锚点|基建强国是怎样炼成的?
袁岚峰:大家都认为中国的土木工程的建设水平现在是世界最高的,对吧?但是学术水平怎么样?
朱合华:应该说在(上世纪)九十年代或者九十年代中期以前,我们做的都是跟踪,包括一些方法、理论、技术,2000年左右在并跑,现在在某些领域我们可以说一声领跑。因为中国最大的特点就是大型工程的驱动,工程实践会带动理论和技术的发展。但是你说我们在基础理论这一块做得很超前,不一定。比如一个理念到一个公式,是不是你做的,你做的这个人家用不用?工程界用,国际上用你的东西,这才叫做真正的引领,在基础理论上的引领。我们在这方面我认为做得还不够,有一些。
袁岚峰:包括你们那个GZZ准则(广义章-朱准则)。
朱合华:GZZ准则(广义章-朱准则)很有意思的。我们大概在2007年,还是我原来的同事叫章连洋老师,我们一起在美国的ASCE(美国土木工程师学会)这个期刊上发表了一篇文章,做了一个GZZ准则,叫广义章-朱准则。在我们这个领域最重要的一个准则,比较实用的叫霍克-布朗准则,它建立最大主应力叫σ₁跟σ₃之间的关系。那里面关键就少掉一个σ₂,是中间主应力,三维的世界你不能少掉这个中间主应力。
这里面还有一个准则叫Mogi准则。Mogi准则是描述就是这个试件一压会坏掉,坏掉它有个破坏面,破坏面刚好是沿着σ₂方向坏了,这个是破坏面。这个法向力等于最大主应力加最小主应力除以二。这个跟我们力学上又有一个概念,叫八面体的剪应力是有关联的,它有一个非线性关系。
第二个又演化出另外一个方程叫潘-哈德森准则。它是画了一个圆,它不能描述拉压的各向异性,但是它建立了八面体剪应力,跟刚刚讲的二分之一σ₁加σ₃之间的关系。但是它里面是用三分之一σ₁加σ₂加σ₃,没有二分之一的概念。
我们就很简单的把那个三分之一σ₁加σ₂加σ₃,把它改成二分之一。后面我们又来证明它,这个东西确实是这样的。不光是我们验证,澳大利亚有一位普林斯特教授他做了很多验证,说我们这个准则是最好的准则之一。
袁岚峰:请问这个GZZ准则(广义章-朱准则)现在在全世界范围内,用得有多广泛?
朱合华:浅埋工程,霍克-布朗准则和GZZ准则(广义章-朱准则)差别没那么大,到深埋工程就非常明显。
袁岚峰:是因为中国在做很多深埋的工程,是吧?
朱合华:对。
袁岚峰:我们做的很多都是突破传统的这种工程,所以有了更大的需求。
众所周知,中国是基建超级大国。现在无论多么宏伟的工程,只要是中国建的,似乎都不值得奇怪了。
怎么做到的?我们首先想到的,往往是中国工人勤奋,中国机械强大。但其实土木工程也是一门学科,中国科学家在土木工程基础研究方面也做出了重要贡献。
中国工程院院士、同济大学土木工程学院教授朱合华,革新了岩体强度理论与岩土数值方法,提出了隧道及地下工程全寿命设计理论。以他和合作者命名的广义章-朱准则(GZZ准则)是目前最先进的岩石力学强度准则,被国际岩石力学学会推荐。朱合华提出的基础设施智能服务系统(infrastructure Smart Service System,简称iS3),是国际首个开源的基础设施智能服务系统。
在工程奇迹背后,藏着什么样的科学原理和技术进步?今天,我们就来访问朱合华老师。
《锚点》节目中国科学技术大学科技传播系副主任袁岚峰对话同济大学土木工程学院朱合华院士,东方卫视2026年4月1日播出。本片为精彩片段之一,25分钟的全片可见于上海广播电视台“看看新闻”网站(http://t.cn/AXSotp9k)、app以及视频号。#微博科普##微博公开课##微博新知##锚点##土木工程##岩石力学##GZZ准则##应力##破坏面# http://t.cn/AXS0CLpk
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