建筑新能源與節(jié)能福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室簡介

一.建筑新能源與節(jié)能福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室概述

建筑新能源與節(jié)能福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室依托福建工程學(xué)院生態(tài)環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院,于2017年經(jīng)福建省教育廳批準(zhǔn)建立的省級高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)。本重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室結(jié)合區(qū)域產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求和氣候環(huán)境特點(diǎn)，在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)和學(xué)科優(yōu)勢，跟蹤國內(nèi)外研究熱點(diǎn)，凝練三大研究方向，主要針對夏熱冬暖、高溫高濕地區(qū)的氣候特點(diǎn)，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室圍繞多孔介質(zhì)超絕熱清潔高效燃燒機(jī)理，太陽能及淺層地?zé)豳Y源高效轉(zhuǎn)換和熱濕環(huán)境與空氣品質(zhì)調(diào)控等方面的理論及技術(shù)研究方向開展工作。本重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有研究人員27人，其中教授6人、副教授8人，研究生導(dǎo)師7人，其中具有博士學(xué)位13人，具有碩士學(xué)位以上人員占85.2%。

建筑新能源與節(jié)能福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室爭取經(jīng)過2年的建設(shè)，形成在福建省建筑新能源利用和建筑節(jié)能研究領(lǐng)域具有創(chuàng)新特色、研究方向布局合理、組織構(gòu)架有效運(yùn)行的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室機(jī)制。通過重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上爭取2年內(nèi)將建筑新能源與節(jié)能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建成省內(nèi)領(lǐng)先，國內(nèi)一流省級重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室。

二.建筑新能源與節(jié)能福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任簡介

侯根富，男，教授，碩士生導(dǎo)師?，F(xiàn)任福建工程學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院院長，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)學(xué)科帶頭人，《福建工程學(xué)院學(xué)報(bào)》編委，福建工程學(xué)院燃?xì)馀c節(jié)能技術(shù)研究所所長。先后在哈爾濱工業(yè)大學(xué)、福建工程學(xué)院等單位工作，任教研室主任，實(shí)驗(yàn)室主任，系主任助理，系副主任，教務(wù)處處長等職務(wù)。先后到芬蘭赫爾辛基工業(yè)大學(xué)，美國邁阿密大學(xué)進(jìn)行為期1年的訪問學(xué)習(xí)。

主要從事多孔介質(zhì)高效低污染燃燒，燃?xì)廨斉?，系統(tǒng)節(jié)能等研究工作。主持參與國家自然科學(xué)基金，福建省科技重大專題、福建省自然科學(xué)基金10余項(xiàng)，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物和會(huì)議上發(fā)表論文30余篇，其中被EI、ISTP等收錄10篇，獲國家發(fā)明專利13項(xiàng)，出版教材與設(shè)計(jì)手冊三部。

現(xiàn)兼任福建省土木建筑學(xué)會(huì)暖通空調(diào)分會(huì)學(xué)術(shù)委員副主任，常務(wù)理事；福建省土木建筑學(xué)會(huì)熱能動(dòng)力分會(huì)副會(huì)長，常務(wù)理事；建設(shè)部節(jié)能減排專家聯(lián)盟第一屆委員；中國燃?xì)鈱W(xué)會(huì)應(yīng)用專業(yè)委員、輸配專業(yè)委員；《燃燒科學(xué)與技術(shù)》雜志特約審稿人；《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》雜志理事；福建省經(jīng)貿(mào)委省級工商發(fā)展資金項(xiàng)目評審專家，福州市科技專家等。

2016年，獲福建省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

三.建筑新能源與節(jié)能福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主要研究方向及內(nèi)容

針重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室圍繞多孔介質(zhì)超絕熱清潔高效燃燒機(jī)理，太陽能及淺層地?zé)豳Y源高效轉(zhuǎn)換和熱濕環(huán)境與空氣品質(zhì)調(diào)控三個(gè)研究方向，明確相關(guān)研究內(nèi)容。

研究方向1：多孔介質(zhì)超絕熱清潔高效燃燒機(jī)理

本方向研究多孔介質(zhì)高效清潔燃燒影響規(guī)律，探索實(shí)現(xiàn)超絕熱燃燒的技術(shù)途徑，掌握不同類型可燃?xì)怏w多孔燃燒過程及其關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢氣清潔燃燒與余熱回收利用，達(dá)到降污與回收余熱多重效益。主要研究內(nèi)容包括：

（1）多孔介質(zhì)清潔燃燒熱工參數(shù)測量與反演

根據(jù)多孔介質(zhì)清潔燃燒內(nèi)部多場耦合熱質(zhì)信息傳遞原理，采用輻射熱流計(jì)、熱電偶和層析成像等多種測量方法，結(jié)合數(shù)據(jù)反演與分析技術(shù)，獲得多孔介質(zhì)溫度、壓力和濃度場信息，為改善優(yōu)化多孔介質(zhì)清潔燃燒方法提供參考依據(jù)。

（2）多孔介質(zhì)高效燃燒影響機(jī)理與調(diào)控方法

在掌握多孔介質(zhì)清潔燃燒內(nèi)部熱信息場的基礎(chǔ)上，探索燃料成分、空氣混合比、火焰特性、多孔介質(zhì)材質(zhì)與微觀連通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等因素對多孔介質(zhì)高效燃燒的影響規(guī)律，掌握多孔介質(zhì)的清潔燃燒的調(diào)控方法。

（3）多孔介質(zhì)超絕熱燃燒技術(shù)途徑與方法

針對不同的燃料成分，通過空氣配比、燃燒方法、多孔介質(zhì)多尺寸設(shè)計(jì)、混合氣體高效預(yù)熱等多學(xué)科與技術(shù)交叉，實(shí)現(xiàn)低成本高性能多孔介質(zhì)超絕熱燃燒，掌握其中的關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備。

研究方向2：太陽能及淺層地?zé)豳Y源高效轉(zhuǎn)換

主要研究建筑太陽能高效利用和淺層地?zé)釤岜眉夹g(shù)，探索太陽能非跟蹤聚光與窗戶遮陽方法、多模式熱泵節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)太陽能和淺層地?zé)豳Y源高效利用。主要研究內(nèi)容包括：

（1）建筑太陽能非跟蹤聚光高效轉(zhuǎn)換技術(shù)研究

針對建筑太陽能動(dòng)態(tài)入射傳輸特性，結(jié)合幾何光學(xué)原理，掌握微跟蹤與非跟蹤太陽能高效聚集方法，獲得在建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)上具有高效實(shí)用的聚集器，為建筑太陽能光熱\光電高效轉(zhuǎn)換利用提供技術(shù)支持。

（2）建筑窗戶微結(jié)構(gòu)高效遮陽關(guān)鍵技術(shù)研究

針對建筑窗戶太陽能入射角度變化特性，根據(jù)低輻射玻璃的多光譜熱輻射傳輸原理，結(jié)合建筑能耗季節(jié)特性，掌握窗戶高效遮陽與采光方法，開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品，為降低建筑能耗提供理論依據(jù)。

（3）多模式淺層地水源熱泵強(qiáng)化能量傳遞機(jī)理研究

結(jié)合熱工測試、建筑節(jié)能理論、污垢預(yù)測模型等方法對閩江入?？诹饔蛩礋岜孟到y(tǒng)中由于水質(zhì)影響引起的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究以及理論分析。主要研究內(nèi)容包括：根據(jù)閩江入?？诹饔蚋艣r以及特點(diǎn)，分析發(fā)展江水源熱泵的系統(tǒng)應(yīng)用形式，通過江水源熱泵系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的比較，對其能效以及一次能源利用率進(jìn)行對比，并對江水源熱泵系統(tǒng)的環(huán)境影響進(jìn)行評價(jià)分析同時(shí)得出發(fā)展江水源熱泵需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。分析江水源熱泵換熱污垢的成因及特性，對不同水質(zhì)條件（含沙量、濁度等）下的江水在不同流速下?lián)Q熱器污垢的生長過程及規(guī)律進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，同時(shí)提出咸淡混合水質(zhì)換熱器污垢預(yù)測模型，并加以驗(yàn)證。閩江入?？诹饔颍ǖ拖趟粎R區(qū)）水質(zhì)、水溫情況，及其對熱泵換熱器結(jié)垢的作用機(jī)理研究。

研究方向3：熱濕環(huán)境與空氣品質(zhì)調(diào)控

主要研究室內(nèi)空調(diào)末端多模式熱傳遞過程優(yōu)化與溫濕獨(dú)立調(diào)控技術(shù)，探索高濕高溫地區(qū)溫濕獨(dú)立調(diào)控機(jī)制，掌握室內(nèi)熱濕環(huán)境和空氣品質(zhì)調(diào)控方法與途徑，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)熱濕環(huán)境高效調(diào)控。

（1）室內(nèi)外熱濕環(huán)境耦合熱過程節(jié)能技術(shù)研究

室內(nèi)熱濕環(huán)境控制與改善技術(shù)主要針對建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境被動(dòng)及主動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用研究。室內(nèi)空氣品質(zhì)控制針對室內(nèi)空氣品質(zhì)控制的研究和開發(fā)，包括室內(nèi)CO2氣體資源化技術(shù)、控制室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)化合物污染源技術(shù)、室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)污染物治理技術(shù)以及與室內(nèi)空氣品質(zhì)相關(guān)疾病的快速診斷技術(shù)等。

（2）高溫高濕地區(qū)蒸發(fā)冷卻熱流體科學(xué)技術(shù)研究

針對福建氣候區(qū)高溫高濕特點(diǎn)，研究能源塔熱泵系統(tǒng)在福州地區(qū)運(yùn)行的傳熱傳質(zhì)規(guī)律，構(gòu)建高溫高濕地區(qū)能源塔傳熱傳質(zhì)模型，分析能源塔傳熱傳質(zhì)特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室建立能源塔熱泵系統(tǒng)，測試運(yùn)行規(guī)律。

（3）高溫高濕地區(qū)溫濕度獨(dú)立調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)研究

針對福建氣候區(qū)夏季高溫高濕特點(diǎn)，建立溫濕度獨(dú)立控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，研究毛細(xì)管冷輻射調(diào)節(jié)室內(nèi)熱負(fù)荷和新風(fēng)冷卻除濕調(diào)節(jié)室內(nèi)濕負(fù)荷的運(yùn)行規(guī)律，建立高溫高濕地區(qū)溫濕度獨(dú)立控制的運(yùn)行機(jī)制模型，室內(nèi)露點(diǎn)溫度調(diào)控方法與結(jié)露的控制策略。

四.建筑新能源與節(jié)能福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已取得的主要研究成果

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室通過系列科研項(xiàng)目研究，近幾年來，在太陽能聚集與高效熱轉(zhuǎn)換、淺層地?zé)豳Y源與空氣源高效熱泵能量傳遞等建筑新能源以及室內(nèi)外熱濕環(huán)境耦合熱過程節(jié)能技術(shù)，建筑給排水流體輸運(yùn)節(jié)能技術(shù)等建筑節(jié)能領(lǐng)域達(dá)到省內(nèi)領(lǐng)先、國內(nèi)一流的技術(shù)水平。在科研項(xiàng)目、論文專利、產(chǎn)學(xué)研合作等方面取得了豐碩成果，其中中央財(cái)政支持地方高校建設(shè)項(xiàng)目、省部級重大、重點(diǎn)和橫向項(xiàng)目20余項(xiàng)，累積科研經(jīng)費(fèi)750余萬元。發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇。獲得授權(quán)專利40余項(xiàng)，其中發(fā)明專利15項(xiàng)，這些成果為后續(xù)的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)打下了良好的研究基礎(chǔ)。另外，與福建建筑科學(xué)研究院、福建省建筑設(shè)計(jì)研究院、中建海峽股份有限公司、澳藍(lán)（福建）實(shí)業(yè)有限公司等10余家企業(yè)簽訂了產(chǎn)學(xué)研合作協(xié)議，為重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與大中型企業(yè)共生互動(dòng)的產(chǎn)學(xué)研有效結(jié)合打下堅(jiān)定基礎(chǔ)。

五.建筑新能源與節(jié)能福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在研的主要項(xiàng)目

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室圍繞多孔介質(zhì)超絕熱清潔高效燃燒機(jī)理，太陽能及淺層地?zé)豳Y源高效轉(zhuǎn)換和熱濕環(huán)境與空氣品質(zhì)調(diào)控三個(gè)研究方向。

自2010年對外開放以來，設(shè)計(jì)了多項(xiàng)開放課題，吸引了國內(nèi)外同行來實(shí)驗(yàn)室開展研究和交流。2011年收到開放課題申請書20余份，確定重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新型研究團(tuán)隊(duì)課題5項(xiàng)，一般性開放課題5項(xiàng)個(gè)，課題經(jīng)費(fèi)90萬元。

一、地下工程福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室概述

地下工程福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室于2015年獲批組建，依托福建工程學(xué)院，現(xiàn)有專職人員四十余人，其中教授 4 人、博士19 人，實(shí)驗(yàn)室主任為韋建剛教授。地下工程福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室圍繞地方地下工程建設(shè)行業(yè)發(fā)展中急需解決的關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)問題開展應(yīng)用基礎(chǔ)研究，包括巖土極限分析非線性、多場耦合凍脹理論及本構(gòu)模型、地下結(jié)構(gòu)與環(huán)境相互作用等基礎(chǔ)理論；復(fù)合地層隧道設(shè)計(jì)與施工、軟土富水地層深大基坑設(shè)計(jì)與施工、城市地下綜合管廊非開挖、沿海飽和軟土地基處理加固等新技術(shù)；地下工程施工安全評估與控制、全壽命周期安全管理信息化、災(zāi)害預(yù)測預(yù)報(bào)檢測監(jiān)測、地下水致災(zāi)機(jī)理與控制等方法。近五年實(shí)驗(yàn)室主持了7項(xiàng)國家級應(yīng)用基礎(chǔ)研究科研項(xiàng)目和12項(xiàng)省部級應(yīng)用基礎(chǔ)研究科研項(xiàng)目，獲省部級科技成果獎(jiǎng)勵(lì)4項(xiàng)、授權(quán)專利21項(xiàng)。

二、地下工程福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任簡介

韋建剛：1971年3月出生，教授，工學(xué)博士，研究員，博士生導(dǎo)師，現(xiàn)任福建工程學(xué)院副校長。1994年上海交通大學(xué)工業(yè)與民用建筑專業(yè)本科畢業(yè)，2002年、2007年獲得福州大學(xué)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)碩士、博士學(xué)位，2011年同濟(jì)大學(xué)土木工程博士后流動(dòng)站出站。兼任中國高等教育學(xué)會(huì)中外合作辦學(xué)分會(huì)理事，福建省教育國際交流協(xié)會(huì)副秘書長，福建省閩臺(tái)交流協(xié)會(huì)理事，中國土木工程學(xué)會(huì)橋梁與結(jié)構(gòu)分會(huì)理事，中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)分會(huì)理事，國際橋梁與結(jié)構(gòu)工程協(xié)會(huì)（IABSE）會(huì)員，中國土木工程學(xué)會(huì)風(fēng)工程委員會(huì)委員。共主持國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目2項(xiàng)，省科技重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)，作為主要研究人員（排名第二），參與并完成了2項(xiàng)國家自然科學(xué)基金、5項(xiàng)省部級重大或重點(diǎn)項(xiàng)目以及多項(xiàng)重大橫向課題的研究工作。近年來出版專著2部，發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇（其中SCI/EI收錄近20篇）；獲得發(fā)明專利9項(xiàng)，實(shí)用新型專利7項(xiàng)。完成的研究成果獲得省部級科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)；二等獎(jiǎng)5項(xiàng)；三等獎(jiǎng)1項(xiàng)。2007年獲得福建省第十四屆運(yùn)盛青年科技獎(jiǎng)表彰；2008年獲福建省第九屆青年科技獎(jiǎng)表彰。

三、地下工程福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主要研究方向及內(nèi)容

1.地下工程計(jì)算力學(xué)基礎(chǔ)理論

（1）巖土極限分析非線性理論

以切線方程代替非線性破壞準(zhǔn)則，建立機(jī)動(dòng)容許速度場和相應(yīng)的破壞機(jī)制，同時(shí)構(gòu)造應(yīng)力容許靜力平衡應(yīng)力場和相應(yīng)的破壞機(jī)制，確定最小能量耗散以及巖土結(jié)構(gòu)物承載力或穩(wěn)定性的下限解，提出巖土極限分析非線性上限定理和非線性下限定理。基于極限分析非線性理論，建立邊坡穩(wěn)定性、擋土墻土壓力、路基承載力、隧道穩(wěn)定性等巖土結(jié)構(gòu)的非線性能量耗散計(jì)算方法，為極限分析非線性理論的應(yīng)用提供可靠的理論基礎(chǔ)。

（2）多場耦合凍脹理論及本構(gòu)模型

基于非線性多物理場耦合模型理論和凍土材料試驗(yàn)特性，分析凍土應(yīng)力應(yīng)變特性，構(gòu)建凍土本構(gòu)模型以及凍結(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)非線性有限元模型和計(jì)算參數(shù)；通過凍結(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)多場耦合分析和試驗(yàn)測試驗(yàn)證，探明凍土帷幕溫度場性狀及其與圍護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用機(jī)理，分析凍脹卸荷作用土層分步開挖全過程多場耦合效應(yīng)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)荷載-變形關(guān)系曲線特征，提出凍結(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)失效極限狀態(tài)評價(jià)和預(yù)控機(jī)制以及優(yōu)化計(jì)算方法，為凍結(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用和設(shè)計(jì)提供參考。

（3）地下結(jié)構(gòu)與環(huán)境相互作用理論

隨著城市高層建筑、地下空間開發(fā)等新項(xiàng)目的投入建設(shè)，使得很多新建地下結(jié)構(gòu)在已建結(jié)構(gòu)物附近，且近距離穿越已建結(jié)構(gòu)物的現(xiàn)象明顯增多。新建地下結(jié)構(gòu)施工引起的地層變形會(huì)危及鄰近已建結(jié)構(gòu)物的安全，引起一系列的環(huán)境巖土問題，因此地下結(jié)構(gòu)-土體-鄰近結(jié)構(gòu)物的相互作用、土-地下結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力相互作用等將是主要研究方向。

2.地下工程設(shè)計(jì)方法與施工新技術(shù)

本研究方向主要包括以下四個(gè)方面主要研究內(nèi)容：

（1）復(fù)合地層隧道設(shè)計(jì)與施工新技術(shù)

復(fù)合地層是指在開挖斷面范圍內(nèi)和隧道軸線方向上，地層由巖土力學(xué)、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)等特征相差較大的兩種或兩種以上的巖（土）層組成。結(jié)合福建地區(qū)復(fù)合地層中盾構(gòu)工法面臨的問題，將開展以下研究工作：復(fù)合地層中盾構(gòu)開挖模式研究、復(fù)合地層中盾構(gòu)機(jī)最優(yōu)刀具組合以及刀盤開口率的確定、新型施工輔助設(shè)備的研制和以及施工參數(shù)的確定等。

（2）軟土富水地層深大基坑設(shè)計(jì)與施工新技術(shù)

地下空間的開發(fā)利用和高層建筑的興建過程中出現(xiàn)了大量的深大基坑，這種趨勢對基坑的設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)提出了更高的要求。雖然近年來基坑設(shè)計(jì)理論不斷改進(jìn)，施工工藝不斷完善，但深基坑工程仍很不成熟，尤其地處軟土富水地層的基坑設(shè)計(jì)與施工多采用地區(qū)經(jīng)驗(yàn)法，可能造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，因此軟土富水地層中深大基坑工程設(shè)計(jì)理論與施工技術(shù)有待進(jìn)一步深入研究。

（3）城市地下綜合管廊非開挖技術(shù)

城市綜合管廊（共同溝）是指將各類城市工程管線集中容納于一體，并留有供檢修人員行走通道的隧道結(jié)構(gòu)。共同溝是集約化建設(shè)管線的方式，代表著發(fā)展趨勢，充分建立人與自然和諧的生態(tài)環(huán)境。依據(jù)我國城市的具體實(shí)際情況，綜合考慮各方面的因素，制訂共同溝的設(shè)計(jì)、施工、圖式規(guī)范，才能合理、高效地促進(jìn)城市化的進(jìn)程。非開挖技術(shù)該技術(shù)屬于土木建筑科學(xué)技術(shù)地下工程領(lǐng)域，目前研究尚不深入。

（4）沿海飽和軟土地基處理加固新技術(shù)

軟土地基的處理質(zhì)量是保證建筑物安全、高效運(yùn)營的關(guān)鍵,也直接影響到地基的基礎(chǔ)承載力。近年來，隨著沿海建筑業(yè)的迅速發(fā)展，由此遇見軟土地基的工程越來越多，推動(dòng)著傳統(tǒng)的地基處理技術(shù)的發(fā)展，新的地基處理技術(shù)不斷涌現(xiàn)。如何選取恰當(dāng)合理的地基處理方法，對加快基本建設(shè)速度、節(jié)約工程成本都具有重大的意義。

3.地下工程安全控制理論與方法

本研究方向主要包括以下四個(gè)方面主要研究內(nèi)容：

（1）地下工程施工安全評估與控制理論

地下工程現(xiàn)有的安全風(fēng)險(xiǎn)管理規(guī)范具有可操作性不強(qiáng)、風(fēng)險(xiǎn)管理體系不健全、風(fēng)險(xiǎn)管理量化水平低、與地下工程施工技術(shù)結(jié)合不緊密等缺陷，需要通過深入研究進(jìn)一步完善該技術(shù)體系和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）地下工程全壽命周期安全管理信息化技術(shù)

地下工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理，是當(dāng)前地下工程科技界研究的熱點(diǎn)，也是國家行業(yè)主管部門推行的一項(xiàng)重要舉措，但成效不是特別理想，一方面與當(dāng)前規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的不健全有關(guān)，另一方面缺乏應(yīng)用性強(qiáng)的風(fēng)險(xiǎn)管理信息平臺(tái)，因此，加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管理的數(shù)字化水平，能顯著提高風(fēng)險(xiǎn)管理的普及程度和推廣應(yīng)用水平。

（3）地下工程災(zāi)害預(yù)測預(yù)報(bào)、檢測監(jiān)測新技術(shù)

眾多施工實(shí)踐表明，由于我國地質(zhì)條件復(fù)雜、目前勘察精度所限或其他原因，相當(dāng)部分地下工程的設(shè)計(jì)與實(shí)際地質(zhì)不符或嚴(yán)重不符，因而在地下工程施工中頻繁出現(xiàn)各種地質(zhì)災(zāi)害問題，諸如塌方、突水突泥、大變形等越來越突出，不但嚴(yán)重影響工程進(jìn)展，增加工程造價(jià)，有的甚至導(dǎo)致整個(gè)工程的失敗。為了避免或者減少這些問題的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)地下工程快速、安全施工，通過綜合物探技術(shù)開展不良地質(zhì)條件下地下工程地質(zhì)災(zāi)害綜合預(yù)報(bào)、檢測及智能化、實(shí)時(shí)監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)，包括物探手段對目標(biāo)體的適應(yīng)性技術(shù)、圖像成果分析解譯技術(shù)、預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)庫建立及預(yù)警等關(guān)鍵技術(shù)的研究，具有重要意義。

（4）地下工程地下水致災(zāi)機(jī)理與控制方法

由于受建設(shè)期間工期緊迫、施工工藝缺陷、施工措施不當(dāng)和運(yùn)營期間材料耐久性、地下水環(huán)境改變等諸多因素的影響，地下工程中由于地下水導(dǎo)致的工程隱患和災(zāi)害越來越多，怎樣預(yù)測預(yù)報(bào)地下水的空間分布，探究不同類型不同階段地下水的致災(zāi)機(jī)理，在此基礎(chǔ)上研究控制災(zāi)害的新材料與新方法，形成系統(tǒng)技術(shù)，是我國地下工程界亟待解決的技術(shù)難題。

四、地下工程福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已取得的主要研究成果

（1）獲獎(jiǎng)情況：《水軟弱地層淺埋暗挖大斷面城市隧道安全施工關(guān)鍵技術(shù)》獲得2016年度福建省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；《地基承載力的非線性能量耗散計(jì)算理論》獲得2016年度福建省自然科學(xué)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)；《復(fù)雜地質(zhì)條件高風(fēng)險(xiǎn)特長超大斷面隧道安全施工及災(zāi)害預(yù)警關(guān)鍵技術(shù) 》獲得2017年度福建省科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)；《復(fù)雜環(huán)境條件下高鐵大傾斜裸巖深水橋墩施工關(guān)鍵技術(shù)研究》獲得2017年度福建省科學(xué)技術(shù)三等獎(jiǎng)。

（2）發(fā)表論文情況：發(fā)表論文50多篇，其中SCI、EI、ISTP等收錄20多篇。

（3）獲得授權(quán)專利：國家授權(quán)專利21項(xiàng)。

（4）研究成果應(yīng)用：富水軟弱地層淺埋暗挖大斷面城市隧道H型空間止水與超前加固技術(shù)、下穿鐵路超淺埋暗挖隧道長管幕施工方法、隧道已初支段間隔擴(kuò)挖管棚工作室方法等技術(shù)成果，在武廣高速鐵路瀏陽河隧道、金沙洲隧道，溫福鐵路青岙隧道，廈門杏林市政道路下穿鐵路隧道工程等重要地下工程施工中得到推廣應(yīng)用，有效杜絕災(zāi)害性事故發(fā)生，顯著提升了隧道施工安全及創(chuàng)新水平。技術(shù)的應(yīng)用新增產(chǎn)值約1.575億元，新增利稅1071萬元，節(jié)支總額達(dá)9940萬元，產(chǎn)生顯著的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益。

濱海富水地層地鐵隧道人工凍結(jié)法關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)在福州地鐵1、2號線、廣州、寧波等其它濱海城市凍結(jié)聯(lián)絡(luò)通道、盾構(gòu)進(jìn)出洞門凍結(jié)加固工程中得到應(yīng)用。其中福州地鐵2號線總共28個(gè)聯(lián)絡(luò)通道，有27個(gè)聯(lián)絡(luò)通道采用凍結(jié)法加固，可以看出隨著未來城市地下空間大力開發(fā)建設(shè)，凍結(jié)工法將在市政工程領(lǐng)域，特別是濱海軟弱地層中得到廣泛應(yīng)用。

五、地下工程福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室擬開展的主要研究工作

（1）復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境條件長大隧道安全施工關(guān)鍵技術(shù)

以在建的莆炎高速公路長大隧道工程等為依托，提出一套完整、具有理論指導(dǎo)、適用性廣的長大隧道機(jī)械化配套技術(shù)體系，形成快速施工作業(yè)線；提出基于實(shí)際巖性特點(diǎn)的聚能水壓光面爆破技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)隧道綠色節(jié)能爆破施工；對圍巖隧道狀態(tài)進(jìn)行智能化監(jiān)測及分級預(yù)警管理，實(shí)現(xiàn)對工程風(fēng)險(xiǎn)的全過程管控。

（2）地鐵長聯(lián)絡(luò)通道雙側(cè)凍結(jié)模式溫度場發(fā)展規(guī)律及凍結(jié)方案優(yōu)化

建立凍土導(dǎo)熱系數(shù)反分析數(shù)學(xué)模型，獲取濱海主要地層熱物理性能參數(shù)；開展濱海地層原位凍結(jié)模型試驗(yàn)，獲得雙側(cè)凍結(jié)模式下凍結(jié)溫度場發(fā)展規(guī)律；進(jìn)行不同凍結(jié)方案凍結(jié)效果分析，比選出濱海地層長聯(lián)絡(luò)通道的最優(yōu)凍結(jié)設(shè)計(jì)方案。

（3）軟弱富水地層地鐵基坑被動(dòng)區(qū)加固關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)

利用模型試驗(yàn)和現(xiàn)場測試，獲得被動(dòng)區(qū)加固后支護(hù)結(jié)構(gòu)上土壓力時(shí)空分布規(guī)律；通過大型剪切試驗(yàn)，探索土、加固體、支護(hù)結(jié)構(gòu)接觸面的強(qiáng)度與變形特性，建立接觸面的剪切損傷本構(gòu)模型；將本構(gòu)模型植入基坑三維數(shù)值模型，深入分析被動(dòng)區(qū)加固后土壓力的影響因素，構(gòu)建考慮軟土、加固體、支護(hù)結(jié)構(gòu)非線性共同作用的土壓力計(jì)算模型。 2100433B

實(shí)驗(yàn)室的總體目標(biāo)是以建筑新能源與建筑節(jié)能為中心，以“淺層地能利用過程的巖土體熱交換機(jī)制”、“工業(yè)廢渣資源化及綠色建材制備原理”、“綠色建筑優(yōu)化理論與方法”為重點(diǎn)研究方向，面向自治區(qū)重大戰(zhàn)略需求，開發(fā)發(fā)展包括可再生能源在內(nèi)的各種新能源。重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究為主，積極承擔(dān)國家和自治區(qū)重大基礎(chǔ)研究以及新能源開發(fā)和節(jié)能減排戰(zhàn)略過程中關(guān)鍵技術(shù)問題的研究任務(wù)，解決建筑新能源與建筑節(jié)能技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用過程中的共性科學(xué)問題。實(shí)驗(yàn)室致力于構(gòu)建具有國內(nèi)先進(jìn)水平的開放性研究平臺(tái)，打造在國內(nèi)具有學(xué)術(shù)影響力的研究團(tuán)隊(duì)，同時(shí)將實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成為區(qū)內(nèi)建筑新能源與節(jié)能領(lǐng)域高級人才培養(yǎng)基地。實(shí)驗(yàn)室成立以來，先后制定了實(shí)驗(yàn)室開放基金申請辦法，實(shí)驗(yàn)室科研經(jīng)費(fèi)管理辦法等規(guī)章制度，吸引國內(nèi)外的研究人員圍繞實(shí)驗(yàn)室的重點(diǎn)研究領(lǐng)域開展就研究，實(shí)現(xiàn)了研究項(xiàng)目的對外開放。