长江科学院-获奖成果详情中国岩石力学与工程学会科学技术进步奖

获奖名称: 大跨度悬索桥隧洞锚岩石力学关键技术及应用

获奖等级: 特等奖

获奖类别: 中国岩石力学与工程学会科学技术进步奖

授奖单位: 中国岩石力学与工程学会

完成单位: 长江水利委员会长江科学院、重庆大学、中交第二公路勘察设计研究院有限公司、湖北省交通规划设计院股份有限公司、招商局重庆交通科研设计院有限公司、中交第二航务工程勘察设计院有限公司

获奖年度: 2018

获奖人员: 邬爱清、周火明、张奇华、刘新荣、彭元诚、张铭、耿波、宗振希、吴相超、张宜虎、肖本职、余美万、罗荣、王帅、梁宁慧

成果简介:项目背景情况隧洞锚（也称隧道锚）是悬索桥主要锚固形式之一，通过在山体中开挖建造底部大、上部小的隧洞混凝土塞形体，使锚体与岩体相互作用共同承担悬索桥主缆荷载。相比主要靠重量提供抗力的重力锚，隧洞锚在性价比、保护环境方面有显著优势。随着国家西部交通发展战略的实施，悬索桥采用隧洞锚的建设需求大幅增加。隧洞锚在数万吨主缆荷载下的安全性成为工程建设面临的关键技术问题。项目团队历时近20年，开展了有针对性的原创性研究工作，提出了悬索桥隧洞锚安全评价系统方法，解决了大型悬索桥隧洞锚承载特性评价技术难题。项目成果提升了我国大跨度桥梁建设水平，在助力交通强国建设、统筹区域均衡发展等方面具有重要意义。主要技术创新（1）提出以勘探（斜）洞岩体结构调查、室内外岩石力学试验、物探检测、岩体质量分级与评价等手段的隧道锚围岩工程特性综合评价研究方法，实现了隧洞锚锚址区岩体性状精细评价，发展了隧道锚勘测技术，（2）提出了以隧洞锚锚址区岩体为对象，以岩体结构效应为主控因素的大比尺正态缩尺物理模型试验的思想，攻克了模型尺度选择、大吨位加载与控制、内外部变形与应力测试等关键技术难题，创立了系统的大比尺隧洞锚现场缩尺模型试验成套技术，提出了基于缩尺模型试验的隧洞锚承载能力评价方法。（3）揭示了隧洞锚围岩夹持效应力学机制和变形破坏机制，综合论证了影响隧洞锚围岩破裂面形态及夹持效应的主控因素及其控制规律，提出了考虑夹持效应的隧洞锚承载力计算方法。（4）建立了集勘探洞岩体结构调查、岩体质量评价、岩石力学试验、大比尺现场缩尺模型试验、多尺度数值模拟于一体的隧道锚安全评价系统研究方法。推广应用情况项目组提出的隧洞锚围岩精细评价方法、隧洞锚现场缩尺模型试验成套技术以及隧洞锚承载能力跨尺度推演综合分析方法，构成了千米级大跨度悬索桥隧洞锚岩石力学问题研究的系列关键技术，应用于重庆鹅公岩长江大桥、湖北四渡河大桥、湖南矮寨大桥等22项大跨度悬索桥工程，解决了浅埋、软岩、岩溶、破碎岩体等复杂条件地区建设承担数万吨级主缆荷载隧洞锚的技术难题，论证了在复杂条件下建设隧洞锚的适宜性，拓展了隧洞锚的适用范围和使用条件，同时在减少大范围岩体开挖、节约大体积混凝土浇筑、保护环境及涵养生态等方面取得良好应用效果，工程综合效益16亿元以上。基于项目研究实践，主编规范1部，参编规范2部，承担国家及省部级基金、公益性科研项目6项，完成相关工程科研项目10余项，授权发明专利、实用新型专利9项，撰写专著3部、发表隧洞锚相关学术论文50余篇，其中SCI/EI收录26篇。