項目8深部巖體復(fù)雜力學響應(yīng)關(guān)鍵實驗技術(shù)與裝備中國科學院武漢分院

1、 項目名稱：深部巖體復(fù)雜力學響應(yīng)關(guān)鍵實驗技術(shù)與裝備 提名單位:中國科學院武漢分院 提名意見：該項目在科技部973課題、國家自然科學基金及十余項重大工程等項目資助下，針對傳統(tǒng)巖石力學試驗與測試技術(shù)面臨的深部復(fù)雜應(yīng)力條件難以準確模擬、高應(yīng)力高水壓耦合特性難以精細測定、原位巖體力學響應(yīng)難以全面揭示等難題，通過試驗方法和技術(shù)的創(chuàng)新與集成，發(fā)明了復(fù)雜應(yīng)力條件下巖石精細力學試驗新技術(shù)與系列關(guān)鍵裝備；發(fā)明了高應(yīng)力和高水壓下巖石流固耦合精細可視化試驗新技術(shù)與系列關(guān)鍵裝備；發(fā)明了深部巖體力學響應(yīng)高精度和智能化原位測試新技術(shù)與系列關(guān)鍵裝備。項目研究成果形成了鮮明特色與優(yōu)勢，發(fā)展和完善了巖石力學試驗技術(shù)體系，提升了

2、深部巖體力學試驗技術(shù)水平，項目成果形成技術(shù)或產(chǎn)品推廣至10余所院校，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。本項目形成授權(quán)專利41項（發(fā)明專利15項）、軟件著作權(quán)3項，受理發(fā)明專利51項（美國發(fā)明專利2項），制定標準3部，發(fā)表SCI/EI論文29篇，出版專著1部，做國內(nèi)外學術(shù)會議特邀/大會報告6次。該項目成果有力推進了巖石力學試驗技術(shù)由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)變，顯著提升了我國在本領(lǐng)域的領(lǐng)先水平和國際競爭力。 提名該項目湖北省技術(shù)發(fā)明獎一等獎。 項目簡介:本項目屬于礦山、水利水電、交通、軍工等深部工程領(lǐng)域?！耙粠б宦贰?、“西部大開發(fā)”等國家戰(zhàn)略的實施催生了一大批深地工程（如深埋水工隧洞、交通隧道

3、等）。深部高應(yīng)力和高水壓導(dǎo)致巖爆和突水等重大災(zāi)害頻發(fā)，根本原因在于傳統(tǒng)巖石力學試驗技術(shù)在深部高應(yīng)力條件下存在本質(zhì)理論缺陷、缺乏針對深部復(fù)雜應(yīng)力和高水壓條件的完善的精細試驗手段等一系列瓶頸難題，嚴重制約了對深部巖體復(fù)雜力學響應(yīng)的認知及災(zāi)害防控技術(shù)的發(fā)展。本項目突破傳統(tǒng)巖石力學試驗技術(shù)的缺陷和局限，自主研發(fā)了從復(fù)雜應(yīng)力巖石力學試驗、高水壓流固耦合試驗到原位測試多尺度互補的系列關(guān)鍵新技術(shù)，形成了深部巖體復(fù)雜力學響應(yīng)的精細化實驗裝備體系。主要技術(shù)發(fā)明和創(chuàng)新如下：（1）發(fā)明了復(fù)雜應(yīng)力條件下巖石精細力學試驗新技術(shù)與系列關(guān)鍵裝備，實現(xiàn)了對深部巖體典型復(fù)雜應(yīng)力路徑、應(yīng)力條件以及典型破壞模式和機制的精細力學試驗

4、，解決了傳統(tǒng)巖石力學試驗技術(shù)只能考慮主應(yīng)力量值改變而無法反映應(yīng)力主軸旋轉(zhuǎn)等關(guān)鍵技術(shù)缺陷。（2）發(fā)明了高應(yīng)力和高水壓下巖石流固耦合精細可視化試驗新技術(shù)與系列關(guān)鍵裝備，使得流固耦合宏觀特性的高精度試驗與細觀機制的精細可視化測定成為可能，引領(lǐng)了巖石多場耦合先進試驗技術(shù)和精密儀器的發(fā)展，打破了歐美發(fā)達國家對本領(lǐng)域的長期壟斷。（3）發(fā)明了深部巖體力學響應(yīng)高精度和智能化原位測試新技術(shù)與系列關(guān)鍵裝備，實現(xiàn)了高應(yīng)力和巖爆等災(zāi)害條件下深部巖體多吧 元信息智能化、集成化、高精度安全測試，解決了高應(yīng)力下傳統(tǒng)應(yīng)力測試技術(shù)存在本質(zhì)理論缺陷等關(guān)鍵問題。 相關(guān)儀器在國內(nèi)外30余家研究單位推廣，為我國最新一代核電技術(shù)“華龍一

5、號”以及錦屏二級電站等重大工程的安全設(shè)計和建設(shè)提供了重要技術(shù)支撐，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益?？陀^評價1. 知識產(chǎn)權(quán)與學術(shù)評價（1）授權(quán)專利41項（發(fā)明專利15項）、軟件著作權(quán)3項，受理發(fā)明專利51項（美國發(fā)明專利1項），制定標準3部，發(fā)表SCI/EI論文29篇，出版專著1部，做國內(nèi)外學術(shù)會議特邀/大會報告6次。（2）技術(shù)發(fā)明點一中關(guān)于巖石剪切試驗成果的論文，評審專家認為“這一工作對于理解深埋硬巖隧洞結(jié)構(gòu)面動態(tài)剪切破壞導(dǎo)致的巖爆非常有價值，研究所得到的結(jié)果和結(jié)論可用于指導(dǎo)滑移型巖爆的風險評價和防控”。（3）技術(shù)發(fā)明點一中關(guān)于巖石力學試驗成果的論文，評審專家認為“研究主題具有顯著的實際重要性

6、, , 這是一個很好和有意義的工作，為我們提供了一些有價值的結(jié)論，可以用于指導(dǎo)深埋隧洞或礦山建設(shè)中滑移型巖爆的風險評價和防控”。 （4）技術(shù)發(fā)明點二中關(guān)于流固耦合試驗成果的論文，評審專家認為“論文包含了一些非常有意義的和原創(chuàng)性的貢獻”。（5）技術(shù)發(fā)明點三中關(guān)于原位試驗成果的論文，評審專家認為“揭示的EDZ主要集中在掌子面前方2m和后方6m的演化形成規(guī)律顛覆了傳統(tǒng)認識，這一解釋具有重要意義，而以往的很多研究認為EDZ在掌子面后方才開始形成”。 （6）各項技術(shù)發(fā)明成果，應(yīng)邀在國際多尺度巖土力學與地下工程研討會、全國巖石力學與工程試驗及測試技術(shù)學術(shù)交流會等國內(nèi)外重要學術(shù)會議上做大會或特邀報告6次。2

7、. 查新報告查新報告：本次檢索范圍所選國內(nèi)外公開發(fā)表的中外文文獻中，針對本項目的查新點內(nèi)容，除了項目組研究成果外，國內(nèi)外未見與委托方查新店相同的深部巖體復(fù)雜力學響應(yīng)關(guān)鍵實驗技術(shù)與裝備。3. 專家評價 中國巖石力學與工程學會理事長何滿潮院士、中科院副院長張亞平院士、北京大學原校長/中科院原副院長王恩哥院士等專家對于本項目成果和產(chǎn)業(yè)化工作給予高度評價，如何滿潮院士認為“巖石空心圓柱扭剪試驗儀器是巖石力學領(lǐng)域的一項突破，體現(xiàn)了“中國創(chuàng)造”的水平”；張亞平院士認為“堅持自主創(chuàng)新值得贊賞，產(chǎn)業(yè)化工作卓有成效”。推廣應(yīng)用情況本成果研發(fā)的相關(guān)實驗儀器已被北京雙杰特科技有限公司（世界先進巖土工程測試儀器代理商

8、）、武漢輝景科技有限公司代理銷售，得到了中國地質(zhì)大學（武漢）、武漢大學、中國礦業(yè)大學等5家科研單位的應(yīng)用，取得了較好的科研成果。本成果形成的相關(guān)發(fā)明專利技術(shù)，已被青島乾坤興智能科技有限公司（國內(nèi)高端巖土試驗機領(lǐng)軍企業(yè)）、成都東華卓越科技有限公司、青島鵬特機電設(shè)備有限公司、北京安瑞斯機電設(shè)備有限公司、青島揚亞機械電子有限公司等5家試驗機和氣動液壓廠家引進，應(yīng)用于巖石三軸耦合實驗儀、巖石真三軸實驗儀、巖石動靜力三軸試驗系統(tǒng)、巖石多場耦合實驗儀、巖石空心圓柱扭剪試驗系統(tǒng)等型號試驗測試儀器的研制，研制出來的一系列設(shè)備已被全國30余家高校、工程生產(chǎn)單位應(yīng)用，得到了廣大科研同行的廣泛認可，初步在國內(nèi)形成了

9、“武漢巖土所高端試驗機技術(shù)和品牌”的口碑。其中，由于巖石THMC耦合實驗儀器的優(yōu)異性能，已與法國國家科研中心LML實驗室、法國里爾中央理工大學(ECDL)等國際權(quán)威研究機構(gòu)達成了推廣協(xié)議。此外，本成果形成的超高壓密封、高溫液壓傳動、高精度閉環(huán)伺服控制、超高壓高溫下傳感器封裝等一系列關(guān)鍵技術(shù)和制造工藝，已被武漢華液傳動制造有限公司、東莞市三肯自動化科技有限公司、揚州市江都永堅有限公司等3家公司引進，用于高精度高壓液壓控制關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，生產(chǎn)出的相關(guān)液壓氣動技術(shù)產(chǎn)品的壓力范圍和控制精度有了顯著的提高，取得了可觀的經(jīng)濟效益。 本成果研發(fā)的室內(nèi)試驗測試儀器和深部巖體力學響應(yīng)關(guān)鍵原位測試技術(shù)與裝備成功應(yīng)

10、用于我國華龍一號核電機組（我國新一代國際上技術(shù)最先進的核電機組）、錦屏二級水電站深埋引水隧洞（世界上埋深最大）、拉林高等級公路米拉山隧道（世界海拔最高的公路特長隧道）、湖北省保(康)宜(昌)高速公路紅巖寺隧道（高風險巖溶隧道、突水突泥嚴重）、丹巴水電站深埋引水隧洞、蘭州水源地輸水隧洞等重大深部巖體工程項目，獲得了豐富可靠的試驗成果，為相關(guān)工程的設(shè)計、施工和運營提供了重要依據(jù)，為分析電廠施工全過程地基變形演化過程分析提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為高地應(yīng)力、高水壓、突水突泥等一系列高難度問題的解決提供了重要依據(jù)和支撐，保障工程順利完成，取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。主要完成人情況姓 名周輝性別男排名1國籍中

11、國工作單位中國科學院武漢巖土力學研究所行政職務(wù)二級單位巖土力學與工程國家重點實驗室技術(shù)職稱研究員完成單位中國科學院武漢巖土力學研究所所在地湖北武漢單位性質(zhì)非轉(zhuǎn)制研究院所參與本項目的起止時間2011-01-01至2017-12-31對本項目主要學術(shù)貢獻：1、全面負責組織與實施本項目的技術(shù)發(fā)明和推廣應(yīng)用；2、技術(shù)發(fā)明點一“復(fù)雜應(yīng)力條件下巖石精細力學試驗新技術(shù)與系列關(guān)鍵裝備”的主要研發(fā)者和推廣應(yīng)用的主要組織實施者；3、技術(shù)發(fā)明點一“巖石空心圓柱扭剪試驗系統(tǒng)”和“巖石動靜力三軸高壓（流變）試驗系統(tǒng)”的研發(fā)。4、在本項目中投入的工作量占本人工作量的百分比為60%。姓 名胡大偉性別男排名2國籍中國工作單位

12、中國科學院武漢巖土力學研究所行政職務(wù)二級單位巖土力學與工程國家重點實驗室技術(shù)職稱研究員完成單位中國科學院武漢巖土力學研究所所在地湖北武漢單位性質(zhì)非轉(zhuǎn)制研究院所參與本項目的起止時間2011-01-01至2017-12-31對本項目主要學術(shù)貢獻：1、技術(shù)發(fā)明點二“高應(yīng)力和高水壓下巖石流固耦合精細可視化試驗新技術(shù)與系列關(guān)鍵裝備”的主要研發(fā)者和推廣應(yīng)用者；2、技術(shù)發(fā)明點二中“巖石溫度-滲流-應(yīng)力-化學(THMC)多場耦合試驗系統(tǒng)”和“低滲巖石氣體滲透耦合試驗儀”的研發(fā)；3、在本項目中投入的工作量占本人工作量的百分比為60%。姓 名張傳慶性別男排名3國籍中國工作單位中國科學院武漢巖土力學研究所行政職務(wù)二

13、級單位巖土力學與工程國家重點實驗室技術(shù)職稱研究員完成單位中國科學院武漢巖土力學研究所所在地湖北武漢單位性質(zhì)非轉(zhuǎn)制研究院所參與本項目的起止時間2011-01-01至2017-12-31對本項目主要學術(shù)貢獻：1、技術(shù)發(fā)明點一中“巖石自平衡真/常三軸試驗系統(tǒng)”研發(fā)；2、技術(shù)發(fā)明點三“深部巖體力學響應(yīng)高精度和智能化原位測試新技術(shù)與系列關(guān)鍵裝備”中主要研發(fā)者和推廣應(yīng)用的主要實施者；3、在本項目中投入的工作量占本人工作量的百分比為60%。姓 名楊凡杰性別男排名4國籍中國工作單位中國科學院武漢巖土力學研究所行政職務(wù)二級單位巖土力學與工程國家重點實驗室技術(shù)職稱助理研究員完成單位中國科學院武漢巖土力學研究所所在

14、地湖北武漢單位性質(zhì)非轉(zhuǎn)制研究院所參與本項目的起止時間2011-01-01至2017-12-31對本項目主要學術(shù)貢獻：1、技術(shù)發(fā)明點一中“巖石（節(jié)理/裂隙）拉/壓-剪切組合試驗系統(tǒng)”的研發(fā)；2、技術(shù)發(fā)明點二中“巖石流固耦合三軸PET-CT試驗儀”的研發(fā)；3、在本項目中投入的工作量占本人工作量的百分比為50%。姓 名盧景景性別女排名5國籍中國工作單位中國科學院武漢巖土力學研究所行政職務(wù)二級單位巖土力學與工程國家重點實驗室技術(shù)職稱助理研究員完成單位中國科學院武漢巖土力學研究所所在地湖北武漢單位性質(zhì)非轉(zhuǎn)制研究院所參與本項目的起止時間2011-01-01至2017-12-31對本項目主要學術(shù)貢獻：1、技

15、術(shù)發(fā)明點三中“考慮鉆孔壁巖石損傷的高地應(yīng)力測試技術(shù)”的研發(fā)。2、技術(shù)發(fā)明點三中“深部巖體力學響應(yīng)原位測孔機器人”的研發(fā)；3、在本項目中投入的工作量占本人工作量的百分比為50%。姓 名劉寧性別男排名6國籍中國工作單位中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司行政職務(wù)二級單位技術(shù)職稱教授級高工完成單位中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司所在地浙江省杭州市單位性質(zhì)國有企業(yè)參與本項目的起止時間2011-01-01至2017-12-31對本項目主要學術(shù)貢獻：1、技術(shù)發(fā)明點三中“深部巖體力學響應(yīng)多元信息綜合集成原位測試技術(shù)”的研發(fā)；2、技術(shù)發(fā)明點三“深部巖體力學響應(yīng)高精度和智能化原位測試新技術(shù)與系列關(guān)鍵裝備

16、”現(xiàn)場工程應(yīng)用的主要組織實施者；3、在本項目中投入的工作量占本人工作量的百分比為50%。主要完成單位情況單位名稱中國科學院武漢巖土力學研究所第1完成單位單位性質(zhì)非轉(zhuǎn)制科研院所聯(lián)系人任重聯(lián)系電子信箱zren通訊地址及郵政編碼湖北武漢武昌區(qū)小洪山2號 430071主要貢獻1、負責本項目的全面研究工作，包括：技術(shù)方法的提出、研發(fā)方案的制定、具體的實施過程以及工程應(yīng)用等；2、發(fā)明了復(fù)雜應(yīng)力條件下巖石精細力學試驗新技術(shù)與系列關(guān)鍵裝備；3、發(fā)明了高應(yīng)力和高水壓下巖石流固耦合精細可視化試驗新技術(shù)與系列關(guān)鍵裝備；4、發(fā)明了考慮鉆孔壁巖石損傷的高地應(yīng)力測試

17、技術(shù)和深部巖體力學響應(yīng)原位測孔機器人；5、推廣本項目技術(shù)發(fā)明和研發(fā)成果應(yīng)用于10余家院校、設(shè)備廠商，并成功應(yīng)用于華龍一號核電機組廠房地基標準化技術(shù)研究以及蘭州水源地輸水隧洞等多項國家大型水利水電工程中，取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。單位名稱中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司第2完成單位單位性質(zhì)國有企業(yè)主要貢獻1、負責本項目深部巖體力學響應(yīng)多元信息綜合集成原位測試技術(shù)的研發(fā)；2、負責本項目整體成果推廣應(yīng)用于多項國家大型水利水電工程中，成功解決了錦屏二級水電站、丹巴水電站、楊房溝水電站等工程深部巖體力學響應(yīng)、巖體力學參數(shù)獲取等難題，取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。完成人合作關(guān)系說明該項目成果主要由中

18、國科學院武漢巖土力學研究所牽頭并聯(lián)合中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司開展了長期科研攻關(guān)。中國科學院武漢巖土力學研究所負責本項目的全面研究工作，包括：技術(shù)方法的提出、研發(fā)方案的制定、具體的實施過程以及工程應(yīng)用等。中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司負責深部巖體力學響應(yīng)多元信息綜合集成原位測試技術(shù)的研發(fā)及將整體成果推廣應(yīng)用于多項國家大型水利水電工程中。項目第一完成人與胡大偉、張傳慶、楊凡杰、盧景景等人，從2016年01月01日至2017年12月31日共同承擔了巖石空心圓柱扭剪儀項目，取得了授權(quán)發(fā)明專利3項，受理發(fā)明專利6項（美國發(fā)明專利1項），軟件著作權(quán)1項。項目第一完成人與胡大偉、張傳慶、楊凡杰、盧景景、劉寧，從2014年01月01日至2015年12月31日共同承擔了考慮鉆孔壁圍巖損傷的高地應(yīng)力測試方法與系統(tǒng)項目，