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科研团队

土木工程减灾与环境修复团队

作者:暂无 时间:2018-10-10 点击数:

 

土木工程减灾与环境修复团队

 

 

一、团队负责人介绍

 陈洪凯,男,重庆江津人,二级教授,博士生导师。

新世纪百千万人才工程国家级人选,重庆市两江学者特聘教授,湖北省楚天学者特聘教授,枣庄学院城市与建筑工程学院副院长。

1991年兰州大学自然地理学展业硕士研究生毕业,师从李吉均院士。

1996年重庆建筑大学岩土工程专业博士研究生毕业,师从朱可善教授和哈秋舲教授。

2010年7月重庆大学矿业工程博士后流动站博士后出站。

1993年破格晋升讲师,1995年破格晋升教授,1999年破格晋升教授。

现为中国岩石力学与工程学会理事,中国水土保持学会泥石流滑坡专委会理事,地质灾害防治国家级专家,国家自然科学基金评审专家,国家科技奖励评审专家,教育部学位与研究生教育发展中心专家,中国人民解放军武警研究院专家委员会专家,《振动与冲击》(EI)、《防灾减灾工程学报》(CSCD)、《重庆师范大学学报》(CSCD)、《重庆交通大学学报》(中文核心)杂志编委。

获得国务院政府特殊津贴、全国优秀教师、振兴重庆争光贡献奖、重庆市杰出专业技术人才、重庆市首席专家工作室、重庆市职工楷模、重庆市名师、重庆市教书育人楷模等荣誉称号。

曾任重庆市南岸区政协副主席,南岸区九三学社主任委员,九三学社重庆市委员会常委,西部交通地质减灾创新团队(重庆市)负责人,山区公路水运交通地质减灾重庆市教育委员会重点实验室主任,岩土与地质工程教学团队(重庆市)带头人,重庆市《土力学》精品课程负责人,重庆市《公路工程地质》精品课程负责人,重庆市《土力学》精品资源共享课程负责人,重庆岩石力学与工程学会副理事长,重庆地理学学会副理事长。

从事地貌过程减灾与环境修复研究。截至2018年,获得国家科技进步二等奖1项、省部级科技进步一等奖6项、二等奖18项,出版专著10部,获得发明专利50余项,发表论文400余篇(SCIEI收录100余篇)。

指导大学生参加全国挑战杯比赛,获得全国一等奖1项、银奖1项、三等奖2项、重庆赛区特等奖2项、金奖2项。

 

二、团队简介

枣庄学院土木工程减灾与环境修复团队是陈洪凯教授领衔的课题组经过20余年尤其是2018年引入枣庄学院工作后的不懈探索、积淀、孕育出的科学研究与科技服务团体,聚焦岩土与结构工程减灾,具有地学与道路交通矿业工程学科深度融合、提升减灾服务能力的研究特色。

研究方向:岩土与结构工程减灾,包括四个方面:

(1)岩石崩塌减灾:聚焦山区公路、城市及矿区岩石崩塌灾害的常态治理与应急防治。

(2)山洪泥石流减灾:聚焦山区公路及平原公路山洪泥石流灾害的常态治理与应急防治。

(3)矿区地质环境保护与生态重建:聚焦深部开采引发巷道坍塌和地面塌陷减灾,以及废弃矿山、石漠化、沙漠化免浇灌滴灌条件下植被生态重建。

(4)混凝土结构抗腐蚀:聚焦盐渍化及滨海地区混凝土结构抗腐蚀问题。

团队课题组:

1)岩土与结构工程减灾课题组

2)深部岩石力学课题组

3)脆弱地质环境生态修复课题组

 

三、科学贡献

1)创建了危岩破坏激振理论Excitation theory for perilous rock failure:该理论解决了大型及特大型岩石崩塌灾害引发机制问题。

2)创建了泥石流磨蚀理论Debris flow abrasion theory:该理论解决了泥石流沟床沟岸冲蚀演化及泥石流引发的路基桥梁断道灾害(路基缺口、路基沉陷、路基冲失、钢筋混凝土路面板悬空、桥梁墩台变形破坏)的基础理论问题,并为泥石流排导结构使用寿命增长耐久性设计提供科学依据。

 

四、标志性成果

1、标志性成果 一

成果名称:西部山区公路泥石流与山洪灾害防治关键支撑技术

成果内容:

(1)研发了底越式排导结构、顶越式排导结构、泥石流隧道、泥石流淤埋路段战备浮桥、泥石流淤埋路段承载伞、路基缺口组合式应急桥梁、消能结构、公路泥石流灾害警报方法、曲面路基防护结构、翼型墩汇流结构等10种公路泥石流与山洪灾害减灾新技术,优化了相应技术的工程设计计算和施工方法。

(2)提出了确定泥石流固液分相流速、基于地貌形迹确定泥石流冲击力、计算泥石流磨蚀力及防治结构磨蚀速度和磨蚀量、估算泥石流沉积物承载力的系列新方法。

(3)研究了泥石流龙头压胀机理,提出了泥石流冲击谱小波消噪方法,揭示了实验条件下泥石流冲击谱的频率特性及冲击信号能量分布规律。

(4)揭示了河流弯道有防护结构时水流及冲刷深度变化规律,提出了最大冲刷深度计算式,构建了泥石流及山洪作用下沿河公路路基及桥涵水毁力学模型。

(5)研究了坡面泥石流发育机理及公路水毁孕灾环境特征,构建了基于GIS技术的公路水毁危险性评价方法。

成果水平:

郑颖人院士等鉴定专家认为:该成果整体达到国际先进水平,其中泥石流磨蚀、泥石流冲击荷载频率特性及冲击信号能量分布等方面处于国际领先水平。

成果应用情况:

研究成果已在我国西部山区公路沿线大量推广应用,在川藏公路四川段、四川凉山彝族自治州西昌至木里公路、美姑河流域公路、国道212线陇南段、新疆天山公路北段、陕南国省道等实施了2100余个泥石流与山洪灾害防治新结构示范工程,解决了8000多公里干线公路沿线的大型及特大型泥石流和山洪灾害,保障了公路建构筑物安全和公路交通安全,减灾社会效益、国防效益巨大,经济效益40亿元以上。

 


 

 

2、标志性成果 二

成果名称:山区公路城镇危岩崩塌灾害及工程高切坡成套减灾技术及其应用

成果内容:

(1)研发了危岩识别软件并获得计算机软件著作权1项,提出了危岩主控结构面抗剪强度参数确定方法,揭示了危岩主控结构面损伤、断裂破坏机制,提出了危岩破坏弹冲动力参数计算方法,揭示了危岩破坏激振效应,揭示了危岩聚集体链式破坏与崩塌演化规律,构建了危岩稳定性分析方法,提出了落石运动路径与冲击力计算新方法,研究成果形成危岩崩塌灾害成套勘察技术。

(2)研发了落石消能棚洞、危岩支撑-锚固联合支护、自锚型应急锚杆、破坏面锁固体、应急锚固螺栓、局部安全隐患区膨胀型支撑、破坏面锁固与微创处治、组合式应急桥梁等8种危岩崩塌及工程高切坡治理新技术,从支撑、锚固、联合治理、破坏面处治、落石拦挡等方面,系统构建了危岩崩塌及工程高切坡成套治理技术,优化了每类技术的结构计算和工程设计方法,为危岩崩塌及工程高切坡灾害治理提供了技术支撑。

(3)研发了钻孔应力传感器、压电式钻孔应力传感器、应力采集传感器、崩塌灾害预警仪等4种危岩崩塌及工程高切坡监测预报新技术,提出了基于灰色预测理论和卡尔曼滤波原理的危岩变形预测新方法,为岩石边坡及工程高切坡突发性崩塌破坏的应急安全警报提供了技术支撑。

(4)构建了崩塌灾害风险评估及工程高切坡安全评估成套方法,包括崩塌灾害风险评估方法、工程高切坡变形破坏特性及稳定性分析方法等方面,为有效评估崩塌及工程高切坡安全性提供了理论依据和技术支撑。

成果水平:

与国内外同类研究相比,本成果从危岩崩塌灾害及工程高切坡的勘察、风险评估、监测预报、工程治理等方面,系统构建了山区公路城镇危岩崩塌灾害及工程高切坡成套减灾技术,成果具有针对性、先进性与实用性,充分反映了该领域科技研究的最新前沿研究成果,显著推动了我国在该领域的核心竞争力,是我国山区公路、城镇、矿山危岩崩塌灾害及工程高切坡防灾减灾的有力技术保障。

鲜学福院士、李晓红院士、郑守仁院士、张勇传院士等鉴定专家认为:该成果整体达到国际领先水平,具有广阔的推广应用前景。

成果应用情况:

成果已在我国重庆、四川等西部省市区大量推广应用,解决了630余公里高等级公路的危岩崩塌和工程高切坡灾害,成功预报了巫峡望霞危岩和金佛山甄子岩崩塌灾害,有效治理了7个国家级和省级风景名胜区的危岩崩塌灾害(江津四面山、南川金佛山、万州太白岩、重庆佛图关、北温泉、洪崖洞、中山古镇),保障了240余万城市居民和景区游客安全,保障了长江航道巫峡段的通航安全,保障了10条城市交通干线的营运安全,保障了400余公里高等级公路的施工安全,社会效益巨大,直接经济效益超过2.3亿元。

  

 

 

 

 

    3、标志性成果 三

成果名称:三峡水库运行期间重庆境内地质灾害演变规律及其工程应用

成果内容:

(1)揭示了水库运行期间库岸边坡滑坡稳定性随库水位变化的响应规律,建立了岸坡失稳尖点突变模型,提出了塌岸宽度预测的修正卡丘金法。

(2)针对非库岸区域的工程弃渣,揭示了弃渣坡面泥石流的土体吸水强度衰减、蠕动变形、局部滑动、流动及沉积五阶段演化模式,以及沟谷泥石流冲击荷载概率分布及冲击信号能量分布规律。

(3)基于水库运行期间重庆境内地质灾害演变规律,研发了岸坡同步排水、造地型护岸修筑等减灾新技术,建立了相应的设计方法,提出了边坡三维应力监测和泥石流灾害安全警报方法。

(4)揭示了酸性水-应力耦合作用下悬臂抗滑桩及锚拉抗滑桩的耐久性响应规律,提出了抗滑桩耐久性寿命预测方法及抗滑桩耐久性设计方法。

(5)提出了重庆境内地质灾害孕灾环境分布规律,初步建立了水库诱发地震的断裂力学模型和库水位升降过程中水库地震震级计算方法。

成果水平:

研究成果揭示了三峡水库运行期间重庆境内库岸边坡滑坡及非库岸区域工程弃渣型坡面泥石流的形成机制与演变规律,研发了多种减灾新技术,为三峡库区地质灾害防治提供了理论依据和技术支撑。

鲜学福院士等鉴定专家认为:该成果整体达到国际先进水平,在水库运行期间岸坡稳定性衰减规律、工程弃渣型坡面泥石流形成机制、酸性水-应力耦合作用下抗滑桩耐久性等方面达到国际领先水平。

成果应用情况:

本项目研究成果已在三峡库区重庆境内库岸滑坡、边坡防治工程设计中得到全面应用,实施了390余个库岸滑坡治理工程和140多公里库岸边坡防治,确保了340余万居民生命财产安全,以及万州滨江路、巫山滨江路、云阳滨江路、奉节滨江路以及万州港、巫山港、奉节港等交通基础设施和城市基础设施安全,减灾经济效益39亿元以上,社会效益和环境效益巨大。主要工程应用包括两方面:

在库岸滑坡边坡工程中的应用:成果应用于三峡库区重庆境内140多公里岸坡防护工程及390余个库岸滑坡的治理工程方案论证及设计。典型应用代表性工程有:万州区和平广场滑坡、清泉路滑坡、红溪沟港滑坡、滨江路护岸等治理工程,北碚区澄江镇、施家梁滑坡、嘉陵江护岸等治理工程,巫山、开县、云阳等库岸防护工程。

在巫山宁江岛建设中的应用:成果应用于巫山县宁江岛填土护岸工程建设,该工程位于巫山县城长江和大宁河汇合口,面向巫峡口,背依滨江路,面积110亩,是一个以库岸防护为主兼顾土地资源综合开发利用并具有重要景观价值的库岸综合治理工程。该工程解决了三个科技难题:

-填土体地下水随库水位变化的同步排水问题

-填土体与下垫面岩土介质之间有效粘结的问题

-巴东组水理性质极差的工程弃渣作为水下填料的安全性问题

 

 

 

五、代表性论文

1陈洪凯,李吉均.白龙江流域的古喀斯特地貌及形成时代探讨.科学通报,1992,37(15)

2Chen Hong-kai, TANG Hong-mei, WANG Rong, TANG Feng, WANG Kai, YUAN Jian-yi. Research on equivalent processes of rock mass parameters with anchor piles. Applied Mathematics and Mechanics, 2001,22(8):965-971

3陈洪凯,唐红梅,王蓉.三峡库区危岩稳定性计算方法及应用.岩石力学与工程学报,2004,23(4):614-619

4Chen Hong-kai, TANG Hong-mei, WU Si-fei. Research on abrasion of debris flow to high-speed drainage structure. Applied Mathematics and Mechanics, 2004, 25(11):1257-1264

5CHEN Hong-kai, TANG Hong-mei. Method to calculate fatigue fracture life of control fissure in perilous rock. Applied Mathematics and Mechanics, 2007,28(5): 643-649

6陈洪凯,鲜学福,唐红梅,张玉萍,何晓英,文光菊,唐兰.水石流冲击信号能量分布试验研究.振动与冲击,2012,31(14):56-59

7)陈洪凯,唐红梅,王智,何晓英.危岩破坏激振信号频域特征研究.振动与冲击,2014,33(19):64-68

8陈洪凯,周晓涵.石漠化地区乔木种植基盘技术研究.重庆师范大学学报(自然科学版),2016,33(2):138-141

(9)陈洪凯,周福川,唐红梅.沿河公路平行悬空混凝土路面板断裂力学模型研究.中国公路学报,2016,29(3):25-34

10陈洪凯,王圣娟.三峡库区灰岩地区岩质边坡危岩座裂演化机制研究--以重庆市金佛山甄子岩为例.重庆师范大学学报(自然科学版),2017,34(3):38-43

 

 

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