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深部岩土力学与地下工程国家重点实验室

深部岩土力学与地下工程国家重点实验室

深部岩土力学与地下工程实验室依托中国矿业大学岩土工程、工程力学国家重点学科,防灾减灾工程及防护工程、地球探测与信息技术等省部级重点学科建设。2008年5月获准启动建设,隶属于工程科学学科领域。现任实验室学术委员会主任为中国工程院院士钱七虎教授,实验室主任为缪协兴教授。

随着经济建设高速发展,全球范围内浅部资源枯竭,开发深部成为必然;国防、交通、水利等行业地下工程规模和深度高速增长;深部地下空间成为世界发达国家正在开发中的国土资源。深部地应力增大、涌水量加大、地温升高等地质环境愈加复杂,深部岩土体固-液-气-温耦合效应及与地下结构的相互作用导致了深部工程性质的强烈非线性和明显时效性,突发性灾害剧增。深部岩土力学的基础理论与工程技术正面临着前所未有的一系列特殊的、富有挑战性的新领域和新课题。

实验室围绕研究与解决深部岩土力学与地下工程重大基础理论和关键技术难题这一总体目的,以(1)深部岩体力学与围岩控制理论、(2)深部土力学特性及其与地下工程结构相互作用、(3)深厚表土人工冻结理论与工程应用基础以及(4)深部复杂地质环境与工程效应等四方面为主要研究内容。构成以深部为研究背景;以深部复杂地质环境、岩土体、冻土体为研究对象;以高围压、高水压、高气压、开挖卸荷、动力为荷载特征;以深部地质环境精细探测、深部岩土体与结构稳定、深部岩体热效应及利用为学术研究目标;从宏观(环境、构造)到中观(破碎、节理、裂隙、界面),到细观(结构、颗粒、水),再到多相(固、液、气)、多场(温度场、渗流场、应力场)的系统的具有深部、地下特色的研究体系。

在科学研究方面,实验室在深部岩土力学与地下工程领域已取得一系列具有代表性的研究进展与成果。(1)深部围岩体方面,研究了大量节理、裂隙、软弱、破碎岩体(动)力学、流-固耦合性质和工程稳定课题。提出深部围岩“松动圈理论”、“采动岩体渗流理论”、“岩石峰后性质演化”、“围岩自平衡结构”等重要创新性学术理论和观点,并应用于深部岩体重大工程实践。(2)深部土力学与工程方面,研究了深部土K0和强度性质、深部地层与结构相互作用等基础理论问题。创立和发展的“竖直附加力理论”,科学解释了我国100多个厚表土井壁破裂机理,据此形成并成功应用“地层注浆加固”、“可缩井壁结构”、“约束内层井壁”等具有自主知识产权的关键技术。(3)人工地层冻结方面,面临700m以上厚表土中地下工程建设的世界级难题,主持参加了所有国内相关科研工作,在深部土体温度场、冻土力学性质、厚冻结壁、深冻结井壁、冻土冻胀与控制等方面取得了一系列成果,并形成了独有的研究特色。(4)深部地质环境与效应方面,研究了深部岩土体地质结构和性质探测,深部岩土体突水预测,深部岩土体与水、气结构、成分相互作用,深部热害与利用等理论与技术难题,为深部工程建设起到了重要的指导作用。上述研究成果,解决了深部工程领域一系列基础理论和关键技术难题,获得了20多项国家和省部级科技奖励,发表了一批高水平的学术论文,获准一批发明专利,取得了重大的经济和社会效益。

实验室已形成以中青年学术带头人为领军人物的创新群体,拥有3个省部级、3个校级优秀创新团队。现有固定人员60人,其中研究人员49人,技术人员7人。拥有国家杰出青年基金获得者2人,“长江学者”奖励计划海外特聘教授2人以及一批获得省部级优秀人才基金的青年学者。

实验室现有场地近7000 m2,固定资产7400余万元,大型仪器设备50台件。获“211工程”、“985”优势学科创新平台建设项目5000多万元专项资助,已初步构建了深部岩体力学特性及基本理论试验系统,深部土、冻土力学性质及基本理论试验系统、深部岩土工程物理模拟试验系统、深部岩体工程原位检测试验系统、试验研究测试分析系统、数值模拟与分析系统等六大试验研究系统。拥有包括MTS、GDS等国际尖端设备,购置和研发了一系列自制设备,可开展深部岩石力学与土力学领域的相关基础研究和技术服务。规划建设中的重点实验室新的研究基地占地40余亩,建筑面积达到12500 m2。为实验室的科学和可持续发展奠定了基础。

实验室积极探索以“学科、学术、学者”的“和”为指导思想的实验室运行机制与管理模式。在依托单位中国矿业大学的全力支持下,始终围绕国家战略目标,服务国家深部资源开发、特殊及重大地下工程建设的需要,努力构建基础性、创新型、开放式、高水平、特色彰显的应用基础研究、优秀人才培养、国际学术交流的基地。

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