【智慧证书】岩土和地质类2018年国家奖成果简介

该项目主要完成人为来自中国地质科学院地质研究所的万渝生、刘敦一、宋彪、伍家普、沈其韩。

该项目大力发展高精度锆石U-Pb同位素年代学方法，针对华北克拉通最古老岩石记录和早期陆壳演化课题，进行了持续的寻找确认和系统的深入研究，发现大量始太古代-新太古代早期陆壳物质，揭示了华北克拉通早前寒武纪地壳生长演化的规律和阶段性，取得重要进展和创新性成果。该项目在鞍山发现38亿年岩石，为全球最早期陆壳发现和研究做出重大贡献。与全球范围迄今仅有的北美、格陵兰和南极等3处38亿年岩石主体为英云闪长岩不同，中国鞍山38亿年岩石主体为奥长花岗岩，提供了地球早期岩浆作用多样性的直接证据。38亿年石英闪长岩的发现则表明地幔添加在那时存在。Nd-Hf同位素组成特征揭示38亿年鞍山就存在壳内再循环作用，为发现更古老陆壳岩石提供了线索。3个31亿～38亿年杂岩的详细解剖表明该区长期处于高热状态，华北克拉通至少在31亿年前板块构造体制未起作用。该项目系统揭示华北克拉通太古宙大陆形成演化规律。在华北克拉通其他地区发现大量26亿～33亿年岩石和26亿～38.5亿年锆石。首次确定华北克拉通太古宙多期次构造岩浆热事件，系统总结太古宙物质时空分布规律，确定BIF铁矿主体形成于新太古代晚期。提出27亿年花岗质岩石在华北克拉通广泛分布的新认识，对于确定全球巨量陆壳物质增生的同时性意义重大。首次划分出３个古陆块（≥26亿年），识别出～25亿年巨型线性构造带，为板块构造在25亿年前已起作用提供了重要依据。揭示了华北克拉通与全球其他典型克拉通的异同。该项目率先系统开展离子探针U-Pb锆石年代学研究，确定其主体形成于古元古代中晚期，而不是传统认为的太古宙，并普遍遭受古元古代晚期强烈构造热事件。改变了华北克拉通早前寒武纪地质演化历史的认识。

该项目完成人为兰州大学周又和教授、郑晓静院士、黄宁教授。周又和教授为兰州大学土木工程与力学学院院长、教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，兰州大学固体力学博士点与力学博士后科研流动站负责人，兰州大学固体力学研究所所长，兰州大学工程与科学高性能计算中心主任。

该项目，针对沙漠化及沙尘暴重大环境课题，开展了以揭示其特征与规律的风沙运动力学的基础研究。在面临理论模型不成熟和实验技术限制的情形下，加之所遇到的多场耦合、随机性、跨尺度、非线性等交织的共性科学难题，该项目立足科学前沿，从力学深层次上提出了一新的学术思想，在基础实验及数据处理方法、基本理论建模及定量分析、以及有效揭示风沙流特征规律等方面均取得了原创成果。由此形成了由基础实验和基本模型建立以及高精度定量分析方法相结合的一条合理、完整、可行的研究路线，创新了气-沙两相流的理论框架和研究手段，增进了对复杂系统随机性、非线性、多场耦合和跨尺度等共性科学问题开展有效研究的认知，有力地促进了风沙运动力学研究的向前发展。所取得的研究成果已获国内外力学、颗粒物理、大气、环境、制药、空间科学等领域学者的高度好评和大篇幅采用，其研究对这一领域和本学科起到了引领性的作用。

该项目完成人为中国矿业大学（北京）杨仁树教授（现北京科技大学校长），岳中文，李清，李杨郭东明，杨国梁。

该项目针对煤矿岩石井巷爆破中存在“周边成型差、炮孔利用率低、围岩损伤严重”等关键难题，完成人如何围绕合理利用炸药能量和有效控制爆生裂纹扩展等问题开展研究。发明了研究岩石爆破机理的新方法，揭示了爆炸应力波与运动裂纹相互作用机理(如图1所示),发明了定向断裂控制爆破技术,揭示了切缝药包能量释放原理(如图2所示),研发了深孔掏槽爆破技术和爆破减振技术，开发出井巷爆破掘进智能设计系统，发明了液压凿岩控制的钻装锚一体机，实现了“精准、高效、安全”的精细化控制爆破，保障了煤矿岩石井巷安全快速掘进。成果在我国三十多个矿区井巷工程得到广泛应用，经济效益显著。

该项目主要完成人为同济大学交通运输工程学院城市轨道与铁道工程系周顺华教授，肖军华教授，王炳龙教授，及中铁等单位。

该项目面向我国高速铁路大规模运营安全保障和城镇化建设的重大需求，经过近 20 年攻坚，解决了地下穿越高速铁路的关键技术难题。发明了列车不限速条件下地下穿越高速铁路的设计方法、精细化施工控制技术、智能感知型施工装置，实现了理论方法、控制技术、施工机械的重大技术突破，制订了国际上首部下穿高铁技术规程，进一步突显我国高铁技术在世界的领先地位；并推动我国地下工程领域整体技术水平的大幅提升。成果成功应用于软土地层首次一次性穿越 26 股道、下穿 300km/h 高铁、高铁咽喉道岔区及高铁群，创造了一次性穿越距离最长、速度最高、高铁线路最密集和下穿高铁咽喉道岔区 4 项国际工程纪录，并在下穿京沪、京广、沪昆、杭深等高铁的数百项工程中得到推广应用。为保障我国高速铁路网的畅通运行和解决下穿铁路这一制约城市规划实现的重要瓶颈提供了关键技术支撑。近三年累计新增产值 90多亿元，社会经济效益显著。该项目结合国家需求，循序渐进，创立了“设计、施工、设备”为一体的新的工程技术研发模式，培养了一批高素质人才。

2018年度国家科学技术进步奖一等奖：复合地基理论、关键技术及工程应用（岩土工程，基础工程）

该项目主要完成人是中国工程院院士、浙江大学建筑工程学院龚晓南教授。龚晓南是浙江省培养的第一位博士，也是中国岩土工程界培养的第一位博士。在20世纪60年代，国外将采用碎石桩加固的人工地基称为复合地基。随着我国工程建设的发展，水泥土等柔性桩和钢筋混凝土等刚性桩技术在工程中也被应用，对“复合地基”的定义一时争论不休。这个时候，龚晓南站出来打开了这个结。1990年，龚晓南通过荷载传递机理分析，首次总结出复合地基的本质是在荷载的作用下，桩和桩间土能够共同直接承担上部荷载，这也是复合地基与浅基础和桩基础之间的主要区别。1992年，龚晓南出版复合地基领域第一部专著，正式提出复合地基的科学定义——天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体和增强体两部分组成的人工地基。之后十多年里，复合地基的理论和技术随着研究不断深化，团队成功将复合地基应用从建筑工程拓宽到公路、铁路等领域。并研发出了系列高性能新型复合地基技术，用来满足不同类型的工程建设需要。

2018年度国家科学技术进步奖一等奖：地质工程分布式光纤监测关键技术及其应用（岩土工程，地质工程）

该项目主要是由南京大学等单位完成，第一完成人是南京大学，高新技术研究院院长，教授、杰青，施斌教授。

该项目历经20年攻关，打破国外技术壁垒，形成了拥有完全自主知识产权的技术和设备；创造性地建立了地质工程分布式光纤监测技术体系；在地质工程灾害机理和理论判据方面取得新突破。

1.创制了地质体多场传感光缆系列。研制了米级量程的大变形场和厘米级空间分辨率的温度场光纤传感器；研制了可加热的水分场复合传感光缆。研制的30余种传感光缆，均属于原创性成果，为地质工程监测提供了坚韧而敏感的“神经”。

2.研制了地质工程长距离分布式光纤解调设备。发明了能量分布的布里渊谱识别及BOTDR空间分辨率提升方法，研制了我国第一台商用化的分布式光纤应变单端解调设备。为地质工程光纤监测提供了精准而智能的“大脑”。

3.创建了地质工程分布式光纤监测系统。攻克了地质工程内部和深部变形监测瓶颈以及海量数据处理难点，创建了边坡、地面沉降、桩基、隧道等多场分布式光纤监测系统。为地质工程光纤监测提供了强健而高效的“身体”。

4.揭示了多种地质灾害新机理，提出了理论新判据。提出了地层压缩潜力新判据；确立了土质滑坡预警应变阈值；提出了锚杆与岩土耦合时效判据，丰富了地质工程灾害预警和防治理论体系。

该项目获国家授权专利和著作权54项，主编和参编相关国家规范和行业规程4部。实现了核心技术－硬件设备－系统集成－成果转化－工程应用－理论突破的全过程创新。有40余种产品推向了国内外市场，并在国内外300余个重要项目中得到应用，产生了显著的社会和经济效益。