长江科学院-获奖成果详情大禹水利科学技术奖

获奖名称: 膨胀土边坡破坏机理与关键技术研究及在大型输水工程中的应用

获奖等级: 一等奖

获奖类别: 大禹水利科学技术奖

授奖单位: 中国水利学会

完成单位: 长江水利委员会长江科学院、南水北调中线干线工程建设管理局、河南省水利勘测设计研究有限公司

获奖年度: 2016

获奖人员: 郭熙灵、程展林、程德虎、龚壁卫、朱太山、李青云、庞敏、丁金华、胡波、温世亿、程永辉、贾少燕、徐晗、姚雄、高英

成果简介:项目背景情况膨胀土地区的工程建设面临很多潜在的危险，膨胀土的工程问题被公认为是工程界的“癌症”。对于水利工程，尤其是长距离输水工程，膨胀土边坡的稳定更加复杂，危害更为严重。本项目以南水北调中线工程为背景，运用现场原型试验、室内单元体试验、大型物理模型试验和数值分析等多种研究手段，围绕边坡失稳的力学机制开展研究，在膨胀土边坡破坏机理、强度理论体系等领域取得了重大理论突破，在膨胀土边坡设计原则和处理技术方面取得了多项创新，研究成果已在南水北调中线总干渠、鄂北调水等工程中得到广泛推广与应用。主要技术创新（1）理论创新：从力学本质上阐明了其破坏机理，揭示了膨胀土边坡膨胀变形作用下的失稳和由裂隙强度控制下的失稳的双重破坏模式。提出了“基于膨胀模型的边坡稳定有限元分析方法”和“考虑裂隙面空间分布特征的边坡极限平衡分析方法”。从膨胀土边坡破坏机理出发，针对性地提出了膨胀土边坡处理设计新理念与加固新技术。（2）技术创新：首次将CT技术引入膨胀土强度试验，解决了裂隙面强度测试的难题；提出了基于膨胀土导电性原理的膨胀性现场快速判别技术；针对膨胀土边坡裂隙控制下的破坏模式，研发了张拉自锁伞形锚边坡加固新技术；针对深挖方渠坡的高地下水位问题，研发了压差放大式逆止阀装置；提出了水泥改性膨胀土的改性机理和粒径控制要求，完善了水泥改性土的施工工艺和质量控制技术。推广应用情况提出的设计理论已应用于河南陶岔~鲁山、新乡等典型膨胀土（岩）渠段边坡设计。《南水北调中线一期总干渠渠道膨胀岩施工处理技术要求》已在全线推广运用。获授权发明专利8项、实用新型专利8项。其中“压差控制式高精度逆止阀”和“新型张拉自锁伞形锚快速加固土质边坡”入选水利部《2014年度水利先进实用技术重点推广指导目录》并用于南水北调中线辉县渠段应急抢险鄂北调水工程膨胀土渠坡加固。