一、研究水平与贡献
2016年度,evo视讯(中国)作为项目与课题主持及参加单位,新增国家重点研发计划课题3项、国家科技重大专项专题1项、国家自然科学基金项目12项、湖北省自然科学基金创新群体项目2项、其他项目32项,共计53项,新增经费5500万元。evo视讯(中国)发表SCI论文27篇,发表EI论文41篇,获得国家级奖1项,省部级奖2项;获得发明专利授权23项,实用新型14项,软件登记15项。
1.承担任务
本年度新增的重要科研项目如下:
1、国家科技重大专项专题,岩石力学参数测试及页岩压裂复杂裂缝伸规律研究,执行期限:2016.01-2017.12,300万元;
2、国家重点研发计划课题,封存场地密封稳定性及压力管理技术与CCUS盆地决策系统,执行期限:2016.12-2019.11,297万元;
3、中国科学院科技服务网络计划,中巴经济走廊自然灾害风险评估与减灾对策,执行期限:2016.01-2018.06,150万元;
4、湖北省自然科学基金创新群体项目,盐矿采空区成灾机理与防控关键技术,执行期限:2016.09-2019.09,50万元;
5、湖北省自然科学基金创新群体项目,三峡库区降雨与库水位升降联合作用下古滑坡的复活机制研究,执行期限:2016.09-2019.09,50万元。
2.研究工作水平
以上述国家及省部级科研项目为牵引,evo视讯(中国)在诸多方向取得了一系列研究进展和成果,主要代表性工作进展如下:
(1)代表性研究工作进展
A、岩土工程抗震安全研究方向
A-1地下工程灾害控制
针对地下工程抗震安全是重大工程建设中迫切需要解决的重大问题:①发展了连续屈服本构模型透反射特性的时域递归解,揭示了结构面在地震动力响应中循环加卸载条件下的刚度退化现象;②揭示了长大地质结构对地下洞室地震响应的控制效应;③揭示了近断层强震作用下受长大岩体结构的动力失稳机理;④指出PGV、PGD是地下工程岩体结构更理想的地震动潜在破坏;⑤提出了专用于地下洞室群的“两级地震动水平”加“两级性能水平”的抗震设计理论;⑥融合时域与频域分析方法,揭示了岩体结构中地震波传播的地表放大效应、节理效应、介质效应;⑦通过定义最不利可动块体,将块体理论与DDA方法有机融合,揭示了地震作用下岩体结构动力破坏机制。
A-2地下空间开发利用
如何科学、准确、及时地分析和预测基坑、隧道施工引起的变形及其对周边环境的影响,对确保城市地下空间安全施工和运营十分重要。针对该问题,依托厦门、宁波、温州地铁工程:①形成了考虑盾构施工不同工序地层损失率的地表沉降预测方法、以管片上浮速率和上浮量为指标的管片上浮表征方法;②构建能综合考虑结构性、各向异性影响的软粘土三维弹粘塑性模型;③形成了岩土参数各向异性随机场建模方法;④发展了考虑软土参数空间变异性的盾构隧道施工地表变形随机分析方法;⑤开展了基坑、隧道光纤监测理论分析和室内研究的工作;⑥实现了基于BIM技术的三维地质建模形并提出了基于IFC标准的盾构隧道和基坑围护结构数据模型,初步构建了基于BIM技术的地铁工程施工信息模型平台。
B、CO2地质封存研究方向
B-1研发了一系列的多相流-力学耦合实验设备
发明了差压式煤岩基质扩散仪,并在推广上取得了零的突破。结合分子动力学模拟,研究了CO2-CH4多组分气体的扩散规律及其对蒙脱石微观结构的影响,发表SCI论文2篇;开发了裂隙换热试验装置,研究了裂隙换热规律,发现目前广泛使用的综合换热系数(OHTC)公式误差很大,为此提出了局部换热系数的概念,并开发了考虑粗糙度影响的新模型,发表SCI论文2篇;开发了新型固体减摩技术-三层减摩法,并发明了试样中CO2饱气体饱和度控制工艺,使该设备成为国际首套多相流真三轴,为此,受邀执笔了国际岩石力学学会为总结20年进展而编写的《Rock Mechanics and Engineering》的真三轴专章及该学会首个真三轴建议方法《ISRM Suggested Method for Complete Stress-Strain Curves for Rocks under True Triaxial Compression》。
B-2进一步完善和推广了CGUS综合评价方法
基于多个示范项目的总结提出了CGUS项目力学稳定性评价方法学,主持了国际上首次专题研讨会,并做了主题报告,主编了国际上首次该主题的期刊专辑;提出封存容量评估方法(IRSM法),获得国内外的支持正应用于四川盆地(中英合作)、准葛尔盆地(中澳合作)、鄂尔多斯盆地与怀俄明盆地(中美合作)、延长石油5000km2、江汉盆地(发改委)和蒙古共和国的评估;评估结果被国际能源署(IEA)、亚洲开发银行(ADB)、碳封存部长论坛(CSLF)、地调局编图等多个报告或政策文件引用;提出了基于前缘排替功等指标的断层-盖层加权评价方法,被胜利油田CCS项目采用,并以此为基础编写企业标准:《二氧化碳驱油封存场地断层、盖层封堵性评价技术规程(Q/SDY 1201-2016)》;开发了国内首个预算型二氧化碳管道输送经济模型,发表SCI论文1篇,参编《二氧化碳管道输送设计规范》,主编《燃煤烟气二氧化碳储存装备》标准;提出了二氧化碳地质封存环境风险评估技术流程和基于风险矩阵的评价方法,参编环境保护部《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南(试行)》,并作为推荐方法;主编ISO 《CCS集成项目风险管理》标准。
C、土体相互作用研究方向
C-1高速铁路(公路)线下工程运营安全监测与健康诊断技术
高速铁路(公路)运营线下工程健康监测与诊断,是保证高速铁路(公路)长期运营安全的关键,亟需解决,而当前运营阶段线下工程的安全监测、诊断和预警方面的技术手段,远不能满足实际需求。存在的关键科学技术问题主要包括:早期病害的识别技术,其研究重点就是探寻对结构性状变化敏感、易于捕获、成本低的病害识别技术;病害路基动力响应的关键特征及演化规律;健康诊断的评价指标与标准,其研究重点就是探寻反映运营结构病害发展过程和程度的评价指标与标准。本年度主要进展:系统揭示了浸水弱化路基动力响应的演化规律,并进一步研究了有砟轨道动力响应的差异性,探索适用于有砟轨道路基健康诊断的评价指标和标准,即动应力衰减比、表面速度比和低频响指数的控制阈值。以上成果深化了对浸水弱化路基动力响应演化规律的研究,逐步形成高速铁路无砟、有砟轨道路基健康诊断的技术体系,并已逐渐向山区高速公路推广应用。
C-2高压地下变电站结构-环境互馈效应与变形控制方法
高压地下变电站及电缆隧道,与城市建筑物、市政设施相互影响,考虑地下结构-环境相互作用的变形稳定性控制技术,是工程建设安全的关键,亟待解决。存在的关键科学技术问题包括:考虑支挡结构变位的土压力计算方法;考虑墙背土体变形的支挡结构侧压力分布规律。本年度主要进展:揭示了挡墙平移(T模式)、绕底部转动(RBT模式)、绕顶部转动(RTT模式)下挡墙土压力分布特征与变化规律;探讨了挡墙不同变位模式下位移、墙高、转动点位置之间的关联性,提出了复杂位移模式下极限主动与被动土压力状态判据,建立了基坑开挖环境影响分区及标准。本年度亮点:提出了可模拟挡墙移位的土压力模型试验系统设计方案,初步形成了一套考虑挡墙变位模式的土压力计算新方法。
(2)标志性成果
本年度标志性成果“公路路基服役性能衰变规律及其动力学设计方法”,获得“湖北省科技进步一等奖”,主要完成人卢正研究员、姚海林研究员等。
近年来,随着我国交通工程和城市建设的快速发展,公路工程建设中暴露的问题越来越多。路基是道路结构的重要单元体,服役中的路基承受长期交通循环荷载作用和自然环境条件侵蚀,加之车辆超载和交通量日益增大,不均匀沉降、路表开裂、路面板脱空、路基边坡垮塌等灾害现象日益频发。追其根源是人们对路基长期服役性能的认识不足和现有的设计体系不能适应新时期的发展要求造成的。为保障路基的长期服役性能稳定,亟待解决的关键科学技术难题表现在四个方面:一是温度、湿度、车辆荷载等因素作用下服役路基力学响应机制分析技术,二是服役路基在气候变异和交通循环荷载等多因素耦合作用下的性能衰变量化评估技术,三是考虑路基服役性能衰变和路基路面协调作用的路基动力学设计方法,四是提高路基长期服役性能的工程控制技术。项目围绕上述四个关键科学技术难题,历经11年产学研联合攻关,通过系统的理论研究和技术攻关,形成了复杂气候与荷载作用下公路路基服役性能衰变规律及其动力学设计的分析理论、设计标准、建造与处治技术,研究成果在实体工程中得到广泛的推广应用。
项目获授权专利28项(发明专利13项)、软件著作权8项、发表论文96篇(SCI/EI收录89篇),成果写入3项国家行业标准,并在全国6省市10多项工程中推广应用,研究成果促进了行业科技进步和学科发展,对于我国“一带一路”基础设施建设具有重要引领和示范作用。
二、队伍建设和人才培养
1.evo视讯(中国)队伍的总体情况
evo视讯(中国)的依托单位中国科学院武汉岩土力学研究所充分调动全所人力资源,加强evo视讯(中国)队伍建设,建立完善的适应evo视讯(中国)发展需要的人才动态优化机制,激励人才成长的评价与考核机制和稳定关键人才的长效机制,这些措施使得evo视讯(中国)充实了科研力量,改善了科研队伍的年龄和学历结构,提高了科研人员的学术水平,加快了梯队建设步伐,造就了一支德才兼备充满创新活力的科技、管理骨干队伍。现有固定研究人员76人,其中,研究员16人,副研究员35人,助理研究员25人。具有博士学位研究人员70人,具有硕士学位人员5人。中国工程院院士1人,国家973项目首席科学家1人,国家杰出青年基金获得者2人,百人计划7人,长江学者1人。
2.本年度队伍建设、人才培养与引进情况
evo视讯(中国)加大人才引进力度,为引进人才提供全方位支持。通过前期课题合作,加强相互了解,实现人才甄别,提高人才引进成功率,全年共引进具有博士学位的人才5位。同时依托研究所,为优秀引进人才预留高级岗位,可直接聘任研究员或副研究员岗位,预留住房和实验用房,为人才引进营造良好的环境。
加强创新人才培养,营造人才成长良好环境。以学科发展和国家重大工程建设需求为导向,通过承担国家和重大工程研究项目造就培养人才。本年度,陈健研究员通过中国科学院“百人计划”终期评估,李小春研究员入选为中国科学院特聘研究员。培养博士生31人,硕士生18人。
三、开放与合作交流
1.概述本年度evo视讯(中国)国内外学术交流与合作的主要情况
2.公众开放活动的目的意义,开放对象,活动内容,取得成效
2016年,evo视讯(中国)与国内多家企业、高校以及科研机构开展了广泛的学术交流与合作,在国际范围内,在核废物地质处置、CO2地质封存等学科前沿领域与国外科研机构展开国际合作,吸引了众多国外学者来所交流,承担了多项国际合作项目。evo视讯(中国)全年共派出人员40余人次,接待国际来访学者近20人次。
2016年,以“能源与环境,人类的可持续发展”为主题,集中在科学活动周期间向社会开放了湖北省环境岩土工程重点evo视讯(中国)及常规evo视讯(中国),向公众介绍evo视讯(中国)基本情况,展示evo视讯(中国)科研平台。重点向公众介绍新能源开发利用与能源地质储存等热点科技知识。在普及科学知识,科学前沿介绍,推广绿色科技理念等方面作出成绩。
3.evo视讯(中国)作为本领域公共研究平台的作用,大型仪器设备的开放与共享情况
evo视讯(中国)有效整合现有科学仪器设备资源,努力拓展不同层次的共享渠道,实现资源的共享、共用。通过建设研究所所级公共技术服务中心网站、加入华中地区大型仪器设备协作共用网、与其他科研院所及大企业公司建立合作研究中心等方式加大大型仪器设备的宣传力度,让国内外同行了解研究所设备资源,促进开放共享,充分发挥仪器设备使用效率。
截止2016年底evo视讯(中国)共有大型仪器设备45台(套),总值4311万元,大型仪器总研究工作机时达到90700小时,对外服务工作总机时达到9660小时,设备使用总机时率达到123%。
2016年evo视讯(中国)仪器设备对武汉大学、中国地质大学、中科院力学研究所、中铁第五勘探设计院等10多家委托单位提供共享测试服务,完成20多次共计254个样品测试,相关实验工作为委托单位新产品新技术的开发、自然科学基金及科技攻关项目的完成提供了强有力的技术支撑。
四、evo视讯(中国)下一步的发展思路
目前evo视讯(中国)正在有序良好的运行中,下一步evo视讯(中国)将基于已有研究成果,加强研究成果在重大工程中的应用与推广,重视研究成果的转移转化,使evo视讯(中国)取得的成果解决更多的岩土工程难题。
五、evo视讯(中国)大事记
evo视讯(中国)需记录并填报如下事件:
1.国内外对evo视讯(中国)的重要评价;
2.国家领导或省领导视察evo视讯(中国);
3.evo视讯(中国)名称或方向的变更、人员变动、大型仪器设备的添置等对evo视讯(中国)发展有重要影响的活动。