工程材料与结构加固福建省高校重点实验室

材料工程与结构加固福建省高校重点实验室依托三明学院，以高性能混凝土和工程结构加固的相关研究为中心，主要进行高性能混凝土材料及结构的性能研究、工程加固技术研究、边坡稳定性评估和锚固及地基处理技术研究。

实验室现有研究人员29人，其中教授4人，教授级高工3人，副教授3人，高级工程师2人，讲师17人，博士研究生学历教师5人，培养博士1人，在读博士3人，具有国家注册工程师资格的9人。

实验室已建成校内独立实验楼1座，实验室13间，面积2200余平方米，各种设备总值约1100万元，实验室主要人员主持国家自然科学基金项目1项，福建省科学基金重大基金项目等省部级项目20项，科研成果“高体积稳定性自密实混凝土及其加固工程结构的成套技术研发”获得2012年度福建省科学技术进步二等奖；“钢筋屈服后钢筋混凝土梁加固性能试验研究”获得第十届省自然科学优秀学术论文二等奖；“聚乳酸/改性炭黑（PLA/MCB）复合材料的热学和力学性能”获得第十一届省自然科学优秀学术论文二等奖；“钢渣高性能混凝土”获得2015年度三明市科技进步三等奖；“节能环保型尾矿混凝土自保温墙体砌块技术研发”获得2016年度三明市科技进步二等奖。在核心期刊或本科以上学报发表论文46篇，完成博士论文1篇，硕士论文6篇；申请专利16项，国家发明专利授权4项，实用新型专利授权8项。 2100433B

一、地下工程福建省高校重点实验室概述

地下工程福建省高校重点实验室于2015年获批组建，依托福建工程学院，现有专职人员四十余人，其中教授 4 人、博士19 人，实验室主任为韦建刚教授。地下工程福建省高校重点实验室围绕地方地下工程建设行业发展中急需解决的关键技术、共性技术问题开展应用基础研究，包括岩土极限分析非线性、多场耦合冻胀理论及本构模型、地下结构与环境相互作用等基础理论；复合地层隧道设计与施工、软土富水地层深大基坑设计与施工、城市地下综合管廊非开挖、沿海饱和软土地基处理加固等新技术；地下工程施工安全评估与控制、全寿命周期安全管理信息化、灾害预测预报检测监测、地下水致灾机理与控制等方法。近五年实验室主持了7项国家级应用基础研究科研项目和12项省部级应用基础研究科研项目，获省部级科技成果奖励4项、授权专利21项。

二、地下工程福建省高校重点实验室主任简介

韦建刚：1971年3月出生，教授，工学博士，研究员，博士生导师，现任福建工程学院副校长。1994年上海交通大学工业与民用建筑专业本科毕业，2002年、2007年获得福州大学结构工程专业硕士、博士学位，2011年同济大学土木工程博士后流动站出站。兼任中国高等教育学会中外合作办学分会理事，福建省教育国际交流协会副秘书长，福建省闽台交流协会理事，中国土木工程学会桥梁与结构分会理事，中国钢结构协会钢混凝土组合结构分会理事，国际桥梁与结构工程协会（IABSE）会员，中国土木工程学会风工程委员会委员。共主持国家自然科学基金面上项目2项，省科技重点项目1项，作为主要研究人员（排名第二），参与并完成了2项国家自然科学基金、5项省部级重大或重点项目以及多项重大横向课题的研究工作。近年来出版专著2部，发表学术论文50余篇（其中SCI/EI收录近20篇）；获得发明专利9项，实用新型专利7项。完成的研究成果获得省部级科技进步一等奖1项；二等奖5项；三等奖1项。2007年获得福建省第十四届运盛青年科技奖表彰；2008年获福建省第九届青年科技奖表彰。

三、地下工程福建省高校重点实验室主要研究方向及内容

1.地下工程计算力学基础理论

（1）岩土极限分析非线性理论

以切线方程代替非线性破坏准则，建立机动容许速度场和相应的破坏机制，同时构造应力容许静力平衡应力场和相应的破坏机制，确定最小能量耗散以及岩土结构物承载力或稳定性的下限解，提出岩土极限分析非线性上限定理和非线性下限定理。基于极限分析非线性理论，建立边坡稳定性、挡土墙土压力、路基承载力、隧道稳定性等岩土结构的非线性能量耗散计算方法，为极限分析非线性理论的应用提供可靠的理论基础。

（2）多场耦合冻胀理论及本构模型

基于非线性多物理场耦合模型理论和冻土材料试验特性，分析冻土应力应变特性，构建冻土本构模型以及冻结围护结构非线性有限元模型和计算参数；通过冻结围护结构多场耦合分析和试验测试验证，探明冻土帷幕温度场性状及其与围护结构相互作用机理，分析冻胀卸荷作用土层分步开挖全过程多场耦合效应和围护结构荷载-变形关系曲线特征，提出冻结围护结构失效极限状态评价和预控机制以及优化计算方法，为冻结围护结构应用和设计提供参考。

（3）地下结构与环境相互作用理论

随着城市高层建筑、地下空间开发等新项目的投入建设，使得很多新建地下结构在已建结构物附近，且近距离穿越已建结构物的现象明显增多。新建地下结构施工引起的地层变形会危及邻近已建结构物的安全，引起一系列的环境岩土问题，因此地下结构-土体-邻近结构物的相互作用、土-地下结构非线性动力相互作用等将是主要研究方向。

2.地下工程设计方法与施工新技术

本研究方向主要包括以下四个方面主要研究内容：

（1）复合地层隧道设计与施工新技术

复合地层是指在开挖断面范围内和隧道轴线方向上，地层由岩土力学、工程地质和水文地质等特征相差较大的两种或两种以上的岩（土）层组成。结合福建地区复合地层中盾构工法面临的问题，将开展以下研究工作：复合地层中盾构开挖模式研究、复合地层中盾构机最优刀具组合以及刀盘开口率的确定、新型施工辅助设备的研制和以及施工参数的确定等。

（2）软土富水地层深大基坑设计与施工新技术

地下空间的开发利用和高层建筑的兴建过程中出现了大量的深大基坑，这种趋势对基坑的设计理论和施工技术提出了更高的要求。虽然近年来基坑设计理论不断改进，施工工艺不断完善，但深基坑工程仍很不成熟，尤其地处软土富水地层的基坑设计与施工多采用地区经验法，可能造成严重的资源浪费，因此软土富水地层中深大基坑工程设计理论与施工技术有待进一步深入研究。

（3）城市地下综合管廊非开挖技术

城市综合管廊（共同沟）是指将各类城市工程管线集中容纳于一体，并留有供检修人员行走通道的隧道结构。共同沟是集约化建设管线的方式，代表着发展趋势，充分建立人与自然和谐的生态环境。依据我国城市的具体实际情况，综合考虑各方面的因素，制订共同沟的设计、施工、图式规范，才能合理、高效地促进城市化的进程。非开挖技术该技术属于土木建筑科学技术地下工程领域，目前研究尚不深入。

（4）沿海饱和软土地基处理加固新技术

软土地基的处理质量是保证建筑物安全、高效运营的关键,也直接影响到地基的基础承载力。近年来，随着沿海建筑业的迅速发展，由此遇见软土地基的工程越来越多，推动着传统的地基处理技术的发展，新的地基处理技术不断涌现。如何选取恰当合理的地基处理方法，对加快基本建设速度、节约工程成本都具有重大的意义。

3.地下工程安全控制理论与方法

本研究方向主要包括以下四个方面主要研究内容：

（1）地下工程施工安全评估与控制理论

地下工程现有的安全风险管理规范具有可操作性不强、风险管理体系不健全、风险管理量化水平低、与地下工程施工技术结合不紧密等缺陷，需要通过深入研究进一步完善该技术体系和相关标准。

（2）地下工程全寿命周期安全管理信息化技术

地下工程安全风险管理，是当前地下工程科技界研究的热点，也是国家行业主管部门推行的一项重要举措，但成效不是特别理想，一方面与当前规范标准的不健全有关，另一方面缺乏应用性强的风险管理信息平台，因此，加强风险管理的数字化水平，能显著提高风险管理的普及程度和推广应用水平。

（3）地下工程灾害预测预报、检测监测新技术

众多施工实践表明，由于我国地质条件复杂、目前勘察精度所限或其他原因，相当部分地下工程的设计与实际地质不符或严重不符，因而在地下工程施工中频繁出现各种地质灾害问题，诸如塌方、突水突泥、大变形等越来越突出，不但严重影响工程进展，增加工程造价，有的甚至导致整个工程的失败。为了避免或者减少这些问题的发生，实现地下工程快速、安全施工，通过综合物探技术开展不良地质条件下地下工程地质灾害综合预报、检测及智能化、实时监测关键技术，包括物探手段对目标体的适应性技术、图像成果分析解译技术、预报数据库建立及预警等关键技术的研究，具有重要意义。

（4）地下工程地下水致灾机理与控制方法

由于受建设期间工期紧迫、施工工艺缺陷、施工措施不当和运营期间材料耐久性、地下水环境改变等诸多因素的影响，地下工程中由于地下水导致的工程隐患和灾害越来越多，怎样预测预报地下水的空间分布，探究不同类型不同阶段地下水的致灾机理，在此基础上研究控制灾害的新材料与新方法，形成系统技术，是我国地下工程界亟待解决的技术难题。

四、地下工程福建省高校重点实验室已取得的主要研究成果

（1）获奖情况：《水软弱地层浅埋暗挖大断面城市隧道安全施工关键技术》获得2016年度福建省科技进步二等奖；《地基承载力的非线性能量耗散计算理论》获得2016年度福建省自然科学奖三等奖；《复杂地质条件高风险特长超大断面隧道安全施工及灾害预警关键技术 》获得2017年度福建省科学技术二等奖；《复杂环境条件下高铁大倾斜裸岩深水桥墩施工关键技术研究》获得2017年度福建省科学技术三等奖。

（2）发表论文情况：发表论文50多篇，其中SCI、EI、ISTP等收录20多篇。

（3）获得授权专利：国家授权专利21项。

（4）研究成果应用：富水软弱地层浅埋暗挖大断面城市隧道H型空间止水与超前加固技术、下穿铁路超浅埋暗挖隧道长管幕施工方法、隧道已初支段间隔扩挖管棚工作室方法等技术成果，在武广高速铁路浏阳河隧道、金沙洲隧道，温福铁路青岙隧道，厦门杏林市政道路下穿铁路隧道工程等重要地下工程施工中得到推广应用，有效杜绝灾害性事故发生，显著提升了隧道施工安全及创新水平。技术的应用新增产值约1.575亿元，新增利税1071万元，节支总额达9940万元，产生显著的技术及经济效益。

滨海富水地层地铁隧道人工冻结法关键技术已经在福州地铁1、2号线、广州、宁波等其它滨海城市冻结联络通道、盾构进出洞门冻结加固工程中得到应用。其中福州地铁2号线总共28个联络通道，有27个联络通道采用冻结法加固，可以看出随着未来城市地下空间大力开发建设，冻结工法将在市政工程领域，特别是滨海软弱地层中得到广泛应用。

五、地下工程福建省高校重点实验室拟开展的主要研究工作

（1）复杂地质环境条件长大隧道安全施工关键技术

以在建的莆炎高速公路长大隧道工程等为依托，提出一套完整、具有理论指导、适用性广的长大隧道机械化配套技术体系，形成快速施工作业线；提出基于实际岩性特点的聚能水压光面爆破技术方法，实现隧道绿色节能爆破施工；对围岩隧道状态进行智能化监测及分级预警管理，实现对工程风险的全过程管控。

（2）地铁长联络通道双侧冻结模式温度场发展规律及冻结方案优化

建立冻土导热系数反分析数学模型，获取滨海主要地层热物理性能参数；开展滨海地层原位冻结模型试验，获得双侧冻结模式下冻结温度场发展规律；进行不同冻结方案冻结效果分析，比选出滨海地层长联络通道的最优冻结设计方案。

（3）软弱富水地层地铁基坑被动区加固关键科学技术

利用模型试验和现场测试，获得被动区加固后支护结构上土压力时空分布规律；通过大型剪切试验，探索土、加固体、支护结构接触面的强度与变形特性，建立接触面的剪切损伤本构模型；将本构模型植入基坑三维数值模型，深入分析被动区加固后土压力的影响因素，构建考虑软土、加固体、支护结构非线性共同作用的土压力计算模型。 2100433B

一.建筑新能源与节能福建省高校重点实验室概述

建筑新能源与节能福建省高校重点实验室依托福建工程学院生态环境与城市建设学院,于2017年经福建省教育厅批准建立的省级高校重点实验。本重点实验室结合区域产业经济发展需求和气候环境特点，在现有研究基础和学科优势，跟踪国内外研究热点，凝练三大研究方向，主要针对夏热冬暖、高温高湿地区的气候特点，重点实验室围绕多孔介质超绝热清洁高效燃烧机理，太阳能及浅层地热资源高效转换和热湿环境与空气品质调控等方面的理论及技术研究方向开展工作。本重点实验室现有研究人员27人，其中教授6人、副教授8人，研究生导师7人，其中具有博士学位13人，具有硕士学位以上人员占85.2%。

建筑新能源与节能福建省高校重点实验室争取经过2年的建设，形成在福建省建筑新能源利用和建筑节能研究领域具有创新特色、研究方向布局合理、组织构架有效运行的重点实验室机制。通过重点实验室的建设，在现有的基础上争取2年内将建筑新能源与节能重点实验室建成省内领先，国内一流省级重点开放实验室。

二.建筑新能源与节能福建省高校重点实验室主任简介

侯根富，男，教授，硕士生导师。现任福建工程学院应用技术学院院长，建筑环境与能源应用工程专业学科带头人，《福建工程学院学报》编委，福建工程学院燃气与节能技术研究所所长。先后在哈尔滨工业大学、福建工程学院等单位工作，任教研室主任，实验室主任，系主任助理，系副主任，教务处处长等职务。先后到芬兰赫尔辛基工业大学，美国迈阿密大学进行为期1年的访问学习。

主要从事多孔介质高效低污染燃烧，燃气输配，系统节能等研究工作。主持参与国家自然科学基金，福建省科技重大专题、福建省自然科学基金10余项，在国内外学术刊物和会议上发表论文30余篇，其中被EI、ISTP等收录10篇，获国家发明专利13项，出版教材与设计手册三部。

现兼任福建省土木建筑学会暖通空调分会学术委员副主任，常务理事；福建省土木建筑学会热能动力分会副会长，常务理事；建设部节能减排专家联盟第一届委员；中国燃气学会应用专业委员、输配专业委员；《燃烧科学与技术》杂志特约审稿人；《环境科学与技术》杂志理事；福建省经贸委省级工商发展资金项目评审专家，福州市科技专家等。

2016年，获福建省科学技术进步奖一等奖。

三.建筑新能源与节能福建省高校重点实验室主要研究方向及内容

针重点实验室围绕多孔介质超绝热清洁高效燃烧机理，太阳能及浅层地热资源高效转换和热湿环境与空气品质调控三个研究方向，明确相关研究内容。

研究方向1：多孔介质超绝热清洁高效燃烧机理

本方向研究多孔介质高效清洁燃烧影响规律，探索实现超绝热燃烧的技术途径，掌握不同类型可燃气体多孔燃烧过程及其关键技术，实现废气清洁燃烧与余热回收利用，达到降污与回收余热多重效益。主要研究内容包括：

（1）多孔介质清洁燃烧热工参数测量与反演

根据多孔介质清洁燃烧内部多场耦合热质信息传递原理，采用辐射热流计、热电偶和层析成像等多种测量方法，结合数据反演与分析技术，获得多孔介质温度、压力和浓度场信息，为改善优化多孔介质清洁燃烧方法提供参考依据。

（2）多孔介质高效燃烧影响机理与调控方法

在掌握多孔介质清洁燃烧内部热信息场的基础上，探索燃料成分、空气混合比、火焰特性、多孔介质材质与微观连通网络结构等因素对多孔介质高效燃烧的影响规律，掌握多孔介质的清洁燃烧的调控方法。

（3）多孔介质超绝热燃烧技术途径与方法

针对不同的燃料成分，通过空气配比、燃烧方法、多孔介质多尺寸设计、混合气体高效预热等多学科与技术交叉，实现低成本高性能多孔介质超绝热燃烧，掌握其中的关键技术与设备。

研究方向2：太阳能及浅层地热资源高效转换

主要研究建筑太阳能高效利用和浅层地热热泵技术，探索太阳能非跟踪聚光与窗户遮阳方法、多模式热泵节能技术，实现太阳能和浅层地热资源高效利用。主要研究内容包括：

（1）建筑太阳能非跟踪聚光高效转换技术研究

针对建筑太阳能动态入射传输特性，结合几何光学原理，掌握微跟踪与非跟踪太阳能高效聚集方法，获得在建筑维护结构上具有高效实用的聚集器，为建筑太阳能光热\光电高效转换利用提供技术支持。

（2）建筑窗户微结构高效遮阳关键技术研究

针对建筑窗户太阳能入射角度变化特性，根据低辐射玻璃的多光谱热辐射传输原理，结合建筑能耗季节特性，掌握窗户高效遮阳与采光方法，开发关键技术产品，为降低建筑能耗提供理论依据。

（3）多模式浅层地水源热泵强化能量传递机理研究

结合热工测试、建筑节能理论、污垢预测模型等方法对闽江入海口流域水源热泵系统中由于水质影响引起的关键技术问题进行了实验研究以及理论分析。主要研究内容包括：根据闽江入海口流域概况以及特点，分析发展江水源热泵的系统应用形式，通过江水源热泵系统与常规空调系统的比较，对其能效以及一次能源利用率进行对比，并对江水源热泵系统的环境影响进行评价分析同时得出发展江水源热泵需要解决的关键技术问题。分析江水源热泵换热污垢的成因及特性，对不同水质条件（含沙量、浊度等）下的江水在不同流速下换热器污垢的生长过程及规律进行实验研究，同时提出咸淡混合水质换热器污垢预测模型，并加以验证。闽江入海口流域（淡水和咸水交汇区）水质、水温情况，及其对热泵换热器结垢的作用机理研究。

研究方向3：热湿环境与空气品质调控

主要研究室内空调末端多模式热传递过程优化与温湿独立调控技术，探索高湿高温地区温湿独立调控机制，掌握室内热湿环境和空气品质调控方法与途径，实现室内热湿环境高效调控。

（1）室内外热湿环境耦合热过程节能技术研究

室内热湿环境控制与改善技术主要针对建筑室内热湿环境被动及主动控制技术进行应用研究。室内空气品质控制针对室内空气品质控制的研究和开发，包括室内CO2气体资源化技术、控制室内挥发性有机化合物污染源技术、室内挥发性有机污染物治理技术以及与室内空气品质相关疾病的快速诊断技术等。

（2）高温高湿地区蒸发冷却热流体科学技术研究

针对福建气候区高温高湿特点，研究能源塔热泵系统在福州地区运行的传热传质规律，构建高温高湿地区能源塔传热传质模型，分析能源塔传热传质特点，在实验室建立能源塔热泵系统，测试运行规律。

（3）高温高湿地区温湿度独立调控关键技术研究

针对福建气候区夏季高温高湿特点，建立温湿度独立控制实验系统，研究毛细管冷辐射调节室内热负荷和新风冷却除湿调节室内湿负荷的运行规律，建立高温高湿地区温湿度独立控制的运行机制模型，室内露点温度调控方法与结露的控制策略。

四.建筑新能源与节能福建省高校重点实验室已取得的主要研究成果

重点实验室通过系列科研项目研究，近几年来，在太阳能聚集与高效热转换、浅层地热资源与空气源高效热泵能量传递等建筑新能源以及室内外热湿环境耦合热过程节能技术，建筑给排水流体输运节能技术等建筑节能领域达到省内领先、国内一流的技术水平。在科研项目、论文专利、产学研合作等方面取得了丰硕成果，其中中央财政支持地方高校建设项目、省部级重大、重点和横向项目20余项，累积科研经费750余万元。发表学术论文20余篇。获得授权专利40余项，其中发明专利15项，这些成果为后续的重点实验室建设打下了良好的研究基础。另外，与福建建筑科学研究院、福建省建筑设计研究院、中建海峡股份有限公司、澳蓝（福建）实业有限公司等10余家企业签订了产学研合作协议，为重点实验室与大中型企业共生互动的产学研有效结合打下坚定基础。

五.建筑新能源与节能福建省高校重点实验室在研的主要项目

重点实验室围绕多孔介质超绝热清洁高效燃烧机理，太阳能及浅层地热资源高效转换和热湿环境与空气品质调控三个研究方向。

工程结构福建省高校重点实验室实验设备、实验教学水平和效果、科研队伍与水平以及管理与运转将达到全国同类实验室先进水平，争取申请国家实验室认可。全面提升实验室的科研实力，造就一支具有高水平的科研队伍和创新团队，在若干重要研究方向进入国内前沿，在高技术领域，取得若干对我省经济发展、国防建设和社会进步具有重大意义的技术进步，成为福建省具有国内先进水平的土木工程知识创新和技术创新的重要基地。 1、工程结构实验室的实验设备、实验教学水平和效果、实验室管理与运转将达到全国同类实验室先进水平，争取申请省部共建重点实验室。 2、通过人才引进和培养，建设学术造诣深、结构合理的学术梯队，造就一支具有高水平的科研队伍和创新团队，在若干重要研究方向进入国内前沿，取得若干对我省经济发展、国防建设和社会进步具有重大意义的技术进步，成为福建省具有国内先进水平的土木工程知识创新和技术创新的重要基地。 3、两年建设期间，力争每年新立2－3项国家级科研项目，8-12项省部级项目，纵向科研经费年平均在300-400万元以上；争取横向科研项目15-20项/年，横向科研与科技开发经费在500-600万元以上。每年获省部级科技进步奖2－3项，发表论文150篇左右，其中一级刊物和三大检索达30－40%。年出版专著2-3部，申请专利1-2项。 4、土木工程学科争取其在国内综合排名在现有19名的基础上再前进2－3名，建设好“土木工程”一级学科博士点和硕士点、土木工程博士后流动站，将“土木工程新技术与防灾减灾”建设成国家重点学科。 5、继续巩固已与国内外高校和科研院所建立的科研合作与交流关系；继续发挥已聘请的名誉教授、兼职教授、国内外著名或知名专家学者对本项目建设的指导作用；在建设期间，举办两次全国性学术会议。 6、依托“土木工程”一级学科博士点和硕士点，加强研究生的培养力度，提升规模和质量。 2100433B