隧道与地下工程研究所
发布人:竞博院  来源:竞博jbo 发布时间:2018-08-10   浏览次数:65

研究所概况

河海大学隧道与地下工程研究所兼跨岩土工程、桥梁与隧道工程两个学科,与岩土工程科学研究所共同建设河海大学岩土工程国家重点学科。主要从事隧道与地下工程领域教学和科研工作;负责河海大学隧道与地下工程本科方向(1个隧道班)的教育教学工作以及其他学科地下工程领域的教学工作。招收岩土工程方向硕士研究生;岩土工程、桥梁与隧道工程方向博士研究生;竞博工程方向博士后。研究方向包括:

  1. 岩土复杂渗流特性与环境岩土工程;

  2. 岩土体渐进破坏机理及其本构理论;

3)隧道与地下工程水灾害防治;

4)隧道设计理论及施工安全控制技术研究;

5TBM法(包括土盾构、掘岩机等非开挖法)设计施工关键技术;

6)地下工程数值仿真技术;

7)智慧城市地下空间开发利用与风险评价;

8)特殊土、深厚软基及隧道围岩等地下工程加固技术。

隧道与地下工程研究所现有在职人员9人,其中:长江学者特聘教授1人,江苏省特聘教授1人,副教授6人,讲师1人,全部具有博士学位。其中博士生导师2人,硕士生导师9人;江苏省333工程第二层次培养对象2人,河海大学“大禹学者”计划(第四层次)2人,江苏省“青蓝工程”科技创新团队1个。另拥有外聘美籍国际著名专家1人,兼职教授3名。在校留学生、硕士、博士研究生共60余人。

研究内容涉及竞博、水利、交通工程及矿产领域等的地下工程。近几年在岩土体渗流多尺度多场耦合理论与分析方法;复杂条件下城市地铁及水下隧道安全建造关键技术;基于大数据和人工智能的地下工程安全性评价与控制技术;岩石裂纹起裂机理及隧道渐进破坏控制技术等方面取得了丰硕成果。承担了十三五科技支撑项目3项,十一五科技支撑项目2项、973国家重点基础研究计划课题1项,主持教育部人才支持项目1项,国家自然科学基金重点项目4项,国家自然科学基金项目面上项目9项、青年项目6项、教育部高等学校博士点基金3项、省部级重点科研项目9项,海外合作项目2项,完成其他重大工程科研项目50多项,近5年科研合同额超过1900万。

主持了铁路、公路、水工隧道及城市地铁等相关课题的社会技术服务工作,典型相关工程如:南京长江隧道、杭州地铁越江隧道、南京地铁、无锡市地铁、苏州地铁、广州市地铁、厦门地铁、福州地铁,南水北调西线深埋超长隧洞、宜万线齐岳山隧道、浙江千岛湖引水工程、扬州瘦西湖隧道、小湾、龙滩、溪洛渡、锦屏二级水电站等。科技成果取得了较大经济效益和社会效益。截止201712月,研究成果获得国家科技进步二等奖2项,省部级一等奖10项,二等奖7项;出版专著10部;国家发明专利、实用新型专利40余项,发表SCI论文104篇,EI论文184篇。

重点研究方向

1.岩土复杂渗流特性与环境岩土工程;

该重点研究方向主要针对岩土渗流与环境效应的基础理论与工程应用开展研究。内容主要包括:①多场耦合作用下岩土体渗流特性的物理试验和数值仿真技术;②重大基础工程中渗流理论分析方法与复杂渗控技术;③放射性废弃物、二氧化碳、垃圾填埋场等固、液体污染物在地下贮存运移等。目前承担国家十三五重点研发计划课题1项,主持国家自科学基金项目4项,承担调水隧洞、堤防企业项目10余项。成果荣获国家科技进步二等奖1项,省部级科技进步一等奖3项、二等奖各3项以及省部级自然科学一等奖1项。

           

                          水压致裂联合承载试验                          岩土体真三轴渗透仪

 

非连续渗流数值流形元法

 

丰宁抽水蓄能电站地下厂房洞室群渗控优化

 

 

2.复杂条件下水下盾构隧道及城市地铁安全建造关键技术

该方向主要针对复杂条件下盾构隧道工程安全的基础理论和工程应用开展研究。研究内容主要包括:①水下盾构隧道泥浆配制及成膜理论等开挖面稳定控制技术;②土压平衡盾构渣土改良理论及高效排土技术;③盾构开舱、刀具更换及耐磨刀具材料研发;④盾构壁后注浆填充理论及防治地层沉降、管片上浮技术;⑤盾构管片土压力理论及结构受力分析;⑥新型盾构施工工程安全材料研发;⑦盾构穿越对既有建构筑物变形影响与控制;⑧微型盾构市政综合管廊建造与内衬关键技术等。目前承担973项目课题1项,主持国家自然科学基金5项,承担大型水下盾构隧道、城市地铁等科技创新项目30余项。成果荣获国家科技进步二等奖1项,中国岩石力学与工程学会科技进步一等奖1项。

 

泥水盾构泥浆成膜装置

高压泥膜闭气装置

泥浆成膜规律

盾构带压开舱与完好的泥膜

 

3.基于大数据和人工智能的地下工程安全性评价与控制技术

针对地下工程安全性评价与控制中的关键问题,基于岩土力学多场多尺度理论研究,开发新型工程现场信息实时监测系统及其相关技术,主要包括信息采集装置、信息传输装置、信息存储装置及信息处理平台等。基于现场监测等获得的海量数据,采用人工智能技术进行地下工程安全性评价与控制的理论与技术研究。主要技术有基于大数据技术的海量信息分析方法研究、监测信息的实时反馈分析技术、监测信息的智能预处理技术、监测信息的智能模型化处理技术、基于监测信息的工程预警方法研究、监测信息的网络共享平台开发等。目前参与了973项目1项,国家重点研发二级子题1项,承担国家自然科学基金重点项目3项,国家自然科学基金项目3项,承担公路、矿山、地铁等项目10余项。成果荣获国家科技进步二等奖1湖北省科技进步1等奖1项。


       

                        硐室位移智能建模研究                          隧道系统动态优化与安全预测系统研究

 

4.隧道渐进破坏机理及安全控制理论

研究内容包括岩体渐进破坏机理及本构、隧道失稳模式及其渐进破坏机理、围岩稳定连续-非连续分析方法、岩体多尺度本构及数值模拟技术、隧道稳定性预测及加固等,目前参与了国家重点研发计划项目1项,国家自然科学基金重点项目1项,国家自然科学基金1项,江苏省自然科学基金面上项目1项,相关横向课题多项,提出了压力拱应变判别法,建立了岩体粘塑性和脆裂蠕变统一本构模型以及基于分子动力学理论的裂纹微观起裂机理研究方法等典型成果。

 

           岩石渐进破坏过程机理研究                         压力拱理论研究

 

 

典型社会服务案例:岩土体渗流破坏多场耦合机理与渗控关键技术(暂用这个标题)

随着水利水电工程建设的深入,复杂条件下的大型工程岩土体渗流理论与控制问题,如300m级拱坝坝基、超大型地下洞室群的围岩以及深厚覆盖层200m级高土石坝等工程的渗流控制与优化,是利水电工程建设面临的世界级难题,且渗流破坏引发的安全问题备受社会关注。

围绕岩土体渗流破坏问题,从理论、试验、现场测试、数值分析及工程应用与反馈等途径,对岩土体渗流破坏理论、渗流破坏的细观耦合机理和渗控系统优化等关键问题开展研究,发展了岩土体渗流理论,并形成了一套基于岩土体渗流碱坏机制的渗流控制与优化关键技术。取得的主要创新成果包括:(1)发展了岩土体渗流与渗流破坏理论模型、试验模拟技术和数值计算方法,揭示了渗流与多物理场(应力、温度、化学)耦合、裂隙非达西渗流、裂隙非饱和渗流的基本规律,提出达西一非达西渗流本构模型及非达西渗流、非饱和渗演与多场耦合问题的数值分析方法;(2)研制了岩土体渗流破坏细观理实验装置,揭示出土体渗透变形、隧洞突水与突泥、岩体水力劈裂等滲流破坏的发生机制,提出渗流破坏细观耦合研究方法。建立了一套涵盖细观一宏观层面的数值方法用于研究岩土体渗透破坏问题,从细观层面对渗透破坏过程进行动态仿真模拟;(3)提出了密集排水孔幕半解析数值法、渗流裂缝面单元法等,解决了水电工程渗流分析中复杂渗控措施及裂隙岩体数值模拟的系列关键技术难点。研制了大型水利水电工程渗控系统优化分析软件,提出了大型水电工程复杂渗控优化新理论。

研究成果已在小湾、溪洛渡、双江口、糯扎渡、锦屏、小浪底等三十多个国家重大水利水电工程中得到应用,取得重大社会效益,已产生经济效益3亿多元。

 

 

 

 

 

 
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