长江科学院-获奖成果详情长江科学技术奖

获奖名称: 水网工程膨胀土(岩)渠道安全控制与生态提升关键技术及应用

获奖等级: 一等奖

获奖类别: 长江科学技术奖

授奖单位: 长江技术经济学会

完成单位: 长江水利委员会长江科学院、安徽省引江济淮集团有限公司、安徽省水利水电勘测设计研究总院股份有限公司、长沙理工大学、武汉大学、中国科学院武汉岩土力学研究所、浙江省围海建设集团股份有限公司

获奖年度: 2024

获奖人员: 李涛，程展林，宋诚，邹维列，张锐，程永辉，胡波，戴张俊，龚宾，唐柱闩，龚壁卫，刘明华，余朝伟，杨海浪，孙慧

成果简介:水网工程对于保障新时代我国水安全具有重要的战略意义。膨胀土（岩）渠道治理是引江济淮、南水北调中线和鄂北地区水资源配置工程等骨干水网工程的核心工程技术难题，主要表现为破坏机理不清、设计原则不明、治理技术有效性和生态性差等。项目以国家水网工程重大水利科技需求为导向，依托国家科技计划项目、自然科学基金和重大工程科研项目，采用室内试验、物理模型、现场原型试验和数值分析相结合的方法，历经16年的持续科技成果攻关，在水网工程膨胀土(岩)渠道安全控制与生态提升方面取得了重大突破，创新成果如下：创新点1：创建了膨胀土（岩）渠道安全控制理论针对膨胀土（岩）渠道破坏机理认识不清，设计原则不明的问题，研发了CT三轴仪、二维膨胀仪、膨胀性快速判别的电导率测试方法，系统查明了膨胀土（岩）的膨胀性和裂隙性等工程特性，实测获得了结构面/裂隙面真实的强度参数；发现了膨胀土（岩）渠道边坡存在“膨胀作用导致的边坡浅层局部失稳”和“结构面强度控制的边坡整体破坏”两种破坏模式，揭示了膨胀土（岩）边坡的破坏机理，有力促进了土力学学科的发展；首次提出了“浅层限胀缩，整体抗裂滑，护底防冲刷”的设计方法，为膨胀土（岩）渠道工程设计提供了依据。创新点2：构建了膨胀土（岩）渠道安全治理技术体系针对膨胀作用导致的边坡浅层局部失稳模式，研发了边坡换填压重处理、玻璃钢螺旋锚加固、格栅柔性支护等治理技术；针对结构面强度控制的边坡整体破坏模式，研发了预应力伞型锚成套技术；针对坡脚及渠底冲刷问题，提出了新型板桩墙结构型式及设计方法；构建了膨胀土（岩）渠道安全治理技术体系，系统解决了膨胀土（岩）渠道治理的世界性难题。创新点3：研发了膨胀土（岩）渠道生态治理提升技术提出了水泥改性综合利用技术，解决了弃渣量大及环境影响问题；研发了兼具抑制土体膨胀与促进植被生长的膨胀土护坡生态基材，发明了基于MICP技术的膨胀土微生物生态改性技术，解决了膨胀土换填处理耕植土缺乏、植被恢复难题；发明了鱼巢式铰链排及水下护岸结构，提升了渠道水生生物的生存环境；形成了膨胀土（岩）渠道生态治理系列技术，有效解决了工程建设和运行的生态环境问题。