浙江省科学技术奖项目推荐书

成果类别：基础研究类     行业评审组代码：④         编号：

项目名称	钱塘江海塘粉砂土地基抗震分析研究
主要完成人	宣伟丽、徐长节、蔡袁强、严  盛、潘晓东、贺海洪
主要完成单位	浙江省钱塘江管理局 浙江大学岩土工程研究所                               （省内第一完成单位盖印）
市科技行政部门、省级厅（局）推荐意见及建议奖励等级	（盖章）
项目联系 人及电话	联系人：宣伟丽  电话：86526006		所属国民经济行业			ABCDEFGHIJKLMNOP
任务来源	A BC D E F G H I J K  L M N O PQR	成果水平			1.国际领先2.国际先进 3.国内领先4.国内先进
主持鉴定单位	浙江省水利厅	鉴定日期			2003年  12  月
计划（基金） 名称和编号	地震荷载作用下钱塘江海塘粉砂土地基液化及稳定分析研究 RC0111
项目起止时间	起始：2000　年　9月20　日			完成：2003年　12月10日
项目简介（所属科学技术领域、主要内容、特点、推广应用、产业化情况）
我国的滨海平原、河口三角洲地区是我国经济社会高度发达的地区，其生产和国民财富对我国的国计民生有着举足轻重的作用，为保障这些地区社会经济可持续发展和各种城市功能，这些地区周围均修建了大量的起防洪御潮作用的生命线工程——海塘（堤防）工程。但是这些地区的场地广泛分布的是粉、细砂土层，结构疏散、地下水位埋藏浅，在地震力作用下极易产生大面积的砂土液化和不均匀沉陷，从而引起海塘（堤防）的崩塌、滑坡或倒塌，并因此引发众多的次生灾害，给社会和民众带来严重灾害。随着国民经济的快速发展，城市化建设进程的进一步加快扩展，沿江、沿海一带的堤防工程越加显现其重要性，尤其是近几年来地震活动频繁，而目前地震预报工作尚处于发展阶段，地震检测预报尚未过关，一旦遭受震害，将严重威胁到这些生命线工程的安全。因此，研究在现有基础条件下这些海塘（堤防）的抗震性能，具有十分重要的理论和现实意义。 本项目选取了我国海塘（堤防）工程中具有典型代表意义的钱塘江海塘工程，通过大量的室内外试验，分别用四种确定性分析方法（拟净力法、总应力法、排水有效应力法和不排水有效应力法）和平稳有效应力随机地震反应分析法，对钱塘江十二个典型的粉砂土地基海塘断面、三种不同水位的工况进行了全面的抗震分析研究。首次引入了随机方法及动力可靠度理论，采用二维随机地震反应分析方法以计算地基及海塘的地震反应，并研制开发了相应的有限元计算程序。 上述理论及成果已应用于杭州市城市防洪堤工程，与原设计方案相比，可节约工程投资约8000万元，取得了显著的社会效益和经济效益。对我国的堤防工程的设计、建设具有重大的指导作用。 本项目首次对钱塘江海塘进行了全面、系统的抗震分析研究，已开发的应用软件已应用于钱塘江海塘的工程设计，今后还可以推广应用到我国其他的堤防工程和其他类似的土石坝的分析研究，将取得更为广泛的社会和经济效益。经鉴定，该项目的研究成果整体上达到国内领先水平，其中采用平稳有效应力随机地震反应分析方法对海塘粉砂土地基进行抗震分析的成果达到国际先进水平。本项课题的研究成果对我国今后类似的海塘（堤防）工程建设有着重要的借鉴和指导作用。                                                    （不超过600个汉字）
发现、发明及创新点 本项目选取了我国海塘（堤防）工程中具有典型代表意义的钱塘江海塘工程，对钱塘江十二个典型的粉砂土地基海塘断面、三种不同水位的工况进行了全面的抗震分析研究。本项目成果和创新点有： 1.              分别用四种确定性分析方法(拟静力法、总应力法，排水有效应力法和不排水有效应力法)，对钱塘江海塘十二个典型的粉砂土地基断面三种不同水位的工况进行了抗震方面的研究，得出了这些工况在两种确定性地震输入下的地基液化范围，海塘的动力稳定情况和震后沉陷量。 2.              为了避免输入一条特定地震反应曲线所带来的误差，首次引入了随机方法及动力可靠度理论，将每条地震反应曲线作为地震功率谱的一个样本，用功率谱函数作为随机地震输入，采用了概率平均等价线性化法，以计算土层的非线性随机反应，采用二维随机地震反应分析方法以计算地基及海塘的地震反应，并研制开发了相应的有限元计算程序。 3.              运用根据随机振动和可靠度理论编写的程序对前面的十二个断面三种不同水位的工况进行了7度地震作用下液化区域和动力稳定性的研究，并将所得结果与由确定性分析所得结果进行了比较，发现二者之间基本规律是一致的。 4.              选取了四种典型结构形式（板桩加斜坡式护面、沉井加直立式挡墙、板桩加直立式挡墙、沉井加斜坡式护面）的断面，进行了地震液化、动力稳定、震陷方面的研究。通过确定性分析和随机可靠度分析得出了相同地质条件下采用板桩加斜坡式护面形式的海塘在地震荷载作用下液化范围最小、稳定系数最高、震后沉陷量最小的结论。     本项目研究课题运用现代计算土力学基本理论，对钱塘江海塘进行了翔实正确的分析研究，有关这方面的综合性分析研究未见报道。部分成果已应用于杭州市城市防洪堤工程，取得了显著的社会和经济效益。对我国的堤防工程的设计、建设具有重大的借鉴和指导作用。                                                      （不超过400个汉字）
保密要点：                                                                                                                          （不超过100个汉字）

与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较   通过国家教育部科技查新中心浙江工作站的查新综合比较，本项目有以下创新点： （1）国内外公开发表的文献中，已见有粉砂土的动力性和地震液化的预测、判断、试验和处理的文献报道，但未见对钱塘江海塘典型的粉砂土地基的抗震性能进行稳定性综合分析的报道。 （2）已见随机地震力作用下饱和粉土动力特性及其液化预测方法的文献报道，未见对钱塘江海塘典型的粉砂土地基的抗震稳定性的随机分析。 （3）国内外文献中，未见将水位的变化及地震的随机性联合考虑进行抗震分析的文献报道。                                                                                                              （不超过800个汉字）
	应用情况   1、本研究成果已于2001年开始应用于钱塘江杭州市城市防洪堤工程。该防洪堤全长12km，地基为粉砂土，需进行7度地震设防。原设计方案采用振冲碎石桩进行地基处理。现应用本课题研究成果，经分析计算，该防洪堤在现状条件下能满足7度地震条件下的稳定性，无须进行地基加固处理，可节约工程直接费8000余万元，同时节约工期约12个月，经济效益与社会效益十分显著。 2、蔡袁强、钱磊、凌道盛、吴世明，钱塘江防洪堤地震液化及稳定分析，水利学报，2001，NO.1，P57-61； 3、潘晓东、徐长节、蔡袁强，水泥搅拌桩加固坝基动力响应分析，振动工程学报，2001，Vol.14，No.3，P359-363； 4、蔡袁强、凌道盛、周迪永等，非线性分层地基地面运动反演分析，振动工程学报，2000，Vol.13，No.3，P426-432; 5、CAI Yuan-qiang(蔡袁强)，XU Chang-jie（徐长节）and YUAN Hai-ming（袁海明）,One-Dimensional Consolidation of Layered and Visco-Elastic Soils Under Arbitrary Loading, Applied Mathematics and Mechanics(English Edition),EI 检索，2001,V96.22 No.3，P353-360； 6、XU Changjie（徐长节），ZHAO Hui（赵晖）and CAI Yuanqiang（蔡袁强），Anti-liquefaction Analysis of Composite Foundation of Gravel Piles,Proceedings of the Asia-Pacific Vibration Conference 2001,Vol.1,P348-352； 7、潘晓东等，粉砂土地基堤坝随机地震反应分析，浙大学报工学版，已录用； 8、蔡袁强、徐长节、任超，堤坝动力稳定的可靠度分析，《第五届全国土动力学学术会议》论文集，2002.04。                                                                  （不超过800个汉字）

*应用情况栏目基础研究类项目填写研究论文、学术专著发表国内外引用情况

经济效益      8150                                    单位：万元（人民币）
项目总投资额			回收期（年）
栏目 年份	新增利润	新增税收	创收外汇（美元）	节支总额
2001年				8150万元
各栏目的计算依据：       按设计需采用振冲碎石桩工艺对地基基础进行处理，以提高其抗震能力，该项工程处理的工程直接费为： 1292.92元/根 *63036根=8150万元
社会效益：   钱塘江河口两岸地区是我国城市化进程最快，城镇分布最密集，经济发展水平最高，综合经济实力最强的地区之一，作为保障两岸地区各种城市功能和区域经济可持续发展的生命线工程，钱塘江海塘的重要性自不待言，尤其是近几年来地震活动频繁，而目前地震预报工作尚处于发展阶段，地震检测预报尚未过关，一旦遭受震害，将严重威胁到这些生命线工程的安全。本项目首次对钱塘江海塘进行了全面、系统的抗震分析研究，已开发的应用软件已应用于钱塘江海塘的工程设计，取得了显著的社会效益和经济效益。今后还可以将该成果推广应用到我国其他的堤防工程和其他类似的土石坝的分析研究，将取得更为广泛的社会和经济效益。

*经济效益栏目基础研究类项目可不填写

享有自主知识产权情况

国别	申请号	专利号	项目名称
其他知识产权情况：（如著作权、商标权、技术秘密、动值特新品种审定、药品、医疗器械、农药、食品或饲料添加剂等）
主要鉴定（评审）意见： 1.         项目课题组所提交的鉴定资料齐全，内容丰富完整，符合鉴定要求。 2.         该项目通过对钱塘江海塘的粉砂土地基进行了现场试验和室内静、动三轴试验，为理论计算分析提供了较为准确的计算参数。 3.         该项目针对粉砂土地基的液化特性，用四种确定性分析方法和平稳有效应力随机地震反应分析方法研究了在三种不同水位工况组合时钱塘江粉砂土地基海塘的十二个典型断面的液化情况、动力稳定系数以及震后变形量，并进行了合理性论证，所得成果可信。 4.         分析研究了四种不同结构形式的断面在地震荷载作用下的液化、稳定和震陷情况，得到了板桩加斜坡式海塘结构对抗震最为有利的结论，该结论可为类似工程的设计提供参考。 鉴定委员会认为，该项目研究采用的方法先进，成果合理可靠。上述成果已部分用于钱塘江海塘工程，取得了显著的社会效益和经济效益，对今后类似的海塘工程建设具有重要的借鉴意义。该项目首次对钱塘江典型粉砂土地基海塘进行了全面的抗震研究，研究成果整体上达到国内领先水平，其中采用平稳有效应力随机地震反应分析方法对海塘粉砂土地基进行抗震分析的成果达到国际先进水平。 建议进一步深入研究，丰富和发展海塘抗震技术。   （不超过400个汉字）

鉴 定 委 员 会 名 单

序号

鉴定会职务

姓 名