一、平台概述
地下工程福建省高校重点实验室于2015年获批组建,现有专职人员42人,其中教授8 人、博士37 人。实验室围绕地方地下工程建设行业发展中急需解决的关键技术、共性技术问题开展应用基础研究,包括岩土极限分析非线性、多场耦合冻胀理论及本构模型、地下结构与环境相互作用等基础理论;复合地层隧道设计与施工、软土富水地层深大基坑设计与施工、城市地下综合管廊非开挖、沿海饱和软土地基处理加固等新技术;地下工程施工安全评估与控制、全寿命周期安全管理信息化、灾害预测预报检测监测、地下水致灾机理与控制等方法。近五年实验室主持了10余项国家级应用基础研究科研项目,获省部级科技成果奖励8项。
二、主任简介
陈军浩,博士,副教授,硕士生导师,现任福建理工大学土木工程学院副院长、地下工程福建省高校重点实验室主任、土木工程福建省产学研合作示范基地主任、福建省科技特派员团队负责人,福建省土木建筑学会常务理事、福建省岩石力学与工程学会理事。福州轨道交通专家库第一批入库专家、福建省自然资源领域专家库入库专家。主要从事冻土力学与工程、地铁与隧道工程、巷道硐室稳定性、建筑固废再利用等方面研究,先后主持国家自然科学基金、福建省高校产学合作项目、福建省自然科学基金、福州市科技计划项目等纵、横向课题20余项,发表论文50余篇,出版专著1部。担任《Acta Geotechnica》、《力学学报》、《铁道科学与工程学报》等SCI、EI期刊审稿人。入选“福建省高校杰出青年科研人才培育计划”。获第十八届“福建青年五四奖章”;福建省高等教育教学成果特等奖1项(参与)、一等奖1项(主持);福建理工大学优秀教师;毕业生心目中最喜爱的教师、毕业生良师益友等荣誉。
三、主要研究方向及内容
1.地下工程计算力学基础理论
(1)岩土极限分析非线性理论
以切线方程代替非线性破坏准则,建立机动容许速度场和相应的破坏机制,同时构造应力容许静力平衡应力场和相应的破坏机制,确定最小能量耗散以及岩土结构物承载力或稳定性的下限解,提出岩土极限分析非线性上限定理和非线性下限定理。基于极限分析非线性理论,建立边坡稳定性、挡土墙土压力、路基承载力、隧道稳定性等岩土结构的非线性能量耗散计算方法,为极限分析非线性理论的应用提供可靠的理论基础。
(2)多场耦合冻胀理论及本构模型
基于非线性多物理场耦合模型理论和冻土材料试验特性,分析冻土应力应变特性,构建冻土本构模型以及冻结围护结构非线性有限元模型和计算参数;通过冻结围护结构多场耦合分析和试验测试验证,探明冻土帷幕温度场性状及其与围护结构相互作用机理,分析冻胀卸荷作用土层分步开挖全过程多场耦合效应和围护结构荷载-变形关系曲线特征,提出冻结围护结构失效极限状态评价和预控机制以及优化计算方法,为冻结围护结构应用和设计提供参考。
(3)地下结构与环境相互作用理论
随着城市高层建筑、地下空间开发等新项目的投入建设,使得很多新建地下结构在已建结构物附近,且近距离穿越已建结构物的现象明显增多。新建地下结构施工引起的地层变形会危及邻近已建结构物的安全,引起一系列的环境岩土问题,因此地下结构-土体-邻近结构物的相互作用、土-地下结构非线性动力相互作用等将是主要研究方向。
2.地下工程设计方法与施工新技术
本研究方向主要包括以下四个方面主要研究内容:
(1)复合地层隧道设计与施工新技术
复合地层是指在开挖断面范围内和隧道轴线方向上,地层由岩土力学、工程地质和水文地质等特征相差较大的两种或两种以上的岩(土)层组成。结合福建地区复合地层中盾构工法面临的问题,将开展以下研究工作:复合地层中盾构开挖模式研究、复合地层中盾构机最优刀具组合以及刀盘开口率的确定、新型施工辅助设备的研制和施工参数的确定等。
(2)软土富水地层深大基坑设计与施工新技术
地下空间的开发利用和高层建筑的兴建过程中出现了大量的深大基坑,这种趋势对基坑的设计理论和施工技术提出了更高的要求。虽然近年来基坑设计理论不断改进,施工工艺不断完善,但深基坑工程仍很不成熟,尤其地处软土富水地层的基坑设计与施工多采用地区经验法,可能造成严重的资源浪费,因此软土富水地层中深大基坑工程设计理论与施工技术有待进一步深入研究。
(3)城市地下综合管廊非开挖技术
城市综合管廊(共同沟)是指将各类城市工程管线集中容纳于一体,并留有供检修人员行走通道的隧道结构。共同沟是集约化建设管线的方式,代表着发展趋势,充分建立人与自然和谐的生态环境。依据我国城市的具体实际情况,综合考虑各方面的因素,制订共同沟的设计、施工、图式规范,才能合理、高效地促进城市化的进程。非开挖技术该技术属于土木建筑科学技术地下工程领域,目前研究尚不深入。
(4)沿海饱和软土地基处理加固新技术
软土地基的处理质量是保证建筑物安全、高效运营的关键,也直接影响到地基的基础承载力。近年来,随着沿海建筑业的迅速发展,由此遇见软土地基的工程越来越多,推动着传统的地基处理技术的发展,新的地基处理技术不断涌现。如何选取恰当合理的地基处理方法,对加快基本建设速度、节约工程成本都具有重大的意义。
3.地下工程安全控制理论与方法
本研究方向主要包括以下四个方面主要研究内容:
(1)地下工程施工安全评估与控制理论
地下工程现有的安全风险管理规范具有可操作性不强、风险管理体系不健全、风险管理量化水平低、与地下工程施工技术结合不紧密等缺陷,需要通过深入研究进一步完善该技术体系和相关标准。
(2)地下工程全寿命周期安全管理信息化技术
地下工程安全风险管理,是当前地下工程科技界研究的热点,也是国家行业主管部门推行的一项重要举措,但成效不是特别理想,一方面与当前规范标准的不健全有关,另一方面缺乏应用性强的风险管理信息平台,因此,加强风险管理的数字化水平,能显著提高风险管理的普及程度和推广应用水平。
(3)地下工程灾害预测预报、检测监测新技术
众多施工实践表明,由于我国地质条件复杂、目前勘察精度所限或其他原因,相当部分地下工程的设计与实际地质不符或严重不符,因而在地下工程施工中频繁出现各种地质灾害问题,诸如塌方、突水突泥、大变形等越来越突出,不但严重影响工程进展,增加工程造价,有的甚至导致整个工程的失败。为了避免或者减少这些问题的发生,实现地下工程快速、安全施工,通过综合物探技术开展不良地质条件下地下工程地质灾害综合预报、检测及智能化、实时监测关键技术,包括物探手段对目标体的适应性技术、图像成果分析解译技术、预报数据库建立及预警等关键技术的研究,具有重要意义。
(4)地下工程地下水致灾机理与控制方法
由于受建设期间工期紧迫、施工工艺缺陷、施工措施不当和运营期间材料耐久性、地下水环境改变等诸多因素的影响,地下工程中由于地下水导致的工程隐患和灾害越来越多,怎样预测预报地下水的空间分布,探究不同类型不同阶段地下水的致灾机理,在此基础上研究控制灾害的新材料与新方法,形成系统技术,是我国地下工程界亟待解决的技术难题。