一、地下工程福建省高校重點實驗室概述
地下工程福建省高校重點實驗室於2015年獲批組建，依託福建工程學院，現有專職人員四十餘人，其中教授 4 人、博士19 人，實驗室主任為韋建剛教授。地下工程福建省高校重點實驗室圍繞地方地下工程建設行業發展中急需解決的關鍵技術、共性技術問題開展套用基礎研究，包括岩土極限分析非線性、多場耦合凍脹理論及本構模型、地下結構與環境相互作用等基礎理論；複合地層隧道設計與施工、軟土富水地層深大基坑設計與施工、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；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、災害預測預報檢測監測、地下水致災機理與控制等方法。近五年實驗室主持了7項國家級套用基礎研究科研項目和12項省部級套用基礎研究科研項目，獲省部級科技成果獎勵4項、授權專利21項。
二、地下工程福建省高校重點實驗室主任簡介
韋建剛：1971年3月出生，教授，工學博士，研究員，博士生導師，現任福建工程學院副校長。1994年上海交通大學工業與民用建築專業本科畢業，2002年、2007年獲得福州大學結構工程專業碩士、博士學位，2011年同濟大學土木工程博士後流動站出站。兼任中國高等教育學會中外合作辦學分會理事，福建省教育國際交流協會副秘書長，福建省閩台交流協會理事，中國土木工程學會橋樑與結構分會理事，中國鋼結構協會鋼混凝土組合結構分會理事，國際橋樑與結構工程協會（IABSE）會員，中國土木工程學會風工程委員會委員。共主持國家自然科學基金面上項目2項，省科技重點項目1項，作為主要研究人員（排名第二），參與並完成了2項國家自然科學基金、5項省部級重大或重點項目以及多項重大橫向課題的研究工作。近年來出版專著2部，發表學術論文50餘篇（其中SCI/EI收錄近20篇）；獲得發明專利9項，實用新型專利7項。完成的研究成果獲得省部級科技進步一等獎1項；二等獎5項；三等獎1項。2007年獲得福建省第十四屆運盛青年科技獎表彰；2008年獲福建省第九屆青年科技獎表彰。
三、地下工程福建省高校重點實驗室主要研究方向及內容
1.地下工程計算力學基礎理論
（1）岩土極限分析非線性理論
以切線方程代替非線性破壞準則，建立機動容許速度場和相應的破壞機制，同時構造應力容許靜力平衡應力場和相應的破壞機制，確定最小能量耗散以及岩土結構物承載力或穩定性的下限解，提出岩土極限分析非線性上限定理和非線性下限定理。基於極限分析非線性理論，建立邊坡穩定性、擋土牆土壓力、路基承載力、隧道穩定性等岩土結構的非線性能量耗散計算方法，為極限分析非線性理論的套用提供可靠的理論基礎。
（2）多場耦合凍脹理論及本構模型
基於非線性多物理場耦合模型理論和凍土材料試驗特性，分析凍土應力應變特性，構建凍土本構模型以及凍結圍護結構非線性有限元模型和計算參數；通過凍結圍護結構多場耦合分析和試驗測試驗證，探明凍土帷幕溫度場性狀及其與圍護結構相互作用機理，分析凍脹卸荷作用土層分步開挖全過程多場耦合效應和圍護結構荷載-變形關係曲線特徵，提出凍結圍護結構失效極限狀態評價和預控機制以及最佳化計算方法，為凍結圍護結構套用和設計提供參考。
（3）地下結構與環境相互作用理論
隨著城市高層建築、地下空間開發等新項目的投入建設，使得很多新建地下結構在已建結構物附近，且近距離穿越已建結構物的現象明顯增多。新建地下結構施工引起的地層變形會危及鄰近已建結構物的安全，引起一系列的環境岩土問題，因此地下結構-土體-鄰近結構物的相互作用、土-地下結構非線性動力相互作用等將是主要研究方向。
2.地下工程設計方法與施工新技術
本研究方向主要包括以下四個方面主要研究內容：
（1）複合地層隧道設計與施工新技術
複合地層是指在開挖斷面範圍內和隧道軸線方向上，地層由岩土力學、工程地質和水文地質等特徵相差較大的兩種或兩種以上的岩（土）層組成。結合福建地區複合地層中盾構工法面臨的問題，將開展以下研究工作：複合地層中盾構開挖模式研究、複合地層中盾構機最優刀具組合以及刀盤開口率的確定、新型施工輔助設備的研製和以及施工參數的確定等。
（2）軟土富水地層深大基坑設計與施工新技術
地下空間的開發利用和高層建築的興建過程中出現了大量的深大基坑，這種趨勢對基坑的設計理論和施工技術提出了更高的要求。雖然近年來基坑設計理論不斷改進，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計與施工多採用地區經驗法，可能造成嚴重的資源浪費，因此軟土富水地層中深大基坑工程設計理論與施工技術有待進一步深入研究。
（3）城市地下綜合管廊非開挖技術
城市綜合管廊（共同溝）是指將各類城市工程管線集中容納於一體，並留有供檢修人員行走通道的隧道結構。共同溝是集約化建設管線的方式，代表著發展趨勢，充分建立人與自然和諧的生態環境。依據我國城市的具體實際情況，綜合考慮各方面的因素，制訂共同溝的設計、施工、圖式規範，才能合理、高效地促進城市化的進程。非開挖技術該技術屬於土木建築科學技術地下工程領域，目前研究尚不深入。
（4）沿海飽和軟土地基處理加固新技術
軟土地基的處理質量是保證建築物安全、高效運營的關鍵,也直接影響到地基的基礎承載力。近年來，隨著沿海建築業的迅速發展，由此遇見軟土地基的工程越來越多，推動著傳統的地基處理技術的發展，新的地基處理技術不斷湧現。如何選取恰當合理的地基處理方法，對加快基本建設速度、節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方面主要研究內容：
（1）地下工程施工安全評估與控制理論
地下工程現有的安全風險管理規範具有可操作性不強、風險管理體系不健全、風險管理量化水平低、與地下工程施工技術結合不緊密等缺陷，需要通過深入研究進一步完善該技術體系和相關標準。
（2）地下工程全壽命周期安全管理信息化技術
地下工程安全風險管理，是當前地下工程科技界研究的熱點，也是國家行業主管部門推行的一項重要舉措，但成效不是特別理想，一方面與當前規範標準的不健全有關，另一方面缺乏套用性強的風險管理信息平台，因此，加強風險管理的數位化水平，能顯著提高風險管理的普及程度和推廣套用水平。
（3）地下工程災害預測預報、檢測監測新技術
眾多施工實踐表明，由於我國地質條件複雜、目前勘察精度所限或其他原因，相當部分地下工程的設計與實際地質不符或嚴重不符，因而在地下工程施工中頻繁出現各種地質災害問題，諸如塌方、突水突泥、大變形等越來越突出，不但嚴重影響工程進展，增加工程造價，有的甚至導致整個工程的失敗。為了避免或者減少這些問題的發生，實現地下工程快速、安全施工，通過綜合物探技術開展不良地質條件下地下工程地質災害綜合預報、檢測及智慧型化、實時監測關鍵技術，包括物探手段對目標體的適應性技術、圖像成果分析解譯技術、預報資料庫建立及預警等關鍵技術的研究，具有重要意義。
（4）地下工程地下水致災機理與控制方法
由於受建設期間工期緊迫、施工工藝缺陷、施工措施不當和運營期間材料耐久性、地下水環境改變等諸多因素的影響，地下工程中由於地下水導致的工程隱患和災害越來越多，怎樣預測預報地下水的空間分布，探究不同類型不同階段地下水的致災機理，在此基礎上研究控制災害的新材料與新方法，形成系統技術，是我國地下工程界亟待解決的技術難題。
四、地下工程福建省高校重點實驗室已取得的主要研究成果
（1）獲獎情況：《水軟弱地層淺埋暗挖大斷面城市隧道安全施工關鍵技術》獲得2016年度福建省科技進步二等獎；《地基承載力的非線性能量耗散計算理論》獲得2016年度福建省自然科學獎三等獎；《複雜地質條件高風險特長超大斷面隧道安全施工及災害預警關鍵技術 》獲得2017年度福建省科學技術二等獎；《複雜環境條件下高鐵大傾斜裸岩深水橋墩施工關鍵技術研究》獲得2017年度福建省科學技術三等獎。
（2）發表論文情況：發表論文50多篇，其中SCI、EI、ISTP等收錄20多篇。
（3）獲得授權專利：國家授權專利21項。
（4）研究成果套用：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、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挖管棚工作室方法等技術成果，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套用，有效杜絕災害性事故發生，顯著提升了隧道施工安全及創新水平。技術的套用新增產值約1.575億元，新增利稅1071萬元，節支總額達9940萬元，產生顯著的技術及經濟效益。
濱海富水地層捷運隧道人工凍結法關鍵技術已經在福州捷運1、2號線、廣州、寧波等其它濱海城市凍結聯絡通道、盾構進出洞門凍結加固工程中得到套用。其中福州捷運2號線總共28個聯絡通道，有27個聯絡通道採用凍結法加固，可以看出隨著未來城市地下空間大力開發建設，凍結工法將在市政工程領域，特別是濱海軟弱地層中得到廣泛套用。
五、地下工程福建省高校重點實驗室擬開展的主要研究工作
（1）複雜地質環境條件長大隧道安全施工關鍵技術
以在建的莆炎高速公路長大隧道工程等為依託，提出一套完整、具有理論指導、適用性廣的長大隧道機械化配套技術體系，形成快速施工作業線；提出基於實際岩性特點的聚能水壓光面爆破技術方法，實現隧道綠色節能爆破施工；對圍岩隧道狀態進行智慧型化監測及分級預警管理，實現對工程風險的全過程管控。
（2）捷運長聯絡通道雙側凍結模式溫度場發展規律及凍結方案最佳化
建立凍土導熱係數反分析數學模型，獲取濱海主要地層熱物理性能參數；開展濱海地層原位凍結模型試驗，獲得雙側凍結模式下凍結溫度場發展規律；進行不同凍結方案凍結效果分析，比選出濱海地層長聯絡通道的最優凍結設計方案。
（3）軟弱富水地層捷運基坑被動區加固關鍵科學技術
利用模型試驗和現場測試，獲得被動區加固後支護結構上土壓力時空分布規律；通過大型剪下試驗，探索土、加固體、支護結構接觸面的強度與變形特性，建立接觸面的剪下損傷本構模型；將本構模型植入基坑三維數值模型，深入分析被動區加固后土壓力的影響因素，構建考慮軟土、加固體、支護結構非線性共同作用的土壓力計算模型。
