2023年度湖南省科学技术进步奖推荐项目情况简介.docx

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1、2023 年度湖南省科学技术进步奖推举工程状况简介煤矸石路基绿色建筑关键技术及工程应用一、工程名称煤矸石路基绿色建筑关键技术及工程应用二、推举单位意见工程依托部省联合攻关课题，历时8年，取得了丰硕成果，包括专著2部、论文62篇SCI/EI收录44篇、专利7项、行业标准1部、省级工法2项、软件著作权3项。工程构建了煤矸石剪应力与剪切位移关系模型，推导了降雨渗流作用下煤矸石路堤边坡安全系数计算公式，制造了一种格宾网绞边强度试验装置，提示了3种典型格宾网绞边拉伸破坏模式，提出了型煤矸石柔性支挡设计方法，获得了污染物迁移动力学模型，研发了电动力学/聚丙乙烯腈纳米纤维膜及改性壳聚糖渗透性反响墙的地下水调

2、控技术，创立了煤矸石填料路用性能评价体系，攻克了煤矸石路基绿色建筑关键技术，填补了国内外同类技术空白。成果总体到达了国际先进水平，局部到达国际领先水平。成果已在湖南、山西、贵州、江西、福建等省 15 个近 1200km 的大路、铁路及市政道路 中推广应用，节约土地522 亩，节约造价24519 万元，取得了显著的社会、经济和环境效益， 推广应用前景格外宽阔。经初步审查，申报材料真实有效，经公示无异议，同意推举该工程申报2023 年度湖南省科学技术进步奖，建议等级：湖南省科学技术进步一等奖。三、工程简介作为我国积存量和年产量最大、占用土地最多的工业固体废弃物，煤矸石占工业总固废72%，全国堆存量

3、达 62 亿多吨，占地 2 万公顷。煤矸石不仅大量压占土地，影响自然景观， 而且严峻影响生态环境煤矸石淋溶水会污染土壤和地下水，煤矸石自燃时排放的有害气 体会污染大气环境，煤矸石堆场极易产生二次扬尘影响空气质量，且极易诱发滑坡和泥石流 等自然灾难。如何加强资源综合利用，使煤矸石变废为宝，实现环保与资源的双赢，成为世 界范围面临的麻烦难题和建设秀丽中国的当务之急。我国煤矸石资源化利用量不到产出量的 一半，如何将煤矸石应用于大路、铁路和城市道路的绿色建筑，照旧存在压实工艺难以实现、路基稳定不易保证、污染把握缺乏手段等技术难题。在交通运输部、科技部和省交通运输厅资助下，工程以湖南省安邵高速大路为依托

4、,承受现场调研、理论争论、室内外试验及数值分析相结合的方式,在煤矸石路用性能及路堤稳定理论、路基填筑技术及相关材料装备研发、路基环境特征及地下水调控等方面，取得了一系列创成果。在煤矸石路用性能及路堤稳定理论方面，建立了反映应变软化和剩余强度的煤矸石剪应力与剪切位移关系模型，基于 Bishop 计算方法和非饱和土强度理论推导了降雨渗流作用下煤矸石路堤边坡安全系数计算式。在煤矸石路基填筑技术及相关材料装备研发方面，制造了一种格宾网绞边强度试验装置，提出了型煤矸石柔性支挡设计方法，制定了两种不同加筋构造的煤矸石路基施工工法。在煤矸石路基环境特征及地下水调控方面，提示了开发了电动力学/纳米纤维膜渗透性

5、反响墙地下水调控技术。工程先后出版专著2 部、发表论文62篇EI 和SCI 收录44篇、获专利7项行业标准1 部、省级工法2项、软件著作权3项，工程争论成果已在湖南、山西、贵州、江西、福建等省15个近1200km的大路、铁路及市政道路中推广应用，仅以依托工程安邵高速大路为例，直接节约工程建设资金1.48亿元，削减煤矸石弃渣45万立方米，节约弃渣征地118亩，严格落实了国家土地保护政策，削减了水土流失，环境效益显著。四、客观评价工程经过湖南省交通运输厅和交通部科技司进展成果鉴定，以郑健龙院士、廖朝华大师为代表的多个专家团队对争论成果得到充分确定：（1） 工程组提交的技术文件齐全，内容完整，数据翔

6、实，符合鉴定要求。（2） 工程承受理论分析、试验争论等方法，对高速大路煤矸石路基填料工程应用进展了系统争论，取得了如下创性成果：1) 系统争论了煤矸石、掺土煤矸石和加筋煤矸石的应力应变软化特征，建立了反映应变软化和剩余强度的剪应力与剪切位移关系模型，获得了煤矸石填料的强度和变形特性；2) 考虑渗流力的影响，在 bishop 算法的根底上,提出了一种降雨渗流作用下煤矸石路堤边坡安全系数计算公式；3) 制造了一种格宾网绞边强度试验装置，提出了格宾网三种典型绞边拉伸破坏模式和煤矸石填料柔性支挡的设计方法；4) 针对南方多雨地区煤矸石和掺土煤矸石路基的特征,提出了污染物迁移动力学模型, 提示了主要污染

7、组分在地下水系统中的时间和空间迁移规律；提出了电动力学聚丙烯腈纳米纤维膜及改性壳聚糖渗透性反响墙的地下水调控技术。（3） 提出了高速大路煤矸石路基加筋格宾挡土墙施工工法和包边土加筋格栅煤矸石路基施工工法，取得了良好的经济、社会与环境效益，推广应用前景宽阔。工程争论成果总体到达了国际先进水平,其中电动力学聚丙烯腈纳米纤维膜及改性壳聚糖渗透性反响墙的地下水调控技术到达国际领先水平。9五、推广应用状况本工程相关课题成果及相关应用成果具有创性和有用性，推广应用大，除依托工程外，目前正在湖南、山西、贵州、江西、福建等省 15 个近 1200km 的大路、铁路及市政道路中获得进一步推广应用。应用单位名称国

8、道 319 线长汀河田至城关段大路改建工程一期黄主要应用单位状况表应用单位联应用技术应用起止时间系人/ 覃仕晚应用状况馆至城关段A1 标工程经理部320 国道上饶城区段改建项局部技术2023-2023 年13656072385王鹏节约工程造价 5600 万元煤矸石路堤边坡 1 年后无失目经理部南平市武夷区省道 303 岭至将口大道段大路 A1 标工程经理部中建五局土木工程中建五局土木工程贵州水盘高速大路山西闻垣高速大路建设治理处湖南省溆高速大路建设局部技术2023-2023 年18702658181毛露 局部技术2023-2023 年18259306158稳迹象，使用效果良好降低了煤矸石路基对

9、环境的影响局部技术2023-2023 年赖咸根13773858966局部技术2023-2023 年谭博18673215388局部技术2023-2023 年张亮15879424545局部技术2023-2023 年刘涛13955360543局部技术2023-2023 年陈建军削减征地 50 亩，缩短土方运距 15 公里，缩短工期 4 个月削减征地 50 亩，缩短土方运距 20 公里，缩短工期 3 个月，利用煤矸石约 20 万m3节约土地 25 亩，削减取土17 万 m3节约土地 50 亩，削减取土22 万 m3节约土地 39 亩，削减取土13874889992局部技术2023-2023 年储伟13

10、875916909局部技术2023-2023 年吕军13873170766申福先局部技术2023-2023 年18939068089郭彤局部技术2023-2023 年13973114111学问产权类别学问产权具体名称国家授权号授权日期证书编号权利人制造人制造专利有效状态制造专利柱式加筋格宾挡土墙及其施工方法中国彭立、黄向京、杜勇立有效制造专利管柱式加筋格宾挡土墙及其施工方法中国黄向京、彭 立 杜勇立有效有用型专利修复污染土壤中金属离子的装置中国察设计院有限公司、东华大学彭立、杜勇立、黄满红有效开发20 万 m3湖南张花高速大路建设开发节约土地 50 亩，削减取土22 万 m3湖南永龙高速大路建

11、设开发节约土地 28 亩，削减取土19 万 m3中交一公局第六工程有限公司益娄高速大路 12 标工程部节约土地 60 亩，削减取土30 万 m3湖南溆怀高速大路建设开发节约土地 22 亩，削减取土 5万 m3六、主要学问产权证明名目ZL.2012.1.022023.1460湖南省交通规划勘48928.08.13581察设计院2ZL.2012.1.022023.1521湖南省交通规划勘48956.11.19735察设计院4ZL.201 4.2.002023.湖南省交通规划勘374052817.08.135569学问产权类别学问产权具体名称授权证书国家授权号日期编号制造专有用型专利一种钢筋网权利人

12、制造人利有效状态中建五局土木工程、湖南省凌永茂、交通规划勘察设计院、中南大学林宇亮、彭立有效中建五局土木工程、中南大学、湖南省交通规划勘察设计院有限公司刘湘元、林宇亮、彭立有效ZL.2012.2.062023.297754290.06.19694面挡墙的复中国合防护构造8有用型专利有用型专利计算机一种检测建筑筋材界面中国摩擦特性的拉拔装置一种测量双绞合六边形钢丝网绞边中国强度的测试装置桩基侧摩阻ZL.201 2.2.0655291.4ZL.201 4.2.0386094.62023S3013.05.0829042972023.4027杨啸12.310052023.0111何现启、彭凌星、7.3

13、6896杜勇立杨啸有效何现启、软件著作权力计算软件铁路路基与中国R184694CIP 数据核字201杨果林、林宇亮、彭凌星、有效杜勇立专著支挡构造工中国程抗震高速大路加筋煤矸石路专著中国基工程应用技术5） 第231578 号CIP 数据核字2016） 第31095有效杨啸彭立、杜勇立、杨有效果林、黄满红学问产权类别学问产权具体名称国家授权号授权日期证书编号权利人制造人制造专利有效状态1行业标准工程用机编钢丝网及组合体中国/2023.05/湖南省交通规划勘察设计院有限公司、东华大学彭立、杜勇立、黄满红有效姓排技术名名职称争论杜勇立1员级高工七、主要完成人状况表工作单位完成单位对本工程技术制造性奉

14、献2023.02.12023.05.01湖南省交通规划勘察设计院湖南省交通规划勘察设计院工程负责人，参与争论大纲、试验大纲的制定； 担当争论总报告编写，负责工程鉴定验收和报奖工作；参与工程争论方案及大纲的制定；参与煤矸石路堤的设计原则与施工技术措施的制定。2023.02.12023.05.01子课题高速大路煤矸石路基对地下水的影响及黄满红2教授东华大学东华大学杨果林3教授中南大学中南大学调控技术工程负责人，担当煤矸石路基对地下水的影响及调控技术争论；争论煤矸石对地下水污染的机理及煤矸石淋溶液在地下水运移的机 理；提出了煤矸石里溶液污染的治理措施。2023.02.12023.05.01子课题高速

15、大路煤矸石填料试验争论工程负责人，担当煤矸石路基填料路用性能争论；提出了一个能够反映掺土煤矸石剪切过程中应力应 变软化的模型；提出了格宾网绞边强度的测试方法；提出了基于渗流力的煤矸石路堤边坡稳定性计算公式。2023.02.12023.05.01高级中建五局中建五局子课题高速大路煤矸石填筑技术争论工程负罗光财4工程土木工程土木工程责人，参与本工程的立项工作，参与煤矸石路基师填料的实际施工以及煤矸石路用性能争论的现场试验。马德青5湖南省交 湖南省交高级 通规划勘 通规划勘工程 察设计院 察设计院师 2023.02.12023.05.01子课题煤矸石路基绿色建筑关键技术争论工程负责人，参与煤矸石剪切

16、过程中应力应变软化模型的研发工作；总结分析了绞边质量对格宾网拉伸性能的影响。2023.02.12023.05.01子课题高速大路煤矸石填料试验争论技术负杨啸6工程师中南大学中南大学责人，担当煤矸石路基填料路用性能争论；提出了一个能够反映掺土煤矸石剪切过程中应力应 变软化的模型；提出了格宾网绞边强度的测试方法并获得专利一项。高级何现启7工程师争论彭立8员级湖南省交湖南省交2023.02.12023.05.01通规划勘通规划勘主要争论骨干，参与煤矸石路用性能的现场试 察设计院察设计院验，主要争论煤矸石的级配、液塑限、CBR 试验以及不同掺土量下煤矸石物理指标之间的关系。湖南省交湖南省交2023.0

17、2.12023.05.01通规划勘通规划勘工程总负责人，负责总体协调，总体争论路线制察设计院察设计院定，总体方案决策与实施，大纲编写和成果总结，高工审查争论报告。负责本课题成果的推广应用。赖咸根9高级中建五局工程土木工程师中建五局2023.02.12023.05.01土木工程参与依托工程安邵高速大路煤矸石路基填料的现场施工和现场试验工作。彭凌星10湖南省交工程 通规划勘师 察设计院湖南省交通规划勘察设计院2023.02.12023.05.01参与煤矸石路堤边坡稳定性分析争论及总报告 和鉴定材料的编写，参与工程鉴定与报奖工作。争论湖南省交湖南省交2023.02.12023.05.01黄向京11通

18、规划勘 通规划勘 工程技术负责人，担当了煤矸石路堤的设计原则员级 察设计院 察设计院 与施工技术措施的主要争论工作，主持了煤矸石高工包边土施工指南的争论工作。高级中建五局中建五局凌永茂12工程师土木工程土木工程2023.02.12023.05.01负责工程治理，负责依托工程中安邵高速大路煤矸石路基的实际施工和煤矸石路基填料性能的 现场试验；参与了煤矸石路堤边坡沉降的现场试验，协作工程总负责人组织成果审查与验收工 作。八、主要完成单位状况表主要完成单位创推广奉献湖南省交通规划勘察设计院中建五局土木工程1、负责工程立项，制定争论大纲，系统建立工程关键技术和创评价体系， 牵头协调争论总过程和鉴定验收

19、工作。2、基于室内试验与现场试验，得出煤矸石作为路堤填料是可行的；针对实际工程提出了掺土煤矸石改进路堤的合理掺土量。2、通过煤矸石路堤现场试验，对煤矸石路堤的沉降、侧向位移、垂直向土压力、水平向土压力和路堤挡墙侧位移进展观测，分析试验结果后确定填筑煤矸石路堤是可行的。3、完成煤矸石路基填料施工两个施工工法：高速大路煤矸石填筑路基加筋格宾支挡构造施工工法2023 年度大路工程工法，编号：GGG中企A4033-2023；高速大路煤矸石土工格栅施工工法已申报2023 年湖南省工程工法。4、结合包边煤矸石路堤稳定性计算方法和FLAC3D 模拟结果比照，得出填筑高度和包边与否对煤矸石路堤稳定性影响曲线，

20、提出煤矸石路基填料设计和施工地方标准及指南。5、争论分析溆怀高速大路 K124+760 处煤矸石路基下涵洞病害实例，探究煤矸石作为路堤填料的缺乏，提出了煤矸石路堤施工技术及相关防治措施。6、提炼总结争论成果，形成“高速大路煤矸石路基填料工程应用成套技术” 并推广应用在多个工程。1、参与煤矸石路用性能物理性质室内试验及现场试验；2、参与煤矸石路堤边坡沉降推想的实测数据监测；3、参与煤矸石路基填料施工细则的编制；4、负责本工程施工工法的申报；5、负责本工程现场施工及试验的协调工作。1、提出了一个能够反映掺土煤矸石剪切过程中应力应变软化的模型，该模型能够反映煤矸石剪切过程中的峰值强度和剩余强度；2、

21、提出了格宾网绞边强度的测试方法。基于格宾网的绞边拉伸试验，系统提出了格宾网的三种典型绞边破坏模式；中南大学3、基于简化 Bishop 计算理论和非饱和土强度理论，引入渗流力的概念，推导了考虑降雨渗流作用的煤矸石路堤边坡安全系数计算表达式，并验证了该计算式的适用性；4、承受 FLAC3D 软件对煤矸石填筑路堤施工进展模拟，得到煤矸石路堤的应力场和位移场；以压实度、填筑高度及包边土厚度等作为变化参数，分析煤矸石路东华大学湖南利联安邵高速大路开发马克菲尔长沙型支档科技开发堤的应力和沉降变化状况；承受动力计算模块争论煤矸石路基在交通荷载作用下的动力响应状况；5、用曲线拟合法、灰色系统理论对沉降进展了推

22、想。模糊随机牢靠度理论的 评价说明：沉降推想曲线的拟合结果较为抱负，模糊失效概率在合理的范围之内。1、 建立了南方多雨及酸雨地区纯煤矸石和掺合料煤矸石作为高速大路路基填筑时污染物的淋溶和迁移动力学模型，提示了主要污染组分在地下水系统中的时空迁移规律；2、 制备了型纳米纤维材料用于可渗透性反响墙，形成了电动力学/纳米纤维膜及改性壳聚糖可渗透性反响墙的地下水调控技术，提出了煤矸石地下水污染调控技术及其参数和适用条件。1、参与煤矸石路用性能物理性质室内试验及现场试验；2、参与煤矸石路堤边坡沉降推想的实测数据监测；3、参与煤矸石路基填料施工细则的编制；4、参与本工程的立项工作；5、负责本工程现场施工及

23、试验的协调工作。1、参与编制工程用机编钢丝网及组合体行业标准的编制；2、参与本工程的立项工作；5、负责本工程现场施工的协调工作。九、完成人合作关系说明完成人杜勇立、马德青、彭立、何现启、彭凌星和黄向京均为湖南省交通规划勘察设计院职工，是部省联合攻关工程高速大路煤矸石路基填料工程应用争论团队成员， 已进展长期合作。杜勇立是课题总负责人，全面主持课题争论工作，是多篇论文的主要作者， 是制造专利“柱式加筋格宾挡土墙及其施工方法”、“修复污染土壤中金属离子的装置”和 软件著作权“桩基侧摩阻力计算软件 V1.0”主创人之一，是专著高速大路加筋煤矸石路基工程应用技术第 2 作者。其余 3 人均参与了本课题

24、争论工作，其中马德青为软件著作权“抗滑桩设计计算软件 V1.0”主创人；彭立为专著高速大路加筋煤矸石路基工程应用技术第 1 作者、“柱式加筋格宾挡土墙及其施工方法”第 1 制造人；何现启、彭凌星他们为软件著作权“桩基侧摩阻力计算软件 V1.0”主创人，具体负责课题试验争论工作；黄向京为制造专利“柱式加筋格宾挡土墙及其施工方法”第 2 制造人。完成人罗光财、赖咸根、凌永茂为中建五局土木工程职工，罗光财为子课题“高速大路煤矸石填筑技术争论”工程负责人，具体落实课题依托工程在安邵高速大路的施工和推广，赖咸根为专利“一种钢筋网面挡墙的复核防护构造”制造人，凌永茂为专利“一种检测建筑筋材界面摩擦特性的拉

25、拔试验装置”制造人，且罗光财、赖咸根、凌永茂均为 2023年大路工程“高速大路煤矸石路基加筋格宾挡土墙施工工法”和 2023 年大路工程“高速大路包边土加筋格栅煤矸石路基施工工法”的主要完成人。完成人杨果林、杨啸为中南大学教师，杨果林为子课题“高速大路煤矸石填料试验争论” 工程负责人，为专著铁路路基与支挡构造工程抗震第 1 作者和专著高速大路加筋煤矸石路基工程应用技术第 3 作者，杨啸为专著铁路路基与支挡构造工程抗震第 3 作者和专利“一种测量双绞合六边形钢丝网绞边强度的测试装置”制造人。完成人黄满红为东华大学教师，子课题“高速大路煤矸石路基对地下水的影响及调控技术”工程负责人，是专著高速大路加筋煤矸石路基工程应用技术第 4 作者、专利“修复污染土壤中金属离子的装置”第 3 制造人。