2019国家自然科学奖提名项目公示.DOC

1、2019年度国家自然科学奖提名项目公示 项目名称 卸荷诱发边坡破裂机理及稳定性评价基础理论 提名单位 中国岩石力学与工程学会 提名意见： 大规模开挖或 河流下切 使得边坡 侧向应力卸荷 显著 ，造成坡体应力重分布。鉴于 这种卸荷诱发边坡灾害十分突出， 创新性深入开展了河谷高边坡动力演化、卸荷岩体力学与边坡稳定性定量评价三个 关键基础理论 研究。首次发现 高应力环境下 河流下切诱发 高边坡 卸荷 破裂体系（模式）及三阶段动力演化机制，揭示了 卸荷诱发 滑坡的 地质力学机理。率先系统地建立 高应力、侧向卸荷条件下卸荷 岩体力学理论体系，提出 卸荷 诱发 岩石损伤破裂的能 量转化机理及判据。首次建立

2、 高应力环境下大规模开挖裂隙岩体边坡破裂面贯通模式及稳定性极限平衡计 算理论，提出 基于 卸荷 岩体 力学 的高边坡开挖稳定性数值模拟 理论 。 8篇代表性论文均发表于工程地质及岩体力学领域国内外顶尖期刊，总他引830次， 其中 单篇最高他引 322次， SCI他引 120次， Scopus他引 316次。 1篇代表性论文入选国际滑坡协会 “Landslides Best Paper Award”（每年全球仅 1篇， 国内学者首次） ， 3篇代表性论文 入选 “领跑者 5000中国精品科技期刊顶尖学术论文 ”。得到了王思敬院士、何满潮院士、 landslides期刊主编 Sassa Kyoji

3、教授，新西兰地调 局 Mauri Mcsaveney教授等国内外知名专家的认可引用，尤其解释了河谷高边坡 “深部卸荷裂缝 ”的形成机理，为工程可行性决策及后期工程处理提供了关键理论支撑 。 获得 了 2018年 度 中国岩石力学与工程学会自然科学特等奖。 提名该项目为国家自然科学奖 二 等奖。 项目简介（限 1 页） 近 20余年，西部大开发涉及大量的高应力地区水电、交通、矿山等大规模高边坡工程开挖，特别是青藏高原东缘带高山峡谷地区。 这与过去对自然 高边坡的研究有明显区别，高应力环境下大规模开挖或河谷快速下切作用，使得高边坡表现出强烈的侧向应力卸荷（向坡体外侧卸荷）及复杂的卸荷 诱发 破裂特

4、征，给工程建设及运营 安全 带来了巨大的挑战。 项目组在 4个国家自然科学基金项目（ 2项目重点项目和 2项面上项目）及雅砻江锦屏一级、澜沧江小湾水电站等高边坡工程项目资助下，围绕高地应力环境下 卸荷诱发 岩石高边坡 破裂机理及稳定性评价的关键基础理论，取得了如下三个方面的重要科学发现： （ 1） 首次发现 卸荷诱发 高地应力区河谷高边坡破裂体系（模式）及动力演化机制。 建立 了 高应力环境下 河流下切 形成 河谷高边坡 “驼峰 ”应力场 模型、 边坡岩体 破裂体系及坡体应力状态的分区模式，奠定了高边坡三阶段变形、破坏演化（表生改造，时效变形及破坏发展阶段）的理论基础。建立 了 高应力环境下高

5、边坡垂直、席状 及深部等卸荷裂隙（缝）的形成机制 ，揭示 了 高地应力强卸荷地区大型滑坡灾害的宏观地质力学机理。代表性论文 1-2。 （ 2） 率先系统地建立 了 高应力条件下 卸荷岩体 力学理论 ，提出了卸荷 诱发岩体 损伤破裂的能量转化 机理 。 建立 了高应力、侧向卸荷条件下岩石（体）变形、 强度 、多尺度损伤破裂、 应力水平及卸荷速率 的影响规律及 破裂机理 等 卸荷岩体 力学理论体系。发现 了 高应力卸荷条件下岩石向卸荷侧强烈扩容、粘聚力显著减小及卸荷速率控制效应等重要规律。建立 了 高应力条件下 卸荷诱发 岩石 破裂 的 应变能转化机理及能量状态控制方程与岩爆灾害的残余应变能判据，

6、揭示 了 应变能的快速释放 及 耗散是其张性破裂的内在机理。代表性论文 3-6。 （ 3） 首次 系统地 建立 了 高应力环境下大规模开挖裂隙岩体边坡破裂面贯通模式及稳定性评价方法。 揭示 了 卸荷 诱发 裂隙 岩体 边坡阶梯状破裂面的形成机理及贯通模式，建立 了 考虑破坏模式、拉剪强度、破裂面连通率及岩桥贯通率的 卸荷岩体边坡 稳定性极限平衡计算理论 。建立 了 基于 卸荷岩体力学 的边坡开挖稳定性数值模拟理论（ 考虑拉破坏的局部 动态强度折减法），实现了边坡开挖安全的全过程动态评价。代表性论文 2、 7-8。 8篇代表性论文均发表于国内外工程地质及岩石力学领域顶尖期刊，总他引830次 ，

7、其中 单篇 最高 他引 322次， SCI他引 120次 ， Scopus他引 316次 。 1篇发表在 Landslide (IF=3.811)代表性论文入选国际滑坡协会 “最佳论文奖 ”（每年全球仅一篇入选，为中国学者首次 ）。 3篇 中文 代表作入选 “领跑者 5000中国精品科技期刊顶尖学术论文 ”。得到了王思敬院 士， 何满潮院士、 国际著名期刊 Landslides主编 Sassa Kyoji教授， 新西兰地质调查局 Mauri McSaveney教授等国内外知名专家的认可引用，尤其是解释了以锦屏水电站为代表的西部深切河谷地区 “深部卸荷裂缝 ”形成机理，为工程可行性决策和后期工程

8、处理提供了关键理论支撑。此成果获得了 2018年度中国岩石力学与工程学会自然科学特等奖。 客观评价（限 2页） 8 篇代表 性论文 在 SCIE 及 Scopus 等 数据库中被他人总引用 830次，其中 单篇最高 他引 322 次， SCI 他引 120次 ， Scopus 他引 316 次 。 1. 关于 河流下切诱发 河谷 高边坡 破裂 体系 和动力演化机制 的科学发现 ，前国际滑坡协会主席、本领域 Top期刊 Landslides 主编、日本京都大学教授 Sassa Kyoji发表 在 Landslides 的论文认为 “建立了 20世纪以来中国西南地区大型滑坡机理的数据库 ”（ Ru

9、nqiu (2009) discussed an inventory of large landslides that have occurred in the southwest of China.见代表性引文 1）。莫斯科国立大学 Kidyaeva Vera 教授 发表在 Frontiers of Earth Science 的论文 评价 “论证了青藏高原东侧高应力区滑坡的易发性 ”（ Landslide-dammed lakes are common in mountainous areas around the world, including the Himalayas）。菲律宾大学

10、 Yumul GP 教授 发表 在 Natural hazards 的论文 评价 “发现了人类开挖工程活动改变了边坡的物理作用机理 ”（ Human activities inadvertently introduced instabilities on the slopes）。千人计划戴峰教授 发表 在 Rock Mech Rock Eng 的论文 评价 “建立了卸荷条件下岩石高边坡发育的动力过程 ”(The geodynamical processes of high rock slope development under unloading were established by Hu

11、ang (2008)，见代表性引文 2)。 此外，日本工程院院士 YJ Jiang教授在权威期刊 IJRMM，长 江学者周小平教授、 Engineering Geology 主编 Charng-Hsein Juang 和 IAEG 会刊主编 Louis N.Y.Wong 在 Bull Eng Geol Environ，佛罗伦萨大学F.Raspini教授在 Landslides，德国 Freiberg工业大学 H. Klapperich 教授，墨西哥 A.A. Irasema、清华大学林鹏教授等 多次引用了 本发现点代表性论文 在滑坡 机理方面的发现 。代表作还被 ISPRS J Photogr

12、amm（ IF 6.59）、 Remote Sens Environ（ IF 7.73）等高影响因子 期刊 论文引用。代表作 1和 2分别在 Landslides关于 “Catastrophic landslides”主题中引用次数排第 1，在 “岩质高边坡 ”主题的中文论文引用次数排第 1。 2. 关于高应力 条件下 卸荷 岩 体 力学理论和 能量转化 的科学发现 ，S.Q.Yang和澳大利亚 Monash University地球能源实验室主任 P.G Ranjith教授（ G. G. for GeoEnergy and GeoResources 主编） 发表在 Arab J Geosci

13、（见代表 性引文 3）和 Rock Mech Rock Eng 的论文 评论 “发现了卸荷速率对 破坏模式和能量转 化 有显著影响 ”（ found that the unloading rate significantly influence rock failure modes and strain energy conversion）。 G. S. Su 和美国加州大学 J. WoodyJu教授 发表 在 Engineering Geology 上的论文 ，原 ISRM主席、现任 FedIGS 主席 X.T. Feng 发表 在 Bull Eng Geol Environ 的论文 ， B

14、. Dai和德国 Technische大学 Heinz Konietzky教授 发表 在 KSCE J Civ Eng 的论文 ， 以及 D.Y. Li发表在 Engineering Geology 的论文均 采用了代表作 3的能量计算方法 （如 Ue and Up can be calculated analyzing the stress-strain curves of the tested specimens (Huang and Li 2014）。 针对代表作 6，乔兰教授和哥伦比亚大学教授 G. Dasgupta 发表 在 Rock Mech Rock Eng 的论文 （见代表性引

15、文 4） 评论 “发现了弹性应变能与脆性破坏的紧密关系 ”（ Found that the elastic strain energy favored brittle failure of the specimen）。美国新墨西哥州大学 A. Zubelewicz教授 发表 在 Rock Mech Rock Eng 的论文 高度评价了应变率和能量相关的成果。针对中文代表作 4-5， B. Dai和德国 Heinz Konietzky 教授 发表 在 KSCE J Civ Eng（见代表性引文 5），FedIGS 主席 X.T. Feng发表 在 Engineering Geology，长江 学

16、者或杰青代表王明洋、刘泉声、戚承志、周宏伟、卢文波、杨春和和陈建勋等 发表在 在 Geosciences Journal、 Bull Eng Geol Environ、 Rock Mech Rock Eng等权威期刊 均采用了代表作的高应力卸荷力学计算公式 。何满潮院士 发表 在岩土力学（见代表性引文 6），丛宇和郑颖人院士 发表 在岩石力学与工程学报 正面 评论了高应力下卸荷速率 影响的发现 。 代表性论文 3-6引领了高应力卸荷 岩体 力学计算方法，分别在 IJRMM关于 “Energy， unloading”方面的论文引用中排名第 2，在 “岩石卸荷试验 ”和 “卸荷速率 ”方面中文论文

17、引用排名第1。 3. 关于高应力环境下 裂隙岩体 边坡开挖 卸荷 稳定性评价 理论的科学发现 ，L. O. Afolagboye和王思敬院士 发表 在 Acta Mechanica Sinica 的论文 评价 “给出了含多组断续裂隙边坡破坏过程的深入理解 ”（代表性引文 7， give insight into understanding the cracking mechanism and process in a rock mass）；新加坡 NTU的Z.Zhao教授和英国利兹大学 K. Handley教授 发表 在 Rock Mech Rock Eng 的论文 引用了本代表作节理岩体的数

18、值计算方法（ Bond weakening of particles of a joint plane are often used as ways of generating rock joints）；澳大利亚纽卡斯尔大学 J.Meng和 S.W.Sloan教授 发表 在 Comput Geotech 的论文 评价 “节理岩体 破裂的模拟方法已经被广泛应用 ”（ This approach is now used widely in the rock mechanics community.）。 新西兰地质调查局 Mauri McSaveney 教授 发表 在 Engineering Geo

19、logy 的论文 评价： “动态强度折减法能有效捕捉到滑坡的前兆信息 ”（代表性引文 8， and small-scale rockfalls (Chen et al., 2013) as precursors）。另外， 加拿大 UBC 的 Tannant D.D.教授，英国 诺丁汉大学 Matthew R.Hall教授和 Hamedan 理工大学 Babanouri, N.教授 、 美国杜克大学 H. Zheng 和 Jonathan Bars教授 等也 对 此发现的代表性论文进行 了正面引用。 4、国内外重要学术奖励或荣誉 （ 1）相关成果获得 2018年 度 中国岩石力学与工程学会自然科

20、学 特等奖。 （ 2）代表性论文 7 获得国际滑坡协会 （ ICL） 2015 年度最佳论文奖（每 年度全球仅一篇， 自 2004年设奖以来首次由中国学者获得 ） 。 （ 3）三篇 中文 代表性 论文 （代表性论文 2、 4、 5） 均 入选 “F5000 中国精品科技 期刊顶尖学术论文 ”，入选岩石力学与工程学报高被引论文 Top100目录。 代表性论文专著目录（不超过 8 篇） 序号 论文专著 名称 /刊名 /作者 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 论文署名单位是否包含国外单位 1

21、 Some catastrophic landslides since the twentieth century in the southwest of China / Landslides / Huang Runqiu 2009 年 6卷 69-81页 2009年 03月 01日 Huang Runqiu Huang Runqiu 黄润秋 42 71 否 2 岩石高边坡发育的动力过程及其稳定性控制 /岩石力学与工程学报 /黄润秋 2008年 27卷1525-1544页 2008年 08月 15日 黄润秋 黄润 秋 黄润 秋 4 322 否 3 Conversion of strain en

22、ergy in Triaxial Unloading Tests on Marble / 2014年 66卷 160-168页 2014年 02月 01日 Yanrong Li Da Huang 黄达，李彦荣 24 53 否 International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences / Da Huang, Yanrong Li 4 高地应力条件下卸荷速率对锦屏大理岩力学特性影响规律试验研究 /岩石力学与工程学报 /黄润秋，黄达 2010年 29卷 21-33页 2010年 01月 15日 黄润秋 黄润 秋 黄润秋，黄达 5 164

23、否 5 卸荷条件下花岗岩力学特性试验研究 /岩石力学与工 程学报 /黄润秋，黄达 2008年 27卷2205-2213页 2008年 11月 15日 黄润秋 黄润 秋 黄润秋，黄达 5 165 否 6 Strain rate dependency of coarse crystal marble under uniaxial compression: strength, deformation and strain energy/ Rock Mechanics and Rock Engineering/ Yanrong Li, Da Huang, Xian Li 2014年 47卷1153-1

24、164页 2014年 07月 01日 Da Huang Yanrong Li 李彦荣，黄达，李 喜安 13 16 否 7 Step-path failure of rock slopes with intermittent joints / Landslides / Da Huang, Duofeng Cen, Guowei Ma, Runqiu Huang 2015年 12卷 911-926页 2015年 10月 01日 Da Huang Da Huang 黄达，岑夺丰，马国伟，黄润秋 13 15 是 8 Progressive Modelling of the gravity-induce

25、d landslide using the local dynamic strength reduction method / Journal of Mountain Science / CHEN Guo-qing, HUANG Run-qiu, XU Qiang, LI Tian-bin, ZHU Ming-lei 2013年 10卷 532-540页 2013年 08月 01日 CHEN Guo-qing CHEN Guo-qing 陈国庆，黄润秋，许强，李天斌，朱明磊 14 24 否 合计 120 830 主要完成人情况 姓名 排名 行政职务 技术职称 工作单位 完成单位 对本项目贡献

26、黄润秋 1 副部 长 教授 中华人民共和国生态环境部 成都理工大学 项目总体学术思想 及创新成果 的首要贡献者，所涉及的三个重要科学发现均 作出创新性贡献。代表性论文 1， 2， 4， 5中 的 第一及通讯作者，代表性论文 7， 8的 重要作者 。 发现了 河流下切卸荷诱发 高地应力区河谷高边坡 破裂体系（模 式）及动力演化机制，揭示了高应力强卸荷地区大型滑坡灾害的宏观地质力学机理。系统地建立了高应力条件下 卸荷 岩 体 力学理论 ， 提出 了大规模开挖 卸荷条件下 裂隙岩体边坡破裂面贯通模式及稳定性评价方法。 黄达 2 院长助理 教授 河北工业大学 重庆大学 重要科学发现二和三 的 主要 贡

27、献 者 ，代表性论文 3， 6， 7的 第一或通讯作者，代表性论文 4， 5的 重要作者。 率先系统地建立了高应力、侧向卸荷条件下 卸荷 岩 体 力学理论，提出了 卸荷 诱发 岩石损伤破裂的能量转化机理，建立了高应力环境下大规模开挖裂隙岩体边坡破裂面贯通模式及稳定性 极限平衡计算 理 论。 陈国庆 3 无 教授 成都理工大学 成都理工大学 重要科学发现三 的主要 贡献 者， 代表性论文8的第一及通讯作者。基于岩体卸荷 破裂的渐进性 局部 化 损伤 破坏 原理，提出了 考虑岩体拉破坏的高边坡开挖过程模拟 动态局部强度折减理论 。 岑夺丰 4 无 讲师 河北工业大学 重庆大学 重要科学发现三 的主

28、要 贡献 者， 代表性论文7的第二 作者，建立了高应力环境下大规模开挖裂隙岩体边坡破裂面贯通模式及稳定性定量 计算 理论。 完成人合作关系说明 成都理工大学黄润秋（第一完成人，现工作于中华人民共和国生态环境部）及 陈国庆（第三完成）与重庆大学黄达（第二完成人，现工作于河北工业大学）及岑夺丰（第四完成人，现工作于河北工业大学）共同完成了 “卸荷诱发边坡破裂机理及稳定性评价基础理论 ”项目研究 ，相关成果已 获得了 2018年中国岩石力学与工程学会自然科学奖特等奖。以下 为第一完成人与其它三 位 完成人之间合作关系的详细说明： 第一完成人黄润秋（成都理工大学）和第二完成人黄达（重庆大学）的合作关系

29、说明：黄润秋为黄达在成都理工大学攻读博士学位时的导师，黄达于 2004年 9月至 2007年 12月在成 都理工大学攻读博士学位期间，博士学位论文主要研 究卸荷 岩体力学 ，构成了申报项目重要科学发现二的主要内容。毕业后黄达到重庆大学工作，二人继续合作开展卸荷岩体力学、 高 边坡开挖等方面的研究， 在本项目研究期间 ，共在 Rock Mechanics and Rock Engineering、 Landslides、岩石力学与工程学报等国内外高水平期刊上发表了共同署名的学术论文 18篇，其中 3篇列为代表性论文 (代表性论文 4、 5、 7） ， 且代表性论文 7（ 与第四完成人岑夺丰共同

30、完成） 入选国际滑坡协会最佳论文奖 “Landslides Best Paper Award 2015”。 第一完成人黄润秋（成都理工大学）和第三完成人陈国庆（成都理工大学）的合作关系说明：陈国庆 2009年 9月于中科院武汉岩土所博士毕业后到成都理工大学工作，随后以博士后身份进入第一完成人科研团队。在本项目 研究 期间，共在 Journal of Mountain Science、岩石力学与工程学报等国内外期刊上发表了共同署名的论文 5篇 ， 其中 1篇列为代表性论文 (代表性论文 8）。 第一完成人黄润秋（成都理工大学）和第四完成人岑夺丰（重庆大学）的合作关系说明：岑夺丰为第二完成人黄达的博士研究生，从 2010年 9月至今，在第一和第二完成人的共同指导下，开展卸荷岩体力学及高边坡开挖稳定性方面的研究。在本项目合作期间（ 2010.09-2015.10），分别在 Landslides、岩土工程学报、岩土力学上发表了共同署名的学术论文 3篇，其中 1篇列为代表性论文（代表性论文 7）。 第一完成人签名：