四川推荐2015国家科学技术奖励项目公示-成都理工大学

四川省提名2018年国家科学技术奖励项目公示

技术发明奖

一、项目名称

粘度时变灌浆材料创制与复杂岩土体加固关键技术

二、提名意见

针对我国“西电东送”水电基地，“一带一路”交通等基础设施中经常遇到陡倾宽缝、架空松散、冻融冻劈等复杂岩土加固难题，研发了粘度时变性灌浆材料与复杂岩土加固关键技术，主要发明点有：（1）以高分子聚合物-水泥化学动力学为基础，研制了适用于复杂地质环境的SJP 型粘度时变灌浆材料；（2）以渗析凝聚和吸附胶结为理论依据，构建了沙土材料加固-植被适应性生长-动植物一体化小生态体系；（3）自主研制了浆液扩散测试装置，实现了地下注浆隐蔽工程的可视性和可控性。

相关技术成果已申报专利103项，获发明专利授权23项、实用新型专利授权50项；发表论文220篇（SCI收录65篇、EI收录58篇）。研究成果获2013年中国专利金奖、2013年四川省科技进步一等奖、2012年新疆自治区科技进步一等奖、2014年四川省专利特等奖、2016年中国电建科学技术一等奖、2015年水力发电科学技术二等奖。项目第一完成人获2016年第九届全国发明创业奖?人物奖；该项技术于2015年被国家发改委遴选为《国家重点推广的低碳技术实施指南》（全国仅29项）；成果编入国土资源部《矿山帷幕注浆规范》（DZ/T0285-2015）；编写技术指南《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB 50086-2015）和《水电水利工程边坡施工技术规范》(DL/T 5255-2010)；粘度时变材料注册国家商标2个（SJP、双聚），已规模化生产。

自2007年以来，该研究成果已在水电工程（如坝高305m的锦屏一级水电站）、交通工程（如海拔4800m的拉林高速米拉山隧道）、市政工程（如深圳地铁）与房屋建筑工程（如成都望江名门）等120余项重大工程使用，并在汶川地震灾后重建中发挥了重要作用。相关技术成果已在全国16个省市自治区应用推广，累积新增产值21亿元，为企业产生经济效益4.6亿元。

提名该项目为国家技术发明奖二等奖。

三、项目简介

主要技术内容

针对我国“西电东送”水电基地，“一带一路”山区高速公路、铁路以及机场等基础设施建设中，经常遇到的陡倾宽裂缝、架空松散、冻融冻劈等复杂地层加固难题，本项目在国家科技支撑计划、国家自然科学基金等课题资助下，历经13年科学攻关，成功创制了粘度时变灌浆材料与复杂岩土加固技术，实现了产业化及推广应用，解决了岩土体灌浆速凝材料早期强度低、后期强度高这一国际难题。主要发明创造如下：

(1) 提出了粘度时变性浆液水泥水化与稳定性理论，构建了水泥-外掺剂环境的水化和硬化概化模型；

(2) 以渗析凝聚和吸附胶结为理论依据，构建了沙土材料加固-植被适应性生长-动植物一体化小生态体系；

(3) 自主研发了浆液扩散测试装置，建立了牛顿流体和宾汉流体注浆扩散模型，发展了注浆扩散理论；

(4) 结合复杂地质环境和SJP材料的水化固化性能，独创了SJP双液法灌浆工艺，突破了优化浆液可泵时间和凝结时间的技术难题。 主要技术经济指标

该项目研究已获中国发明专利授权23项，实用新型专利授权50项，软件著作权授权2项，注册国家商标2个。项目组在《Nature Geoscience》等学术期刊上共发表65篇SCI收录论文，58篇EI收录论文。上述研究成果，获得2013年中国专利金奖、四川省科技进步一等奖2项（2013年和2016年）、2012年新疆自治区科技进步一等奖、2014年四川省专利特等奖。粘度时变灌浆材料固结体3天强度，高出普通水泥浆2.5-4倍，28天强度高出10～20％。使复杂岩土体注浆加固，平均节约工时98.6%，节约水泥60-90%。 应用推广及效益情况

截止到2017年底，粘度时变灌浆材料与复杂岩土加固技术，已在我国水利水电工程、交通工程及地质灾害治理等重大工程实践中，得到推广应用。本项技术

被写入《矿山帷幕注浆规范》(DZ/T 0285-2015)，研发产品于2015年被国家发改委列入国家重点推广低碳项目（全国仅29项），推广于全国120余项重大工程，新增产值21亿元，产生经济效益4.6亿元。

四川省科学技术厅组织专家进行成果鉴定。鉴定认为 “该项研究成果解决了速凝灌浆材料早期强度高、后期强度低这一国际性难题，总体上达到了国际领先水平。”

四、客观评价

成果鉴定

2010年6 月13 日，四川省科学技术厅组织专家对“粘度时变浆液扩散与固结研究”项目进行了成果鉴定。鉴定委员会对本成果针对有关强卸荷、松驰拉裂、强震损伤岩体灌浆加固工程中，涉及到的陡倾裂隙面浆液漏量大、加固效果差这些亟需解决的关键技术难题，提出的水泥基粘度时变浆液外掺剂选择的理论依据、浆液扩散与固结特征，开发研制的系列粘度时变性浆液等研究工作，给予充分肯定，并一致认为“解决了速凝灌浆材料早期强度高、后期强度低这一国际性难题，总体上达到了国际领先水平”。 查新结论

国土资源西南地区科技查新检索站对本项目研究成果进行了科技查新，查新结论为：本项目创制的粘度时变性灌浆材料体系及其性能指标，在国内外文献中均未见报道。 行业机构检测

经过一级建筑工程质量检验测试机构“四川省建业工程质量检测有限公司”对粘度时变性灌浆材料的力学性能参数进行测试，表明：“粘度时变性灌浆材料的结石体抗渗性能满足国家相关质量标准，单块结石体三天抗压强度达到13MPa。检测结果表明粘度时变灌浆材料固结体3天强度，高出普通水泥浆2.5-4倍，28天强度高出10～20％。” 中国专利金奖

由中国知识产权局和世界产权组织举办的第十五届中国专利奖颁奖大会上，本项目获授权的发明专利“注浆扩散测试装置”获得了本届金奖，这是在本届评出的建筑行业领域内唯一一项专利金奖，同时也是本届大会唯一获得发明专利金奖的高校。大会对荣获该项金奖的专利进行了评价，认为“注浆扩散测试装置可以模拟不同倾角、不同结构面宽度、不同充填材料浆液在动、静水条件下的扩散特征。通过注浆装置测试，结合裂隙倾角和方位角、地下水压力、流速等影响因素，建立了牛顿、宾汉流体注浆扩散模型，发展了注浆扩散理论”。该装置可以模拟浆液在地层中的扩散范围与边界，实现隐蔽工程“显现化”，可为工程设计提供参数。 国家技术推广

“粘度时变材料可控灌浆技术”于2015年被国家发展和改革委员会成功列入《国家重点推广的低碳技术目录》（第二批）。据悉，《目录》（第二批）共有29项国家重点推广的低碳技术，“粘度时变材料可控灌浆技术” 作为燃料及原材料替代技术，成功入选。同年，该技术被写入《矿山帷幕注浆规范》(DZ/T 0285-2015)。2016年5月，中国发明协会、国家科学技术部和国家知识产权局在人民大会堂召开第七次全国会员代表大会，会上颁发了两年一度的国家“发明创业奖·人物奖”，裴向军教授获此殊荣。 国内工程应用

本项目获授权的发明专利技术，在锦屏一级水电站的成功应用，得到了中国水利水电七局、中国水利水电十四局的充分肯定。《中国水电》在“科技创新与应用”版面，对本专利技术及研发的专用注浆材料进行了专门报道和技术推广。报道内容：“锦屏一级水电站左岸边坡受三组构造结构面及平行岸坡的卸荷裂隙影响，岩体完整性较差，存在多处大宽度、陡倾角不利结构面，同时左岸坝肩岩体还发育有断层f5、f8、f42-9等结构面延伸长度大，具有一定宽度的破碎带和影响带，带内物质力学性质差。在大坝左岸边坡支护锚索和各类观测孔钻孔灌浆处理过程中，浆液常发生“灌不住”、“顺缝跑”现象，或者遇到软弱破碎带而发生灌浆不吸浆、护壁效果差的情况，致使灌浆施工进展缓慢，影响边坡支护及监测孔钻孔的正常进展，同时造成灌浆材料浪费、增加工程成本，并严重影响后期大坝固结与帷幕的可灌性，影响大坝基础处理

质量。针对上述问题，成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室联合锦屏施工局研制出了适合此类地层条件下既能堵漏又能护壁的冲洗液与流动性适宜、护壁性能良好、嵌缝效果佳、凝固时间可调控的灌浆浆材，并成功地应用于位移监测孔及锚索（杆）施工中，提高了钻进效率。”

五、推广应用情况

项目研究成果在一批重大工程建设和地质灾害防治工程中，得到推广应用（据不完全统计达到120余项）。推广应用领域包括:水利水电、交通能源、冶金矿山、地质灾害防治及山区城市建设等行业，尤其是在水利水电工程和交通基础建设中得到大范围推广，累计新增产值达21亿元，产生经济效益4.6亿元。

使用该技术成果的重大水利水电工程施工项目，如锦屏一级水电站、九龙河斜卡水电站、泸定水电站、云南阿墨江普西桥水电站等。其中锦屏一级水电站为雅砻江干流中下游控制性水电工程，水电站挡水建筑物为混凝土双曲拱坝，拱坝坝高305 m，坝顶高程1885m，为世界第一双曲高拱坝。拱坝对两岸岩体的质量要求较高，而左岸坝肩岩体存在深部裂缝，工程地质性状差，对拱坝变形稳定极为不利。通过使用本项目研究成果，解决了宽大裂缝注浆浆液“顺缝跑”和动水注浆可控差的难题，同时提高了水电站坝基帷幕的抗渗透能力。

此外该技术成果还应用于山西阳泉西环高速公路采空区和四川遂资眉高速公路等多条公路路基的加固治理工程，西藏米拉山隧道和重庆华莹山隧道的SJP注浆堵水治理工程，以及深圳地铁八号线和十号线的隧道加固治理工程。同时，在康定市寸达河坝危岩应急治理工程，国网丹巴变电站进站公路应急改造工程以及四川省甘孜州不稳定斜坡治理工程项目中，得到广泛应用。

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