根據《河北省科學技術獎勵辦法》擬將下列科研項目申報《2021年度河北省科學技術進步獎》，按照《2021年度河北省科學技術獎勵提名工作手冊》要求，科學技術進步獎對項目名稱、提名單位（專家）、項目簡介、主要完成單位及創新推廣貢獻、應用情況及效益情況、主要知識產權和標準規范等目錄、主要完成人情況、完成人合作關系說明及完成人合作關系情況匯總表等情況于2021年6月1日至2021年6月7日進行公示。
對于該項目有異議者，請通過書面形式報至單位技術質量部，電話0311-66723268。
項目名稱：基于新型城鎮化的巖溶區巖土工程成套技術研究與應用
提名單位：河北省住房和城鄉建設廳
申報獎種：河北省科學技術進步獎
項目簡介：
項目來源：項目申報河北省科技進步獎二等獎及以上；所屬領域為土木建筑工程；來源于河北省科技計劃和河北省建設科技計劃。
項目背景：我國是世界上巖溶最發育的國家之一。巖溶塌陷是巖溶區特有的地質災害類型，具突發性和不確定性特點。近年來，隨著國家新型城鎮化戰略的實施，巖溶區土地資源、水資源開發增強，由此引發的巖溶塌陷問題日益嚴重，給人民生命財產帶來了重大損失，每年損失數以百億元。
巖溶區新型城鎮化建設，首先面對的是巖溶地基穩定性、巖溶地基勘察與處治等巖土工程問題。研究和解決這些問題，對于提高巖溶區新型城鎮化建設水平、保障人民生命財產安全具有重大意義。本項目結合工程實踐，通過引入先進技術和理論，研發針對性解決方案，通過二十年的攻關，形成了一套面向新型城鎮化建設的巖溶區巖土工程成套技術。
主要技術內容及創新點：1) 首次構建了巖溶地面塌陷形成機制的“天窗”論。“天窗”論以溶洞頂板黏土層特征，地下水特征，溶洞頂板基巖的完整程度，場地斷層分布為巖溶地面塌陷形成機制的核心要素，為巖溶地基穩定性評價提供了理論基礎。
2) 提出了基于權重反分析、logistic模型和云模型理論的巖溶地面塌陷評價新方法，其與基于GIS平臺的城市巖溶勘察信息系統，共同構成了巖溶地基穩定性評價系統。
3) 基于廣義Hoek-Brown準則和極限定理上限法，建立了溶洞頂板臨界安全厚度的定量評價標準，該標準是國家規范的重要補充；提出了可考慮穿越溶洞段樁身壓屈的穿越單個溶洞和穿越串珠狀溶洞的基樁豎向極限承載力計算方法，編寫了應用程序。
4)研發了成套巖溶地基勘察處治新技術，包括基于球面波反射原理的樁底巖溶無損探測方法，環保型巖溶充填方法，水力充填注漿法，巖溶發育區灌注樁施工方法等。
5)研究了巖溶區紅黏土在靜動荷載作用下的變形和強度特性以及強夯加固后紅黏土地基的水穩定性，提出了紅黏土地基強夯加固技術標準。
技術經濟指標：1）開發的城市巖溶勘察信息系統與巖溶地面塌陷評價新方法共同構成了巖溶地基穩定性評價系統。系統已收錄102個工程案例，廣泛應用于巖溶勘察，準確性大大提高。
2）開發的巖溶充填法，注漿法，巖溶區灌注樁施工法，所用材料為廢棄尾礦，體現了綠色環保發展理念。
3）建立的溶洞頂板臨界安全厚度定量評價方法，給出了I～IV級巖體的臨界厚徑比建議值，與國家規范對比證明了其合理性和科學性，是國家規范的重要補充。
4）開發的巖溶區紅黏土強夯加固新技術，可提高地基承載力50%，節約工程造價30%，經多個項目驗證了其有效性。
主要完成單位及創新推廣貢獻
河北建設勘察研究院有限公司負責項目的整體策劃、組織實施和完成，并將本項目的研究成果在實際工程中進行推廣應用。
北京交通大學合作完成了專題巖溶區紅黏土靜動力荷載作用下的變形和強度特性研究。
河北省交通規劃設計院研究合作完成了巖溶區地基穩定性綜合評價系統的研究，并編寫了相應的計算應用程序，參與完成了《城市巖溶勘察信息系統》的研發與工程應用，參與完成了淺埋溶洞的環保型充填方法研究，參與完成了河北省地方標準《巖溶區巖土工程技術標準》的編制，并在多條段涉巖溶區的高速公路勘察設計工作中將課題成果進行了推廣應用。
石家莊鐵道大學合作完成了穿越大型溶洞型基樁豎向極限承載力設計理論，基于廣義Hoek-Brown準則和極限定理上限法，建立了溶洞頂板臨界安全厚度的定量評價標準，該標準可考慮基樁直徑、溶洞跨徑、巖體完整性、巖石單軸抗壓強度和堅硬程度；提出了可考慮穿越溶洞段樁身壓屈的穿越單個溶洞和穿越串珠狀溶洞的基樁豎向極限承載力計算方法，并編寫了相應的應用程序。
唐山中冶地巖土工程有限公司合作參與了本項目部分內容的研究與實施，包括巖溶區地基穩定性綜合評價系統研究、巖溶區地基勘察與處置成套技術研究等內容，并將研究成果在唐山地區的實際工程中進行了推廣應用。
應用情況及效益情況
成果已應用于河北、廣西、廣東、福建山西等近200余項工程，經濟效益超過百億元，近三年經濟效益28.39億元，利潤4.78億元。應用的工程獲國家優質工程3項、全國優秀勘察設計銀獎4項，河北省優秀勘察設計獎10余項；授權專利9件，獲得軟件著作權5項，編制河北省地方標準1部；出版專著1部；發表論文34篇，培養研究生10余人。經濟、社會和環境效益顯著，為巖溶區新型城鎮化建設提供了重要技術支撐。
主要知識產權和標準規范等目錄
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序號 |
知識產權（標準）類別 |
知識產權（標準）具體名稱 |
國家 （地區） |
授權號（標準編號） |
授權（標準發布）日期 |
證書編號（標準批準發布部門） |
權利人（標準起草單位） |
發明人（標準起草人） |
發明專利（標準）有效狀態 |
是否包含河北省完成單位/完成人 |
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1 |
發明專利 |
一種填料注漿充填基巖地下空洞的方法以及一種水力充填裝置 |
澳大利亞 |
202010422625.2 |
2020年7月8日 |
2020101047 |
河北建設勘察研究院有限公司 |
聶慶科；王國輝；李友東；劉雙辰；高春樂；陳軍紅；林明赫；梁學鵬；劉帥；陳玉國；范暉紅；張川；龐東偉；朱凱云；陳佳錫 |
專利權維持 |
是 |
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2 |
發明專利 |
一種巖溶地層旋挖鉆孔防斜鉆具及鉆孔方法 |
澳大利亞 |
202010554207.9 |
2020年8月5日 |
2020101426 |
河北建設勘察研究院有限公司 |
聶慶科；李友東；王國輝；劉雙辰；商衛東；于俊超；王慶軍；劉帥；趙立波；喬曉峰；于鵬超；聶增雙；王冰冰；王玉波；趙永紅 |
專利權維持 |
是 |
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3 |
發明專利 |
穿越溶洞型基樁極限承載力模型試驗系統及試驗方法 |
中國 |
ZL201710507707.5 |
2020年04月14日 |
3753508 |
石家莊鐵道大學 |
袁維；聶慶科；王偉；李宗鴻；李家欣 |
專利權維持 |
是 |
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4 |
發明專利 |
一種穿過溶洞的鉆孔灌注樁施工方法 |
中國 |
ZL201610840718.0 |
2019年08月30日 |
3512934 |
河北建設勘察研究院有限公司 |
聶慶科；劉晶晶；王偉；王修蛟；冉善林；鄭云峰 |
專利權維持 |
是 |
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5 |
發明專利 |
一種淺埋型巖溶地區巖溶地面塌陷的充填方法 |
中國 |
ZL201610354147.X |
2019年01月04日 |
3206319 |
河北建設勘察研究院有限公司 |
聶慶科；梁書奇；王英輝；賈向新；田鵬程；李建鵬 |
專利權維持 |
是 |
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6 |
發明專利 |
一種樁底巖溶無損探測方法 |
中國 |
ZL201010539461.8 |
2013年01月09日 |
1118756 |
河北建設勘察研究院有限公司 |
郅正華；楊海賓；張開偉；白立朋；魏建明；趙鋼 |
專利權維持 |
是 |
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7 |
軟件著作權 |
城市巖溶勘察信息系統(V1.0) |
中國 |
2015SR083937 |
2015年05月18日 |
軟著登字第0971023號 |
聶慶科；李建朋；賈向新；胡艷東；杜興明；遲秀成；吳德明；田小偉；河北建設勘察研究院有限公司；唐山中冶地巖土工程有限公司；河北省地礦局第四水文工程地質大隊 |
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其他有效的知識產權 |
是 |
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8 |
軟件著作權 |
穿越單個溶洞基樁豎向承載力計算程序軟件［簡稱：Cave Pile BC］(V1.0) |
中國 |
2017SR401102 |
2017年07月26日 |
軟著登字第1986386號 |
石家莊鐵道大學；河北建設勘察研究院有限公司 |
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其他有效的知識產權 |
是 |
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9 |
軟件著作權 |
嵌巖樁下覆溶洞頂板臨界厚徑比計算程序系統［簡稱：Pile Cave Cri］(V1.0) |
中國 |
2019SR0054510 |
2019年01月16日 |
軟著登字第3475267號 |
石家莊鐵道大學；河北建設勘察研究院有限公司；袁維；聶慶科；王偉 |
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其他有效的知識產權 |
是 |
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10 |
軟件著作權 |
巖溶區地面塌陷危險性評價軟件［簡稱：RAKG］(V1.0) |
中國 |
2019SR0842967 |
2019年08月18日 |
軟著登字第4263724號 |
河北建設勘察研究院有限公司；聶慶科；李華偉；李建朋；賈向新 |
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其他有效的知識產權 |
是 |
主要完成人情況表
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排名 |
姓名 |
技術職稱 |
工作單位 |
完成單位 |
對本項目技術創造性貢獻 |
曾獲科學技術獎勵情況 |
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1 |
聶慶科 |
正高級工程師 |
河北建設勘察研究院有限公司 |
河北建設勘察研究院有限公司 |
項目負責人，負責項目的整體策劃和組織實施。對1～5創新點均做出了貢獻。 |
獲河北省科學技術進步一等獎3項、三等獎6項、華夏建設科技進步獎1項；獲全國發明博覽會金獎1項，河北省十大優秀發明獎1項，河北省優秀發明獎3項；省建設行業科技進步一等獎16項、二等獎4項、三等獎4項。 |
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2 |
白冰 |
教授 |
北京交通大學 |
北京交通大學 |
項目技術負責人，負責項目方案的制定和審核。對第1、2、3和5創新點做出了貢獻。 |
“雙排樁支護結構設計理論與應用研究”獲2009年河北省科技進步三等獎，排名第3。 |
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3 |
李建朋 |
高級工程師 |
河北省交通規劃設計院 |
河北省交通規劃設計院 |
子課題負責人，負責項目的理論分析。對第1、2和4創新點做出了貢獻。 |
無 |
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4 |
賈向新 |
正高級工程師 |
河北建設勘察研究院有限公司 |
河北建設勘察研究院有限公司 |
負責項目的策劃和實施。對第1、2和4創新點做出了貢獻。 |
獲得河北省建設行業科技進步一、二、三等獎8項，獲得河北省政府科技進步獎三等獎1項。 |
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5 |
袁維 |
副教授 |
石家莊鐵道大學 |
石家莊鐵道大學 |
子課題負責人，負責項目的理論分析。對第3和4創新點做出了貢獻。 |
“高陡巖質邊坡穩定性評價及安全控制關鍵技術”獲2015年河北省科學技術進步獎三等獎，排名第二 |
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6 |
王偉 |
正高級工程師 |
河北建設勘察研究院有限公司 |
河北建設勘察研究院有限公司 |
負責項目的實施。對第3和4創新點做出了貢獻。 |
“樁端封閉式和開放式后注漿技術改善基樁承載特性的研究”獲2015年河北省科技進步三等獎，排名第一 |
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7 |
高嶺 |
正高級工程師 |
河北省交通規劃設計院 |
河北省交通規劃設計院 |
負責項目的實施和數據處理。對第1和2創新點做出了貢獻。 |
無 |
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8 |
胡艷東 |
正高級工程師 |
唐山中冶地巖土工程有限公司 |
唐山中冶地巖土工程有限公司 |
負責項目的方案實施和數據分析。對第2和4創新點做出了貢獻。 |
無 |
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9 |
秦祿盛 |
工程師 |
河北建設勘察研究院有限公司 |
河北建設勘察研究院有限公司 |
負責項目的方案實施、數據處理和報告編寫。對第2、4和5創新點做出了貢獻。 |
“碎石土中超深高壓旋噴樁施工技術”獲2020年度河北省建設科技進步獎二等獎，排名第七 |
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10 |
張開偉 |
正高級工程師 |
河北建設勘察研究院有限公司 |
河北建設勘察研究院有限公司 |
負責項目的實施。對第2和4創新點做出了貢獻。 |
“地下空間開挖的關鍵技術與應用”獲2014年度河北省科學技術進步一等獎，排名第十 |
完成人合作關系說明及完成人合作關系情況匯總表
本項目所有研究人員，自2001年成立研究小組，經過20年多的精誠合作，聯合科研攻關，共同圓滿完成了項目的研究工作。
聶慶科、賈向新、王偉、秦祿盛和張開偉均為河北建設勘察研究院有限公司員工，是本項目研究團隊的核心人員，已進行長期協作，取得了多項合作成果。其中，聶慶科作為項目負責人，負責項目的整體策劃和組織實施，是多件專利的主要發明人，是多項軟件著作權的主要完成人，多篇論文的主要作者。賈向新、王偉、秦祿盛和張開偉參與了項目實施的具體工作與成果的整理，為項目研究成果的轉化做出了重要貢獻，賈向新為本項目一件專利的主要發明人，兩項軟件著作權的主要完成人，多篇論文的主要作者；王偉為本項目一件專利的主要發明人，一項軟件著作權的主要完成人，多篇論文的主要作者；張開偉為本項目一件專利的主要發明人，多篇論文的主要作者。
白冰工作于北京交通大學，作為本項目的技術負責人，負責了方案的制定和報告的審核，并在巖溶區紅黏土的力學特性機理研究和加固技術部分做出了重要貢獻。作為論文主要作者，或者與項目組其他成員共同發表多篇學術論文，在理論支撐上對項目的完成做出了貢獻。
李建朋現工作于河北省交通規劃設計院，課題研究期間曾作為河北建設勘察研究院有限公司博士后工作站在站博士后進行項目研究，在城市巖溶勘察信息系統、巖溶地基穩定性評價新方法、淺埋溶洞的環保型充填方法等方面做出重要貢獻，共同完成了多篇論文、專利以及軟件程序。
高嶺工作于河北省交通規劃設計院，作為本項目的主要完成人，與其他人員一起進行技術攻關，共同完成了河北省地方標準的編制。
袁維現工作于石家莊鐵道大學，課題研究期間曾作為河北建設勘察研究院有限公司博士后工作站在站博士后進行項目研究，在溶洞頂板臨界安全厚度和穿越溶洞的基樁豎向極限承載力計算方法的理論分析方面做出了重要貢獻，共同完成了多篇論文、專利以及軟件程序。
胡艷東工作于唐山中冶地巖土工程有限公司，參與本項目部分試驗研究以及數據分析工作，也為本項目的實施做出了重要貢獻，為本項目一項軟件著作權的主要完成人之一。
完成人合作關系情況匯總表
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序號 |
合作方式 |
合作者 |
合作時間 |
合作成果 |
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1 |
專著合著 |
聶慶科1，李建朋4，張開偉5 |
2013-2020 |
隱伏型巖溶區建筑地基穩定性評價方法研究與工程實踐 |
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2 |
論文合著 |
聶慶科1，白冰2 |
2014 |
Experimental Study on the Water Sensitivities of Compacted Red Clay in Guangxi, China |
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3 |
論文合著 |
聶慶科1，袁維2，王偉5 |
2019 |
An approach for calculating the vertical ultimate bearing capacity of a shallow circular foundation |
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4 |
論文合著 |
聶慶科1，李建朋2 |
2014 |
Distribution and Forming Mechanism of Karst Collapses in Tangshan Stadium |
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5 |
論文合著 |
聶慶科2，袁維3，王偉1 |
2017 |
溶洞頂板破壞對穿越溶洞型基樁極限承載力的影響規律研究 |
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6 |
論文合著 |
聶慶科2，李建朋1，賈向新4 |
2017 |
唐山市巖溶地面塌陷穩定性評價的Logistic回歸模型 |
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7 |
論文合著 |
聶慶科2，李建朋1 |
2018 |
基于權重反分析的巖溶地面塌陷危險性評價方法研究 |
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8 |
論文合著 |
聶慶科3，袁維1，王偉4 |
2019 |
基于沖切破壞模式的嵌巖樁樁端溶洞頂板臨界厚度確定方法研究 |
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9 |
共同知識產權 |
聶慶科1，賈向新4，李建鵬6 |
2016-2019 |
一種淺埋型巖溶地區巖溶地面塌陷的充填方法 |
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10 |
共同知識產權 |
聶慶科1，李建朋2，賈向新3，胡艷東4 |
2015 |
城市巖溶勘察信息系統(V1.0) |
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11 |
共同知識產權 |
聶慶科2，李建朋4，賈向新5 |
2019 |
巖溶區地面塌陷危險性評價軟件［簡稱：RAKG］(V1.0) |
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12 |
共同知識產權 |
聶慶科2，袁維1，王偉3 |
2017-2020 |
穿越溶洞型基樁極限承載力模型試驗系統及試驗方法 |
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13 |
共同知識產權 |
聶慶科4，袁維3，王偉5 |
2019 |
嵌巖樁下覆溶洞頂板臨界厚徑比計算程序系統［簡稱：Pile Cave Cri］(V1.0) |
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14 |
共同參與制訂標準規范 |
聶慶科，李建朋，賈向新，袁維，王偉，高嶺，胡艷東，秦祿盛，張開偉 |
2012-2020 |
巖溶區巖土工程技術標準 |
河北建設勘察研究院有限公司
2021年6月1日
