江蘇省土木工程環境災變與結構可靠性重點實驗室

江蘇省土木工程環境災變與結構可靠性重點實驗室 ^[1]  依託中國礦業大學。江蘇省教育廳公佈的2010年省高校重點實驗室評審結果，由中國礦業大學科技處組織、中國礦業大學力學與建築工程學院牽頭申報的“江蘇省土木工程環境災變與結構可靠性重點實驗室”獲批立項，這是中國礦業大學第二個省高校重點實驗室，是學校服務江蘇發展的又一科技創新平台。

江蘇省土木工程環境災變與結構可靠性重點實驗室將依託江蘇省一級學科國家重點學科培育建設點土木工程學科平台，針對江蘇省沿海開發戰略、地下軌道交通建設和地下空間開發利用所面臨的環境災變對土木工程的危害和提高結構安全可靠性等重大問題，以累積型環境災變對土木工程結構的作用機理研究為基礎，以累積型環境災變對土木工程結構的漸進性損傷規律為主線，以提高土木工程結構在環境災變條件下安全可靠的技術創新為目標，力爭建設成為我省防災減災與防護工程的基礎研究、新技術研發和高層次人才培養的基地。

隨着地下資源的開採和地下空間的開發利用，所引起的地表變形問題日漸突出。地表變形導致地面土木工程結構發生變形、開裂、傾斜乃至倒塌性災變，嚴重影響其正常使用性能和安全性能。本方向的主要研究內容包括：

開展地表變形對地面工程結構作用機理的研究，揭示地表變形引起結構響應的規律，建立地表變形區地基-基礎-上部結構協同作用理論模型。

開展地表變形區工程結構受地震作用引起的失效機制研究，建立現有結構在地表變形和地震耦合作用下的災變程度評估體系，逐步形成地表變形作用與地震作用耦合條件下的工程結構設計理論。

開展建築物抗地表變形和抗地震雙重保護研究，開發具有抗地表變形和抗地震作用的新型結構體系，提出抗地表變形和抗地震雙重保護的有效措施和加固技術。

隨着我國經濟建設規模和建設領域的不斷擴張，大量土木工程結構已經和即將建造在海洋環境、鹽湖環境、鹽鹼環境、除冰鹽環境、腐蝕工業環境、高濕大氣環境及特殊工業環境等各種侵蝕環境中，侵蝕環境作用引起的耐久性問題相當突出，體現在土木工程科學研究領域，已逐漸將其重心由結構強度問題轉到結構耐久性問題。

本方向的主要研究內容包括：

土木工程力學作用已有較完善的定量模型，但侵蝕環境作用尚處於經驗設計階段，這使得土木工程結構的全面定量可靠性設計無法開展。

開展前述各種侵蝕環境作用的物理、化學過程與機理研究，形成模擬作用相似理論，建立作用過程定量模型，為進一步研究侵蝕環境作用響應問題奠定基礎。

開展侵蝕環境作用響應研究，揭示結構響應規律，建立結構響應定量模型，為進一步研究侵蝕環境作用下結構抗力衰變問題奠定基礎。

開展侵蝕環境作用下結構抗力衰變規律與定量模型研究，完善結構性能評估和加固修復理論，確立結構全壽命週期設計理論。

開展侵蝕環境作用累積損傷條件下地震作用引起的結構失效機制研究，形成侵蝕環境作用與地震作用耦合條件下的現代工程結構可靠性設計理論。

在現有研究基礎上進一步增加現場檢測的樣本數，深入分析劣化機理，開展物理模擬方法研究，定量分析煤礦地面工業環境中鋼筋混凝土性能退化規律，研究剩餘壽命。研究煤礦地面工業環境中在役混凝土結構修復加固及維護方法，建立最佳加固時機模型，研究煤礦地面工業環境中加固後混凝土結構二次或多次性能退化以及剩餘壽命問題。

開展工程結構的抗火研究是一頂十分緊迫的任務。在高温環境下，混凝土會發生高温損傷、爆裂、鋼筋和鋼結構軟化，從而引起土木工程結構變形乃至連續倒塌等災變，將會造成極大的危害。地下工程火災發生於地下受限空間中，其威脅生命和財產安全情況比地面建築更具嚴重性。地下工程火災的煙氣流動和地面建築火災的煙氣流動規律有明顯區別；而且地下工程人流疏散和煙氣散發更為困難。

本方向開展如下研究工作：（1）高温環境下煙氣流動與温度場分佈規律研究

開展地上與地下建築佈局和煙氣流動、温度分佈的相關性研究；建立地上與地下工程火災温度場分佈規律與數學模型，開展地下、大型工程防火設計與評估；研究地下工程焰火人工引導和疏散的工程設計方法，對可能發生火災的計算機模擬或已發生火災的計算機重演；獲得地下工程防火、消防有效技術與措施。

開展建築材料在高温環境下本構關係演化規律研究，研究火災害中熱傳遞的方式（熱傳導、熱輻射和熱對流）對材料破壞的機理；研究受火温度、骨料類型、冷卻方式、靜置時間對材料性能的影響。

開展工程結構在火災作用下失效過程研究，研究工程結構耐火性能，提高工程結構抗倒塌能力；對荷載作用下新型結構構件的受火過程進行全過程和實時研究，改進和完善相應構件的抗火設計方法。

開展災後工程結構評估和災後結構修復的可靠性、耐久性研究，研究災後結構加固技術和加固結構的抗火、抗震性能退化規律。

本方向將深化地面建築和地下工程焰火流動蔓延規律、温度分佈規律的研究，獲得複雜建築、地下工程防火設計與評估方法；通過火災作用下結構失效的全過程研究，提高建築物抗倒塌能力；根據火災害中材料破壞的機理，提出災後工程結構評估和災後結構修復理論和技術，為土木工程減災防災提供理論支持和技術保障。

隨着城市地下空間開發建設步伐的日漸加快，在不穩定的軟土層中修築地鐵、隧道等地下工程，特別在暗挖施工遇到高水壓下的流砂時，人工地層凍結技術是一種有效、快捷、環保的方法。在城市地下空間建設中，土層低温環境問題已引起土木工程界重視。

本方向的主要內容包括：

開展城市地下空間建設中有關凍土力學特性、特殊條件下凍結壁結構的形成機理、凍結壁結構與周圍土體的非線性相互作用規律等問題的系統研究。

開展凍結壁結構在外荷載及受力狀態的物理模擬和數值計算方法的研究，羣孔温度場試驗研究，凍土試樣強度與凍結壁整體強度關係試驗研究，土結冰温度的試驗研究。

開展凍結過程中的凍結壁位移和應力監測，凍結專用低温管材的研製及其連接方式的研究，開發凍結管斷裂預警系統，凍結管低温性能模擬試驗研究，人工凍結過程的檢測與控制。

從施工期間及正常使用維護階段對地下工程進行全過程地下結構可靠性檢測、評價，開展結構維護修復技術研究。

江蘇省土木工程環境災變與結構可靠性重點實驗室第一屆學術委員會：

石永久，教授，清華大學

（中國鋼協結構穩定與疲勞分會理事長，英國結構工程師學會資深會員）

肖 巖，教授，湖南大學

（美國南加州大學土木系終身教授）

呂恆林，教授，中國礦業大學

孟少平，教授，東南大學

衞 軍，教授，中南大學

曹平周，教授，河海大學

李曉昭，教授，南京大學

袁迎曙，教授，中國礦業大學

夏軍武，教授，中國礦業大學

2011年12月18日 ^[6]  ，江蘇省土木工程環境災變與結構可靠性重點實驗室第一屆學術委員會第一次會議在中國礦業大學舉行。中國礦業大學副校長趙建嶺，實驗室第一屆學術委員會主任委員清華大學石永久教授，副主任委員中國礦業大學呂恆林教授，委員東南大學孟少平教授、中南大學衞軍教授、河海大學曹平周教授、南京大學李曉昭教授、中國礦業大學夏軍武教授等出席了會議。中國礦業大學科學技術處、力建學院及實驗室有關負責同志和學術骨幹參加了會議。

趙建嶺副校長致歡迎辭，對與會的專家領導表示熱烈的歡迎和衷心的感謝。他簡要介紹了學校的發展規模、學科建設和科研平台等方面的情況，希望與會專家對實驗室的建設和發展給予支持與指導，提出寶貴的意見和建議，併為第一屆學術委員會的專家頒發了聘書。力建學院黨委書記呂恆林對學院及土木工程學科作了簡要的介紹，表示學院一定全力支持實驗室的建設和發展。會議開幕式由科學技術處副處長陳新忠主持。

主任委員清華大學石永久教授主持第一屆學術委員會第一次會議。與會委員與參會各部門領導考察了實驗室，聽取了實驗室主任夏軍武教授作的實驗室工作報告。報告總體介紹了實驗室的建設背景、研究方向、運行管理機制、人才培養、國內外交流以及目標定位等幾方面的情況，總結了2011年實驗室建設取得的成果，明確了實驗室2012年的重點工作。

與會委員對實驗室定位於應用基礎研究，以土木工程環境災變與結構可靠性重大基礎理論和關鍵技術問題研究為目標，緊密圍繞國家和江蘇經濟社會發展的迫切需求，在地質環境災變規律與結構抗變形、侵蝕環境災變規律與結構耐久性、高温環境災變規律與結構抗火性、地下工程環境災變與結構可靠性等四個科學技術前沿研究方向開展的研究給予了充分肯定。與會文員認為，實驗室定位明確，研究方向設置合理，特色鮮明，優勢突出；實驗室人才隊伍規模和結構總體規劃合理，穩定、吸引和培養優秀高水平人才措施具體可行；實驗室現有儀器設備、科研用房和配套設施等科研條件優良；實驗室提出的建設目標和任務、儀器設備購置、配套設施建設計劃和經費安排能夠滿足江蘇省重點實驗室建設的要求。學術委員們還特別肯定了重點實驗室2011年取得的豐碩成果，並認為實驗室2012年建設計劃合理。

與會委員們審議並通過了《實驗室運行管理辦法》、《實驗室學術委員會章程》、《實驗室開放研究基金試行辦法》，就實驗室定位、研究方向和發展規劃等進行了認真而熱烈的討論，並對2011年申請的實驗室開放基金課題進行了審議。