关于申报2017年度教育部高等学校科学研究优秀成果科技进步奖候选项目公示

学校拟与中国矿业大学（北京）等单位联合申报2017年度教育部高等学校科学研究优秀成果科学技术进步奖，现将项目情况予以公示，公示期为5天。任何单位和个人若对主要完成单位、完成人排序或项目主要内容有异议，请于2017年5月10日16：00前，以书面形式直接送交武汉工程大学科技处，异议应当签署真实姓名或加盖单位公章，并注明联系方式。
联系 人：李先福  郭琴
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一、项目名称：岩石边坡剪切蠕变滑移机理与潜在滑移面关键单元识别技术

二、推荐单位：中国矿业大学（北京）

三、项目简介：
本项目依托国家自然科学基金重点项目“大型露天煤矿高陡时效边坡稳定性理论研究”，重点研究基于剪切蠕变的露天矿边坡时效特性，掌握露天矿边坡上覆载荷-时效特征及边坡关键单元细观渐进破坏规律，建立边坡渐进破坏时效模型，为有效且经济的解决边坡问题提供理论支持和实践指导。
1. 主要技术内容如下：
（1）以所建立的非均质边坡模型为基础，开展了不同均质度对边坡稳定性的影响、边坡潜在滑移面及其关键单元识别和关键单元的动态性及其动态路径对边坡稳定性的影响作用的模拟研究。
（2）以边坡潜在滑移面关键单元的力学环境为依据，自行研制了剪切蠕变试验装置和三维移动自动测控细观试验装置，自行开发了煤岩表面微结构动态演化细观监测软件，并运用该试验设备和软件，系统地开展了边坡关键单元砂岩基本物理力学参数的测定、限制性剪切试验、超声波检测试验、限制性剪切蠕变试验、细观裂隙扩展演化试验。
（3）运用分形理论，二次改进了立方体覆盖法，并运用二次改进法对砂岩剪切蠕变裂隙演化和破断面进行了分形特征研究。
（4）提出了一种表示岩石渐进式破坏特性的非线性塑性元件模型，建立了可反映岩石渐进性破坏特性和蠕变失稳机制的蠕变模型，给出了模型5段式的本构方程和模型参数的求解方法。
2. 主要科技创新
（1）试验装置的研发与细观监测软件的编制：开发了一种软弱煤岩剪切蠕变试验装置，在此基础上，研发基于细观分析的微结构演化三维自动测控试验装置，并编制了煤岩表面微结构动态演化三维细观监测软件，对剪切蠕变试验进行观测；
（2）提出了一种可表征岩石渐进式破坏特性的PFY塑性元件模型，结合PFY模型，建立了变参数可反映岩石内部渐进破坏特性和蠕变失稳机制限制性剪切蠕变模型；
（3）提出了一种边坡潜在滑移面关键单元岩体识别技术，该技术可对边坡潜在滑移面和关键单元进行判断识别；
（4）提出了一种基于岩石剪切蠕变的滑移机理，认为边坡变形破坏过程是一个内部岩体“破坏—失衡—重分布—再平衡”的由局部的无序破坏渐进发展为整体的有序破坏的时效循环过程。

四、主要完成单位及创新推广贡献：
1.中国矿业大学（北京）
（1）对本项目科技创新的贡献：
1作为第一完成单位，主导并完成了软弱煤岩剪切蠕变试验装置和基于细观分析的微结构演化三维自动测控试验装置的研制开发工作，并对煤岩细观力学特性测控软件和煤岩表面微结构动态演化三维细观监测软件进行了编制和软件著作权的编写；发明了—种岩体破坏失稳预警识别的方法，为预测预警岩质边坡的失稳滑移提供了一种新的方法；
2组织并参与建立岩石渐进式破坏特性的PFY塑性元件模型，建立了变参数可反映岩石内部渐进破坏特性和蠕变失稳机制限制性剪切蠕变模型；
3在边坡潜在滑移面关键单元岩体识别技术研究中，进行了数值模拟分析和关键单元的动态路径的识别分析研究；
4参与岩石剪切蠕变的滑移机理的研究分析，对边坡变形渐进发展破坏过程进行了研究；提出了一种基于岩石剪切蠕变的滑移机理，认为边坡变形破坏过程是一个内部岩体“破坏—失衡—重分布—再平衡”的由局部的无序破坏渐进发展为整体的有序破坏的时效循环过程。
（2）对本项目推广应用的贡献：
将该项目的主要研究成果推广应用于湖北兴发化工集团股份有限公司所属磷矿山、云南磷化集团所属露天矿山、瓮福磷矿穿岩洞矿的工作帮、非工作帮等人工边坡的安全维护以及中交第一公路勘察设计研究院有限公司厦门分院公路工程等多个项目中，使行业技术水平得到了发展，推动了行业科技进步，促进了科技、经济与社会的协调发展。
2.中国矿业大学
（1）对本项目科技创新的贡献：
1参与了对煤岩细观力学特性测控软件和煤岩表面微结构动态演化三维细观监测软件的研发，并提供技术指导；发明了一种露天矿端帮靠帮开采方法，提出了基于同相图像分析技术的露天矿拖拽设备振动分析方法；
2参与建立岩石渐进式破坏特性的PFY塑性元件模型和蠕变失稳机制限制性剪切蠕变模型研究；在边坡潜在滑移面关键单元岩体识别技术研究中，参与了关键单元的动态路径的识别分析；参与岩石剪切蠕变的滑移机理的研究分析；
3测定了不同时间、不同深度的重塑岩体的物理力学参数，建立了采煤过程中的机械卸载模型和加载过程模型。
（2）对本项目推广应用的贡献：
参与将该项目的主要研究成果推广应用于云南磷化集团有限公司（露天矿山）和瓮福(集团)有限责任公司（瓮福磷矿穿岩洞矿），指导其边坡安全防护方案和措施的制定，节约了边坡体的维护费用，避免了经济损失和人员伤亡。并且使行业技术水平得到了发展，推动了行业科技进步，促进了科技、经济与社会的协调发展。
3. 长沙有色冶金设计研究院有限公司
（1）对本项目科技创新的贡献：
1参与完成软弱煤岩剪切蠕变试验装置和基于细观分析的微结构演化三维自动测控试验装置的研制开发工作，并对煤岩细观力学特性测控软件和煤岩表面微结构动态演化三维细观监测软件进行了编制和软件著作权的编写；
2参与了建立岩石渐进式破坏特性的PFY塑性元件模型，并参与了变参数可反映岩石内部渐进破坏特性和蠕变失稳机制限制性剪切蠕变模型研究；
3在边坡潜在滑移面关键单元岩体识别技术研究中，参与了数值模型建立和关键单元的动态路径的识别分析研究；
4参与了岩石剪切蠕变的滑移机理的研究分析，并参与了对边坡变形渐进发展破坏过程的分析研究。
（2）对本项目推广应用的贡献：
参与将该项目的主要研究成果推广应用于湖北兴发化工集团股份有限公司所属磷矿山、云南磷化集团所属露天矿山、瓮福磷矿穿岩洞矿的工作帮、非工作帮等人工边坡的安全维护，指导了其边坡安全防护方案和措施的制定，节约了边坡体的维护费用，避免了经济损失和人员伤亡。使行业技术水平得到了发展，推动了行业科技进步，促进了科技、经济与社会的协调发展。
4. 武汉工程大学
（1）对本项目科技创新的贡献：
1参与了建立岩石渐进式破坏特性的PFY塑性元件模型，并参与了变参数可反映岩石内部渐进破坏特性和蠕变失稳机制限制性剪切蠕变模型研究；
2参与了岩石剪切蠕变的滑移机理的研究分析，并参与了对边坡变形渐进发展破坏过程的分析研究
3组织并参与了基于观测点的位移模型的研究，并在此基础上对边坡滑移进行了高精度预报；建立了浅层滑动边坡失稳的尖点突变模型；
（2）对本项目推广应用的贡献：
参与将该项目的主要研究成果推广应用于湖北兴发化工集团股份有限公司所属磷矿山、云南磷化集团所属露天矿山、瓮福磷矿穿岩洞矿的工作帮、非工作帮等人工边坡的安全维护，指导其边坡安全防护方案和措施的制定，节约了边坡体的维护费用，避免了经济损失和人员伤亡。使行业技术水平得到了发展，推动了行业科技进步，促进了科技、经济与社会的协调发展。

五、推广应用情况：
该项目已成功应用于湖北兴发化工集团股份有限公司所属磷矿山、云南磷化集团所属露天矿山、瓮福磷矿穿岩洞矿的工作帮、非工作帮等人工边坡的安全维护以及中交第一公路勘察设计研究院有限公司厦门分院公路工程等多个项目中，2013-2015三年内新增销售额3500余万元、节约经费3400余万元、避免经济损失和人员伤亡折算费用3100余万元，取得了显著的经济效益和社会效益。

六、曾获科技奖励情况:
无

七、主要知识产权证明目录：
 

八、主要完成人情况表：