江蘇省土木工程環(huán)境災變與結構可靠性重點實驗室簡要介紹

江蘇省土木工程環(huán)境災變與結構可靠性重點實驗室 依托中國礦業(yè)大學。江蘇省教育廳公布的2010年省高校重點實驗室評審結果，由中國礦業(yè)大學科技處組織、中國礦業(yè)大學力學與建筑工程學院牽頭申報的“江蘇省土木工程環(huán)境災變與結構可靠性重點實驗室”獲批立項，這是中國礦業(yè)大學第二個省高校重點實驗室，是學校服務江蘇發(fā)展的又一科技創(chuàng)新平臺。

中文名稱： 江蘇省土木工程環(huán)境災變與結構可靠性重點實驗室

英文名稱：Jiangsu Key Laboratory of Environmental Impact and Structural Safety in Engineering

學科領域：土木工程

研究類型：應用基礎研究

承擔學校：中國礦業(yè)大學

江蘇省土木工程環(huán)境災變與結構可靠性重點實驗室將依托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臺，針對江蘇省沿海開發(fā)戰(zhàn)略、地下軌道交通建設和地下空間開發(fā)利用所面臨的環(huán)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(huán)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(huán)境災變對土木工程結構的漸進性損傷規(guī)律為主線，以提高土木工程結構在環(huán)境災變條件下安全可靠的技術創(chuàng)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(fā)和高層次人才培養(yǎng)的基地。

江蘇省土木工程環(huán)境災變與結構可靠性重點實驗室抗變形研究

隨著地下資源的開采和地下空間的開發(fā)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(fā)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：

（1）地表變形對地面工程結構作用機理的研究

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(guī)律，建立地表變形區(qū)地基-基礎-上部結構協(xié)同作用理論模型。

（2）地表變形與地震作用耦合作用下的結構失效機制研究

開展地表變形區(qū)工程結構受地震作用引起的失效機制研究，建立現(xiàn)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。

（3）抗地表變形和抗地震雙重保護技術研究

開展建筑物抗地表變形和抗地震雙重保護研究，開發(fā)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。

江蘇省土木工程環(huán)境災變與結構可靠性重點實驗室耐久性研究

隨著我國經(jīng)濟建設規(guī)模和建設領域的不斷擴張，大量土木工程結構已經(jīng)和即將建造在海洋環(huán)境、鹽湖環(huán)境、鹽堿環(huán)境、除冰鹽環(huán)境、腐蝕工業(yè)環(huán)境、高濕大氣環(huán)境及特殊工業(yè)環(huán)境等各種侵蝕環(huán)境中，侵蝕環(huán)境作用引起的耐久性問題相當突出，體現(xiàn)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：

（1）侵蝕環(huán)境作用機理與定量模型研究

土木工程力學作用已有較完善的定量模型，但侵蝕環(huán)境作用尚處于經(jīng)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(huán)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(huán)境作用響應問題奠定基礎。

（2）侵蝕環(huán)境作用響應規(guī)律與定量模型研究

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

（3）結構抗力衰變定量模型與全壽命周期設計理論研究

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

（4）侵蝕環(huán)境作用與地震作用耦合下結構可靠性研究

開展侵蝕環(huán)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(huán)境作用與地震作用耦合條件下的現(xiàn)代工程結構可靠性設計理論。

（5）煤礦地面工業(yè)環(huán)境中混凝土結構損傷劣化研究

在現(xiàn)有研究基礎上進一步增加現(xiàn)場檢測的樣本數(shù)，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(yè)環(huán)境中鋼筋混凝土性能退化規(guī)律，研究剩余壽命。研究煤礦地面工業(yè)環(huán)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(yè)環(huán)境中加固后混凝土結構二次或多次性能退化以及剩余壽命問題。

江蘇省土木工程環(huán)境災變與結構可靠性重點實驗室抗火性研究

開展工程結構的抗火研究是一頂十分緊迫的任務。在高溫環(huán)境下，混凝土會發(fā)生高溫損傷、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(xù)倒塌等災變，將會造成極大的危害。地下工程火災發(fā)生于地下受限空間中，其威脅生命和財產(chǎn)安全情況比地面建筑更具嚴重性。地下工程火災的煙氣流動和地面建筑火災的煙氣流動規(guī)律有明顯區(qū)別；而且地下工程人流疏散和煙氣散發(fā)更為困難。

本方向開展如下研究工作：（1）高溫環(huán)境下煙氣流動與溫度場分布規(guī)律研究

開展地上與地下建筑布局和煙氣流動、溫度分布的相關性研究；建立地上與地下工程火災溫度場分布規(guī)律與數(shù)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(fā)生火災的計算機模擬或已發(fā)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。

（2）高溫環(huán)境下材料本構關系演化規(guī)律研究

開展建筑材料在高溫環(huán)境下本構關系演化規(guī)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；研究受火溫度、骨料類型、冷卻方式、靜置時間對材料性能的影響。

（3）火災作用下結構失效過程研究

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。

（4）災后工程結構評估和災后結構修復研究

開展災后工程結構評估和災后結構修復的可靠性、耐久性研究，研究災后結構加固技術和加固結構的抗火、抗震性能退化規(guī)律。

本方向將深化地面建筑和地下工程焰火流動蔓延規(guī)律、溫度分布規(guī)律的研究，獲得復雜建筑、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，提高建筑物抗倒塌能力；根據(jù)火災害中材料破壞的機理，提出災后工程結構評估和災后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。

江蘇省土木工程環(huán)境災變與結構可靠性重點實驗室可靠性研究

隨著城市地下空間開發(fā)建設步伐的日漸加快，在不穩(wěn)定的軟土層中修筑地鐵、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(huán)保的方法。在城市地下空間建設中，土層低溫環(huán)境問題已引起土木工程界重視。

本方向的主要內容包括：

（1）土層人工凍結基礎理論研究

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(guī)律等問題的系統(tǒng)研究。

（2）土層人工凍結設計方法研究

開展凍結壁結構在外荷載及受力狀態(tài)的物理模擬和數(shù)值計算方法的研究，群孔溫度場試驗研究，凍土試樣強度與凍結壁整體強度關系試驗研究，土結冰溫度的試驗研究。

（3）土層人工凍結監(jiān)測技術研究

開展凍結過程中的凍結壁位移和應力監(jiān)測，凍結專用低溫管材的研制及其連接方式的研究，開發(fā)凍結管斷裂預警系統(tǒng)，凍結管低溫性能模擬試驗研究，人工凍結過程的檢測與控制。

（4）地下結構工程全過程結構可靠性研究

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(huán)境災變與結構可靠性重點實驗室第一屆學術委員會：

主任委員 （1人）

石永久，教授，清華大學

（中國鋼協(xié)結構穩(wěn)定與疲勞分會理事長，英國結構工程師學會資深會員）

副主任委員（2人）

肖 巖，教授，湖南大學

（美國南加州大學土木系終身教授）

呂恒林，教授，中國礦業(yè)大學

委員（6人）：

孟少平，教授，東南大學

衛(wèi) 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(yè)大學

夏軍武，教授，中國礦業(yè)大學

2011年12月18日 ，江蘇省土木工程環(huán)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(yè)大學舉行。中國礦業(yè)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(yè)大學呂恒林教授，委員東南大學孟少平教授、中南大學衛(wèi)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(yè)大學夏軍武教授等出席了會議。中國礦業(yè)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干參加了會議。

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(fā)展規(guī)模、學科建設和科研平臺等方面的情況，希望與會專家對實驗室的建設和發(fā)展給予支持與指導，提出寶貴的意見和建議，并為第一屆學術委員會的專家頒發(fā)了聘書。力建學院黨委書記呂恒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(fā)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(yǎng)、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于應用基礎研究，以土木工程環(huán)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(jīng)濟社會發(fā)展的迫切需求，在地質環(huán)境災變規(guī)律與結構抗變形、侵蝕環(huán)境災變規(guī)律與結構耐久性、高溫環(huán)境災變規(guī)律與結構抗火性、地下工程環(huán)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(yōu)勢突出；實驗室人才隊伍規(guī)模和結構總體規(guī)劃合理，穩(wěn)定、吸引和培養(yǎng)優(yōu)秀高水平人才措施具體可行；實驗室現(xiàn)有儀器設備、科研用房和配套設施等科研條件優(yōu)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(jīng)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，并認為實驗室2012年建設計劃合理。

與會委員們審議并通過了《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(fā)展規(guī)劃等進行了認真而熱烈的討論，并對2011年申請的實驗室開放基金課題進行了審議。2100433B

江蘇省土木工程與防災減災重點實驗室由結構工程實驗室和巖土工程實驗室組成。結構工程實驗室是江蘇省和建設部重點實驗室，由靜力實驗室和動力實驗室組成，經(jīng)過江蘇省和南京工業(yè)大學的多年建設，具備良好的實驗條件。設備總臺套數(shù)近1000臺套，設備總資產(chǎn)超過1000萬元。動力實驗室位于南京工業(yè)大學江浦校區(qū)，由學校投資1200萬新建完成，實驗室使用面積1500余平方米，實驗大廳試驗空間42m長、20m寬、15m高，室內建有大型反力墻和反力臺座，由15m長、10m高2片反力墻組成L形利于雙向加載，其中一片反力墻雙面設有承載孔，可以在室外完成土—結構共同工作的實驗，實驗室的大型反力臺座為35m長、15m寬，滿布承載孔近1500個，單孔抗拔能力為500kN，實驗室起重能力為20噸；實驗室配備有MTS大型擬動力實驗裝置，由1400kN

MTS作動器和500kN

MTS疲勞作動器各一臺組成，實驗室設有3m×5m地震模擬振動臺，主體設備由美國MTS公司提供，振動臺承載能力為25t，最大加速度為1.2g，最大速度600mm/s，最大位移125mm。靜力實驗室位于南京工業(yè)大學虹橋校區(qū)，實驗室使用面積1000余平方米，實驗室起重能力為15噸；實驗室配備有100t、30t擬動力、擬靜力實驗裝置，設有200t長柱壓力機和多套靜力加載裝置。實驗室均配有完善的資料采集裝置，能根據(jù)實驗要求采集力、位移、角度、速度、加速度、應力、應變、頻率、溫度等信息，配有同步液壓加載裝置，1000kN電液伺服萬能試驗機、100kN電動伺服萬能試驗機、動態(tài)、靜態(tài)應變儀，頻譜分析儀等設備。

1軟土結構特性與強度理論

研究內容包括：軟土結構性特征；結構性本構模型；軟土工程失效機制與控制研究；土體漸進破壞理論。

2軟土測試理論與技術

研究內容包括：大型室內測試儀器的開發(fā)與利用；現(xiàn)場原位測試技術的開發(fā)與利用；軟土各類參數(shù)的合理取值方法研究。

3軟土工程環(huán)境

研究內容包括：軟土的類型及工程性質；軟土的分布及成因；軟土工程地質與工程環(huán)境效應。

4軟土工程災變理論與工程效應研究

研究內容包括：軟土地面沉降理論及控制；軟土地基深基礎分析理論與變形控制；軟土地基動力荷載作用下長期變形與控制技術；軟土地基突變理論及控制技術；地下工程結構物全過程動態(tài)分析與可靠性理論。

天津市軟土特性與工程環(huán)境重點實驗室現(xiàn)有四個試驗平臺

巖土力學實驗室、巖土微結構與材料實驗室、巖土工程模擬實驗室、巖土原位測試與監(jiān)測實驗室。

硬件設備方面，本實驗室現(xiàn)有科研用房3500平方米，設備總值3000萬元，十萬元以上大型設備20余臺套，包括動態(tài)空心扭剪三軸儀器、旁壓儀、巖石壓力機、三維應力路徑儀等。 2100433B