福州大学吴学震团队牵头破解深部岩体支护难题

近日，由福州大学牵头，联合同济大学、福建省路桥建设集团有限公司等单位共同完成的“深埋隧道围岩大变形致灾机理与稳定控制关键技术”项目，凭借多项颠覆性创新，荣膺2024年福建省科技进步奖一等奖。这项历时14年潜心研究的成果，如同为深埋隧道打造了一套智能、坚韧的“变形金刚”式防护体系，为向地球深部进军提供了硬核“安全盾牌”。

项目第一完成人、福州大学吴学震研究员形象地解释道：“如果把浅层隧道施工比作在硬木上雕刻，那么千米级深部工程就如同在高压下的‘软糖’里打洞，稍有不慎就会引发严重事故。深部岩体承受着巨大的压力，结构复杂，传统支护材料常常因为“硬碰硬”而“刚则易折”，无法适应岩体持续变形，最终失效，造成人员伤亡和巨大经济损失。面对这一世界性挑战，吴学震团队实现了从理论到装备、从设计到施工的全链条三大创新突破。

首先，摸清“岩石的破坏密码”。团队研发了特殊的剪切试验装备，结合恒定法向刚度控制技术，如同给深部岩体做了一次“精准CT体检”，能够真实模拟其在极端环境下的破坏过程，获取关键力学参数。这彻底改变了过去对深部岩体破坏机理“雾里看花”的困境，为后续精准支护提供了科学“诊断书”。

其次，建立“精准设计的导航系统”。过去施工多依赖老师傅的经验，容易造成“该加固的地方没加固，加固的力度又不够”的窘境。团队总结出的全新设计方法，如同为施工人员送上一本详尽的“操作手册”，能够精准判断注浆的最佳时机和加固范围，告别了“盲人摸象”式的摸索，实现了安全与经济双赢。

深部岩体让压吸能锚固支护装备

最后，打造了一套“支护硬核装备库”。这套“组合防护装备”形成了一个智能支护体系，具体包括以下特点。

恒阻锚索——隧道的“超强安全带”：能承受高达35 t的拉力，单次冲击吸能达103 kJ，在岩体突然发力时，能通过自身变形缓冲巨大能量，牢牢拉住危岩，防止垮塌。

抗剪锚杆——“柔韧的硬钉子”：其抗剪变形量比传统锚杆提升了85%，即使在岩石发生轻微移动时，也能像坚韧的藤条一样随之弯曲而不破断，保持锚固力。

让压拱架——“抗压不倒翁”：其承受力是传统钢架的20倍，能够在巨大压力下通过可控的“让压”变形卸掉部分力量，而自身不弯折，守护隧道的基本轮廓。

可缩混凝土——“柔性防护衣”：这种特殊的混凝土能压缩高达20%的体积，与围岩“同呼吸、共变形”，在压力下收缩但不开裂，始终紧密贴合岩体，提供持续支撑。

目前，这套硬核技术已成功应用于深埋隧道和深部矿山等多个国家重大工程，有效控制了围岩变形，将坍塌风险降至最低。其应用场景正不断拓宽，其超强的缓冲吸能特性，也为国防、人防等抗爆防护工程筑起了坚固防线。

应用现场

项目负责人简介

吴学震

研究员、博士研究生导师

福建省雏鹰计划青年拔尖人才

福州大学旗山学者

主要从事深部隧道与地下工程支护理论与技术研究。主持和参与国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目等；发表论文42篇，包括中科院一区19篇；授权发明专利40余项；获批公路工程工法2部；获得福建省科技进步一等奖、山东省技术发明一等奖等奖励。

《金属矿山》简介

《金属矿山》由中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司和中国金属学会主办，主编为中国工程院王运敏院士，现为北大中文核心期刊、中国科技论文统计源期刊（中国科技核心期刊）、中国精品科技期刊（F5000顶尖学术论文来源期刊）、中国百强报刊、RCCSE中国核心学术期刊（A）、中国期刊方阵双百期刊、国家百种重点期刊、华东地区优秀期刊，被美国化学文摘（CA）、美国剑桥科学文摘（CSA）、波兰哥白尼索引（IC）、日本科学技术振兴机构数据库（JST）等世界著名数据库收录。主要刊登金属矿山采矿、矿物加工、机电与自动化、安全环保、矿山测量、地质勘探等领域具有重大学术价值或工程推广价值的研究成果，优先报道受到国家重大科研项目资助的高水平研究成果。根据科技部中国科技信息研究所发布的《2024中国科技期刊引证报告（核心版）》，《金属矿山》核心总被引频次位列26种矿业工程技术学科核心期刊第1位；根据中国知网发布的《中国学术期刊影响因子年报》（2024版），《金属矿山》学科影响力位居73种矿业期刊第9位。

编排：余思晨

审核：王小兵

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