項目研究成果應用到了永瀘高速公路黃瓜山隧道項目建設之中。

重慶市勘測院為項目第四完成單位，為本項目的研究和成果的應用與完善提供了良好的現場設計指導。將項目研究成果推廣應用到了重慶江習高速的四面山隧道、張家巖隧道、代家坪隧道等本單位參與勘測設計的項目中。

中鐵十六局集團鐵運工程有限公司為項目第五完成單位，為本項目的研究和成果的應用提供了良好的現場指導。將項目研究成果應用到了石黔高速七曜山隧道項目建設之中。

十、完成人合作關系說明:

本項目完成人通過合理分工系統開展了“山嶺隧道全壽命周期災害時變機理及控制技術”的研究工作，提出了三個主要創新點。具體合作關系說明如下：

陳釩與任松教授共同提出了項目的主要研究思路、制定了項目的研究計劃。完成人任松、陳結、吳斐、姜德義、趙云峰、吳建勛、劉偉、范金洋均為重慶大學隧道工程方面研究團隊的核心成員。任松教授作為團隊的主要負責人，負責開展項目的具體研究工作。其它成員進行了隧道全壽命周期健康狀態定量預測理論及方法、隧道爆破損傷控制、隧道全壽命周期災害控制及設計、施工和養護的動態優化等方面的理論推導、試驗研究和數值模擬。該團隊成員是本項目多項專利的主要發明人和多篇論文的主要作者。

陳釩與完成人張增偉、郭加付是本項目在中電建路橋集團有限公司的技術負責人，為項目的研究提供現場資料與指導，開展了現場試驗。同時將本項目提出的山嶺隧道超欠挖及圍巖與襯砌結構爆破損傷的控制技術和基于目標可靠度的隧道全壽命周期災害控制及設計、施工和養護的動態優化技術推廣應用于本單位承建的隧道工程項目中，如云南建個元高速隧道項目、太行山邢臺段隧道項目、重慶江習高速與梁忠高速隧道項目，驗證與完善了本項目所提技術。

完成人周志順與盧保東、孟通、王新勝分別是本項目在中鐵十六局集團路橋工程有限公司、中鐵十六局集團鐵運工程有限公司、重慶市勘測院3家合作企業的技術負責人，將本項目所提技術推廣應用于所在單位承建的隧道工程項目中，如黃瓜山隧道、七曜山隧道項目，驗證與完善了本項目所提技術。

公示附件