学科专业评审组:工程建设组
项目名称:分散性黄土致散机理、判别方法与筑坝关键技术及应用
提名单位: 陕西省水利厅
提名等级:二等奖
提名单位意见: 分散性黄土是黄土高原典型水敏特殊土,在我省水土保持区域广泛分布。该类土体水稳性差、抗冲蚀能力弱,易诱发淤地坝坝体管涌、表层冲蚀等灾害。长期以来,黄土分散致散机理不清,已有判别方法不适用于以粉粒为主的黄土,筑坝防护设计缺乏理论依据,导致工程病害多发,严重制约黄河流域生态保护和高质量发展。 本项目依托国家自然科学基金、陕西省水利科技计划等多项课题,通过野外调查、试验与理论分析,系统揭示黄土致散的土-水-电解质耦合机理,明确分散主控因素与作用规律,提出三类致散成因分类及其应用技术,突破传统分散性土理论局限,完善黄土灾害防控理论体系。项目创新研发适配黄土特性的快速试验判别方法,构建分散性定量判别模型,解决传统判别准确率低、现场适用性差的行业难题,健全黄土分散性判别试验体系。针对工程应用短板,项目研发分散性土专用改性材料,形成改性土-土工膜-反滤层系统化分散性黄土关键筑坝技术与应用体系。相关成果已成功应用于黄土区及其他地区多项新建淤地坝及病险坝加固工程,有效解决坝体管涌冲蚀破坏等核心问题,生态及社会效益显著。 项目累计发表高水平论文80余篇,出版专著1部,获授权专利7件,核心技术纳入试验标准,研究成果被国家自然科学基金委员会网站等报道,理论创新与工程应用价值显著。陕西省水利厅已完成材料审核,材料规范合规,符合陕西省科学技术进步奖提名条件。 提名该项目为陕西省科学技术进步奖二等奖。
项目简介:

客观评价:

应用情况和效益:

主要知识产权和标准规范等目录:

主要完成人:
  1. 姓名:樊恒辉
    排名:1
    行政职务:副院长
    技术职称:研究员
    工作单位:西北农林科技大学
    对本项目技术创造性贡献:作为项目总负责人,对本项目第 1、2、3 项全部核心创新点作出创造性贡献。全程主导项目总体技术思路、研究方案与技术体系构建,全面主持项目实施、试验攻关、成果总结与应用落地工作。是本项目“主要知识产权和标准规范等目录”第1-9项的第一责任人或通讯作者,具体见附件1.1-1.3、附件2.21-2.26。
    曾获国家科技奖励情况:(1)樊恒辉,第八届陕西青年科技奖,中共陕西省委组织部、陕西省人力资源和社会保障厅、陕西省科学技术协会,2010年12月。 (2)樊恒辉,陕西省水力发电与新能源工程学会科学技术奖,三等奖,排名第二,项目名称:筑坝黄土料的分散性试验研究,2025年01月07日。
  2. 姓名:孟敏强
    排名:2
    行政职务:系副主任
    技术职称:副教授
    工作单位:西北农林科技大学
    对本项目技术创造性贡献:作为项目主要完成人,全程参与本项目第 1、2、3 项全部创新点研究工作。重点开展分散性黄土致散机理试验与机理分析,参与研发分散性黄土现场快速判别设备,协同攻关形成分散性黄土 CFPK 仿岩溶碳酸钙改性固化技术,完善了黄土分散性判别与改性防护技术体系,为项目理论完善与工程技术落地提供重要支撑。是本项目“主要知识产权和标准规范等目录”第5、6及9项的主要参与者,具体见附件2.22、2.23、2.26。
    曾获国家科技奖励情况:孟敏强,陕西省水力发电与新能源工程学会科学技术奖,三等奖,排名第七,项目名称:筑坝黄土料的分散性试验研究,2025年01月07日。
  3. 姓名:杨秀娟
    排名:3
    行政职务:无
    技术职称:副教授
    工作单位:西北农林科技大学
    对本项目技术创造性贡献:作为项目主要完成人,参与本项目第 1、2、3 项核心创新点研究。重点开展黄土水敏特性、分散机理室内试验验证与数据分析工作,参与优化黄土分散性定量判别模型,协助完善改性防护技术参数与成套筑坝工艺,为项目机理阐释、技术优化及成果标准化、工程实用化提供有力支撑。是本项目“主要知识产权和标准规范等目录”第5、6项的主要参与者,具体见附件2.22、2.23。
    曾获国家科技奖励情况:杨秀娟,陕西省水力发电与新能源工程学会科学技术奖,三等奖,排名第十,项目名称:筑坝黄土料的分散性试验研究,2025年01月07日。
  4. 姓名:赵高文
    排名:4
    行政职务:副主任
    技术职称:教授
    工作单位:长安大学
    对本项目技术创造性贡献:作为项目主要完成人,参与本项目第 1、2、3 项创新点研究工作。重点开展黄土坝体冲蚀、渗透破坏机理及防护工艺优化研究,参与验证分散性黄土判别模型的工程适用性,协同完善改性防护成套技术体系与工程应用方案,推动成果在实际坝体加固工程中落地应用,为项目工程化技术迭代与推广提供关键支撑。是本项目“主要知识产权和标准规范等目录”第1项的主要参与者,具体见附件1.1。
    曾获国家科技奖励情况:无
  5. 姓名:孔令伟
    排名:5
    行政职务:主任
    技术职称:研究员
    工作单位:中国科学院武汉岩土力学研究所
    对本项目技术创造性贡献:作为项目主要完成人,参与本项目第 1、2、3 项创新点研究工作。主要参与黄土分散性试验数据整理、机理规律对比分析及工程防护方案优化论证,协助开展改性防护技术效果验证与现场应用调研,完善了技术应用参数,为项目理论成果凝练、成套技术优化及工程推广提供了重要支撑。是本项目“主要知识产权和标准规范等目录”第3、4项的主要参与者,具体见附件1.3、2.21。
    曾获国家科技奖励情况:(1)孔令伟,湖北省科技进步奖一等奖,排名第四,项目名称:公路路基服役性能衰变规律及其动力学设计方法,2016年度。 (2)孔令伟,中国公路学会科学技术奖二等奖,排名第二,项目名称:红粘土地区公路修筑关键技术研究,2012年度。
  6. 姓名:李星瑶
    排名:6
    行政职务:无
    技术职称:无
    工作单位:西北农林科技大学
    对本项目技术创造性贡献:作为项目主要完成人,参与本项目第 1、2、3 项创新点研究工作。主要承担黄土分散性室内试验、土水作用特性分析与试验数据校核工作,参与判别模型参数验证与改性材料效果对比试验,协助完善基础试验数据库,为项目机理研究、技术参数优化及成果总结提供了扎实的试验支撑。是本项目“主要知识产权和标准规范等目录”第6、8及9项的主要参与者,具体见附件2.23、2.25、2.26。
    曾获国家科技奖励情况:无
  7. 姓名:王波雷
    排名:7
    行政职务:总工程师
    技术职称:正高级工程师
    工作单位:中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司
    对本项目技术创造性贡献:作为项目主要完成人,参与本项目第3项创新点研究工作。依托公司正在承担的雷河咀水库,组织开展研究成果应用工作。提出了利用复合土工膜、改性土等完全将库水和分散性土隔离等实践应用技术。研究成果已在雷河咀水库工程、甘肃许家沟水库进行了初步应用。是本项目“主要知识产权和标准规范等目录”第10项的通讯作者,具体见附件2.27,同时是附件2.7的主要参与者。
    曾获国家科技奖励情况:(1)王波雷,陕西省优秀工程勘察设计奖一等奖,排名第六,项目名称:湟水河流域西纳川(光明路至兴体路段河道生态综合治理工程),2023年度。 (2)王波雷,河南省水利科技创新成果二等奖,排名第二,项目名称:济源市大峪河与五指河水系连通工程可行性研究报告,2023年度。
  8. 姓名:宋文搏
    排名:8
    行政职务:副总经理
    技术职称:正高级工程师
    工作单位:陕西省水利电力勘测设计研究院(集团)有限公司
    对本项目技术创造性贡献:作为项目主要完成人,参与本项目第2、3 项创新点研究工作。主要开展分散性黄土室内试验测试、土水耦合作用机理数据分析与规律整理工作,参与判别模型参数校核与改性防护技术效果对比验证,协助完成试验成果归纳与技术要点梳理,为项目机理研究、技术优化及成果凝练提供了有力支撑。是本项目附件2.5、2.15、2.34的主要参与者。
    曾获国家科技奖励情况:宋文搏,陕西省水力发电与能源工程学会科学技术奖,三等奖,排名第一,项目名称:筑坝黄土料的分散性试验研究,2025年01月07日。
  9. 姓名:石美
    排名:9
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:西北农林科技大学
    对本项目技术创造性贡献:作为项目主要完成人,参与本项目第 2、3 项创新点研究工作。主要开展分散性黄土理化特性测试、室内对比试验及试验数据整理分析,参与校核黄土分散性判别参数,协助完成改性材料试验效果梳理与基础数据汇总,为项目机理分析、技术参数优化及成果整理凝练提供了重要基础支撑。是本项目附件2.6、2.16的负责人。
    曾获国家科技奖励情况:无
  10. 姓名:任冠洲
    排名:10
    行政职务:无
    技术职称:讲师
    工作单位:河南大学
    对本项目技术创造性贡献:作为项目主要完成人,参与本项目第 2、3 项创新点研究工作。主要开展分散性黄土微观结构试验、水敏致散机理验证与改性固化效果试验研究,参与完善黄土分散性定量判别参数与改性防护技术工艺,协助完成试验数据归纳与技术成果梳理,为项目机理揭示、技术优化及工程应用提供了重要试验支撑。是本项目“主要知识产权和标准规范等目录”第6、8及9项的主要参与者,具体见附件2.23、2.25、2.26。
    曾获国家科技奖励情况:(1)任冠洲,中国创造学会科学技术进步奖,二等奖,排名第六,项目名称:微生物矿化加固性能可控化关键技术及其工程化应用,2025年12月。 (2)任冠洲,陕西省水力发电与新能源工程学会科学技术奖,三等奖,排名第十一,项目名称:筑坝黄土料的分散性试验研究,2025年01月07日。
主要完成单位及创新推广贡献:
  1. 单位名称:西北农林科技大学
    单位贡献:西北农林科技大学作为本项目第一完成单位,依托水利部西北水利科学研究所实验中心、陕西省水利科学研究院、水土保持与荒漠化整治全国重点实验室等平台,立足黄土高原水土保持领域深厚科研积淀,牵头承担国家自然科学基金、陕西省水利科技计划等重点课题,全面统筹项目研究思路、技术体系构建、核心技术攻关与成果推广应用全过程工作。 科创方面,学校充分发挥黄土力学与生态水利学科特色优势,系统开展分散性黄土致灾机理研究,揭示土-水-电解质耦合致散机理,构建黄土致散分类理论体系,补齐行业理论短板;创新研发适配黄土的快速判别技术与定量评价模型,开发新型改性防护材料,形成黄土坝体协同防护成套技术,产出论文、专著、专利等系列知识产权,有效支撑行业技术规范优化。 应用方面,依托区域工程开展试验验证与工程示范,成果成功应用于省内多项淤地坝新建及除险加固工程,有效解决坝体冲蚀、管涌等病害难题,提升工程防灾减灾能力,为黄河流域生态保护和高质量发展提供重要技术支撑,社会与生态效益显著。

  2. 单位名称:长安大学
    单位贡献: 长安大学作为本项目核心完成单位,依托学校岩土工程、工程地质与水利防灾工程优势学科平台,凭借黄土地区岩土灾害防控领域深厚科研积淀与野外工程勘测技术优势,深度参与项目技术攻关、机理验证与工程落地推广工作,为本项目工程化、实用化创新提供关键技术支撑。 科技创新方面,学校重点承担分散性黄土渗透破坏、坝体岩土失稳机理及工程防护稳定性研究工作。依托专业岩土试验检测平台,系统开展黄土坝体渗流、冲蚀及管涌破坏机制试验分析,精准验证分散性黄土判别技术与改性固化工艺的岩土适配性,优化黄土坝体协同防护结构参数,补齐了分散性黄土工程稳定性研究的技术短板,有效完善了项目核心技术体系,助力项目形成系列原创性科研成果与知识产权。 应用推广方面,充分发挥学校工程地质勘测与水利工程实践优势,主导开展现场工程调研、病害勘查与技术应用效果验证,结合黄土高原区域工程地质特征,优化技术现场适配方案,保障了成套防护技术在淤地坝加固、水利工程提质改造中的高效落地,有效提升了区域水利工程抗灾稳定性,为项目成果的工程转化、推广应用提供了重要支撑。

  3. 单位名称:中国科学院武汉岩土力学研究所
    单位贡献: 中国科学院武汉岩土力学研究所作为本项目核心科研支撑单位,依托岩土力学与工程安全全国重点实验室顶尖科研平台,凭借特殊土力学、岩土灾变机理与数值模拟领域国内领先的学科积淀,深度参与项目基础理论攻关与技术验证工作,为项目机理创新与技术体系完善提供高端科研支撑。 科技创新方面,研究所重点聚焦分散性黄土岩土灾变机制研究,依托高精度岩土力学试验与数值仿真技术,系统揭示黄土水敏致散、渗流破坏的细观力学机理,精准校核判别模型与改性技术的力学合理性,完善分散性黄土灾害防控理论体系,补齐项目细观机理研究短板,助力项目形成高水平原创性理论成果与核心知识产权。 应用推广方面,充分发挥岩土工程安全评价与灾害防控技术优势,参与项目技术成果的科学性论证与工程适配性优化,为成套防护技术的标准化、规范化应用提供理论与技术支撑,有效保障了成果在黄土高原水利工程中的安全落地,显著提升了项目成果的学术价值与工程推广价值。

  4. 单位名称:中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司
    单位贡献: 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司作为本项目核心工程应用支撑单位,依托水利水电工程“四综甲”顶级资质与西北区域水利工程勘察设计龙头优势,深耕黄土高原水利工程建设领域数十年,具备丰富的淤地坝、水库工程设计与病害治理实战经验,深度参与本项目技术优化、工程适配与成果落地推广工作。 科技创新方面,依托丰富的工程实践积淀,重点参与分散性黄土坝体病害机理工程研判,结合区域水利工程地质特征,优化完善黄土判别技术标准与改性防护施工工艺,校核成套技术的工程实用性与安全性,补齐理论研究与现场施工衔接的技术短板,助力项目形成适配西北黄土区域的标准化工程技术体系。 应用推广方面,充分发挥工程设计、现场落地与行业推广优势,牵头开展成果工程化示范应用,将项目核心技术融入陕北雷河咀水库、甘肃许家沟等淤地坝新建、病险坝加固工程设计与施工全过程,有效解决黄土坝体冲蚀、管涌等实际工程难题,大幅提升区域水利工程安全稳定性,为项目成果规模化推广、技术标准化落地及工程效益转化提供核心工程支撑。

  5. 单位名称:陕西省水利电力勘测设计研究院(集团)有限公司
    单位贡献: 陕西省水利电力勘测设计研究院(集团)有限公司作为本项目重要工程技术支撑单位,充分发挥水利岩土勘察试验平台、专业技术与属地工程实践优势,深度参与项目基础试验研究与工程技术优化,重点支撑项目创新点2、3相关研究工作,为项目技术凝练与工程落地应用提供坚实保障。 科技创新方面,依托院内专业岩土试验平台,系统开展分散性黄土室内土工试验,围绕土体粘粒、钠离子含量、pH值等内源主控因素开展定量论证,揭示不同酸碱环境下黄土颗粒团聚—分散演化规律,厘清土水耦合作用及双电层微观调控机制,为项目分散性黄土微观致散机理研究提供翔实试验数据,有力支撑项目基础理论体系构建。同时结合水利工程工况特征,参与优化黄土分散性分类指标与判定体系,实现试验理论与工程标准有效衔接。 应用推广方面,充分发挥区域水利行业属地优势,开展成果工程适配校验与现场应用验证,打通理论研究到工程应用的转化环节。系统搜集试验数据与工程案例,完善项目成果支撑体系,有效助力项目科技创新成果凝练、技术推广工作。

  6. 单位名称:河南大学
    单位贡献: 河南大学作为本项目重要研究支撑单位,依托学校岩土工程与微观土力学研究平台,发挥在特殊土微观结构测试、水土作用机理分析领域的学科优势,深度参与项目基础理论试验与机理研究工作,重点支撑项目核心创新点的理论凝练与技术完善,为项目科技创新提供重要基础科研支撑。 科技创新方面,重点参与分散性黄土微观特征试验研究,借助高精度微观测试技术,系统观测黄土土体颗粒结构、孔隙特征及水化演化规律,辅助厘清分散性黄土微观致灾机理与水土耦合作用机制。配合完成多组室内对比试验与数据分析,校核土体理化参数对黄土分散特性的影响规律,有效补充完善了项目分散性黄土理论研究体系,为创新点核心理论成果的形成提供扎实试验支撑。 应用推广方面,开展改性土体的现场崩解-水蚀试验及示范应用研究,为项目创新点3分散性土的绿色环保专用改性剂研究及应用提供关键技术支撑。围绕饱和碳酸氢钙改性体系,完成泥球崩解、泥柱水蚀等系列现场验证,解决分散性黄土遇水快速崩解、抗水蚀能力差的工程痛点。积极推动改性技术在陕北淤地坝工程落地应用,完成现场适配性验证,完善工程应用工艺,提升淤地坝土体抗冲蚀、抗分散能力,降低工程病害风险。研究成果丰富了分散性土绿色处置技术体系,有力支撑项目核心科技创新形成,同时助力成果向黄土地区水土保持工程推广。

完成人合作关系说明: 完成人合作关系说明:1
陕西省科技厅成果处