水工结构工程国家重点学科申请报告（推荐）_水工项目申请报告
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水工结构工程国家重点学科
申 请 报 告
单 位
名 称：西安理工大学 申请学科名称：水工结构工程
西安理工大学
2007年6月9日
目 录学科简介....................................................................................1
1.1 本学科点的历史沿革与现状概述..................................................1 1.2 本学科点的主要研究方向介绍......................................................2 1.3 本学科点的国家需求分析和发展前景..........................................6 2 学术团队....................................................................................6
2.1 本学科点主要学术带头人简介......................................................6 2.2 本学科点学术梯队情况..................................................................9 3 科学研究....................................................................................9
3.1 本学科点科学研究情况..................................................................9 3.2 本学科点的科学贡献（或社会服务贡献）情况..........................9 4 人才培养..................................................................................11
4.1 本学科点在保证人才培养质量方面的主要措施和已取得成效 12 4.2 本学科点培养博士的规模和优秀博士毕业生简介....................12 5 学术交流..................................................................................13 6 支撑条件..................................................................................14
6.1 本学科点教学科研条件基本情况................................................14 6.2 本学科点相关学科支撑情况简介................................................15 6.3 本学科点资金投入和使用情况....................................................15学科简介
1.1 本学科点的历史沿革与现状概述
西安理工大学水工结构工程学科源于1937年成立的西北工学院水利系，历经西北工学院、西安动力学院、西安交通大学、陕西工业大学、西北农学院、陕西机械学院，发展成为现在的水工结构工程学科。该学科1981年经国务院学位委员会批准获硕士学位授予权，1984年经原机械工业部批准获部级重点学科、1998年转为陕西省重点学科，1995年获准设立水利工程博士后流动站，2001年获准水利工程一级学科博士学位授予权。
学科从上世纪50年代初开始建设。在老校长、著名水利工程专家田鸿宾教授的带领下，张海东、戴振霖、刘景翼等教授在水工隧洞与地下结构研究领域做出了可圈可点的贡献；知名学者王克成等教授较早开展了拱坝抗震研究；杨菊生、陈才旺等教授在国内较早地应用电算进行了坝体应力分析与体型优化；黄松梅等教授是我国最早应用离心机、光弹试验进行坝体应力试验的学者之一；孙振天、蒋长元、杨全民等教授在国内最早开展沥青混凝土材料性能研究和坝工防渗技术应用研究；张彦法等教授是我国有影响的较早开展坝体温度应力分析的学者之一；谢定义、巫志辉等教授在土石坝与工程抗震、土石坝动力稳定分析、基础液化分析与处理措施等研究领域做出了重要贡献；在水工泄洪与消能工领域，李建中、闫晋垣、赵修荣等教授从上世纪70年代开始就在国内享有很高的学术声誉。砌石坝建坝技术、黄土地区辐射井研究、水坠筑坝及水力冲填技术、定向爆破筑坝技术等5个研究成果获1978年全国科学大会奖。
改革开放后学科培养的一批中青年学者秉承老一代的优良学术风格，艰苦奋斗、努力拼搏，已成长为各自领域的优秀学术带头人。形成了水工隧洞与地下厂房结构、混凝土高坝应力分析与防渗技术、土石坝
验的方法，对大型水电工程地下洞群（水工隧洞、地下厂房）的围岩稳定性分析方法、优化设计理论与方法进行了系统深入的研究。开展了以围岩损伤力学为基础的裂隙化洞室围岩力学机理与变形规律的研究，以仿真试验为基础的洞室围岩喷锚支护加固机理与优化设计研究以及围岩应力场、渗流场和温度场三场耦合为基础的深埋长大引水隧洞设计新方法，已引起了一些院士、专家关注，国内首创的“隧洞自动化分析与设计软件系统”（版权号：200517479）受到同行们越来越多的重视。结合向家坝、下坂地、思林、拉西瓦等水电站地下厂房分期开挖围岩稳定分析与支护结构优化，系统研究了高地应力、大跨度、复杂地质条件下地下洞室围岩稳定性评价标准与支护结构优化设计原则。
近10年来，先后承担了国家攻关项目（子题）2项，国家自然基金、国家重点实验室开放基金、中科院院长特别基金等15项；承担了国内80多项大、中型水电工程的洞群稳定分析与优化设计等项目，获批发明专利“一种SCS组合式水电站压力埋管的设计方法”（ZL200510042844.3）；在《Int.J.of Rock Mech.and Min.Sci.》、《水利学报》、《水力发电学报》、《岩土工程学报》等刊物上表相关论文263篇，其中SCI、EI收录67篇，出版专著5部，获省部级科学技术奖9项。
1.2.2 混凝土高坝应力分析与防渗技术
该研究方向主要致力于混凝土高坝静、动力分析、温度应力分析，沥青混凝土防渗技术，坝基坝肩渗流、应力与温度耦合作用的理论研究。
从上世纪70年代开始，结合国家“七五”、“八五”科技攻关项目，对混凝土坝应力分析理论进行了系统研究，提出的考虑扭转系统的拱冠梁法及分析软件，在80年代拱坝设计规范中推荐应用；结合三峡工程温度应力分析子课题、“八五”、“九五”攻关等项目，开展了大体积混凝土结构水化热温升过程与热传导规律研究，提出了碾压混凝土坝温度场和温度应力的薄层单元分析法和浮动网格法，解决了200 米级高碾压混凝土坝模拟施工过程和环境条件以及热力学参数随时间变化的数值模
双能γ射线三轴测试设备、水气运动规律测试设备，对非饱和土进行了系统研究，提出新的固结理论和本构模型，应用于黑河、恰甫其海、下坂地等土石坝的静动力稳定性分析研究。
近10年来，完成国家自然科学基金、国家攻关项目20多项，总计到款715万元；发表学术论文312篇，其中SCI、EI检索收录46篇，出版专著6部；获省部级科学技术奖6项。
1.2.4 泄水建筑物消能理论与技术
从上世纪50年代，对水工建筑物的各种消能问题展开研究。60年代建起了高速水流实验室，七十至八十年代，结合刘家峡、乌江渡、龙羊峡、安康、柘林水电站等工程，对高坝紊流边界层水力特性进行了研究，提出了一种新型消能工－柘林掺气消能墩，对窄缝消能工、宽尾墩消能工进行了研究，成果应用于30多项水电站工程，收到了明显的经济和社会效益。
近年来，该研究方向在高坝水流紊流边界层、新型消能工水力特性、破坏机理、掺气水流特性以及泄水建筑物数值模拟方面展开了研究，从高坝紊流边界层的理论研究——揭示其水反弧段空化机理、紊流边界层缩尺影响，到消能工的理论与技术研究——提出一种新型消能工－掺气分流墩和齿墩掺气坎；从300米级高水头大流量作用下的新型消能防冲结构－反拱水垫塘破坏机理、底板缝隙中的水力特性的研究，到高水头作用下的两种新型消能工——竖井进流水平旋转内消能泄水道、旋流阻塞复合式内消能泄洪洞的研究等。这些丰富和发展了消能工的理论，有效地指导了工程设计，研究成果先后在小湾、溪洛渡、拉西瓦等多个高坝工程中得到应用。
近10年来，承担国家自然科学基金、国家攻关课题8项，大型水电工程课题40多项；发表论文116篇，其中SCI、EI收录35篇，出版专著5部，获省部级科学技术奖6项。
工学博士，现为水工结构工程学科带头人；中国岩石力学与工程学会常务理事、陕西省岩石力学与工程学会理事长、《岩土工程学报》、《岩石力学与工程学报》编委，陕西省黄土力学与工程重点实验室主任，部跨世纪学科带头人，1997年入选中科院“百人计划”。在地下洞室数值仿真分析与优化设计理论、裂隙岩体力学方面有深入研究，分别提出了裂隙岩体爆振细观损伤模型、往返振动下岩体疲劳损伤、动荷下细观断裂损伤、裂隙局部化损伤等四大模型，以及裂隙围岩中水工隧洞设计的新理念、新方法；开发了“隧洞自动化分析设计平台”，提出了隧洞安全评价新方法，建立了隧洞仿真反演分析与强度参数反演理论与方法；发表学术论文211篇，被三大检索收录80余篇，专著及合著5部。在洞室工程与围岩力学特性研究方面获省部科学技术一等奖2项、二等奖2项，专利3项；承担并完成了水工隧洞与地下厂房方面的科研项目83项。
柴军瑞 1968年10月生，博士，教授、博士生导师。曾分别在日本京都大学、福井大学进行合作研究各一年，曾入选湖北省“楚天学者计划”特聘教授和教育部“新世纪优秀人才”。主要从事水工结构渗流力学与数值仿真、岩土水力学等方面的科研教学工作，特别在高坝工程渗流力学非线性问题分类体系、高坝岩体水力学基础理论、高坝工程渗流应力耦合理论与数值求解、高坝工程渗流分析软件开发与工程应用研究等方面进行了深入的研究。先后主持了国家自然科学基金2项、国家博士后科学基金、教育部“新世纪优秀人才支持计划”、陕西省自然科学研究计划等省部级以上纵向科研项目共10余项，出版学术专著1部，在国内外共发表论文100余篇，其中三大检索已收录30余篇次，论著被他人引用300余篇次。
邵生俊 1964年10月生，博士，教授、博士生导师。陕西省黄土力学与工程重点实验室副主任，中国土木工程学会土力学与岩土工程学会理事、《岩土工程学报》编委等。1999-2000年到日本福井大学访问进修。在土石坝及其抗震工程方面取得的研究成果：揭示了饱和砂土的物态变化机理，建立了砂土的物态本构模型；开发了新型传动机构的压扭双向
2.2 本学科点学术梯队情况
水工结构工程学科点始终拥有一支团结、奋进、求实、创新的学术团队，其学科梯队的知识结构和年龄结构合理，学科带头人和主要学术带头人均为学术上颇有建树的教授、博导。
学术团队师资力量雄厚，现有人员45人，其中教授20人，副教授16人，讲师9人。学科所有研究人员均具有硕士以上学历，其中博士32名，占71.1％。学术团队年龄结构合理，35岁以下教授1人、副教授1人、讲 师9人，36-45岁教授9人、副教授14人，46-55岁教授8人、副教授1人；56岁以上教授2人。在外校取得学位24人，占总人数的53.3%。科学研究
3.1 本学科点科学研究情况
6年来，完成各类科研课题590项，总计到款8816.5万元。其中国家级课题27项，558.0万元；省部级课题39项，370.9万元；其它纵向课题67项，176.3万元；横向课题351项，5758.8万元；设计咨询106项，1952.5万元；出版专著等15部；发表论文738篇，SCI、EI检索133篇；获省部级奖15项。目前，在研项目119项，经费达2327.7万元，其中国家自然科学基金项目11项、国务院各部门项目23项。
3.2 本学科点的科学贡献（或社会服务贡献）情况
（1）节理裂隙围岩体介质动力学性质研究：通过系统模型试验与数值试验对动载下节理岩体介质进行了深入研究与探索，提出了裂隙围岩爆振损伤、断裂损伤、振动疲劳损伤与裂隙细观损伤四大力学模型，发表在《Int.J.of Rock Mech.and Min.Sci.》vol.38(7)、vol.40(1)、vol.40(2)、（7）土石坝抗震的液化理论研究：揭示了饱和砂土的初剪缩、次剪缩、剪胀、弹性剪切、反向剪缩的物态变化特性等；建立了饱和砂土液化破坏分析的瞬态极限平衡理论、瞬态有效抗剪强度准则、物态变化规律与判别准则及物态本构模型，为土动力学的研究开辟了一条新途径。将这些理论应用到三峡工程高土石围堰、吉林台大坝以及下坂地土石坝等工程地基、坝壳液化可能性及稳定性的评价和论证。
（8）土石坝的变形分析研究：重点开展了湿化变形及非饱和土固结理论研究，揭示了力、水耦合作用下土的增湿变形特性及结构性变化特性，建立了增湿弹塑性本构模型及结构性参数本构模型；从混合物理论出发，建立了非饱和土的混合物固结理论，解决了当时国内最高粘土心墙坝-黑河土石坝以及目前国内最深的覆盖层-下坂地土石坝坝基覆盖层的沉降变形预测及坝坡稳定性等问题，相关成果正在报奖中。
（9）掺气分流墩水力特性研究：提出了新型消能工－掺气分流墩、齿墩掺气坎，原型运用证明具有显著的掺气消能效果，通过系列研究获得其墩头动力特性、空化特性、水舌扩散特性和消能特性，提出了掺气分流墩的附加动量理论，揭示了掺气分流墩消能掺气机理，获2003年陕西省科学技术一等奖。人才培养
学科立足西部，面向全国，致力于培养思想品德合格、理论基础扎实、实践能力强、甘于根扎西部、勇于吃苦耐劳的高层次复合型研究人才。2002年，我校的水利水电工程专业获陕西省名牌专业。本学科已培养博士30人，硕士165人。目前在读博士生23人，硕士生185人。张平、柴军瑞的博士论文获陕西省优秀博士论文，本学科所培养的学生遍布全国各地，他们之中有许多学生已在我国许多著名高校、设计院以及大型水电工程建设单位担任重要的职务。
1至2002年5月在四川大学水电学院博士后流动站从事科研教学工作。曾入选湖北省“楚天学者计划”特聘教授和教育部“新世纪优秀人才”，现任西安理工大学教授、博士生导师。
张 平，男，1975年3月生，2000年9月至2004年10月在西安理工大学攻读博士学位；博士学位论文“裂隙介质静动应力条件下的破坏模式与局部化渐进破损模型研究”，建立了能模拟软化（损伤软化、减压软化）、硬化过程的局部化渐进破损模型，推导了可应用于裂隙岩体的局部化渐进破损宏观模型，在校期间发表SCI检索论文4篇；获2006年陕西省优秀博士学位论文。现任湖南大学副教授、硕士生导师，瑞典Lulea Univ.of Tech.大学访问学者。学术交流
西安理工大学水工结构工程学科始终重视学术研究交流，充分关注国内和国际坝工界的研究动态和新的研究热点，积极承办本学科相关的高规格的国内、国际学术会议，根据学科发展需要，积极组织教师参加国内、外各种学术交流活动，及时了解和学习兄弟科研院所以及同行学者专家们的研究进展与最新成果，通过各种学习交流进行取长补短，有效促了进本学科研究的深入和发展。
在国内学术会议承办与组织方面，我校水工结构工程学科受中国水利学会委托承办了2005年中国水利学会青年科技论坛(2005.7)，主办了“中国水问题论坛第三届学术研讨会”（2005.12），受中国岩石力学与工程学会的委托，主办了“第七次中国岩石力学与工程学术大会”（2002.09），与西安交通大学合办了“第五届中国青年岩土力学与工程学术大会”（2005.10）等全国性学术会议8次。
2001年以来，本学科先后邀请了国内外50多位院士、著名学者来校访问交流。其中有：奥地利国家电力公司坝工部主任G.Zenz博士、国际岩石力学与坝工著名专家R.Zimmerman教授，国际岩石力学与地下工程
36.2 本学科点相关学科支撑情况简介
多年来，水工结构工程学科与我校国家重点学科水文学及水资源，省级重点学科水力学及河流动力学、岩土工程、水利水电工程，以及结构工程、防灾减灾与工程防护等学科在教学与科研等方面相互支撑、共同发展，根据水利水电工程建设需要和技术发展的新趋势，积极拓宽学科领域的交叉与融合，瞄准学科发展前沿，探索学科建设与发展的新途径，有力促进了我校水工结构学科的发展。
6.3 本学科点资金投入和使用情况
地处经济相对落后的西北地区，我校水工结构工程学科在经费十分有限的条件下，发扬“自力更生，艰苦奋斗”精神，先后投入学科基础设施建设经费1080万元，其中国家投入500万元，主管部门投入200万元，地方政府投入100万元，学校自筹280万元。其使用情况具体为：各研究方向学术梯队建设120万元，人才培养72万元，设备仪器购置550万元，实验室更新改造260万元，学术会议与学术交流78万元。
