近10年岩石工程主要进展与成就--以国家三大奖为例

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近10 年岩石工程主要进展与成就--以国家三大

奖为例

随着国民经济的高速发展，中国岩石工程取得了举世瞩目的成就。国家科技奖励是这些成就的

集中体现，表 1列举了近 10a（2003~2013 年）与岩石力学与岩土工程直接相关的国家级奖励

54 项（含 5项发明奖，不包括涉密奖项），涉及获奖单位 130 余家。奖项的第一完成人大多是

中国岩石力学与工程领域的着名中年专家学者。

一、隧道与地下工程。

特长铁路隧道修建、深部盐矿采卤溶腔大型地下储气库建设关键技术、深层盐膏岩蠕变规律及

其在石油工程中的应用和大幅度提高油气产量的非平面压裂技术与工业化应用；大型岩体工程

稳定性和优化的分析方法、硬岩高应力灾害孕育过程的机制、预警与动态调控关键技术和大型

水利水电工程可视化仿真技术；地下工程水害防治新技术和隧道含水构造等不良地质超前预报

定量识别及其灾害防治关键技术。

二、煤炭开采与瓦斯抽采。

复杂特困条件下高瓦斯煤层群瓦斯抽放理论、煤与瓦斯突出矿井深部动力灾害一体化预测与防

治关键技术；煤岩电磁辐射的力电耦合理论模型与冲击矿压统一预测准则和煤矿冲击地压预测

与防治成套技术；煤矿巷道高效安全支护成套技术创新体系、破碎岩体渗流规律及其在煤矿突

水防治中的应用、煤矿千米深部岩巷稳定控制、中国东部煤矿深井巷道松软围岩失稳安全控制

关键技术和综放开采顶煤放出理论与厚煤层开采围岩控制技术；矿井（隧道）复杂地质构造探

测装备、HEMS 降温装备系统及深井热害控制技术和煤矿井下地质力学原位快速测试及围岩控

制技术。

三、金属矿及其他非煤矿山（磷矿和盐矿）开采。

深部开采动力灾害预测及其危害性评价理论；金属矿床无废害、矿岩致裂控制和金属矿产资源

–安全与灾害控制；复杂破碎条件下露天地下联合高效开采；深部（含海底）大型金属矿高效

开采与安全保障关键技术及空区处理方法；散体动力学应用技术和磷化工全废料自胶凝充填采

“ ” “ ”矿技术；深部岩巷围岩三高一软特点的稳定性分析方法与分步联合控制理论 ;岩石破裂过程

失稳理论、破断岩体表面形貌与力学行为研究等。

四、大坝与边坡工程。

中国西南高边坡稳定性评价及灾害防治、三峡库区巨型古滑体稳态预测预报及信息化选址技

术、重大滑坡减灾防灾关键支撑技术和基于演化过程的滑坡地质灾害防控技术；大坝与坝基安

全监控理论、高混凝土坝整体稳定安全控制新理论及工程应用、高坝动静力超载破损机制与安

全评价方法；水利水电工程渗流多层次控制理论和复杂岩体多场广义耦合理论及工程应用；岩

石力学智能反馈分析方法及其工程应用和岩体爆破振动效应定量评价理论；大型结构与土体接

触面力学试验系统研制及应用等。

五、公路建设。

膨胀土地区公路建设成套技术、南方山区特殊土公路路基处治关键技术；高海拔地区大型公路

隧道建设与营运关键技术、岩溶地区公路建设和复杂地形地质条件下山区高速公路建设成套技

术等。

六、近 10 年荣获国家奖励的岩石工程主要创新点和成就。

1、秦岭特长铁路隧道修建技术（2003 ）；国家科技进步奖一等奖，铁道第一勘察设计院。

研究内容主要包含六大类、24 个项目及 44 个子项，在 TBM 施工及配套技术、隧道灾害地质

预测预报及防治技术、硬岩平导钻爆法快速掘进技术、轨道结构、运营通风及供电技术、综合

防灾及运营维护管理技术等铁路特长隧道工程建设和运营管理等技术领域取得了创新成果。研

究保证了隧道高速度、高标准、高质量的建成。秦岭隧道的成功修建，标志着中国在隧道建设

的工程规模和总体水平上进入了世界先进行列。

2、地下工程水害防治新技术（2004 ）；国家技术发明奖二等奖，王衡。

发明了 BR 型系列防水剂，掺入混凝土可降低混凝土pH 值，抗腐，无毒。凝固时间可调，提

高强度20% 以上，抗渗S32,耐久性稳定。该项目创造了干法迎水堵漏法，锚喷治水支护，BR

低碱速凝，在渗水基岩喷射物能黏着成型，增强抗渗，抑制化腐，融治水与支护自防水的双重

效果。

3、大型岩体工程稳定性和优化的分析方法及应用（2004）；国家科技进步奖二等奖，冯夏

庭。

建立了加锚节理岩体的二维和三维计算模型和损伤演化方程及锚杆控制裂纹失稳扩展的突变模

型，为正确评价围岩的稳定性和有效的加固方案优化设计提供了依据。将遗传进化算法、神经

网络和并行计算等理论引入到岩体施工优化领域，建立了大型地下洞室群施工开挖顺序、支护

加固的智能全局优化方法。

4、深层盐膏岩蠕变规律及其在石油工程中的应用（2005）；国家科技进步奖二等奖，杨春

和。

建立了有效的深层盐膏岩蠕动变形的三维计算模型。提出最优化的泥浆密度和井眼稳定性评估

方法。提出新的三维条件下套管柱设计及深层盐膏岩层套管使用寿命预测方法。本项目在实际

应用中解决了制约盐膏层钻井的缩径卡钻及套管非正常损坏等技术瓶颈问题。蠕动压力预测精

度达95%以上，穿盐成功率 100% 、钻井成功率 100%.

5、高海拔地区大型公路隧道建设与营运关键技术及应用（2008）；国家科技进步奖二等奖，

何川。

建立了季节性冻融、冻胀地区特长公路隧道的抗防冻设计体系；建立了隧道信息化施工的概念

模型和围岩类别智能判别模型，构建了复杂条件下隧道施工阶段围岩稳定性分析和评价的综合

集成方法体系；提出了围岩大变形的一种全新定义和大变形的7 种力学机制和模型，建立了大

变形分析和分级体系，以及大变形预测的概念系统；提出了平导压入分段纵向式通风的理论计

算方法以及火灾救援通风模式。

6、大幅度提高油气产量的非平面压裂技术与工业化应用（2009）；国家科技进步奖二等奖，

陈勉。

提出了非平面水力裂缝模型。模型预测的裂缝延伸精度在 90%以上。形成了压裂空间物理力学

参数三维精细预测方法。精度提高了 21%~53%,并为国内外石油工程界广泛采用。建立了控制

压裂设计方法。

解决了非连续、非均质、各向异性储层的压裂设计这一世界性难题。形成了适合不同储层特征

的非平面控制压裂增产技术，实现了设计控制下的水力裂缝延伸和转向。

7、岩体爆破振动效应定量评价理论与精细化控制技术及工程应用（2010）；国家科技进步奖

二等奖，李海波。

针对工程岩体爆破振动效应评价和控制中的关键科技难题，开展了爆破振动传播规律、工程岩

体爆破振动影响评价方法和理论、工程岩体爆破损伤和动力稳定性控制技术 3 个方面的研究工

作，形成了岩体爆破振动效应定量评价理论与精细化控制技术的系统研究成果。

8、隧道含水构造等不良地质超前预报定量识别及其灾害防治关键技术（2011）；国家科技进

步奖二等奖，李术才。

提出隧道含水构造等不良地质超前预报定量识别的理论与方法，研发了复合式激发极化法等隧

道超前地质预报技术与装备，建立了四阶段全过程的不良地质综合超前预报技术体系，研发了

新型注浆材料及工艺，实现了隧道工程动水的有效治理。

9、深部盐矿采卤溶腔大型地下储气库建设关键技术及应用（2011）；国家科技进步奖二等

奖，杨春和。

系统开展了地下工程开挖诱发灾害防控关键技术研究，以及层状盐岩盐矿水溶造腔、地下储气

库运行参数设计及运营关键技术的研究，项目多项研究成果已编入行业或企业标准，为中国在

层状盐岩地层实施油气地下储备的选址、溶腔参数设计、水溶造腔施工及储气库运营提供了科

学技术支撑。

10、地下工程开挖诱发灾害防控关键技术开发及应用（2012）；国家科技进步奖二等奖，吴顺

川。

该项目在隔患方面，开发了 3 “ ”套主动预防隔患专有技术，解决了地下工程穿越开挖与超近结

–构物的隔离难题。在辨险方面，创建了工程尺度等效岩体分析方法，建立了岩体衬砌相互作

用变形协调解析关系，提出了应变状态突变预警阈值确定方法。在控塌方面，创造了 4 套垮塌

地下结构功能恢复技术，实现了垮塌地下工程的 100% 功能恢复，与传统方法相比工效提高

80% 以上。

11、硬岩高应力灾害孕育过程的机制、预警与动态调控关键技术（2013）；国家科技进步奖二

等奖，冯夏庭。

自主研发了硬岩微破裂信息实时有效捕获技术，提出了岩石破裂类型识别的 P 波发育度指标和

→改进矩张量方法，建立了高应力灾害风险估计与预警的综合集成方法，提出了减少能量集中

→ “ ”预释放与转移能量吸收能量等高应力灾害主动调控三步走的学术思想和优化设计方法，建

立了高应力灾害孕育过程动态调控方法和技术体系。研究成果在国内外多个金属矿山及深部岩

石工程获得了成功应用。

12、复杂特困条件下高瓦斯煤层群瓦斯抽放理论研究与工程实践（2003）；国家科技进步奖二

等奖，袁亮。

研发在不具备开采卸压层的首采煤层开采时的瓦斯抽放技术；远距离上卸压层远程卸压瓦斯抽

放技术；多重开采下卸压层瓦斯抽放技术。建立了煤与瓦斯共采新型瓦斯抽放工程体系。首

“ ” “创环形裂隙圈走向长钻孔法或巷道法瓦斯抽放和卸压煤层底板岩巷和网格式上向穿层钻孔

”瓦斯抽放方法。解决了淮南矿区低透气性高瓦斯突出煤层群安全开采问题，推动了中国煤炭

行业瓦斯抽放技术进步和安全生产。

13、煤矿巷道高效安全支护成套技术创新体系及应用（2005）；国家科技进步奖二等奖，康红

普。

锚杆支护理论、巷道围岩地质力学测试技术、动态信息设计法与软件、高强度树脂锚杆与锚索

支护材料、锚杆钻机与快速施工技术、矿压监测仪器及技术、锚杆与注浆联合加固技术及综采

放顶煤、深部开采等复杂困难条件巷道支护技术。开发的巷道支护成套技术为煤矿提供了首选

的、高效安全的巷道支护方式，是继中国煤矿成功应用综合机械化采煤技术以来，采掘技术的

又一次革命。

14、煤矿冲击矿压电磁辐射监测预警技术与装备及其应用（2006）；国家科技进步奖二等奖，

何学秋。

揭示了煤岩冲击破坏过程的电磁辐射规律，首次从理论上建立了煤岩电磁辐射的力电耦合理论

模型和冲击矿压统一预测准则，发明了冲击矿压的电磁辐射实时监测预警技术和装备，实现了

对冲击矿压的非接触、定向区域、在线式监测及分级预警，技术先进，操作简便，优点突出。

15、破碎岩体渗流规律及其在煤矿突水防治中的应用研究（2007）；国家科技进步奖二等奖，

缪协兴。

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摘要：

近10年岩石工程主要进展与成就--以国家三大奖为例随着国民经济的高速发展，中国岩石工程取得了举世瞩目的成就。国家科技奖励是这些成就的集中体现，表1列举了近10a（2003~2013年）与岩石力学与岩土工程直接相关的国家级奖励54项（含5项发明奖，不包括涉密奖项），涉及获奖单位130余家。奖项的第一完成人大多是中国岩石力学与工程领域的着名中年专家学者。一、隧道与地下工程。特长铁路隧道修建、深部盐矿采卤溶腔大型地下储气库建设关键技术、深层盐膏岩蠕变规律及其在石油工程中的应用和大幅度提高油气产量的非平面压裂技术与工业化应用；大型岩体工程稳定性和优化的分析方法、硬岩高应力灾害孕育过程的机制、预警与动态...

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