他有俩形影不离的“小伙伴”,“狂魔”离不开他团队的攻关|院士故事

  2021年中国工程院新增院士中,同济大学土木工程学院朱合华教授当选。

  朱合华长期从事岩体强度理论及地下结构全寿命设计方法、地下空间防灾安全和智慧地下基础设施建设的研究,是国际上较早开展数字地下空间与工程(DUSE)研究的学者之一,被国际同行认为是“城市基础设施规划、设计、施工和维护信息集成方法的国际开拓者之一”。

  找到数字化研究方向

  “数字化地下研究,源于工程,高于工程,服务于工程。”朱合华说。

  计算机技术、土木工程是朱合华形影不离的两个“伙伴”,后来,他渐渐演化为数字化研究方向。1995年,朱合华在同济大学附近的小书摊上发现了当时的畅销书《数字化生存》,“Digital(数字)、Digital,这么厉害,简直可以颠覆认知!”朱合华自言自语,那段时间,“数字”二字始终萦绕在他的脑海里;另一件对他产生定向领航作用的是1998年报纸上发表的“数字地球”概念。于是,当友人约他为《岩土工程界》期刊撰文时,朱合华迅即撰写了《从数字地球到数字地层——岩土工程发展新思维》一文,从此打开地下空间与工程数字化研究的大门。

  朱合华从一开始研究数字地层、数字地下空间,到后来研究数字化工程,一步一个脚印,课题从工程中来,成果到工程中去——

  厦门翔安海底隧道是中国内地第一条海底隧道,全长8.695千米,跨海部分全长6.05千米,最大深度-70米,相当于18层楼高。多高?你往下看,底部的人就如一个土豆。可是,隧道还要在四周一片漆黑无方向的地下施工,所经之地地质状况极其复杂,陆域全强风化地段大断面浅埋暗挖施工、浅滩段透水砂层施工、海底风化深槽施工,个个都是难啃的骨头。建设方听说朱合华从事数字地下研究,很乐意“吃螃蟹”,积极开展数字海底隧道建设。朱合华团队的工作,使该项目成为了我国跨海隧道的一项示范工程。

  研究领域遍布两大“园地”

  团队的研究领域遍布数字地下空间、数字化工程两大“园地”——

  ?数字地下空间研究的足迹遍布上海世博地下空间、常州地下空间、延安新城地下基础设施等;

  ?数字化工程的研究遍布广州龙头山双洞八车道公路隧道、淮南望峰岗煤矿、上海长江隧道、世博500kV地下变电站和电力隧道、上海地铁一号线结构维护、上海中心深基坑、内蒙古林场公路隧道等。

  围绕着这些工程,团队相继研究开发出“复合纤维和预应力管片结构技术”“盾构地层适应性理论和试验方法”“大断面、高水压、近间距下盾构施工微扰动控制技术”等一系列方法与技术,解决了复杂环境下地下建筑结构设计分析、施工安全与控制的一个又一个难题。

  近年来,中国基建规模日新月异,

  “基建狂魔”离不开

  朱合华团队的一次次攻关。

  他们又提出了地下空间工程全寿命数据采集-表达-分析-服务的数字化范式,攻克了安全建造的动态精细调控技术。研究成果成功应用于上海长江通道、贵州高速公路网、上海地铁网等重大工程,极大提高了工程安全、质量和效率,推动了工程建造和运维的数字化转型发展。

  朱合华因此受邀为英国剑桥大学智慧基础设施国际顾问、国际岩土工程联盟数据标准委员会主席。

  近年来,大数据、云计算、数字孪生等信息新技术不断涌现。在数字化转型和智能建造的大潮中,如何借助现代信息技术手段,在人迹罕至的高山峻岭地区修建地下交通基础设施?朱合华提出开展岩体隧道动态设计的远程诊断分析,即将iS3平台作为数字底座,实现了基于数字孪生技术的岩体隧道支护的三维动态设计技术。三维动态设计技术成功应用于四川峨汉大峡谷隧道(最大埋深1940米,世界最深的公路隧道)施工中,仅用10分钟完成了现场三维远程实时动态支护设计,这在国际上首次实现,是隧道动态设计的重大技术突破。

  朱合华说,目前正在开展交通地下工程的智能建造和智慧运维,以及城市地下基础设施的智慧化管控等相关技术研究和产品研发,更期待在数字化转型背景的土木信息工程学科得以茁壮成长。

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