助力国之重器，引领行业发展 --加华地学荣获2024年度黄委科学技术奖特等奖

       2024年12月，水利部黄河水利委员会对2024年度评选的拟授奖成果进行了公示。其中，加华地学（武汉）数字技术有限公司（以下简称“加华地学”）作为主要完成单位之一的科技成果“深埋富水条件超大跨度地下洞室建造关键技术与应用”荣获特等奖！

图1  水利部黄河水利委员会2024年度黄委科学技术奖拟授奖成果公示名单（节选）

图2 加华地学荣获2024年度黄河水利委员会科学技术奖特等奖

“深埋富水条件超大跨度地下洞室建造关键技术与应用”科技成果依托于广东江门中微子实验站的工程建设。该实验站旨在测定中微子质量顺序，精确测量中微子混合参数，解决国际中微子研究的核心问题，预期成果将有望助力我国冲击诺贝尔物理学奖项。目前，日本、美国、欧洲、印度、韩国等5个国家共7个实验正在筹划或已在进行该方面研究，国际竞争十分激烈。

中微子实验站的深埋地下实验大厅是实验站的核心组成。在我国深埋地下洞室工程建设实践中，地下洞室顶拱跨度主要是30m级。目前对于30m级深埋地下洞室的设计施工，我国已积累了丰富的工程经验，而中微子深埋地下实验大厅的顶拱跨度达到50m级，最大埋深达到700m，远超30m级跨度地下洞室工程建设的经验范畴。超大型地下工程建设都要求在前期阶段通过勘探手段直接揭露和查明场地地质条件，但中微子实验大厅要求保留围岩的自然完整性，以起到屏蔽射线污染的作用，因此前期阶段未开展钻探和洞探工作。超大的工程规模、相对稀缺的地质资料，对中微子实验大厅的工程设计和施工建设提出了前所未有的挑战！在此形势下，工程科研成为预测和解决问题的重要途径，而加华地学作为唯一承担了全部岩石力学科研任务的企业，自2014至2021年承担了中微子实验大厅工程可研、初步设计阶段和施工图阶段的科研工作，直到大厅开挖完成，历时8年。

在这8年的工作历程中，加华地学研究团队分别基于斜（竖）井开挖、施工支洞开挖、实验大厅中导洞开挖和实验大厅扩挖等各个施工阶段揭露的工程地质条件，对实验大厅围岩稳定性进行动态分析论证，不断提高工作成果的工程可靠性。

图3  施工期潜在地质风险模拟预测与工程现实对比

江门中微子实验大厅扩挖是工程建设的关键阶段，尤其是顶拱跨度从30m级向50m级扩挖的阶段。为了确保该阶段的施工安全，加华地学派遣专业技术团队常驻工程现场，每日开展现场巡查，并结合现场实际情况定期提交月度简报。当工程现场出现异常变化情况时，现场技术团队快速响应，分析力学成因机制，评价潜在工程影响，提出处理措施建议，将现实工程问题处理在萌芽阶段。

工作过程中，加华地学率先采用了基于数字化技术开展施工期动态分析论证的工作流程。与传统的人工作业方式不同，基于数字化技术的动态分析工作流程无需人为干预，全程在系统后台由计算机自动完成，极大地提高了工作效率，满足了工程现场施工期快速响应的现实需求。

图4 基于数字化技术的施工期动态分析论证技术路线

上述工作贯穿于江门中微子实验大厅施工期全过程，针对潜在工程问题实现了“提前预警、及时处理、控制影响”的既定目标，最终实现了工程建设的顺利实施。与国内同类大型地下工程建设实践（如锦屏、白鹤滩等）相比，江门中微子实验大厅施工期建设没有出现因为岩石力学工程问题而导致的项目停工或投资增加等情况，取得了圆满成功。该工程的成功建设不仅助力我国冲击诺贝尔物理学奖项，同时在工程建设中积累的成功经验对于当前我国深埋大跨度地下工程建设具有重要的参考意义。

总结起来，在江门中微子实验大厅工程建设中，加华地学在如下三个方面做出了突出贡献：

(1) 体型论证：保证50m跨度大厅的顶拱围岩稳定是关键环节之一，经过充分论证后，工程中采用了城门洞型而不是更有利的穹顶，以满足大件安装要求。该决策平衡了安全与工程需求之间的关系，其合理性在工程实践中得到了完美验证。

(2) 施工过程技术保障：工程施工阶段，加华地学组织团队驻场工作，通过工程经验、专业理论、先进技术的融合应用，在开挖顺序与形态、支护方案、监测布置、施工工艺与技术要求等多个环节向设计和施工单位提出数十条意见，全部被工程采用。即使施工过程中出现了顶拱一带围岩持续变形、拱肩岩体强烈松弛和坍塌、完整岩块破裂及喷层开裂等不良现象，但由于及时采取了合理的处理措施，在围岩持续变形情况下依然保障了施工开挖顺利进行，取得了开挖完成、顶拱变形收敛的理想效果。这是既锦屏二级深埋隧洞等工程之后，加华地学的工程实用型岩石力学科研能力又一次为国之重器建设保驾护航。

(3)  新技术研发与应用：解决大型工程复杂问题不仅是工程实践的要求，也是孕育和催生技术创新的温床。本次实验大厅建设前期地勘工作少的现实特点，大幅提高了对施工期地质资料快速采集与处理、快速分析与决策的效率要求，要求科研团队直面和解决地质模型动态更新、与三维非连续数值模型转换等世界难题。依托于本次工程建设，加华地学突破了多项瓶颈技术，为地质风险智能预警系统的研发奠定了坚实基础。

图5  施工地质风险智能预警系统的工程应用实例