2019年工程與材料科學(xué)部擬資助6個重大項目。項目申請人申請的直接費用預(yù)算不得超過2000萬元/項。

 

“亞十納米二維材料新原理半導(dǎo)體材料及器件的基本科學(xué)問題”重大項目指南

 

芯片等半導(dǎo)體器件是國家安全、國民經(jīng)濟(jì)極其重要的戰(zhàn)略資源。半導(dǎo)體材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)是芯片的最基本結(jié)構(gòu)單元。全球芯片發(fā)展正處于突破亞十納米尺寸極限的關(guān)鍵時期，世界各國紛紛加大研發(fā)力度，力求在新原理、新效應(yīng)、新材料半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)上率先取得突破，引領(lǐng)下一代芯片制造的核心技術(shù)。

針對亞十納米二維材料新原理半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題，整合材料學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)以及微電子學(xué)等多學(xué)科優(yōu)勢力量，開展新材料結(jié)構(gòu)設(shè)計、界面新效應(yīng)表征技術(shù)、新原理器件研制方法以及新器件基礎(chǔ)理論體系等方面創(chuàng)新性研究，探索有望推動半導(dǎo)體材料與器件突破性發(fā)展的新材料與新器件。

 一、科學(xué)目標(biāo)

以突破亞十納米尺寸極限的二維材料新原理半導(dǎo)體器件的探索和研制為目標(biāo)，發(fā)展新材料體系的控制合成技術(shù)與方法，研制具有突破應(yīng)用前景的新型亞十納米半導(dǎo)體材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)體系；揭示新型半導(dǎo)體材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)的界面物理新效應(yīng)，拓展半導(dǎo)體材料物理基礎(chǔ)理論體系；發(fā)展新原理半導(dǎo)體器件制造新技術(shù)，建立設(shè)計構(gòu)筑結(jié)構(gòu)獨特、功能多樣、性能優(yōu)異的亞十納米新原理半導(dǎo)體器件的技術(shù)方法；開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的亞十納米半導(dǎo)體器件研制的核心技術(shù)，建設(shè)一支具有國際競爭力的多學(xué)科交叉的創(chuàng)新研究團(tuán)隊。

 

 二、研究內(nèi)容

 

（一） 亞十納米新型半導(dǎo)體材料及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)的可控制備。

理論模擬預(yù)測、設(shè)計亞十納米新材料及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)體系，系統(tǒng)研究新材料生長機(jī)理、新型異質(zhì)結(jié)構(gòu)形成機(jī)制，實現(xiàn)結(jié)晶質(zhì)量優(yōu)異、性能均一、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的新型半導(dǎo)體材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)的控制制備，建立新材料及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)的大面積可控生長與原位組裝新技術(shù)。

（二） 新型半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能調(diào)控。

研究新型半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)與性能的構(gòu)效關(guān)系，發(fā)展新型半導(dǎo)體材料的原位表征技術(shù)，揭示缺陷工程、應(yīng)變工程和界面工程等對新型半導(dǎo)體材料的電子結(jié)構(gòu)的作用機(jī)制與調(diào)控規(guī)律，完善并建立新型半導(dǎo)體材料性能調(diào)控的基礎(chǔ)理論與方法，為研制亞十納米新型半導(dǎo)體器件奠定理論基礎(chǔ)。

 

 

（三） 新型異質(zhì)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件的設(shè)計與構(gòu)筑。

研究新型亞十納米半導(dǎo)體材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)及其器件的界面物理新效應(yīng)，開發(fā)新材料異質(zhì)結(jié)器件構(gòu)筑與性能優(yōu)化的新方法；設(shè)計構(gòu)筑基于新原理的亞十納米光電、電子晶體管等原型器件。

 

 

（四） 新型異質(zhì)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件系統(tǒng)集成與應(yīng)用。

研究新型異質(zhì)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件的系統(tǒng)集成方法，基于應(yīng)用突破需求，發(fā)展多功能耦合的高靈敏度、低功耗、高增益的亞十納米新原理半導(dǎo)體器件系統(tǒng)，研制若干種擁有核心知識產(chǎn)權(quán)的高性能亞十納米半導(dǎo)體光電與電子器件系統(tǒng)。

 

 

三、申請要求

申請書的附注說明選擇“亞十納米二維材料新原理半導(dǎo)體材料及器件的基本科學(xué)問題”，申請代碼1選擇E0209。

“受限空間高火安全性高分子材料構(gòu)建原理與方法”重大項目指南

有機(jī)高分子材料由于質(zhì)輕、耐腐蝕等諸多優(yōu)點在大飛機(jī)和高鐵中廣泛應(yīng)用，而且其用量不斷增加。然而，與金屬材料和無機(jī)非金屬材料相比，有機(jī)高分子材料具有易燃性的缺點，易被引燃導(dǎo)致火災(zāi)。因此，在其特定的應(yīng)用場合必須滿足火安全要求，特別是在大飛機(jī)、高鐵等這類特殊的受限空間（人員集中、可燃物密集、空間狹長、空調(diào)強(qiáng)制通風(fēng)等特殊環(huán)境）使用的材料，國際上更是制定了極其嚴(yán)苛的低熱、煙毒釋放的火安全標(biāo)準(zhǔn)，這導(dǎo)致我國已有技術(shù)生產(chǎn)的制造大飛機(jī)、高鐵需要的一些關(guān)鍵高分子材料無法滿足要求，完全依賴進(jìn)口。為了解決大飛機(jī)、高鐵這類特定受限空間使用的高分子材料需滿足高火安全性要求問題，本重大項目擬研究受限空間典型高分子材料燃燒和阻燃的關(guān)鍵科學(xué)問題，建立受限空間典型高分子材料燃燒行為和阻燃機(jī)理的表征新方法，突破制造大飛機(jī)和高鐵受制于國外的火安全高分子材料的制造技術(shù)瓶頸，為大飛機(jī)和高鐵內(nèi)關(guān)鍵阻燃高分子材料的設(shè)計與制造提供理論依據(jù)和技術(shù)基礎(chǔ)，以滿足我國發(fā)展大飛機(jī)和高鐵的國家戰(zhàn)略對高性能阻燃高分子材料的需求。

 

 

一、科學(xué)目標(biāo)

通過對大飛機(jī)、高鐵等使用的典型高分子材料在受限空間的燃燒行為、熱釋放行為、煙氣產(chǎn)生及其阻燃機(jī)理、抑煙機(jī)制和其他各種性能相互影響規(guī)律的系統(tǒng)研究，揭示受限空間的高分子材料結(jié)構(gòu)與火安全性能的構(gòu)效關(guān)系，發(fā)展極低熱釋放與煙毒氣體釋放的火安全高分子材料的設(shè)計新原理與新方法，構(gòu)建火安全與高性能兼具的新型火安全高分子材料，形成自有理論及技術(shù)體系，支撐火安全高分子材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。為突破制造大飛機(jī)和高鐵所需高火安全性要求的高分子材料的制造技術(shù)瓶頸提供科學(xué)依據(jù)，建立一支有國際影響力的研究隊伍，提升我國在高性能火安全高分子材料設(shè)計及阻燃基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的整體創(chuàng)新能力和國際地位。

 

二、研究內(nèi)容

 

（一）受限空間典型高分子材料燃燒行為和機(jī)理的研究。

研究特殊受限空間下典型高分子材料（聚碳酸酯、聚氨酯軟泡、環(huán)氧樹脂復(fù)合材料等）的燃燒行為；揭示不同運行環(huán)境因素對高分子材料燃燒行為的影響規(guī)律；研究特殊受限空間不同運行環(huán)境因素作用下高分子材料的燃燒尺度效應(yīng)和理論模型；闡明特殊受限空間不同運行環(huán)境因素作用下高分子材料的熱解和燃燒機(jī)理。

（二）高分子材料實現(xiàn)低熱釋放的新原理與新方法。

發(fā)展高效調(diào)控高分子降解和碳化反應(yīng)的方法，降低易燃?xì)怏w的總釋放量，實現(xiàn)低熱量釋放；研究炭層組成和結(jié)構(gòu)參數(shù)與阻燃性能的構(gòu)效關(guān)系，揭示降低熱釋放的凝聚相阻燃機(jī)理；探索不同高分子材料的阻燃體系與聚合物分子結(jié)構(gòu)的匹配規(guī)律，建立低熱釋放體系的設(shè)計原則和方法。

（三）高分子材料燃燒過程的自由基捕捉抑煙減毒新原理與新方法。

研究典型高分子材料在受限空間燃燒過程的煙毒氣體釋放機(jī)制，揭示高分子燃燒過程中自由基的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)移、終止與自由基捕捉劑的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)活性等要素之間的關(guān)系；研究高分子材料燃燒過程的氣相、固相及氣固雙相自由基捕捉機(jī)理，追蹤“阻燃”自由基與高活性自由基之間的相互作用，發(fā)展高效自由基捕捉新體系與新方法。

（四）高分子材料實現(xiàn)高火安全性的表面阻燃機(jī)制與技術(shù)。

研究高分子材料表面與界面的阻燃作用機(jī)制以及對材料其他性能的影響規(guī)律，發(fā)展可連續(xù)化制備大飛機(jī)和高鐵使用的耐火焰燒穿、低火焰蔓延的聚酰亞胺等膜材料和環(huán)境友好、高火安全性紡織品、皮革等高分子內(nèi)飾材料的表面阻燃新方法。

（五）典型高分子材料高效本體阻燃與高性能化原理與技術(shù)。

發(fā)展高效本體阻燃新原理和新方法，大幅提升大飛機(jī)和高鐵等特定受限空間使用的聚碳酸酯、環(huán)氧樹脂及其復(fù)合材料、聚氨酯軟泡等典型高分子材料低熱、煙毒釋放的火安全性，并同時滿足材料綜合性能的實際要求，構(gòu)建高分子材料火安全性與其他必要性能的協(xié)調(diào)機(jī)制，實現(xiàn)高分子材料高火安全性（高阻燃、低熱和煙毒釋放）與高性能化。

 

三、申請要求

 

申請書的附注說明選擇“受限空間高火安全性高分子材料構(gòu)建原理與方法”，申請代碼1選擇E03。 

“南海天然氣水合物鉆采機(jī)理與調(diào)控”重大項目指南

我國南海海域水合物資源豐富，是重要的潛在高效清潔油氣接替能源。國家高度重視天然氣水合物開采，《十三五規(guī)劃綱要》將“推進(jìn)天然氣水合物資源勘查與商業(yè)化試采”列入能源發(fā)展重大工程，2017年國務(wù)院批準(zhǔn)天然氣水合物列為新礦種。南海海域水合物儲層具有水深、埋藏淺、膠結(jié)性差、滲透率低等特點，現(xiàn)有鉆采技術(shù)遠(yuǎn)不能達(dá)到天然氣水合物商業(yè)化開采的要求，鉆采過程中面臨著井壁失穩(wěn)、儲層改造困難、流動安全風(fēng)險高等一系列重大技術(shù)難題。因此，開展“南海天然氣水合物鉆采機(jī)理與調(diào)控”研究，對水合物安全高效鉆采具有重要意義。

 

 

一、科學(xué)目標(biāo)

通過深入研究南海海域水合物鉆采過程中多場耦合基礎(chǔ)科學(xué)問題，建立水合物鉆采過程動態(tài)實驗和數(shù)值模擬方法，揭示地層失穩(wěn)機(jī)理、工作液與儲層相互作用機(jī)理、相變-滲流動態(tài)演化機(jī)理、儲層改造與強(qiáng)化機(jī)理，創(chuàng)建井筒工作液、儲層骨架強(qiáng)化和滲流能力的調(diào)控方法，形成水合物安全高效鉆采理論與方法，搶占水合物鉆采研究國際前沿，為解決水合物商業(yè)開采面臨的世界性重大技術(shù)難題提供支撐。

二、研究內(nèi)容

 

 

（一）天然氣水合物儲層力學(xué)特征及多場耦合工程響應(yīng)機(jī)制。

水合物儲層力學(xué)特征，鉆采過程中多場耦合時空演變規(guī)律，復(fù)雜結(jié)構(gòu)井等井型井下復(fù)雜情況誘發(fā)機(jī)理和工程風(fēng)險控制方法。

 

 

（二）井筒工作液與天然氣水合物儲層作用機(jī)理和調(diào)控方法。

天然氣水合物儲層與井筒工作液的相互作用機(jī)制，適合于水合物復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆井要求的新材料，水合物儲層安全高效井筒工作液理論體系和多功能一體化調(diào)控方法。

（三）水合物鉆采井筒多相流動障礙形成機(jī)制與安全控制方法。

井筒內(nèi)水合物生成與分解動力學(xué)特征，氣-液-固非穩(wěn)態(tài)多相流動規(guī)律，水合物堵塞流動障礙演化機(jī)制和井筒多相流動安全控制方法。

（四）天然氣水合物相變和儲層滲流多場時空演化規(guī)律。

開采過程中儲層水合物相變-滲流機(jī)理及物性參數(shù)時空演變規(guī)律，水合物儲層多場耦合數(shù)學(xué)模型及解耦方法和水合物相變-滲流調(diào)控方法。

（五）天然氣水合物儲層結(jié)構(gòu)改造理論與高效開發(fā)模式。

水合物儲層結(jié)構(gòu)改造基礎(chǔ)理論、改造方法、增效機(jī)制，以及水合物高效開發(fā)模式和產(chǎn)能預(yù)測方法。

 三、申請要求

申請書的附注說明選擇“南海天然氣水合物鉆采機(jī)理與調(diào)控”，申請代碼1選擇E0403。

“芯片制造中納米精度表面加工基礎(chǔ)問題”重大項目指南

7nm以下節(jié)點芯片制造的難點之一是在保證裝備質(zhì)量控制與穩(wěn)定性的前提下，實現(xiàn)多元異質(zhì)材料圖形化表面的納米精度均勻化可控去除。為此，需要研究解決納米精度表面加工的共性基礎(chǔ)問題，包括多場耦合作用下納米精度多元異質(zhì)材料去除機(jī)理、裝備加工狀態(tài)對納米精度復(fù)雜表面制造的影響機(jī)制與誤差補(bǔ)償原理、裝備極限加工分辨率與工藝實現(xiàn)能力的提升等方面，以滿足納米精度表面制造裝備高精度、高穩(wěn)定性及高可靠性的要求，實現(xiàn)關(guān)鍵共性技術(shù)重大突破，推動基礎(chǔ)研究成果向工業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)化。

一、科學(xué)目標(biāo)

面向7nm以下節(jié)點芯片制造，探索納米精度表面加工的新原理與新方法。揭示多元異質(zhì)表面的原子尺度材料去除機(jī)理，建立異質(zhì)表面智能化平坦化理論與工藝方法，形成裝備動力學(xué)建模與優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)理論；研究納米精度復(fù)雜表面制造過程中狀態(tài)監(jiān)測與誤差補(bǔ)償原理，實現(xiàn)加工過程的智能化控制；解決晶圓平坦化、減薄和極紫外光刻物鏡制造中加工原理、裝備和工藝的關(guān)鍵基礎(chǔ)科學(xué)問題，為納米精度表面制造原理、裝備和工藝提供理論和技術(shù)支撐。

二、研究內(nèi)容

（一）納米精度多元異質(zhì)表面制造的原子尺度材料去除機(jī)理。

建立力、熱、光、電以及化學(xué)介質(zhì)等多場耦合作用下，納米精度多元異質(zhì)結(jié)構(gòu)的原子尺度材料去除理論，構(gòu)建多場耦合條件下的材料去除模型和量化控制方法，預(yù)測納米精度多元異質(zhì)表面的結(jié)構(gòu)損傷；分析調(diào)控多場協(xié)同作用，優(yōu)化納米精度表面制造裝備的結(jié)構(gòu)與工藝，實現(xiàn)物化特性大跨度異質(zhì)表面的原子尺度材料可控去除，為納米精度多元異質(zhì)表面制造和損傷控制提供理論依據(jù)。

（二）芯片復(fù)雜三維異質(zhì)表面高均勻性平坦化原理與裝備穩(wěn)定性。

研究復(fù)雜立體異質(zhì)表面平坦化機(jī)理，建立對應(yīng)的平坦化理論與工藝方法，消除異質(zhì)表面不同空間結(jié)構(gòu)、不同材質(zhì)、不同晶體結(jié)構(gòu)間的材料去除性能差異，提高表面平整度；研究納米顆粒清洗機(jī)理，提出異質(zhì)表面平坦化與清洗智能化工藝控制算法，實現(xiàn)平坦化全過程在線監(jiān)測與實時調(diào)控，提升裝備穩(wěn)定性，滿足7nm以下節(jié)點的生產(chǎn)技術(shù)需求。

（三）晶圓減薄裝備整機(jī)精度生成與損傷理論。

研究晶圓減薄裝備在多因素耦合條件下的精度生成與控制技術(shù)，探索晶圓磨削減薄加工損傷的控制原理和工藝方法，實現(xiàn)超薄、異質(zhì)表面晶圓的高精度、高穩(wěn)定性、低損傷磨削加工。

（四）光學(xué)復(fù)雜表面拋光裝備納米精度加工狀態(tài)的分析與調(diào)控。

探索復(fù)雜曲面納米精度拋光裝備動態(tài)性能對加工精度的影響規(guī)律，優(yōu)化裝備設(shè)計；研究異質(zhì)材料復(fù)雜表面納米精度的生成條件，構(gòu)建工藝系統(tǒng)狀態(tài)與表面加工質(zhì)量間的映射關(guān)系，探索誤差補(bǔ)償策略與算法，提高加工精度。

 

三、申請要求

 

申請書的附注說明選擇“芯片制造中納米精度表面加工基礎(chǔ)問題”，申請代碼選擇E0512。

“高品質(zhì)伺服電機(jī)系統(tǒng)關(guān)鍵科學(xué)問題”重大項目指南

伺服電機(jī)系統(tǒng)是航空航天、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、國防軍工等高端裝備的動力來源和核心運動部件，其品質(zhì)是國家核心競爭力的重要體現(xiàn)。我國伺服電機(jī)系統(tǒng)與高端裝備發(fā)展的需求存在較大差距，主要體現(xiàn)在：1）強(qiáng)耦合下伺服電機(jī)磁場精確調(diào)制；2）高動態(tài)下伺服電機(jī)系統(tǒng)高品質(zhì)控制；3）多約束下伺服電機(jī)系統(tǒng)多目標(biāo)綜合優(yōu)化設(shè)計。因此，迫切需要開展相關(guān)研究，揭示伺服電機(jī)的磁場調(diào)制機(jī)理，提出數(shù)學(xué)表征方法，建立復(fù)雜工況下伺服電機(jī)系統(tǒng)多因素耦合分析方法，掌握伺服電機(jī)系統(tǒng)電磁參數(shù)時變特征與演變規(guī)律，提出伺服電機(jī)系統(tǒng)綜合設(shè)計方法與控制策略，形成高品質(zhì)伺服電機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)理論與技術(shù)體系，為我國高端裝備的發(fā)展提供支撐。

一、科學(xué)目標(biāo)

以伺服電機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)理論創(chuàng)新為切入點，揭示時空交互作用下的電機(jī)氣隙磁場調(diào)制機(jī)理，提出氣隙磁場調(diào)制數(shù)學(xué)表征方法，探明磁場調(diào)制拓?fù)溲葑円?guī)律；建立復(fù)雜工況下電機(jī)系統(tǒng)多因素耦合分析方法，實現(xiàn)伺服電機(jī)系統(tǒng)高品質(zhì)動態(tài)控制；提出電機(jī)系統(tǒng)層級化理論，構(gòu)建高品質(zhì)伺服電機(jī)系統(tǒng)綜合設(shè)計方法，形成一系列高品質(zhì)伺服電機(jī)系統(tǒng)自主知識產(chǎn)權(quán)，突破我國高品質(zhì)伺服電機(jī)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

二、研究內(nèi)容

（一）高品質(zhì)伺服電機(jī)磁場調(diào)制理論及其表征方法。

電機(jī)不均勻氣隙等調(diào)制單元對磁場的調(diào)制作用，伺服電機(jī)氣隙磁場調(diào)制理論的數(shù)學(xué)表征方法，空間諧波與時間諧波交互融合的內(nèi)在機(jī)理，調(diào)制行為與電磁轉(zhuǎn)矩的內(nèi)在關(guān)系，電機(jī)氣隙磁場調(diào)制統(tǒng)一理論，高品質(zhì)伺服電機(jī)的磁場精確調(diào)制。

（二）高品質(zhì)伺服電機(jī)磁場調(diào)制拓?fù)溲葑円?guī)律。

伺服電機(jī)拓?fù)渑c磁場調(diào)制效應(yīng)之間的耦合機(jī)理，磁場調(diào)制拓?fù)渑c電機(jī)運行品質(zhì)間的映射關(guān)系，伺服電機(jī)磁場調(diào)制拓?fù)溲葑兊囊话阋?guī)律，高品質(zhì)伺服電機(jī)拓?fù)淅碚摚瑵M足高品質(zhì)需求的伺服電機(jī)拓?fù)洹?/span>

 

（三）高品質(zhì)伺服電機(jī)系統(tǒng)多因素耦合分析方法。

 

伺服電機(jī)系統(tǒng)渦流與激磁源、損耗與溫升等多因素耦合機(jī)理，氣隙磁場調(diào)制作用下的電機(jī)損耗精確建模方法，考慮渦流附加轉(zhuǎn)矩、諧波轉(zhuǎn)矩等因素的精細(xì)化轉(zhuǎn)矩模型，非正弦供電、變負(fù)載、高動態(tài)等復(fù)雜工況下高品質(zhì)伺服電機(jī)系統(tǒng)多因素耦合分析方法。

 

 

（四）高品質(zhì)伺服電機(jī)系統(tǒng)時變特征分析與動態(tài)控制。

多物理場作用下伺服電機(jī)系統(tǒng)電磁參數(shù)時變特征，電磁參數(shù)、變流調(diào)制參數(shù)與控制參數(shù)間的動態(tài)耦合關(guān)系，系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)與運行性能間的交互作用機(jī)理，系統(tǒng)架構(gòu)、控制策略與復(fù)雜工況間的動態(tài)匹配機(jī)制，伺服電機(jī)系統(tǒng)的高品質(zhì)動態(tài)控制方法。

（五）高品質(zhì)伺服電機(jī)系統(tǒng)層級化理論與綜合設(shè)計方法。

電機(jī)材料、加工裝配、驅(qū)動控制與電機(jī)系統(tǒng)品質(zhì)間的內(nèi)在關(guān)系，高品質(zhì)伺服電機(jī)系統(tǒng)層級化理論，電機(jī)系統(tǒng)品質(zhì)與各層級之間的非線性映射規(guī)律，多層級電機(jī)系統(tǒng)綜合設(shè)計方法，高品質(zhì)電機(jī)系統(tǒng)多層級優(yōu)化設(shè)計平臺。

三、申請要求

申請書的附注說明選擇“高品質(zhì)伺服電機(jī)系統(tǒng)關(guān)鍵科學(xué)問題”，申請代碼選擇E0707。 

“超長跨海隧道的災(zāi)害規(guī)律和施工控制”重大項目指南

黨中央在黨的十八大報告中作出“建設(shè)海洋強(qiáng)國”的重大戰(zhàn)略部署，在黨的十九大報告中將“海洋強(qiáng)國”“交通強(qiáng)國”上升為國家戰(zhàn)略。我國已在南部、東部海洋經(jīng)濟(jì)圈修建了港珠澳、廈門、青島等一批海底隧道，正規(guī)劃建設(shè)一批數(shù)十公里乃至上百公里的世界級超長海底隧道工程。超長跨海隧道的建造及運營與普通跨海隧道差別較大，我國在超長跨海隧道建造與運行中重大災(zāi)害防治與施工控制方面，既缺乏成熟理論與設(shè)計規(guī)范指導(dǎo)，又沒有國際設(shè)計與施工經(jīng)驗可循，需要克服一系列巨大挑戰(zhàn)。建造期不良地質(zhì)災(zāi)害源的精細(xì)探測、圍巖注漿加固體和襯砌結(jié)構(gòu)性能長期劣化規(guī)律、強(qiáng)震作用下海水-圍巖-襯砌動力響應(yīng)機(jī)制、及建造與運營期災(zāi)變規(guī)律是我國超長跨海隧道工程安全面臨的瓶頸問題。

 

 

一、科學(xué)目標(biāo)

超長海底隧道難以避開不良地質(zhì)構(gòu)造、地震與腐蝕環(huán)境，面臨重大突涌水災(zāi)害風(fēng)險，其原因在于對建造期不良地質(zhì)體的探測、圍巖長期變形及地震誘發(fā)突涌水等規(guī)律認(rèn)識不清，基礎(chǔ)研究落后于工程建設(shè)的重大需求。本項目科學(xué)目標(biāo)是：在超長跨海隧道不良地質(zhì)體超前精細(xì)探測成像理論、不良地質(zhì)體多尺度耦合長期變形理論、非均質(zhì)介質(zhì)地震波傳播和非一致地震動作用下圍巖-襯砌相互作用機(jī)制方面取得重大進(jìn)展和關(guān)鍵突破。為我國超長跨海隧道建造及運營災(zāi)害的規(guī)律認(rèn)知和施工控制提供基礎(chǔ)理論與設(shè)計方法。

二、研究內(nèi)容

（一）施工期超長跨海隧道不良地質(zhì)體的精細(xì)超前探測與防災(zāi)技術(shù)。

超長跨海隧道不良地質(zhì)體探測物理場響應(yīng)特征，建造期精細(xì)超前探測方法、災(zāi)害源識別成像方法和突水災(zāi)害主動防控方法。

（二）不良地質(zhì)段跨海隧道的漸進(jìn)變形破壞機(jī)理與長期性能設(shè)計方法。

不良地質(zhì)段多場耦合條件下，圍巖與結(jié)構(gòu)體漸進(jìn)變形破壞規(guī)律、微-宏觀機(jī)理，以及長期性能設(shè)計方法。

 

 

（三）不良地質(zhì)段跨海隧道的地震破壞機(jī)理與抗震韌性設(shè)計方法。

海水-動力耦合作用下斷層動態(tài)響應(yīng)機(jī)制，非一致地震作用下圍巖-襯砌相互作用及破壞機(jī)理和抗震韌性設(shè)計方法。

（四）不良地質(zhì)段跨海隧道多源信息的智慧感知與性能分析。

不良地質(zhì)段跨海隧道結(jié)構(gòu)狀態(tài)信息源的智慧感知，多源數(shù)據(jù)動態(tài)關(guān)聯(lián)關(guān)系分析方法、結(jié)構(gòu)性能與多源數(shù)據(jù)之間相互關(guān)系。

（五）大數(shù)據(jù)驅(qū)動的不良地質(zhì)段跨海隧道結(jié)構(gòu)災(zāi)變預(yù)報與控制。

 基于大數(shù)據(jù)驅(qū)動的不良地質(zhì)段跨海隧道結(jié)構(gòu)災(zāi)變特征挖掘、異常性態(tài)辨識及預(yù)報方法；結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、性能評估、災(zāi)害控制的方法。

 三、申請要求

申請書的附注說明選擇“超長跨海隧道的災(zāi)害規(guī)律和施工控制”，申請代碼1選擇E0907。

本文材料來源于國家自然科學(xué)基金委員會。

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/7/428429.shtm