江苏省科学技术奖公示材料

1、 PAGE 2 PAGE 5 江苏省科学技术奖公示材料专业评审组：安全生产技术 成果类别： 基础类 一、项目名称富水环境下扰动岩体损伤破裂演化与渗流突变机理二、项目简介： 在岩溶地区和隧道富水断层带区域等修建巷（隧）道发生的突水事故时常会带来了巨大的经济损失和一定的人员伤亡。特别是国家“一带一路”和“向地球深部进军”等科技战略的实施，不同区域和不同深度地层的水文地质条件较为复杂，并呈现出“高水压、强岩溶、高应力、强扰动、灾害频发”的发展趋势。如何准确地揭示围岩突涌水灾害的发生机理，是科学、有效地实施围岩突涌水灾害控制的前提和关键，已成为当前地下工程建设与发展中的迫切需要解决的关键科学难题之一。

2、在此背景下，课题组通过国家重点基础研究发展计划、国家自然科学基金优秀青年基金等项目的资助，经数年潜心攻关，提出了“施工扰动下富水岩体发生损伤破裂及其引起的渗流突变是突水致灾的根源”这一新的学术思想，对扰动岩体渗流-应力-损伤耦合理论及地下工程围岩突水机理开展了深入、系统的基础理论研究，主要创新成果如下：（1）基于现场扰动围岩精细探测与实验室扰动岩石力学特性宏-细观测试结果，得到了不同地质条件下巷（隧）道掘进与地层扰动之间的内在联系及演化机理，建立了基于微裂纹演化的扰动岩体渗流-应力-损伤耦合细观本构方程，研发了具有真实物理背景的扰动岩体损伤破裂与渗流演化全过程的宏-细观双尺度数值方法和程序，突

3、破了传统岩石力学与渗流力学理论与数值计算研究中普遍采用唯像方法的固有缺陷。（2）发现了富水岩体灾害演化过程的强流变效应，开展了孔隙压力-应力长期耦合作用下岩体流变-渗流耦合宏试验，获得了富水岩体时效变形、损伤与渗透性演化特征及细观流变断裂破坏机制，首次提出并建立了一种基于岩体分形维数的分数阶流变-渗流耦合本构模型，为科学评价富水岩体工程长期稳定性提供了一种新的理论。（3）发现了细小颗粒迁移引起的岩体孔隙率增大是导致围岩突涌水灾害的力学本质，建立了岩体扰动裂隙中颗粒迁移的细观动力学模型以及颗粒迁移下的水-岩混合流时空演化模型，得到了渗流-应力-损伤-颗粒迁移耦合作用下的岩体时空变形规律与渗流突变

4、失稳判据，为突水灾害科学、准确地预测奠定了理论基础。 围绕该方向，课题组在本领域重要期刊上发表SCI论文30余篇，EI论文20余篇，出版专著1部，1篇论文入选2009年度“中国百篇最具影响国内学术论文”，2篇论文入选中国顶尖学术论文F5000，受邀在国际岩石力学大会等做特邀报告5次。项目组1人获得国家自然科学基金优秀青年基金、1人获得中国岩石力学学会优秀博士论文及江苏省优秀博士论文、1人入选了Journal of Geological Research期刊编委。8篇代表性论文均发表于本领域权威期刊，受到了国内外著名专家学者（如中国工程院武强院士、美国工程院Derek Elsworth院士，法国

5、洛林大学Sourena Moosavi教授等）的高度好评和广泛引用，已被Transport in Porous Media和Rock Mechanics and Rock Engineering等期刊他引200次（SCI他引149次）。相关理论模型与数值方法已在煤矿开采、城市轨道交通和隧道建设等地下工程水害预测和防治中得到了广泛的应用，理论的准确性和有效性在实践中得到了严格的验证。三、推广应用情况 PAGE 4 四、代表性论文论著目录（应用类可不填）序号论文论著名称/刊名/作者影响因子年卷页码（XX年XX卷XX页）发表时间（年月日）通讯作者第一作者SCI他引次数他引总次数是否国内完成1采场顶板

6、X-O型断裂形态力学分析/中国矿业大学学报/浦海，黄耀光，陈荣华2010年27卷421-424页2011年11月15日浦海浦海51是2Analysis of ground movement due to metro station driven with enlarging shield tunnels under building and its parameter sensitivity analysis/ Tunnelling and Underground Space Technology/刘江峰，漆泰岳，吴占瑞2.4182012年28卷287-296页2012年1月14日刘江峰刘江峰

7、3131是3Microcrack-based coupled damage and flow modeling of fracturing evolution in permeable brittle rocks/Computers and Geotechnics/陆银龙，Elsworth, D，王连国3.1382013年49卷226-244页2012年12月21日陆银龙陆银龙2828是4Numerical simulation of mining-induced fracture evolution and water flow in coal seam floor above a conf

8、ined aquifer/ Computers and Geotechnic/陆银龙，王连国3.1382015年67卷157-171页2015年4月3日王连国陆银龙2929是5Mechanical behavior of groundwater seepage in karst collapse pillars / Engineering Geology/ 白海波，马丹，陈占清3.102013年164卷101-106页2013年7月17日马丹白海波2626是6Effect of mining on shear sidewall groundwater inrush hazard caused

9、by seepage instability of the penetrated karst collapse pillar/Natural Hazard/马丹，缪协兴，白海波，黄继辉，浦海，吴宇，张桂民，李佳伟2.092016年82卷73-93页2016年1月28日马丹 马丹1717是7Effect of particle mixture on seepage properties of crushed mudstones/Transport in Porous Media/马丹，白海波，陈占清，浦海2.2112014年105卷571-595页2014年9月4日白海波马丹1616是8Time

10、 domain analysis of the weighted distributed order rheological model./ Mechanics of Time-Dependent Materials/曹丽丽，浦海，李岩，李明2.6972016年20卷601页-609页2016年5月12日浦海曹丽丽22是 PAGE 10 PAGE 9 五、主要知识产权目录（不超过10件）序号知识产权类别知识产权具体名称国家（地区）授权号权利人发明人1发明专利破碎岩体水沙渗流实验系统中国ZL201610335382.2中国矿业大学浦海，李畇，刘江峰，张豪，李舒阳，姜海林2发明专利一种微裂隙围岩预

11、切槽高压气体扩缝注浆堵水方法中国ZL201510368674.1中国矿业大学陆银龙，王连国，蒋邦友，孙小康，肖天博3发明专利一种裂隙岩体可视化注浆试验装置及试验方法中国ZL201510569171.0中国矿业大学陆银龙，蒋邦友，王连国，李兆霖，孙小康，张扬4实用新型气体传输控制系统中国ZL201620157648中国矿业大学刘江峰，浦海，张桂民5678910备注：上述10件主要知识产权包括著作权、商标权、技术秘密、动植物新品种审定、新药证书、医疗器械注册证书、农药、食品或饲料添加剂等其他知识产权情况。六、主要完成人姓 名浦海性 别男排 名1行政职务深部岩土国家重点实验室副主任工作单位中国矿业大

12、学对本项目贡献：（限300字）该项目负责人，对创新点2和3做出了贡献。开展了孔隙压力-应力长期耦合作用下岩体流变-渗流耦合宏试验，获得了富水岩体时效变形、损伤与渗透性演化特征及细观流变断裂破坏机制，首次提出并建立了一种基于岩体分形维数的分数阶流变-渗流耦合本构模型。代表性论文1，6，7和8，专利1和4的主要作者，在本项目中的工作量占本人总工作量的90%以上。姓 名刘江峰性 别男排 名2行政职务无工作单位中国矿业大学对本项目贡献：（限300字）该项目主要完成人之一，对创新点1和3做出了贡献。基于现场尺度到了施工过程、地质条件（围岩等级）与地层扰动之间的内在联系及演化机理；完成了部分破碎岩体渗流-

13、应力耦合试验，提出了采动岩体渗流-应力耦合模型。代表性论文2，专利1和4的主要作者，在本项目中的工作量占本人总工作量的60%以上。姓 名陆银龙性 别男排 名3行政职务无工作单位中国矿业大学对本项目贡献：（限300字）该项目主要完成人之一，对创新点2做出了贡献。建立了以微裂纹张量表征的岩体扰动损伤细观力学模型；研发了具有真实物理背景的扰动岩体损伤破裂与渗流演化全过程的宏-细观双尺度数值方法和程序。代表性论文3和4，专利2和3的主要作者，在本项目中的工作量占本人总工作量的60%以上。 姓 名马丹性 别男排 名4行政职务无工作单位中南大学对本项目贡献：（限300字）该项目主要完成人之一，对创新点3做出了贡献。建立了岩体扰动裂隙中颗粒迁移的细观动力学模型以及颗粒迁移下的水-岩混合流时空演化模型，得到了渗流-应力-损伤-颗粒迁移耦合作用下的岩体时空变形规律与渗流突变失稳判据。代表性论文5，6和7的主要作者，在本项目中的工作量占本人总工作量的50%以上。姓 名白海波性 别男排 名5行政职务深部岩土国家重点实验室学术委员会主任工作单位中国矿业大学对本项目贡献：（限300字）该项目主要完成人之一，对创新点3做出了贡献。指导马丹博士完成了创新点3的试验和数值分析工作，获得了渗流-应力-损伤-颗粒迁移耦合作用下的岩体时空变形规律与渗流突变失稳判据，并进行了相应的