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西北大學(xué)1項(xiàng)成果獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)丨GDS動(dòng)三軸助力科研：如何讓最重的火車(chē)行駛在最軟的地基上？
發(fā)布時(shí)間：2021-11-19 瀏覽次數(shù)：4993 來(lái)源：歐美大地

西北大學(xué)微信公眾號(hào)發(fā)布 喜報(bào)！西北大學(xué)1項(xiàng)成果獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng) ：


11月3日上午，2020年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在人民大會(huì)堂舉行。西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系王家鼎教授團(tuán)隊(duì)主持完成的“重大工程黃土災(zāi)害機(jī)理、感知識(shí)別及防控關(guān)鍵技術(shù)”獲2020年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

該成果由西北大學(xué)與中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)、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、趙斗、谷天峰、謝婉麗、付新平、王新民、武小鵬、王新剛、賈鵬飛、張登飛。

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（成果理論體系）





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該成果針對(duì)大面積濕陷性黃土地區(qū)建造高鐵及重載鐵路的高標(biāo)準(zhǔn)防災(zāi)的國(guó)家重大需求，在10余項(xiàng)國(guó)家、鐵道部重大科研項(xiàng)目的重點(diǎn)支持下，創(chuàng)立了黃土路基振陷、深部黃土濕陷、滑坡四促效應(yīng)及富水黃土-紅土/泥巖隧道塌方等理論；

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研制了振動(dòng)促滲儀等多臺(tái)先進(jìn)儀器，打破了國(guó)外壟斷，填補(bǔ)了此方面的空白；

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突破了鐵路黃土路基振陷和深部黃土濕陷感知、機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云災(zāi)害識(shí)別、隧道變形的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)技術(shù)瓶頸；

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創(chuàng)立了高鐵路基抗振陷的填料改良和加筋防控、濕（振）陷性黃土改良與排水平縱橫協(xié)同防控及隧道加固“氣驅(qū)水漿驅(qū)氣”加固技術(shù)體系，主編和參編的行業(yè)規(guī)范多部，成果達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。


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（在國(guó)內(nèi)黃土地區(qū)鐵路網(wǎng)的應(yīng)用情況）

該成果在國(guó)內(nèi)外20余條高鐵和重載鐵路的成功應(yīng)用，獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和政治效益，使得項(xiàng)目合作完成單位的高鐵建設(shè)防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)在激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于明顯的優(yōu)勢(shì)地位，彰顯了國(guó)際影響力。



 

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王家鼎

王家鼎，男，1962年7月出生，陜西省藍(lán)田縣人，1983年7月畢業(yè)于今長(zhǎng)安大學(xué)應(yīng)用地球物理系，獲工學(xué)學(xué)士，1983年9月—1986年7月在國(guó)家地震局蘭州地震研究所地震工程專(zhuān)業(yè)攻讀碩士學(xué)位，獲工學(xué)碩士，后留所從事科研工作。

1994年8月調(diào)入西北大學(xué)工作至今。其中，1996年9月—1999年6月在成都理工大學(xué)地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)攻讀博士學(xué)位，獲工學(xué)博士。1999年5月—2001年4月在吉林大學(xué)地質(zhì)工程博士后流動(dòng)站做研究，曾出國(guó)進(jìn)修和高訪。1999年晉升為教授，2001年評(píng)為博導(dǎo)，2014年被陜西省評(píng)為二級(jí)教授。享受?chē)?guó)務(wù)院政府特殊津貼，三秦人才津貼，擔(dān)任教育部教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)及多種中外雜志編委。

30年來(lái)，在黃土滑坡方面的研究被譽(yù)為“自成體系，有獨(dú)到之處”。


提出了“灌溉誘發(fā)黃土滑坡的黃土蠕、滑動(dòng)液化機(jī)理”、“地震誘發(fā)黃土滑坡的土體解體、斜拋和粉塵化機(jī)理”、 “列車(chē)長(zhǎng)持時(shí)振動(dòng)引起黃土滑坡的長(zhǎng)期累積應(yīng)變-損傷-破壞滑移機(jī)理”以及推導(dǎo)出各類(lèi)型黃土滑坡的運(yùn)動(dòng)特征方程，并用實(shí)例加以驗(yàn)證，成果獲甘肅、陜西省級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)6項(xiàng)；


多次深入甘肅、陜西貧困山區(qū)進(jìn)行滑坡應(yīng)急救災(zāi)，用自己提出的理論參與滑坡預(yù)報(bào)，受到各級(jí)政府的表彰，并獲得陜西省1999年度科技進(jìn)步獎(jiǎng)；


撰寫(xiě)出版的《典型高速黃土滑坡群的系統(tǒng)工程地質(zhì)研究》專(zhuān)著，正如中國(guó)科學(xué)院院士、工程院院士張宗祜先生在本書(shū)序中所寫(xiě)的“本書(shū)是我國(guó)有關(guān)黃土滑坡系統(tǒng)研究的第一部專(zhuān)著，有許多創(chuàng)新之處”；


高速鐵路黃土路基的振陷、液化方面的研究，提出了列車(chē)振動(dòng)引起黃土振陷和液化的臨界標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)理、影響因素和消除這兩種災(zāi)害的地基處理措施，直接應(yīng)用于高速鐵路的設(shè)計(jì)、施工中，成果分別獲得陜西省科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、鐵道部科技獎(jiǎng)一、二等獎(jiǎng)共4項(xiàng)；


在載重鐵路邊坡側(cè)移、路基沉降及填料配比等研究提出了獨(dú)到的見(jiàn)解，成果應(yīng)用于晉中南重載鐵路建設(shè)中，獲得國(guó)際大獎(jiǎng)-FIDIC獎(jiǎng)；


在機(jī)場(chǎng)跑道黃土地基沉降及高邊坡穩(wěn)定性的研究方面，提出地震作用下和飛機(jī)升降沖力振動(dòng)下黃土地基長(zhǎng)持時(shí)振陷機(jī)理和黃土高邊坡失穩(wěn)破壞機(jī)理，直接應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)建設(shè)中，成果獲陜西省技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)；


在黃土濕陷研究方面，通過(guò)山西、陜西、甘肅等的大型浸水試驗(yàn)提出多種黃土濕陷的機(jī)理；


近年來(lái)提出機(jī)車(chē)振動(dòng)、水和干濕循環(huán)等耦合作用下黃土的“促裂、促滲、促崩、促滑、促沉”的五促效應(yīng)（發(fā)表于中國(guó)科學(xué)）并應(yīng)用十余條鐵路重大工程中，獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；


在模糊信息優(yōu)化處理的理論與應(yīng)用方面做出了積極的貢獻(xiàn)。與黃崇福教授合作出版的《模糊信息分析與應(yīng)用》、《模糊信息優(yōu)化處理技術(shù)及其應(yīng)用》兩本專(zhuān)著，重印數(shù)次，累計(jì)達(dá)25000余冊(cè)，提出的信息分配、信息擴(kuò)散原理，已被國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛引用；


目前共發(fā)表論文210余篇，SCI60余篇，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利11項(xiàng)，主持國(guó)家重大儀器專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)課題及鐵道部重大科研項(xiàng)目等20余項(xiàng)。


王教授和技術(shù)團(tuán)隊(duì)使用GDS動(dòng)三軸進(jìn)行土工試驗(yàn)







GDS科研型動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng)DYNTTS


“這臺(tái)設(shè)備對(duì)黃土地區(qū)的高速鐵路和重載鐵路修筑立下了汗馬功勞?！?/span>


這臺(tái)設(shè)備就是：


GDS科研型動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng)DYNTTS


      

       西北大學(xué)的GDS動(dòng)三軸系統(tǒng)2006年引進(jìn)，距今已運(yùn)轉(zhuǎn)超過(guò)15個(gè)年頭，設(shè)備狀況良好。


       由于環(huán)境因素和人類(lèi)活動(dòng)，許多巖土工程項(xiàng)目在其設(shè)計(jì)壽命內(nèi)承受反復(fù)循環(huán)荷載。土壤在動(dòng)態(tài)荷載比靜態(tài)荷載下的反應(yīng)通常更復(fù)雜，要求工程師在實(shí)驗(yàn)室研究土壤的動(dòng)態(tài)行為。


       科研型動(dòng)態(tài)三軸測(cè)試系統(tǒng)(DYNTTS)是GDS動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中性能優(yōu)異的設(shè)備。結(jié)合三軸壓力室和擁有外殼的一體化電機(jī)作動(dòng)器，系統(tǒng)具有精度高、穩(wěn)定性好等特性。DYNTTS具有自適應(yīng)能控制能力，能夠顯著改善動(dòng)應(yīng)力控制時(shí)裝置的加載能力。


       動(dòng)三軸DYNTTS的定制性很好，例如可以升級(jí)局部應(yīng)變傳感器、彎曲元試驗(yàn)、非飽和土試驗(yàn)等；從標(biāo)準(zhǔn)的5Hz/10kN升級(jí)到更高版本；能夠升級(jí)軸向負(fù)載能力從標(biāo)準(zhǔn)的10kN范圍到最大60kN；試樣尺寸從標(biāo)準(zhǔn)的100mm升級(jí)到最大300mm；可以升級(jí)溫控范圍從零下20度到零上85度。


       高級(jí)動(dòng)態(tài)三軸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)DYNTTS關(guān)鍵特點(diǎn)：

      （1）高精度伺服電機(jī)控制允許用戶(hù)進(jìn)行小應(yīng)變到大應(yīng)變靜動(dòng)態(tài)測(cè)試。

      （2）內(nèi)置平衡錘（適合最大5Hz的系統(tǒng)），在動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)時(shí)保持壓力恒定。

      （3）精細(xì)的反饋控制硬件和5kHz的數(shù)據(jù)采集，使得試樣可以在高頻的加載下的反應(yīng)能被記錄。



高級(jí)動(dòng)態(tài)三軸試驗(yàn)系統(tǒng) DYNTTS


動(dòng)三軸DYNTTS系統(tǒng)的基本配置 

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雙向振動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng)DYNTTS


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大直徑動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng)DYNTTS（300mm）


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凍土動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng)







國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)


國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)是為獎(jiǎng)勵(lì)在科技進(jìn)步活動(dòng)中作出突出貢獻(xiàn)的個(gè)人、組織，調(diào)動(dòng)科學(xué)技術(shù)工作者的積極性和創(chuàng)造性，由國(guó)務(wù)院設(shè)立的國(guó)家科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域最高獎(jiǎng)項(xiàng)。2020年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)審組、學(xué)科專(zhuān)業(yè)評(píng)審組、評(píng)審委員會(huì)和獎(jiǎng)勵(lì)委員會(huì)評(píng)審，科技部審核，共評(píng)選出264個(gè)項(xiàng)目、10名科技專(zhuān)家和1個(gè)國(guó)際組織。除顧誦芬、王大中獲得國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)之外，還評(píng)選出國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)46項(xiàng)，國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)61項(xiàng)，國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)157項(xiàng)。