一、研究方向
研究方向1 软弱土多场相互作用与环境土工
研究方向2 软粘土工程学与地基处理
研究方向3 土动力学与土工抗震
研究方向4 土和结构相互作用与深基础工程
实验室
主任 姓名 陈云敏 研究方向 软弱土多场相互作用与环境土工
出生日期 1962.02 职称 院士 任职时间 2009
实验室
副主任 姓名 詹良通 研究方向 环境岩土工程
出生日期 1972.10 职称 教授 任职时间 2010
实验室
副主任 姓名 蒋建群 研究方向 土动力学与土工抗震
出生日期 1962.04 职称 教授 任职时间 2010
实验室
副主任 姓名 凌道盛 研究方向 土动力特性与土工抗震
出生日期 1968.10 职称 教授 任职时间 2010
实验室
副主任 姓名 王奎华 研究方向 软粘土工程学与地基处理
出生日期 1965.7 职称 教授 任职时间 2010
学术
委员会主任 姓名 陈祖煜 研究方向 岩土工程
出生日期 1943.02 职称 院士 任职时间 2009
机构任职
姓名 任职机构或组织 职务
陈云敏 国际土力学与岩土工程学会环境土工委员会(ISSMGE-TC215) 委员
陈云敏 《Transportation Geotechnics》‐Elsevier 主编
陈云敏 《Journal of Zhejiang University,Sci-A》 主编
陈云敏 《Environmental Geotechnics》‐ICE, UK 编委
陈云敏 《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》‐Elsevier 编委
金伟良 International Journal of Structural Engineering 创刊主编
金伟良 Institute of Civil Engineering, UK Fellow
蔡袁强 国际土力学与岩土工程学会海涂围垦委员会(ISSMGE-TC217) 委员
蔡袁强 国际岩石力学与工程学会 委员
蔡袁强 《Journal of Zhejiang University Science(A)》<<SCI期刊》编委
王立忠 国际海洋岩土工程技术委员会(ISSMGE-TC209) 委员
王立忠 美国海洋力学与极地工程杂志(JOMAE,SCI期刊) 副主编
詹良通 国际土力学及岩土工程学会非饱和土专业委员会(TC106) 委员
詹良通 岩土类国际著名期刊《Geotextiles and Geomembranes》 编委
詹良通 岩土类国际著名期刊《Canadian Geotechnical Journal》 编委
陈仁朋 国际土力学与岩土工程学会可持续发展委员会(TC307) 委员
陈仁朋 国际土力学及岩土工程学会亚洲城市岩土工程专业委员会 委员
二、研究水平与贡献
1、主要研究成果与贡献
(1)软弱土多场相互作用与环境岩土工程
本方向针对我国每年上亿城市固体废弃物安全处置重大需求,结合国家973计划项目(2012CB719800)开展了“城市固体废弃物填埋孕育环境灾害与可持续防控的基础研究”, 该973项目于9月25日在杭州组织召开了课题结题验收会,6个子课题评审均获“优”,并于10月31日通过科技部专家组验收。该项目总结形成了两大标志性成果:“城市固体废弃物的降解稳定化、工程分类及分阶段调控”和“城市固体废弃物填埋场环境灾害形成及可持续防控”。提出了高厨余固废降解稳定化过程三阶段划分方法及分阶段调控方法和基于城市固废初始组分和稳定化阶段的工程分类方法;探明了我国高厨余垃圾快速降解、产液量大、产气快、水位高,是我国填埋场三大环境灾害比欧美国家干垃圾填埋场严重的根源,提出了以渗滤液水位控制为核心的填埋场环境灾害可持续防控方法。另外还获批浙江省重点研发计划项目“非正规垃圾填埋场灾害治理及污染防控技术”,为我省非正规填埋场的无害化治理和土地再利用提供关键技术。该研究成果解决了我国填埋场环境灾害防控和资源化难题,使填埋气(用于发电)收集率从25%提升到60%、单位土地面积填埋量提高67%。研究成果应用于杭州天子岭、西安江村沟等大型填埋场,取得了显著的经济和环境效益。本年度发表SCI论文12篇,授权国家发明专利2项。
(2)软粘土工程学与地基处理
本方向结合我国东部沿海广泛分布的软土地基上重大工程建设和安全服役的重大需求,针对地下通道深基坑与地铁隧道长距离共线问题展开了实测研究,结合数值分析揭示了卸载率与隧道上浮变形关系,提出了控制隧道变形的地基加固、分层分幅分段开挖、基坑反压荷载等技术措施;针对被动区土体加固、隔断墙和注浆加固等措施对邻近开挖影响下既有隧道保护有效性展开了离心模型试验研究,研究不同措施条件下隧道和周围地层变形以及土压力变化规律;基于杭州某地铁车站基坑坍塌事故,提出了土体扰动度评价方法,获得了基坑场地内各区域地基土体扰动度沿深度分布情况,探明了基坑倒塌机理;研制了泥浆渗透试验装置,获得了泥膜形成机理及渗透性,提出了超大直径泥水盾构开挖面极限支护力表达式。本年度发表SCI论文13篇,授权国家发明专利3项。结构性软土扰动评估和沉降计算方法发表在美国土木工程会刊上,被评为2015年Outstanding Paper Award (J. Perform. Constr. Facil., ASCE, 29: 04014078-1, 2015.)。研究成果应用于宁波地铁隧道施工、湘湖地铁车站重建工程等大型工程,解决了深厚软弱土地基重大工程沉降控制的难题,取得了显著的经济和环境效益。
(3)土动力学与土工抗震
该方向针对我国高速交通循环荷载对重大工程安全服役构成的巨大挑战,研制了了高速铁路路基全比尺动力试验装置,该装置具有精度高、车型多、试验加速和模拟能力强的特点,该装置中包含了不同车型的车体模型,能模拟各类高速列车运行产生的动荷载。试验装置能模拟的车辆最大轴总达20吨,最高车速达360km/h,覆盖国内现有所有高铁运行能力,揭示了无砟轨道与有砟轨道路基内部动应力分布特征,提出了新的高铁路基动应力计算公式及控制方法,解决了无砟轨道路基设计和沉降控制的难题。通过上百万次列车运行试验,验证了高聚物注浆抬升轨道结构修复高速铁路不均匀沉降的可行性和可靠性,提供了一种有效的沉降应急修复技术,解决了沪杭等高铁线路沉降修复的难题。针对道基挖填交替的特点,基于Fourier变换建立分析飞机移动荷载作用下道面-道基动力相互作用的半解析有限元法,基于叠加原理模拟飞机主起落架移动荷载作用下跑道动力响应,对比分析了刚性与柔性道面结构、均匀与非均匀道基等对道面和道基动力响应的影响,获得了道面结构和道基中的各向动应力响应,对飞机滑跑导致的行波叠加效应、挖填交替道基导致的应力集中现象进行了细致分析,为分析土石混合料在相应动应力下的应变累积规律奠定基础。以承德机场为依托,在飞机跑道共设置6个监测断面,监测飞机起降过程中起降区、滑行区道面结构瞬态响应、飞机起降荷载作用下道面长期累积沉降规律和道基土体温度与含水量变化规律。本年度发表SCI论文17篇,授权国家发明专利4项。研究成果成功应用于京沪高铁路基工程等重大工程,取得了显著的经济效益和社会效益。
(4)土和结构相互作用与深基础工程
该方向结合我国海洋油气开发平台和海上风电场建设的重大需求,针对极端风荷载、波浪荷载和地震荷载作用下海上风机超大直径单桩基础和导管架基础,开展了超重力离心模拟实验和理论分析研究;提出了超大直径单桩与桩径非线性相关的地基水平抗力表达式,以及导管架基础基桩轴力与地基水平抗力耦合的群桩效应系数,揭示了水平波浪循环荷载作用下超大直径单桩和导管架基础的变形失效机理,提出了基础循环累积分析方法。本年度发表SCI论文11篇,授权国家发明专利2项。研究成果成功应用于广东桂山海上风电场、中核三门核电循环水海底管道工程等重大工程,取得了显著的经济效益和社会效益。
2、承担科研任务
本实验室2016年度在研纵向项目77余项,其中国家自然科学基金项目10项,国家重点研发计划课题2项。新获批纵向项目12项,其中国家杰出青年科学基金项目1项,国家自然科学基金项目9项,国家重点研发计划课题1项。在研横向科研项目203项,其中100万以上重大项目15项。
三、学科发展与人才培养
1、学科发展
软弱土与环境土工教育部重点实验室依托浙江大学土木工程一级学科和及岩土工程二级学科是国家重点学科,拥有土木工程博士后流动站,土木工程一级学科博士点,是浙江大学“211工程”、“985工程”重点建设学科。
本年度在软弱土多场相互作用及环境土工方向科学研究,进一步推动了岩土工程与环境工程学科交叉,形成了“环境土力学”、“城市固体废弃物工程”等新兴学科分支,该方向学术带头人陈云敏教授当选中国科学院院士。
本年度在其余三个方向科学研究,进一步推广了岩土工程应用领域,形成了“高速交通岩土工程”、“能源岩土工程”等新兴学科分支,陈云敏教授与另外2名国际同行创办一本新的国际期刊《Transportation Geotechnics》‐Elsevier,中科院院士高德利教授受聘担任求是讲座教授,重点实验室与香港科技大学合作召开了第一届国际能源岩土工程与环境岩土工程研讨会。赴国(境)外参加国际学术会议和学术交流30人次,邀请国(境)外专家学者讲座 11人次
2、科教融合推动教学发展
简要介绍实验室人员承担依托单位教学任务情况,主要包括开设主讲课程、编写教材、教改项目、教学成果等,以及将本领域前沿研究情况、实验室科研成果转化为教学资源的情况。
实验室人员承担了与岩土工程相关的教学任务,包括《土力学》、《基础工程》、《土动力学与工程应用》,《工程地质》、《岩石力学与工程应用》、《专业英语》、《防灾工程学》、《地基处理》、《地下结构与隧道工程》、《高等土力学》、《演示工程勘测与测试技术》、《环境岩土工程》、《土力学试验》、《土木工程自主创新实验》、《工程试验测试技术》等理论和实验课程的教学,并指导本科生8项SRTP项目(如盾构掘进中主、被动破坏过程演示、一种排水并增大摩阻力的预制管桩的特性研究、地面塌陷危害调研及实验模拟、砂土剪切波速的影响因素的研究、地震液化数据库的时间效应分析等)。
在科研成果转化教学资源方面,利用实验室科研成果建成了重大工程事故数据库(如湘湖地铁车站基坑倒塌事故、“上海楼倒倒”事故、百脑汇基坑围护工程、宁海电厂圆形煤场地基处理、上海外高桥电厂二期工程锅炉基础及电厂建构筑物地基抗液化处理)和典型的岩土工程灾变物理模拟实验项目(如“水位升降诱发边坡失稳”、“盾构开挖面失稳”等),促进从科研反哺教学的转化,形成了教学与科研的良性对流,提高了学生分析和解决工程问题的能力。
在教材编著方面,龚晓南和谢康和主编了《基础工程》,该书注重基本概念的阐述和工程设计实践,并附有大量算例。“‘大土木’教学理念下岩土工程学科复合型创新人才培养与成效”获得浙江省高等教育教学成果一等奖。
3、人才培养
(1)人才培养总体情况
2016年詹良通教授当选国家杰青,朱斌教授当选青年长江学者,李育超副教授晋升为教授,洪义讲师晋升为副教授,李玲玲晋升为高工。
在研究生培养上,每年培养硕士研究生24人、博士研究生8人。特别是离心机作为科普平台接待了大量校内外本科生等的参观。
(2)研究生代表性成果(列举不超过3项)
1. Zhan T L T, Qiu Q W, Xu W J. Analytical solution for infiltration and deep percolation of rainwater into a monolithic cover subjected to different patterns of rainfall[J]. Computers &Geotechnics, 2016, 77:1-10.
2. Shi L, Wang P, Cai Y, et al. Multi-transmitting formula for finite element modeling of wave propagation in a saturated poroelastic medium[J]. Soil Dynamics & Earthquake Engineering, 2016, 80:11-24.
3. Jiang H, Bian X, Jiang J, et al. Dynamic performance of high-speed railway formation with the rise of water table[J]. Engineering Geology, 2016, 206:18-32.
四、开放交流与运行管理
1、开放交流
(1)国内外学术交流与合作情况
请列出实验室在本年度内参加国内外学术交流与合作的概况,包括与国外研究机构共建实验室、承担重大国际合作项目或机构建设、参与国际重大科研计划、在国际重要学术会议做特邀报告的情况。请按国内合作与国际合作分类填写。
与国内学术交流与合作:
与同济大学、河海大学、香港科大霍英东研究院、清华大学、中科院武汉岩土力学研究所、中国水利水电科学研究院、北京市勘察设计研究院有限公司8家单位共同承担国家重点基础研究发展计划(973)项目“城市固体废弃物填埋孕育环境灾害与可持续防控的基础研究”。
与浙江省电力设计院、宁波市轨道交通集团有限公司、华汇工程设计集团股份有限公司、浙江大学建筑设计研究院有限公司、浙江省交通规划设计研究院等多家单位有50余项合作项目。
与国际学术交流与合作:
与美国加州大学、英国剑桥大学、日本京都大学、美国乔治华盛顿大学、美国伦斯勒理工、台湾中央大学合作项目:液化试验与分析国际合作项目(LEAP)
与日本清水建设技术研究所的合作项目:液化后渐进破坏机理与模型试验研究
岩土学科与美国UIUC大学、加州大学Davis分校、英国帝国理工大学、南安普顿大学、澳大利亚西澳大学等国际知名科研机构进行了实质性的合作,进一步提升在岩土工程多重研究领域的国际影响力。
2016年将组织举办第七届国际环境振动大会,并成功申办第八届国际环境土工大会。
赴国(境)外参加国际学术会议和学术交流30人次,邀请国(境)外专家学者讲座 11人次。
Prof. Jin Ooi, The University of Edinburgh, UK
Prof. Richard Jardine, Imperial College Londo, UK
Prof. XuedeQian, Michigan State University, USA
Prof. ErolTutumluer, University of Illinois at Urbana-Champaign, US
Prof. Wei Wu, University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna
Prof. N.R. Morgenstern, University of Alberta, Canada
Dr. Murray Fredlund, CEO/President of SoilVision Systems Ltd, USA
Dr. MajidSedighi, The University of Manchester, UK
Dr. IgnazioCavarretta, The University of Surrey, UK
Dr. Qiang Chen, University of Stavanger, Singapore
Dr. Hendrik Sturm, Norwegian Geotechnical Institute, Norway YunminChen,Innovative Testing of High-Speed Railway and Its Engineering Appliacations-ISEV 2016,Hangzhou,China,2016.10.30
Yunmin Chen, Performance of centrifuge shaking table test and modeling on soil liquefaction problems, Asiafuge-2016 Keynote Lecture,Shanghai,China,2016.11.30
RenpengChen,Dynamic Stress and Accumulative Settlement in Piled Embankment for HSR-ISEV 2016,Hangzhou,2016.10.29
Lizhong Wang,Failure Mechanism on Ancient Seawall of Qiantang River-The First International Symposium on Marine Engineering Geology,Qingdao,China,2016.10.22
Lizhong Wang,Failure Mechanisms of Ancient Seawall at Hangzhou Bay-7th Annual Symposium of National Building Research Organisation(NBRO) , Colombo,Sri Lanka,2016.9.6
陈云敏,骨架可降解土体的固结模型,第12届全国岩土力学数值分析解析方法研讨会,兰州,2016.8.13
(2)科学传播
主编《中国大百科全书》土木工程卷“城市固废工程”学科分支
实验室每年定期向本大类专业的大一新生开放,为学生了解本学科的特点选择专业提供基础;
土力学实验课上带领本专业的大三学生参观实验室,为学生了解前沿科研提供了条件。
2、运行管理
(1)学术委员会成员
序号 姓名 性别 职称 年龄 所在单位 是否外籍
1 陈祖煜 男 院士 1943.2 中国水利水电科学研究院 否
2 周丰峻 男 院士 1938.7 总参科学技术委员会 否
3 陈云敏 男 院士 1962.2 浙江大学 否
4 龚晓南 男 院士 1944.10 浙江大学 否
5 蔡正银 男 教授 1965.5 南京水利科学研究院 否
6 黄茂松 男 教授 1965.5 同济大学 否
7 孔令伟 男 教授 1967.9 中国科学院武汉岩土力学研究所 否
8 徐日庆 男 教授 1962.04 浙江大学 否
9 徐世烺 男 教授 浙江大学 否
10 杨学林 男 教授级高工 1966.9 浙江省建筑设计研究院 否
11 周国庆 男 教授 1961.10 中国矿业大学 否
(2)学术委员会工作情况
2016年12月29日在杭州召开了软弱土与环境土工教育部重点实验室(浙江大学)2016年度学术委员会会议。学术委员会委员陈祖煜院士、周丰峻院士、陈云敏院士、黄茂松教授、徐日庆教授、孔令伟教授、杨学林教授、徐世烺教授、蔡正银教授出席了本次会议,龚晓南院士和周国庆教授因会议冲突没能参会。
(3)主管部门和依托单位支持情况
依托单位本年度为本实验室提供了60万元的建设经费,用于离心机振动台正常维护、离心机主机安全系统升级及土样储藏室建设。并提供了建工大厅超重力离心模拟实验基地与环境土工实验室、玉泉400#大型边坡模型试验基地等相对集中的科研场所。
3、仪器设备
本年度针对岩土体单元体试验平台(包括10HZ/20kN双向振动三轴仪,5HZ/250N×m空心圆柱静动力扭剪仪,新型双室非饱和-饱和土三轴仪,饱和土应力路径三轴仪等标准化仪器设备)建立了全面开放共享机制,可直接通过预约系统申请,由管理和技术委员会负责管理和运行,实行学院统一收费。
具体运行情况如下:单元体试验平台的设备平均机时达3000小时以上,测试数平均达到60以上,为近10个国家基金、省基金项目的开展以及10余名研究生学位论文提供试验服务。
主要试验内容有低幅值交通荷载作用软土循环试验、土石混合料的动力三轴试验、南海钙质砂的三轴排水剪切特性研究、浙江省软土次固结试验研究、杭州粘土的应力路径静力特性等土体的静动力特性以及固结变形特性。
服务的项目主要有:海底盾构隧道岩土工程设计理论与对策、降雨入渗条件下双层边坡的渐进破坏研究、高速交通荷载作用下软土地基的长期累积沉降特性分析、托板桩地基处理技术与研究、列车-高架桥-饱和土地基三维耦合振动研究、时间效应对地震液化实例影响规律研究等。
对于超重力离心模拟平台、大型地基与边坡工程实验系统、高速铁路路基动力试验装置等非标准化设备,采用重点实验室集中管理,按学校标准收费,采用实验室主任、运行管理小组、技术人员分级管理体系。具体运行情况如下:
(1)超重力离心模拟平台开展了17个项目共49组超重力离心模型试验,离心机转机时间达207小时,试验内容涵盖实验室主要研究方向。
其中地震方向主要进行了以下实验项目:
1. 凤凰山废弃物处置场场地地震响应——西南交通大学委托
2. 碎石桩抗液化处理地震试验
3. 地震动土体时间效应的研究
4. 倾斜液化场地管道变形试验
5. 全断面不等应力相似律研究离心机振动台试验
6. 锚索抗滑桩边坡稳定性试验——工力所委托
7. 高水位填埋场动力稳定性研究——973项目
8. 单室地下连续墙土体抗液化模拟试验——西南交通大学委托
9. 浅埋地铁车站地震破坏试验——北京工业大学委托
10. 边坡桩砂土地震试验——长沙理工大学委托
11.面板坝动力稳定性——南科院委托
环境土工研究方向主要进行了以下实验项目:
1. 边坡桩砂土地震试验——长沙理工大学委托
2. 面板坝动力稳定性——南科院委托
3. 覆盖砂层调控底泥污染物离心模型试验
基础工程研究方向主要进行了以下实验项目:
1. 导管架水平循环加载试验——广东省电力院委托
2. 软粘土中超大直径单桩加载实验——湖南大学委托
3. 砂性土中吸力式桶形基础循环弱化机理研究——浙大滨海中心委托
4. 侧向开挖条件下群桩复合体与支护结构受力变形性状的离心机模型试验——山东大学委托
(2)大型地基与边坡工程实验系统,全年连续开展了973项目的两个填埋单元体实验,一是城市固体废弃物填埋体微好氧液气调控大型模型试验,一是城市固体城市固体废弃物填埋体厌氧液气调控模型试验,揭示了高含水率垃圾产液、产气及液气相互阻滞的规律。
(3)高速铁路路基动力试验装置,开展了一系列高速铁路路基全比尺物理模型试验,包括新型地铁轨道减振技术,揭示了高铁路基和地基中水位升降对路基动力性能和沉降的影响规律,观察分析了高铁多年运行条件下路基翻浆冒泥的产生机理和水对路基病害产生的影响作用。