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    申报2021年度河北省科学技术进步奖项目公示

    2021-6-1 10:35:24

     根据《河北省科学技术奖励办法》拟将下列科研项目申报《2021年度河北省科学技术进步奖》,按照《2021年度河北省科学技术奖励提名工作手册》要求,科学技术进步奖对项目名称、提名单位(专家)、项目简介、主要完成单位及创新推广贡献、应用情况及效益情况、主要知识产权和标准规范等目录、主要完成人情况、完成人合作关系说明及完成人合作关系情况汇总表等情况于2021年6月1日至2021年6月7日进行公示。

     对于该项目有异议者,请通过书面形式报至单位技术质量部,电话0311-66723268。

     项目名称:基于新型城镇化的岩溶区岩土工程成套技术研究与应用

     提名单位:河北省住房和城乡建设厅

     申报奖种:河北省科学技术进步奖

     项目简介:

     项目来源:项目申报河北省科技进步奖二等奖及以上;所属领域为土木建筑工程;来源于河北省科技计划和河北省建设科技计划。

     项目背景:我国是世界上岩溶最发育的国家之一。岩溶塌陷是岩溶区特有的地质灾害类型,具突发性和不确定性特点。近年来,随着国家新型城镇化战略的实施,岩溶区土地资源、水资源开发增强,由此引发的岩溶塌陷问题日益严重,给人民生命财产带来了重大损失,每年损失数以百亿元。

     岩溶区新型城镇化建设,首先面对的是岩溶地基稳定性、岩溶地基勘察与处治等岩土工程问题。研究和解决这些问题,对于提高岩溶区新型城镇化建设水平、保障人民生命财产安全具有重大意义。本项目结合工程实践,通过引入先进技术和理论,研发针对性解决方案,通过二十年的攻关,形成了一套面向新型城镇化建设的岩溶区岩土工程成套技术。

     主要技术内容及创新点:1) 首次构建了岩溶地面塌陷形成机制的“天窗”论。“天窗”论以溶洞顶板黏土层特征,地下水特征,溶洞顶板基岩的完整程度,场地断层分布为岩溶地面塌陷形成机制的核心要素,为岩溶地基稳定性评价提供了理论基础。

     2) 提出了基于权重反分析、logistic模型和云模型理论的岩溶地面塌陷评价新方法,其与基于GIS平台的城市岩溶勘察信息系统,共同构成了岩溶地基稳定性评价系统。

     3) 基于广义Hoek-Brown准则和极限定理上限法,建立了溶洞顶板临界安全厚度的定量评价标准,该标准是国家规范的重要补充;提出了可考虑穿越溶洞段桩身压屈的穿越单个溶洞和穿越串珠状溶洞的基桩竖向极限承载力计算方法,编写了应用程序。

     4)研发了成套岩溶地基勘察处治新技术,包括基于球面波反射原理的桩底岩溶无损探测方法,环保型岩溶充填方法,水力充填注浆法,岩溶发育区灌注桩施工方法等。

     5)研究了岩溶区红黏土在静动荷载作用下的变形和强度特性以及强夯加固后红黏土地基的水稳定性,提出了红黏土地基强夯加固技术标准。

     技术经济指标:1)开发的城市岩溶勘察信息系统与岩溶地面塌陷评价新方法共同构成了岩溶地基稳定性评价系统。系统已收录102个工程案例,广泛应用于岩溶勘察,准确性大大提高。

     2)开发的岩溶充填法,注浆法,岩溶区灌注桩施工法,所用材料为废弃尾矿,体现了绿色环保发展理念。

     3)建立的溶洞顶板临界安全厚度定量评价方法,给出了I~IV级岩体的临界厚径比建议值,与国家规范对比证明了其合理性和科学性,是国家规范的重要补充。

     4)开发的岩溶区红黏土强夯加固新技术,可提高地基承载力50%,节约工程造价30%,经多个项目验证了其有效性。

     主要完成单位及创新推广贡献

     河北建设勘察研究院有限公司负责项目的整体策划、组织实施和完成,并将本项目的研究成果在实际工程中进行推广应用。

     北京交通大学合作完成了专题岩溶区红黏土静动力荷载作用下的变形和强度特性研究。

     河北省交通规划设计院研究合作完成了岩溶区地基稳定性综合评价系统的研究,并编写了相应的计算应用程序,参与完成了《城市岩溶勘察信息系统》的研发与工程应用,参与完成了浅埋溶洞的环保型充填方法研究,参与完成了河北省地方标准《岩溶区岩土工程技术标准》的编制,并在多条段涉岩溶区的高速公路勘察设计工作中将课题成果进行了推广应用。

     石家庄铁道大学合作完成了穿越大型溶洞型基桩竖向极限承载力设计理论,基于广义Hoek-Brown准则和极限定理上限法,建立了溶洞顶板临界安全厚度的定量评价标准,该标准可考虑基桩直径、溶洞跨径、岩体完整性、岩石单轴抗压强度和坚硬程度;提出了可考虑穿越溶洞段桩身压屈的穿越单个溶洞和穿越串珠状溶洞的基桩竖向极限承载力计算方法,并编写了相应的应用程序。

     唐山中冶地岩土工程有限公司合作参与了本项目部分内容的研究与实施,包括岩溶区地基稳定性综合评价系统研究、岩溶区地基勘察与处置成套技术研究等内容,并将研究成果在唐山地区的实际工程中进行了推广应用。

     应用情况及效益情况

     成果已应用于河北、广西、广东、福建山西等近200余项工程,经济效益超过百亿元,近三年经济效益28.39亿元,利润4.78亿元。应用的工程获国家优质工程3项、全国优秀勘察设计银奖4项,河北省优秀勘察设计奖10余项;授权专利9件,获得软件著作权5项,编制河北省地方标准1部;出版专著1部;发表论文34篇,培养研究生10余人。经济、社会和环境效益显著,为岩溶区新型城镇化建设提供了重要技术支撑。

     

    主要知识产权和标准规范等目录

    序号

    知识产权(标准)类别

    知识产权(标准)具体名称

    国家

    (地区)

    授权号(标准编号)

    授权(标准发布)日期

    证书编号(标准批准发布部门)

    权利人(标准起草单位)

    发明人(标准起草人)

    发明专利(标准)有效状态

    是否包含河北省完成单位/完成人

    1

    发明专利

    一种填料注浆充填基岩地下空洞的方法以及一种水力充填装置

    澳大利亚

    202010422625.2

    2020年7月8日

    2020101047

    河北建设勘察研究院有限公司

    聂庆科;王国辉;李友东;刘双辰;高春乐;陈军红;林明赫;梁学鹏;刘帅;陈玉国;范晖红;张川;庞东伟;朱凯云;陈佳锡

    专利权维持

    2

    发明专利

    一种岩溶地层旋挖钻孔防斜钻具及钻孔方法

    澳大利亚

    202010554207.9

    2020年8月5日

    2020101426

    河北建设勘察研究院有限公司

    聂庆科;李友东;王国辉;刘双辰;商卫东;于俊超;王庆军;刘帅;赵立波;乔晓峰;于鹏超;聂增双;王冰冰;王玉波;赵永红

    专利权维持

    3

    发明专利

    穿越溶洞型基桩极限承载力模型试验系统及试验方法

    中国

    ZL201710507707.5

    2020年04月14日

    3753508

    石家庄铁道大学

    袁维;聂庆科;王伟;李宗鸿;李家欣

    专利权维持

    4

    发明专利

    一种穿过溶洞的钻孔灌注桩施工方法

    中国

    ZL201610840718.0

    2019年08月30日

    3512934

    河北建设勘察研究院有限公司

    聂庆科;刘晶晶;王伟;王修蛟;冉善林;郑云峰

    专利权维持

    5

    发明专利

    一种浅埋型岩溶地区岩溶地面塌陷的充填方法

    中国

    ZL201610354147.X

    2019年01月04日

    3206319

    河北建设勘察研究院有限公司

    聂庆科;梁书奇;王英辉;贾向新;田鹏程;李建鹏

    专利权维持

    6

    发明专利

    一种桩底岩溶无损探测方法

    中国

    ZL201010539461.8

    2013年01月09日

    1118756

    河北建设勘察研究院有限公司

    郅正华;杨海宾;张开伟;白立朋;魏建明;赵钢

    专利权维持

    7

    软件著作权

    城市岩溶勘察信息系统(V1.0)

    中国

    2015SR083937

    2015年05月18日

    软著登字第0971023号

    聂庆科;李建朋;贾向新;胡艳东;杜兴明;迟秀成;吴德明;田小伟;河北建设勘察研究院有限公司;唐山中冶地岩土工程有限公司;河北省地矿局第四水文工程地质大队

     

    其他有效的知识产权

    8

    软件著作权

    穿越单个溶洞基桩竖向承载力计算程序软件[简称:Cave Pile BC](V1.0)

    中国

    2017SR401102

    2017年07月26日

    软著登字第1986386号

    石家庄铁道大学;河北建设勘察研究院有限公司

     

    其他有效的知识产权

    9

    软件著作权

    嵌岩桩下覆溶洞顶板临界厚径比计算程序系统[简称:Pile Cave Cri](V1.0)

    中国

    2019SR0054510

    2019年01月16日

    软著登字第3475267号

    石家庄铁道大学;河北建设勘察研究院有限公司;袁维;聂庆科;王伟

     

    其他有效的知识产权

    10

    软件著作权

    岩溶区地面塌陷危险性评价软件[简称:RAKG](V1.0)

    中国

    2019SR0842967

    2019年08月18日

    软著登字第4263724号

    河北建设勘察研究院有限公司;聂庆科;李华伟;李建朋;贾向新

     

    其他有效的知识产权

     

    主要完成人情况表

    排名

    姓名

    技术职称

    工作单位

    完成单位

    对本项目技术创造性贡献

    曾获科学技术奖励情况

    1

    聂庆科

    正高级工程师

    河北建设勘察研究院有限公司

    河北建设勘察研究院有限公司

    项目负责人,负责项目的整体策划和组织实施。对1~5创新点均做出了贡献。

    获河北省科学技术进步一等奖3项、三等奖6项、华夏建设科技进步奖1项;获全国发明博览会金奖1项,河北省十大优秀发明奖1项,河北省优秀发明奖3项;省建设行业科技进步一等奖16项、二等奖4项、三等奖4项。

    2

    白冰

    教授

    北京交通大学

    北京交通大学

    项目技术负责人,负责项目方案的制定和审核。对第1、2、3和5创新点做出了贡献。

    “双排桩支护结构设计理论与应用研究”获2009年河北省科技进步三等奖,排名第3。

    3

    李建朋

    高级工程师

    河北省交通规划设计院

    河北省交通规划设计院

    子课题负责人,负责项目的理论分析。对第1、2和4创新点做出了贡献。

    4

    贾向新

    正高级工程师

    河北建设勘察研究院有限公司

    河北建设勘察研究院有限公司

    负责项目的策划和实施。对第1、2和4创新点做出了贡献。

    获得河北省建设行业科技进步一、二、三等奖8项,获得河北省政府科技进步奖三等奖1项。

    5

    袁维

    副教授

    石家庄铁道大学

    石家庄铁道大学

    子课题负责人,负责项目的理论分析。对第3和4创新点做出了贡献。

    “高陡岩质边坡稳定性评价及安全控制关键技术”获2015年河北省科学技术进步奖三等奖,排名第二

    6

    王伟

    正高级工程师

    河北建设勘察研究院有限公司

    河北建设勘察研究院有限公司

    负责项目的实施。对第3和4创新点做出了贡献。

    “桩端封闭式和开放式后注浆技术改善基桩承载特性的研究”获2015年河北省科技进步三等奖,排名第一

    7

    高岭

    正高级工程师

    河北省交通规划设计院

    河北省交通规划设计院

    负责项目的实施和数据处理。对第1和2创新点做出了贡献。

    8

    胡艳东

    正高级工程师

    唐山中冶地岩土工程有限公司

    唐山中冶地岩土工程有限公司

    负责项目的方案实施和数据分析。对第2和4创新点做出了贡献。

    9

    秦禄盛

    工程师

    河北建设勘察研究院有限公司

    河北建设勘察研究院有限公司

    负责项目的方案实施、数据处理和报告编写。对第2、4和5创新点做出了贡献。

    “碎石土中超深高压旋喷桩施工技术”获2020年度河北省建设科技进步奖二等奖,排名第七

    10

    张开伟

    正高级工程师

    河北建设勘察研究院有限公司

    河北建设勘察研究院有限公司

    负责项目的实施。对第2和4创新点做出了贡献。

    “地下空间开挖的关键技术与应用”获2014年度河北省科学技术进步一等奖,排名第十

     

     完成人合作关系说明及完成人合作关系情况汇总表

     本项目所有研究人员,自2001年成立研究小组,经过20年多的精诚合作,联合科研攻关,共同圆满完成了项目的研究工作。

     聂庆科、贾向新、王伟、秦禄盛和张开伟均为河北建设勘察研究院有限公司员工,是本项目研究团队的核心人员,已进行长期协作,取得了多项合作成果。其中,聂庆科作为项目负责人,负责项目的整体策划和组织实施,是多件专利的主要发明人,是多项软件著作权的主要完成人,多篇论文的主要作者。贾向新、王伟、秦禄盛和张开伟参与了项目实施的具体工作与成果的整理,为项目研究成果的转化做出了重要贡献,贾向新为本项目一件专利的主要发明人,两项软件著作权的主要完成人,多篇论文的主要作者;王伟为本项目一件专利的主要发明人,一项软件著作权的主要完成人,多篇论文的主要作者;张开伟为本项目一件专利的主要发明人,多篇论文的主要作者。

     白冰工作于北京交通大学,作为本项目的技术负责人,负责了方案的制定和报告的审核,并在岩溶区红黏土的力学特性机理研究和加固技术部分做出了重要贡献。作为论文主要作者,或者与项目组其他成员共同发表多篇学术论文,在理论支撑上对项目的完成做出了贡献。

     李建朋现工作于河北省交通规划设计院,课题研究期间曾作为河北建设勘察研究院有限公司博士后工作站在站博士后进行项目研究,在城市岩溶勘察信息系统、岩溶地基稳定性评价新方法、浅埋溶洞的环保型充填方法等方面做出重要贡献,共同完成了多篇论文、专利以及软件程序。

     高岭工作于河北省交通规划设计院,作为本项目的主要完成人,与其他人员一起进行技术攻关,共同完成了河北省地方标准的编制。

     袁维现工作于石家庄铁道大学,课题研究期间曾作为河北建设勘察研究院有限公司博士后工作站在站博士后进行项目研究,在溶洞顶板临界安全厚度和穿越溶洞的基桩竖向极限承载力计算方法的理论分析方面做出了重要贡献,共同完成了多篇论文、专利以及软件程序。

     胡艳东工作于唐山中冶地岩土工程有限公司,参与本项目部分试验研究以及数据分析工作,也为本项目的实施做出了重要贡献,为本项目一项软件著作权的主要完成人之一。

     

    完成人合作关系情况汇总表

    序号

    合作方式

    合作者

    合作时间

    合作成果

    1

    专著合著

    聂庆科1,李建朋4,张开伟5

    2013-2020

    隐伏型岩溶区建筑地基稳定性评价方法研究与工程实践

    2

    论文合著

    聂庆科1,白冰2

    2014

    Experimental Study on the Water Sensitivities of Compacted Red Clay in Guangxi, China

    3

    论文合著

    聂庆科1,袁维2,王伟5

    2019

    An approach for calculating the vertical ultimate bearing capacity of a shallow circular foundation

    4

    论文合著

    聂庆科1,李建朋2

    2014

    Distribution and Forming Mechanism of Karst Collapses in Tangshan Stadium

    5

    论文合著

    聂庆科2,袁维3,王伟1

    2017

    溶洞顶板破坏对穿越溶洞型基桩极限承载力的影响规律研究

    6

    论文合著

    聂庆科2,李建朋1,贾向新4

    2017

    唐山市岩溶地面塌陷稳定性评价的Logistic回归模型

    7

    论文合著

    聂庆科2,李建朋1

    2018

    基于权重反分析的岩溶地面塌陷危险性评价方法研究

    8

    论文合著

    聂庆科3,袁维1,王伟4

    2019

    基于冲切破坏模式的嵌岩桩桩端溶洞顶板临界厚度确定方法研究

    9

    共同知识产权

    聂庆科1,贾向新4,李建鹏6

    2016-2019

    一种浅埋型岩溶地区岩溶地面塌陷的充填方法

    10

    共同知识产权

    聂庆科1,李建朋2,贾向新3,胡艳东4

    2015

    城市岩溶勘察信息系统(V1.0)

    11

    共同知识产权

    聂庆科2,李建朋4,贾向新5

    2019

    岩溶区地面塌陷危险性评价软件[简称:RAKG](V1.0)

    12

    共同知识产权

    聂庆科2,袁维1,王伟3

    2017-2020

    穿越溶洞型基桩极限承载力模型试验系统及试验方法

    13

    共同知识产权

    聂庆科4,袁维3,王伟5

    2019

    嵌岩桩下覆溶洞顶板临界厚径比计算程序系统[简称:Pile Cave Cri](V1.0)

    14

    共同参与制订标准规范

    聂庆科,李建朋,贾向新,袁维,王伟,高岭,胡艳东,秦禄盛,张开伟

    2012-2020

    岩溶区岩土工程技术标准

     

     

    河北建设勘察研究院有限公司

    202161

     

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