根据重庆市科技局《关于2019年度重庆市科学技术奖提名工作的通知》要求，现对申报2019年度重庆市科技奖励项目“山岭隧道全寿命周期灾害时变机理及控制技术”进行公示，公示期为7个自然日（2019年8月21日-8月27日）。任何单位或者个人对公布项目持有异议，请于公示期内以实名方式书面向我单位反映，我们将按照有关规定进行处理。提出异议的单位或个人应当提交书面异议材料和必要的证明，并在书面材料上加盖单位公章或个人署名，提供联系方式；以匿名方式提出的异议一般不予受理。

联系电话：010-58368292

中电建路桥集团有限公司

2019年8月20日

 

项目公示

一、推荐类别：科技进步奖

二、项目名称：山岭隧道全寿命周期灾害时变机理及控制技术

三、推荐单位（专家）及提名意见:

推荐专家：谢和平，深圳大学，中国工程院院士，工程力学。

山岭隧道全寿命周期灾害控制是隧道工程领域中研究热点，项目围绕该热点开展了山岭隧道全寿命周期灾害时变机理及控制技术的研究，成果丰富、创新性强，具体如下：

（1）项目系统研究了隧道围岩与衬砌材料的时变机理，建立了衬砌结构时变可靠度理论及模型，解决了山岭隧道全寿命周期健康状态在围岩与衬砌结构时变特性影响下的准确预测问题。其中隧道全寿命周期动态数值模拟方法，能够获得围岩和衬砌结构各时间点的变形与受力情况，创新性较强。

（2）项目提出的山岭隧道超欠挖及围岩与衬砌结构爆破损伤的控制技术，解决了钻爆法施工超欠挖及损伤控制问题。对比于国内外同类技术，其所发明的便捷、普适的隧道爆破全过程千万级单元模拟方法能大幅提高爆破模拟的效率，非对称精细化低损伤爆破设计方法能有效控制爆破损伤，具有先进性。

（3）项目提出的基于目标可靠度的隧道全寿命周期灾害控制及设计、施工和养护的动态优化技术，解决了隧道全寿命周期灾害控制及设计施工优化问题，达到了从设计施工阶段控制隧道病害和降低养护成本的效果。特别是开发的隧道智慧速检系统具有检测速度快、精度高等方面的优势，处于国际领先水平。

该项目已取得多项发明专利，发表了大量的高水平论文，培养了大批专业人才。同时该项目的研究成果已推广应用于10多个隧道工程建设中，应用效果显著，产生了巨大的经济效益。总的来说，该项目的创新成果有效推动了隧道工程建设行业的进步。

提名该项目为重庆市科技进步奖一等奖。

 

四、项目简介：

目前我国已投入运营公路隧道数量众多，总长约2万公里。据统计，在服役期的前十年，93.5%的已建山岭隧道的衬砌结构出现了不同程度的开裂、剥落或漏水等病害。这些病害增大山岭隧道养护成本，危及运营安全，导致重大事故时有发生。

由于我国山区水文地质条件十分复杂，遇水膨胀、腐蚀、软化等岩层分布广泛。在水文地质环境影响下，这些岩层和隧道衬砌结构的力学性能将随时间持续劣化，具有十分显著的时变性。同时山岭隧道的钻爆法施工不可避免的对围岩及衬砌结构产生爆破损伤，这些损伤将加剧围岩及衬砌结构力学性能劣化的程度。但在隧道设计、施工和养护中，难以考虑围岩和衬砌结构时变劣化的特性。

为了解决山岭隧道全寿命周期健康状态在围岩与衬砌结构时变特性影响下的准确预测问题、复杂地质段钻爆法施工超欠挖及损伤控制问题和隧道全寿命周期灾害控制及设计施工优化问题，项目组历时16年，综合利用理论分析、室内试验、数值模拟及现场试验等手段，系统开展了“山岭隧道全寿命周期灾害时变机理及控制技术”的研究工作，取得了如下创新成果：

（1）提出了山岭隧道全寿命周期健康状态定量预测理论及方法。系统研究了隧道围岩与衬砌材料的时变机理，建立了衬砌结构时变可靠度理论及模型，并以时变可靠度为预测指标，解决了山岭隧道全寿命周期健康状态在围岩与衬砌结构时变特性影响下的准确预测问题，有效指导了隧道设计、施工及运营维护。

（2）发明了便捷、普适的隧道爆破全过程千万级单元模拟方法和非对称精细化低损伤爆破设计方法，提出了山岭隧道超欠挖及围岩与衬砌结构爆破损伤的控制技术，解决了钻爆法施工超欠挖及损伤控制问题，降低了爆破对围岩及衬砌结构力学性能的劣化效应。

（3）开发了隧道智慧速检系统，建立了隧道病害智能识别模型，发明了基于大数据的目标可靠度评估方法，提出了基于目标可靠度的隧道全寿命周期灾害控制及设计、施工和养护的动态优化技术，解决了隧道全寿命周期灾害控制及设计施工优化问题，达到了从设计施工阶段控制隧道病害和降低养护成本的效果。

本项目共取得授权发明专利10项，发表相关学术论文100余篇，出版专著1部，软件著作6项，培养博士研究生8人、硕士研究生32人。成果已在重庆道真高速及深圳东部过境高速等处的多座新建隧道中得到应用，直接经济效益达5.7亿元。且在已应用成果的新建隧道运营阶段，能有效控制隧道病害的发生，预计节约养护成本达20%以上，后续经济社会效益显著。

 

五、客观评价

1、科技成果鉴定评价

2018年6月4日重庆科技成果转化促进会组织专家对“山岭隧道全寿命周期灾变机理及控制技术”项目进行了科技成果评价，主要评价意见有：项目成果总体达到国际先进水平，其中衬砌时变可靠度预测技术达到国际领先水平。

2、科技查新

（1）在国内外公开发表的文献中，基于“围岩和衬砌材料时变机理”、“隧道全寿命周期动态数值模拟方法”和“隧道衬砌结构时变可靠度理论”建立的“山岭隧道全寿命周期健康状态预测理论及方法”，除本项目研究文献，未见其它相关文献报道。

（2）在国内外公开发表的文献中，基于“隧道爆破全过程千万级单元模拟的便捷、普适方法”和“非对称精细化装药技术”建立的“山岭隧道超欠挖及围岩-衬砌结构爆破损伤的控制理论及方法”，除本项目研究文献，未见其它相关文献报道。

（3）本项目提出的“基于目标可靠度的隧道全寿命周期灾害控制及设计、施工和养护的优化理论及方法”，以满足衬砌结构全寿命周期内各时间节点可靠度需求为目的，反馈优化设计、施工和养护方案，采用抗膨胀、防腐蚀、抗软化、防排水等技术措施，达到从设计施工阶段控制隧道病害和降低养护成本的效果，除本项目研究文献，未见其它相关文献报道。

 

六、应用情况

项目组成员在全国推广山岭隧道超欠挖及围岩与衬砌结构爆破损伤的控制技术和基于目标可靠度的隧道全寿命周期灾害控制及设计、施工和养护的动态优化技术，先后在深圳东部过境高速莲塘隧道、重庆道真高速马嘴隧道、太行山高速邢台段牛峪南坪隧道与北沟隧道等、黄瓜山隧道、云南建个元高速五老峰隧道与咪的村隧道等、重庆安稳电厂运输系统配套工程、云南华丽高速隧道、福平铁路1、2、4标段隧道等多项工程中得到应用，取得了显著的经济效益和综合效益，其中直接经济效益达5.7亿元.

目前，项目组将进一步发挥产学研合作优势，开展技术的宣讲工作，开展更广泛的技术推广工作，将项目成果推广到更广泛的工程实践中。

 

七、主要知识产权和标准规范等目录:

知识产权类别	知识产权具体名称	授权号	权利人	发明专利有效状态
发明专利	近水平软硬互层围岩隧道施工工艺优化方法	ZL201610827993.9	重庆大学	有效
发明专利	一种隧道开挖全过程模拟方法	ZL201510600424.6	重庆大学	有效
发明专利	一种隧道抗膨胀支护设计方法	ZL201510695958.1	中电建路桥集团有限公司	有效
发明专利	一种膨胀性围岩隧道底板的设计方法	ZL201710943036.7	重庆大学	有效
发明专利	一种用纳米二氧化硅进行钢筋混凝土防腐蚀的方法	ZL201510604000.7	重庆大学	有效
发明专利	多因素石膏岩膨胀试验方法	ZL201510058800.3	中电建路桥集团有限公司；重庆大学	有效
发明专利	多因素作用下石膏岩对混凝土腐蚀效果试验方法	ZL201510059604.8	中电建路桥集团有限公司；重庆大学	有效
发明专利	多因素作用下石膏岩对混凝土腐蚀效果的试验装置	ZL201510058798.X	中电建路桥集团有限公司；重庆大学	有效
计算机软件著作权	基于ANSYS隧道围岩全过程非对称精细化装药爆破分析软件	2018SR544576	任松；陈结；马龙浩；赵云锋；蔡燕燕	有效
计算机软件著作权	隧道及路面机器视觉速检系统采集软件	2019SR0507393	任松	有效