1、2018 年四川省科学技术奖励提名公示内容序号提名奖种 四川省科技进步奖-自然科学类项目名称 汶川地震山岭隧道震害形成机理与控制理论主要完成人 高波，王峥峥，申玉生，朱长安主要完成单位 西南交通大学、大连理工大学、四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院西南交通大学提名单位（专家）意见我 单 位 认 真 审 阅 了 该 项 目 提 名 书 及 附 件 材 料 ， 确 认 全 部 材 料 真 实 有 效 ， 相 关 栏 目 符 合 填写 要 求 。 按 照 要 求 ， 我 单 位 和 完 成 人 所 在 单 位 都 已 对 该 项 目 进 行 了 公 示 ， 目 前 无 异 议 。 该 项目 围绕
2、汶川地震山岭隧道震害形成机理与控制理论开展研究，取得了多项重大创新和技术突破，揭示了汶川地震山岭隧道震害形成机理，建立了完整的山岭隧道抗震减震控制的理论体系，很好地解决了强震区山岭隧道的抗震问题。该 项 目 研 究 成 果 丰 富 、 系 统 、 原 创 性 突 出 ，其 成 果 应 用 于 雅 西 高 速 公 路 震 区 隧 道 工 程 和 广 甘 高 速 公 路 震 区 隧 道 工 程 ， 分 别 经 受 住 了 两 次强 震 （ 2013 年 4 月 20 日 雅 安 地 震 和 2017 年 8 月 8 日 九 寨 沟 地 震 ） 的 考 验 ， 有 力 保 障 了 震后 救 援 和
3、重 建 工 作 的 顺 利 开 展 ， 产 生 了 巨 大 的 社 会 效 益 。提 名 该 项 目 为 四 川 省 科 技 进 步 奖 自 然 科 学 类 一 等 奖 。项目简介本项目结合国家“一带一路”和西部大开发战略需求，紧密结合高地震烈度隧道工程建设中亟待解决的关键科学技术问题，以汶川地震区山岭隧道工程为研究对象，从多学科交叉的视角，系统地进行了汶川地震山岭隧道震害形成机理与控制理论的基础研究。主要研究内容如下：（1）从汶川地震隧道震害现象提出了瑞利波作用造成隧道破坏的问题；突破瑞利波在时域分析的局限性，基于域缩减波动输入法和子模型的多尺度建模方法，解决了隧道地震反应瑞利波波动输入的问
4、题；进而探明了瑞利波作用下洞口浅埋段裂缝发展和损伤演化过程，再现了汶川地震龙溪隧道洞口浅埋段震害现象，揭示了瑞利波作用下隧道洞口浅埋段地震灾变机理。（2）提出了地震与活动断层的耦合效应问题，建立了隧道-围岩- 断层体系的多体相互作用模型，探明了地震与活动断层的耦合作用下隧道-围岩-断层体系的失效模式及发生条件，实现了典型灾害过程的模拟，揭示了山岭隧道跨断层段地震灾变机理。（3）基于 Fourier-Bessel 函数展开法，推导出瑞利波、P 波、SV 波入射下浅埋圆形复合式衬砌隧道动应力集中系数级数解析解，得到了不同类型地震波引起隧道衬砌动应力集中系数分布，与汶川地震隧道衬砌破坏形态吻合，进而
5、揭示了汶川地震隧道衬砌破坏机理。（4）推导出隧道围岩、抗（减）震层和衬砌的刚度匹配关系，建立了围岩-抗（减）震层-衬砌体系动力相互作用的理论模型；通过引入位移综合传递系数，探明了材料刚度和阻尼对体系动力相互作用的影响，得到了抗（减）震层最优参数区间。（5）针对山岭隧道抗震风险的随机性与模糊性特点，提出了山岭隧道震害分级标准，建立了基于模糊理论的山岭隧道抗震风险评估模型；通过统计分析汶川地震中山岭隧道震害数据及基础资料，提出了震害分级具体指标，建立了山岭隧道震害数据库；应用层次分析法和模糊综合评估方法，研发了山岭隧道地震风险管理系统。客观评价1、同行引用及评价该项目 8 篇代表性论文得到了美国、
6、英国、意大利、韩国 、伊朗等国外学者以及同济大学、台湾大学、台北科技大学、中科院武汉岩土所等国内学者的引用和评价。代表性引用如下：（1）伊朗学者 Pourzahedi 等（2017）在Engineering Journal引用：“Wang and Zhang carried out the seismic damage classification and the risk assessment of occurring earthquake on mountain tunnels and offered a new method to this aim using seismic param
7、eters, ground conditions and structural data”；“new damage classification criterion to classify and quantify tunnel damage . In this research, they examined the behavior of tunnels in the grounds Accordingly, this study compared with the previous studies conducted in the field of seismic design of tu
8、nnels has the following advantages.”（2）韩国汉阳大学 Lee 等（2016）在Bulletin of Earthquake Engineering引用：“Wang and Zhang (2013) classify the seismicdamage of mountain tunnels, which is validated through 2008 Wenchuan earthquake.”引自：Lee T H, Park D, Nguyen D D, et al. Damage analysis of cut-and-cover tunnel st
9、ructures under seismic loading. Bulletin of Earthquake Engineering, 2016, 14:413-431.（3）同济大学袁勇教授（2016）在Jounal of Mountain Science引用：“a new level of extremely severe damage was introduced by Wang (2009), Wang et al. (2013) and Shen et al (2014).”；“Table 1 displays the details about this classificatio
10、n criterion according to damage conditions (Modified from Wang 2009; Wang et al. 2013; Shen et al. 2014)”；“based on the damage level classification proposed in Table 1, the tunnels were classified into five degrees by Wang (2009), Wang et al. (2013) and Shen et al. (2014), as shown in Table 2.” （4）英
11、国 Bensaibi 教授等（2014）在第二届欧洲地震工程与地质学会议上的文章引用：“This method consists in gathering quantitative information to identify significant parameters in terms of vulnerability（DAndera et al., 2006）and seismic characteristcs of the site（Wang and Zhang，2013）”. 2、应用证明及评价应用证明及评价一：本科研项目成果应用于广甘高速公路震区隧道工程，工程主管单位评价为：“该
12、科研项目成果为广甘高速公路隧道的建设提供了强有力的技术支撑，为确保本项目的运营安全提供了技术保障。2017 年 8 月 8 日九寨沟 7.0 级大地震后，经现场调查，灾区隧道均未出现震害，保障了抗震救援和灾后重建工作的顺利开展。 ”应用证明及评价二：本科研项目成果应用于雅西高速公路震区隧道工程，工程主管单位评价为“研究成果在本工程项目隧道中得到有效实施应用，并经受住了 2013 年 4 月 20 日雅安地震（里氏 7.0 级）的考验，地震区隧道均未见裂缝、垮塌等震害，有力保障了抗震救灾的生命线畅通，达到了预期效果。 ”推广应用情况在科研项目的理论支撑下，积极推进该项目研究成果的工程应用。本科研
13、项目成果成功应用于雅西高速公路震区隧道工程和广甘高速公路震区隧道工程。应用工程分别经受住了2013 年 4 月 20 日雅安大地震和 2017 年 8 月 8 日九寨沟大地震的考验，有力保障了抗震救援和灾后重建工作的顺利开展，达到了预期的抗震减震效果。主要知识产权证明目录（不超过 8 篇）序号论文专著名称 /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（含共同）第一作者（含共同）国内作者SCI他引次数他引总次数知识产权是否归国内所有1Investigation and assessment on mountain tunnels and geotechni
14、cal damage after the Wenchuan earthquake/Science in China Series E: Technological Sciences/ Wang ZZ, Gao B, Jiang YJ, Yuan S.1.7192009 年 52 卷 546-558页2009年 2月 1日王峥峥 王峥 峥王峥峥，高波，姜元俊，袁松59 59 是2Seismic damage classification and risk assessment of mountain tunnels with a validation for the 2008 Wenchuan
15、earthquake/Soil Dynamics and Earthquake Engineering/Wang ZZ, Zhang Z.1.5452013 年 52 卷 546-558页2013年 2月 1日王峥峥 王峥 峥王峥峥，张哲47 47 是3Seismic damage mechanism and dynamic deformation characteristic analysis of mountain tunnel afterWenchuan earthquake/Engineering Geology/Shen YS, Gao B, Yang XM, Tao SJ2.569
16、2014 年180 卷 85-98 页2014年 10月 8日申玉生 申玉 生申玉生，高波，杨晓明，陶双江24 24 是4Damage Evolution of Tunnel Portal during the Longitudinal Propagation of Rayleigh Waves/Natural Hazards/Wu D, Gao B, Shen YS, Zhou JM, Chen GH1.8332015 年 75 卷2519-2543页2015年 2月 1日吴冬 吴冬吴冬，高波，申玉生，周佳媚，陈贵红 4 4 是5Model test study on the dynamic
17、 response of the portal section of parallel two tunnels in a seismically active area/Tunnelling and Underground Space Technology/Sun TC, Yue ZR, Gao B, Li Q, Zhang YG.2.1922011 年 26卷 391-397 页2011年 3月 1日孙铁成 孙铁 成孙铁成，岳祖润，高波, 李强，张云岗10 10 是6汶川地震公路隧道震害启示/西南交通大学学报 /高波，王峥峥，袁松，申玉生1.6152009 年 44卷 336-341 页20
18、09年 6月 15日王峥峥 高波高波，王峥峥，袁松，申玉生/ 155 是7跨断层隧道设置常规抗减震措施振动台试验研究/岩石力学与工程学报 /信春雷，高波，周佳媚，申玉生2.8672014 年 33卷 2047-2055 页2014年 10月 1日信春雷 信春 雷信春雷，高波，周佳媚，申玉生/ 6 是8山岭隧道抗震设计理论与实践/中国建筑工业出版社 /王峥峥，孙铁成，高波/ 2014 年 3月 1 日2014年 3月 1日王峥峥 王峥 峥王峥峥，孙铁成，高波/ 1 是合 计 144 306主要完成单位及创新推广贡献西南交通大学项目负责单位，总体科研方案设计，协调各单位合作。提出了瑞利波作用造成隧
19、道破坏的问题，突破瑞利波在时域分析的局限性，基于域缩减波动输入法和子模型的多尺度建模方法，解决了隧道地震反应瑞利波波动输入的问题。大连理工大学提出了地震与活动断层的耦合效应问题，建立了隧道-围岩-断层体系的多体相互作用模型；提出了山岭隧道震害分级标准，建立了基于模糊理论的山岭隧道抗震风险评估模型，研发了山岭隧道地震风险管理系统。西南交通大学研发了可以实现断层错动与地震耦合作用的振动台模型实验装置，参与推导了瑞利波、P 波、SV 波入射下浅埋圆形复合式衬砌隧道动应力集中系数级数解析解。四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院主要完成单位及创新推广贡献分析了地震与活动断层耦合作用下山岭隧道破坏形态与
20、反应规律，提出了评价衬砌开裂与损伤程度的裂缝开口宽度和动力损伤指数。主要完成人情况姓名 高波 性别 男 排名 1 行政职务 无技术职称 教授 最高学历 博士研究生 最高学位 博士工作单位 西南交通大学 完成单位 西南交通大学对本项目技术创造性贡献总体方案设计和实施, 提出了瑞利波作用造成隧道破坏的问题；突破瑞利波在时域分析的局限性，基于域缩减波动输入法和子模型的多尺度建模方法，解决了隧道地震反应瑞利波波动输入的问题。姓名 王峥峥 性别 男 排名 2 行政职务 无技术职称 副教授 最高学历 博士研究生 最高学位 博士工作单位 大连理工大学 完成单位 大连理工大学对本项目技术创造性贡献提出了地震与
21、活动断层的耦合效应问题，建立了隧道-围岩-断层体系的多体相互作用模型；提出了山岭隧道震害分级标准，建立了基于模糊理论的山岭隧道抗震风险评估模型，研发了山岭隧道地震风险管理系统。姓名 申玉生 性别 男 排名 3 行政职务 无技术职称 副教授 最高学历 博士研究生 最高学位 博士工作单位 西南交通大学 完成单位 西南交通大学对本项目技术创造性贡献研发了可以实现断层错动与地震耦合作用的振动台模型实验装置，参与推导了瑞利波、P 波、SV 波入射下浅埋圆形复合式衬砌隧道动应力集中系数级数解析解。姓名 朱长安 性别 男 排名 4 行政职务 无技术职称 工程师 最高学历 硕士研究生 最高学位 硕士工作单位
22、四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院 完成单位 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院对本项目技术创造性贡献分析了地震与活动断层耦合作用下山岭隧道破坏形态与反应规律，提出了评价衬砌开裂与损伤程度的裂缝开口宽度和动力损伤指数。完成人合作关系说明本项目成员王峥峥（排名第 2） ，申玉生（排名第 3） ，朱长安（排名第 4）均属于高波教授（排名第 1）课题组成员，依托本项目分别完成博士论文、博士后出站报告以及硕士论文；并在各自的工作单位进一步开展合作，合著发表论文、专著等，其中：1. 高波，项目负责者，和王峥峥、申玉生均有代表性论著合作1、3 、4 、6、7 、8 。2. 王峥峥，和高波合作发表了代表性论著1、6、8。3. 申玉生，和高波合作发表了代表性论著3、4、6、7 。4. 朱长安，参与了王峥峥、高波合作发表的代表性论著8的部分章节编写。
