向地下探索

来源 :科学中国人·下旬刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:woyaoxiazai88
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  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。
  深部岩土力学与地下工程国家重点实验室是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,在地下工程与结构、岩石力学与岩层控制等部级重点实验室基础上组建而成。2019年3月,在2018年工程领域和材料领域国家重点实验室被科技部评估中实验室评为工程领域良好类实验室。
  研究方向明确
  深部岩土力学与地下工程国家重点实验室以创建阐述深部岩土介质特殊力学性质的理论创新体系和构建解决深部地下工程复杂稳定行为的技术创新体系为总目标,主要开展深部岩体力学与围岩控制理论、深部土力学特性及其与地下工程结构相互作用、深厚表土人工冻结理论与工程应用基础及深部复杂地质环境与工程效应4个方向的研究。
  深部复杂地质环境与工程效应研究是指针对深部岩土体所处的特殊工程地质环境的形成和演化过程、深部环境中岩土体结构和物质组成、深部地下工程地质环境精细探测、深部岩体温度场及热害形成机理、地下工程建设与地质环境相互作用规律等方面的应用基础研究。研究内容主要包括深部节理、裂隙发育与演化规律、应力波在深部裂隙岩体中的传播理论、深部地下工程环境勘探理论和方法、深部地层热物理学特性和三相耦合作用机理、深部地热灾害防治与综合利用等。
  深厚表土人工冻结理论与工程应用基础则是指关于深厚表土层中的立井工程、深大基坑与隧道工程等人工地层冻结理论与工程应用基础研究。其主要研究内容包括深部土体人工冻结过程、冻土物理性质及影响因素;冻土水、热、力耦合理论及冻土力学特性;非均质、厚冻结壁稳定理论;人工凍结土体冻胀融沉机理与控制理论;深井冻结井壁结构与材料等。
  深部土力学特性及与地下工程结构相互作用包括对深部土力学的基本性质、深部土与深部地下工程结构相互作用特性方面的理论和应用基础研究。其研究内容主要包括深部土K0性质及与矿物、土性、结构、埋深等诸因素之间的关系;深厚土的土压力理论、深部地下工程结构的荷载性质;开挖卸荷路径下深部土的本构关系、强度性质、破坏特征以及时效特性等。
  深部岩体力学与围岩控制理论主要包括深部复杂条件下岩体力学性质以及岩体工程稳定的理论与关键技术研究,研究内容主要包括:软岩体、破裂岩体、受采动及开挖影响的岩体力学性质以及破裂过程中的特殊演化性质;层理与节理岩体静动力性质;深部裂隙岩体渗流与渗流灾变特性,及其深部地下工程的稳定等。
  研究实力深厚
  实验室现有大型仪器设备110台/件,获原“211工程”“985”优势学科创新平台建设项目8000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六大试验研究系统,针对深部矿山建设工程和地下工程取得了包括岩土工程数字照相变形量测技术、高应力极破碎围岩巷道锚注支护成套技术、特殊地层条件下井壁破裂机理与防治技术以及地层加固法治理井壁破裂灾害技术在内的一系列技术成果。
  其中,数字照相量测技术可理解为利用数码相机、CCD摄像机、视频显微仪及其他照相设备等作为图像采集手段,获得观测目标的数字图像,然后,利用数字图像处理与分析方法,对观测目标进行变形分析或特征识别的一种现代量测新技术。它在材料变形及其破坏演变过程的全程观测与宏、细观力学特性研究方面都具有突出的优越性。此外,数字照相量测是一项通用性很强的现代非接触量测新技术,近年来,在岩土、结构、采矿、桥隧、建筑、机械、林业及医学工程等多学科的实验力学研究领域中发展迅速且应用日渐广泛,同时有着巨大的发展潜力和应用推广空间。
  高应力极破碎围岩巷道锚注支护成套技术主要针对深井大松动圈极破碎软岩巷道等变形量大,各种支护包括以U型钢为主的可缩性金属支架、砌碹支护、锚喷支护等技术都难以控制的难题。研究人员在研究锚注支护机理的基础上,巧妙地将锚杆和注浆技术结合起来,研究开发了内注浆锚杆及成套的锚注支护技术,显著提高了高应力极破碎围岩的自稳能力及松散破碎围岩的锚固性能,从而使围岩变形量得以有效控制,为解决我国高应力极破碎围岩巷道支护难题,开辟了新的途径。该锚注支护技术已在安徽淮北、淮南、山东龙口、兖州、肥城、新汶、江苏徐州、河南平顶山、永夏、河北峰峰、广东曲仁、江西萍乡等20余个矿区进行了进一步的深入研究和推广应用,在锚注支护机理或技术上获得了重要创新和重大突破,并先后获得了原煤炭部、山东省、安徽省科技进步奖,并于2003年1月获2002年度国家科技进步奖二等奖。
  在关于特殊地层条件下井壁破裂机理与防治技术的研究中,研究人员开发研究了内层可缩冻结井壁结构。该种井壁结构成本低、易于施工且施工时间很短,可有效预防井壁破裂灾害。另外,科研人员还开发出了新型的金属结构井壁可缩装置,该装置不仅解决了卸压槽可压缩层在后期漏水的问题,还使卸压槽的可压缩率由30%左右提高到75%左右,大大地提高了治理效果。
  地层加固法治理井壁破裂灾害技术是科研人员在对注浆加固材料、注浆工艺、浆液扩散规律、注浆加固参数与井壁竖直附加力变化规律等几方面开展深入的实验与计算研究后取得的。该技术实现了不占用井筒治理井壁破裂灾害,避免了开卸压槽法因占用井筒可能影响矿井生产而造成的巨大经济损失。
  科研交流积极
  在学术交流方面,实验室与十几个国家的几十所高校和科研机构建立了学术交流和科技合作关系,每年出国进行学术交流和科技合作的教师达数十人次。先后成功举办了第四届、第五届国际采矿科学与技术大会、混凝土与结构新进展国际学术研讨会,协办多次国际、国内学术会议。先后有120余人次应邀赴美国、英国、波兰、日本和中国香港等国家和地区访问讲学。同时,美国、英国、德国、法国、加拿大、波兰、日本和中国香港、台湾等国家和地区的专家学者100余人次来访和开展合作研究,极大地促进了中外研究者在深部岩土力学与地下工程领域的交流,这些国内外学术交流和合作促进了实验室科研水平的不断提高。
  深部岩土力学与地下工程国家重点实验室的建设理念是人本、学术、包容、规范。在未来,实验室将继续以深部复杂环境、岩体、岩石、深部土体、人工冻土体为系统研究对象,为我国资源开发事业做出不可替代的贡献。
其他文献
在兵团下乡插队几年后,连长让我到畜牧排工作,负责放牧连队二三十头老牛。当然,我不想当一辈子放牛倌,每次出去放牛时,我总背个大挎包,包里不仅有我的午饭,还装着几本书。要知道在农村放牧,无疑是一件最悠闲、最省心的工作——只要把牛群赶到放牧地方,就没多大事情了,况且还有黑子在一旁帮我照顾牛群呢!   黑子是一条身材修长的黑狗。它不仅四肢健壮,奔跑起来带着一股野性。每天出去放牛,我都领着黑子,挎包里的一个
作者简介:   殷钟学,河南省作家协会会员,鹤壁市作協理事。有百余万字的文学作品散见于《雨花》《美文》《延河》《四川文学》《阳光》《河南日报》等报刊,作品曾被《读者》等多家报刊转载并收入多种选本。   晌午饭是我妈烙的大饼,鸡蛋汤。喝两口汤,后背上就汗津津的,像小虫子爬。我去开空调,我爹吼我,有多热,电扇开着还不中?我无声地回到桌前,低着头,将两页饼子叠在一起,狼吞虎咽地吃下去,把一大碗鸡蛋汤
唐代大医孙思邈曾说:医学是至精至微之事,“唯用心精微者,始可与言于兹矣”,“学者必须博极医源,精勤不倦”。王振国说,选择了自己的目标,就要有追求的勇气,就要独上高楼、目中无尘,静志澄虑、潜心研习,即使天涯孤旅、衣带渐宽,也无怨无悔。  近年来,山东中医药大学副校长王振国和他的学术团队以中医药经典理论为核心,围绕中医药理论的近代嬗变这一焦点,从经典理论诠释方法入手,把研究的重点放在中药药性理论近代的
一个家庭的灾难,就这样无声无息地降临了。此前一直十分顽强的惠兰,这天早上,像根衰草似的在寒风中倒下。倒下时没有发出一点声响,别的什么竹呀、树呀倒下时,总要发出一点声响的,惠兰没有。  天,雾蒙蒙的,寒湿气很重,厚厚的云层在空中堆成一座座山,八月遇上倒春寒。惠兰的小女正在伙房做家务,她感觉母亲房里的声音有些不对,连忙赶了进去,母亲像鳞甲一样,缩在床上,嘴唇发紫,牙关紧闭,小女怎么也摇她不醒。  家里
摘 要: 学生教育、服务、管理属于综合性系统性工作,招生、培养和就业涉及多个部门,高校各项工作只有“以学生为中心”才能达到本真目的。发展与一流大学建设相适应的学生管理与服务体系,建设“招生—培养—就业”联动机制。加拿大阿尔伯塔大学的学生服务工作无论是机构设置还是服务内容与服务方式,都为我们提供了可供借鉴的优秀样本。  关键词: 招生 培养 就业 联动机制  阿尔伯塔大学(以下简称“阿大”)是加拿大
兽医生物技术国家重点实验室位于哈尔滨市,依托于中国农业科学院哈尔滨兽医研究所,是兽医学领域最早的国家重点实验室。实验室于1986年年初批准立项建设,1988年年末建成,1989年6月通过验收,正式对国内外开放。实验室以建成一个具有世界先进水平的、我国兽医生物技术研究领域一流的研究基地为建设目标,开展有关基因工程和细胞工程方面的研究,同时承担分子生物学方面的兽医基础理论研究。  合理安排做研究  兽
童话是文学作品中一种特殊的艺术形式。它在现实生活的基础上,通过丰富的想象、幻想和夸张来表现事物或现象的本质。“反复结构”是童话中最常见、最经典的结构,这种结构最大的特点就是情节类似、写法相同。北京版小学语文第四册教材中有一篇童话《七颗钻石》就是反复结构的童话。如何让学生在学习童话故事时不只关注故事的内容和情节,还关注文章的结构和特点,能给童话故事加点“料”,笔者在进行本课教学时进行了初探。  了解
黑洞潮汐撕裂恒星事件中铁发射线的迟滞效应首次被发现  中国科研团队首次探测到黑洞潮汐撕裂恒星事件中光学铁发射线的迟滞效应。研究成果以论文的形式于日前在线发表在国际知名学术期刊《天体物理快报》上。  星系中心普遍存在超大质量黑洞,当它处于高速吸积增长阶段,就表现为活动星系核。多成分混合的铁发射线是活动星系核紫外和光学光谱最重要的特征之一。然而,由于铁线能级的复杂性,到目前为止人们对于铁线的产生机制和
摘 要: 为进一步提高人才培养质量,满足人才培养需求,实行本科班级导师制成为目前应用型本科高校的有效尝试。我国不同高校根据自身特点采用不同的本科班级导师制实施模式。本文从山东华宇工学院创新本科班级导师制的实施体系出发,构建一种综合性的本科班级导师制运行模式——MDSRS模式,为高校培养研究型、应用型、创新型人才发挥促进作用。  关键词: 本科班级导师制 MDSRS模式 山东华宇工学院  十四世纪导
“更无柳絮因风起,惟有葵花向日倾”,古代诗歌似乎早已预言了现代生物科学的一个重要发现——植物有着一个强大的生物钟调控机制。向日葵利用自己的生物钟调控机制,就能够预知太阳的升起时间与方向,提前朝向太阳以获得更大的能量。  在整个植物界,生物钟的调控机制都是植物们“未卜先知”的重要生存能力。北京大学生命科学学院研究员、博士生导师王伟在全球首次发现,植物的免疫和抗病性与植物生物钟之间同样存在着高度的耦合