西北大學微信公眾號釋出 喜報!西北大學1項成果獲國家科技進步獎二等獎
11月3日上午,2020年度國家科學技術獎勵大會在人民大會堂舉行。西北大學地質學系王家鼎教授團隊主持完成的“重大工程黃土災害機理、感知識別及防控關鍵技術”獲2020年度國家科技進步獎二等獎。
該成果由西北大學與中國鐵路設計集團、中鐵十七局和中鐵西北研究院等合作完成,主要完成人為:王家鼎、趙鬥、谷天峰、謝婉麗、付新平、王新民、武小鵬、王新剛、賈鵬飛、張登飛。
光明日報微博發文:“這臺裝置對黃土地區的高速鐵路和過載鐵路修築立下了汗馬功勞。”黃土疏鬆,易沉降,如何在黃土上修鐵路曾是世界難題,西北大學地質學系教授王家鼎極其團隊依靠這臺看似不起眼的裝置先後完成了多項技術難題的攻關。一起來聽聽老教授極富感染力的講解。
該成果針對大面積溼陷性黃土地區建造高鐵及過載鐵路的高標準防災的國家重大需求,在10餘項國家、鐵道部重大科研專案的重點支援下,創立了黃土路基振陷、深部黃土溼陷、滑坡四促效應及富水黃土-紅土/泥岩隧道塌方等理論;
首次研製了振動促滲儀等多臺先進儀器,打破了國外壟斷,填補了此方面的空白;
突破了鐵路黃土路基振陷和深部黃土溼陷感知、機載鐳射雷達點雲災害識別、隧道變形的精準監測技術瓶頸;
創立了高鐵路基抗振陷的填料改良和加筋防控、溼(振)陷性黃土改良與排水平縱橫協同防控及隧道加固“氣驅水漿驅氣”加固技術體系,主編和參編的行業規範多部,成果達到了國際先進水平。
該成果在國內外20餘條高鐵和過載鐵路的成功應用,獲得了巨大的經濟效益、社會效益和政治效益,使得專案合作完成單位的高鐵建設防災減災技術在激烈的國際市場競爭中處於明顯的優勢地位,彰顯了國際影響力。
王家鼎
王家鼎,男,1962年7月出生,陝西省藍田縣人,1983年7月畢業於今長安大學應用地球物理系,獲工學學士,1983年9月—1986年7月在國家地震局蘭州地震研究所地震工程專業攻讀碩士學位,獲工學碩士,後留所從事科研工作。
1994年8月調入西北大學工作至今。其中,1996年9月—1999年6月在成都理工大學地質工程專業攻讀博士學位,獲工學博士。1999年5月—2001年4月在吉林大學地質工程博士後流動站做研究,曾出國進修和高訪。1999年晉升為教授,2001年評為博導,2014年被陝西省評為二級教授。享受國務院政府特殊津貼,三秦人才津貼,擔任教育部教學指導委員會及多種中外雜誌編委。
30年來,在黃土滑坡方面的研究被譽為“自成體系,有獨到之處”。
首次提出了“灌溉誘發黃土滑坡的黃土蠕、滑動液化機理”、“地震誘發黃土滑坡的土體解體、斜拋和粉塵化機理”、 “列車長持時振動引起黃土滑坡的長期累積應變-損傷-破壞滑移機理”以及推匯出各型別黃土滑坡的運動特徵方程,並用例項加以驗證,成果獲甘肅、陝西省級科技進步獎6項;
多次深入甘肅、陝西貧困山區進行滑坡應急救災,用自己提出的理論參與滑坡預報,受到各級政府的表彰,並獲得陝西省1999年度科技進步獎;
撰寫出版的《典型高速黃土滑坡群的系統工程地質研究》專著,正如中國科學院院士、工程院院士張宗祜先生在本書序中所寫的“本書是我國有關黃土滑坡系統研究的第一部專著,有許多創新之處”;
高速鐵路黃土路基的振陷、液化方面的研究,首次提出了列車振動引起黃土振陷和液化的臨界標準、機理、影響因素和消除這兩種災害的地基處理措施,直接應用於高速鐵路的設計、施工中,成果分別獲得陝西省科技獎一等獎2項、鐵道部科技獎一、二等獎共4項;
在載重鐵路邊坡側移、路基沉降及填料配比等研究提出了獨到的見解,成果應用於晉中南過載鐵路建設中,獲得國際大獎-FIDIC獎;
在機場跑道黃土地基沉降及高邊坡穩定性的研究方面,提出地震作用下和飛機升降衝力振動下黃土地基長持時振陷機理和黃土高邊坡失穩破壞機理,直接應用於機場建設中,成果獲陝西省技術發明獎一等獎;
在黃土溼陷研究方面,透過山西、陝西、甘肅等的大型浸水試驗提出多種黃土溼陷的機理;
近年來提出機車振動、水和乾溼迴圈等耦合作用下黃土的“促裂、促滲、促崩、促滑、促沉”的五促效應(發表於中國科學)並應用十餘條鐵路重大工程中,獲得國家科技進步二等獎;
在模糊資訊最佳化處理的理論與應用方面做出了積極的貢獻。與黃崇福教授合作出版的《模糊資訊分析與應用》、《模糊資訊最佳化處理技術及其應用》兩本專著,重印數次,累計達25000餘冊,提出的資訊分配、資訊擴散原理,已被國內外學者廣泛引用;
目前共發表論文210餘篇,SCI60餘篇,授權國家發明專利11項,主持國家重大儀器專項、國家基金重點專案、國家重點研發課題及鐵道部重大科研專案等20餘項。
王教授和技術團隊使用GDS動三軸進行土工試驗
GDS科研型動三軸試驗系統DYNTTS
“這臺裝置對黃土地區的高速鐵路和過載鐵路修築立下了汗馬功勞。”
這臺裝置就是:
GDS科研型動三軸試驗系統DYNTTS
西北大學的GDS動三軸系統2006年引進,距今已運轉超過15個年頭,裝置狀況良好。
由於環境因素和人類活動,許多岩土工程專案在其設計壽命內承受反覆迴圈荷載。土壤在動態荷載比靜態荷載下的反應通常更復雜,要求工程師在實驗室研究土壤的動態行為。
科研型動態三軸測試系統(DYNTTS)是GDS動態系統中效能優異的裝置。結合三軸壓力室和擁有外殼的一體化電機作動器,系統具有精度高、穩定性好等特性。DYNTTS具有自適應能控制能力,能夠顯著改善動應力控制時裝置的載入能力。
動三軸DYNTTS的定製性很好,例如可以升級區域性應變感測器、彎曲元試驗、非飽和土試驗等;從標準的5Hz/10kN升級到更高版本;能夠升級軸向負載能力從標準的10kN範圍到最大60kN;試樣尺寸從標準的100mm升級到最大300mm;可以升級溫控範圍從零下20度到零上85度。
高階動態三軸實驗系統DYNTTS關鍵特點:
(1)高精度伺服電機控制允許使用者進行小應變到大應變靜動態測試。
(2)內建平衡錘(適合最大5Hz的系統),在動態實驗時保持壓力恆定。
(3)精細的反饋控制硬體和5kHz的資料採集,使得試樣可以在高頻的載入下的反應能被記錄。
高階動態三軸試驗系統 DYNTTS
動三軸DYNTTS系統的基本配置
雙向振動三軸試驗系統DYNTTS
大直徑動三軸試驗系統DYNTTS(300mm)
凍土動三軸試驗系統
動三軸DYNTTS影片介紹
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GDS動三軸試驗系統論文下載
國家科學技術獎
國家科學技術獎是為獎勵在科技進步活動中作出突出貢獻的個人、組織,調動科學技術工作者的積極性和創造性,由國務院設立的國家科學技術領域最高獎項。2020年度國家科學技術獎經網路評審組、學科專業評審組、評審委員會和獎勵委員會評審,科技部稽核,共評選出264個專案、10名科技專家和1個國際組織。除顧誦芬、王大中獲得國家最高科學技術獎之外,還評選出國家自然科學獎46項,國家技術發明獎61項,國家科技進步獎157項。