-
四川省提名
2018
年国家科学技术奖 励项目公示
技术发明奖
序号
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
灌浆是增加岩土体强度、降低渗
透性与提高稳定性的主要技术手段。灌浆
施工中常遇有复杂地层如:陡倾宽缝、高压涌突
水、大体积溶洞、多通道架空
土体及松散砂土等地层,存在“顺缝跑、灌不住、不吃浆<
/p>
”
等质量问题。项目依
托我国青藏高原及其周缘大型水电工
程、重要基础设施建设中的灌浆难题,在
国家自然科学基金委重点、面上项目,及水电、
交通、能源重大工程项目的支
持下,
历时
13
< p>年,创制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
)以水泥—聚合物化学动力学为基础, 提出了水泥基灌浆材料水
化过程的溶剂化膜理论,研制了适用流动时间可控、早凝、后期
强度高的粘度
时变灌浆材料;
(
2
)以渗 析凝聚和吸附胶结为理论依据,创制了强渗透、快胶
凝、可降解的灌浆材料,并利用其抗
风蚀、防水冲、保水好的特点,结合草灌
(木)生态恢复手段,构建了化学加固
—
植物生长
—
化学降解—草灌群落的生
态友好模式;
(
3
)研发了浆液扩散测试装置、粘度时变灌浆 施工设备及质量控
制体系,增强了复杂岩土体灌浆地层适应性,提高了灌浆工程质量。<
/p>
相关技术成果已申报专利
103
项, p>
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)
。
“注浆扩散测试装
置
”
获
2013
年中国专利金奖、
2014
年四川省专利特等奖;
“
粘度时变灌浆材料 p>
扩散与固结研究
”
获
2013
年四川省科技进步一等奖、
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;
“天山公路地质病 害评价与防治擮
研究
”
获
2012
年新疆自治区科技进步一等奖。
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》
(
D Z/T0285-2015
)
;编写技术指南《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程< /p>
技术规范》
(
GB
50086-2015
)和《水电水利工程边坡施工技术规范》
(DL/T
5
255-2010)
;粘度时变材料注册国家商标
2
个(
SJP
、双聚)
,已规模化生产。
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)< /p>
、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 p>
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,<
/p>
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
-
植物一体化生态修复体系;
(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) <
/p>
结合复杂地质环境和
SJP
材料的水化固化性能,创建了
< p>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 p>
项,注册国家商标
2
个。项目组在《
Nature G eoscience
》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 p>
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 p>
~
20
%。
使复杂岩土体注浆加固,
平 均节
约工时
98.6%
,节约水泥
30- 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 p>
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, p>
新增产值
21
亿元,产生经济效益
4.6 p>
亿元。
四川省科学技术厅组织专家进行成果鉴定。
鉴定认为
< /p>
“
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:
“ p>
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 p>
“
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<
/p>
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< /p>
“
显现化
”
,可为工程设计提供参数。 p>
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》
< p>(DZ/T
0285-2015)
。
2016 p>
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 p>
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 p>
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
< br>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。
”
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