袁嵐峰:大家都認為中國的土木工程的建設水平現在是世界最高的,對吧?但是學術水平怎么樣?
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朱合華:應該說在(上世紀)九十年代或者九十年代中期以前,我們做的都是跟蹤,包括一些方法、理論、技術,2000年左右在并跑,現在在某些領域我們可以說一聲領跑。因為中國最大的特點就是大型工程的驅動,工程實踐會帶動理論和技術的發展。但是你說我們在基礎理論這一塊做得很超前,不一定。比如一個理念到一個公式,是不是你做的,你做的這個人家用不用?工程界用,國際上用你的東西,這才叫做真正的引領,在基礎理論上的引領。我們在這方面我認為做得還不夠,有一些。
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袁嵐峰:包括你們那個GZZ準則(廣義章-朱準則)。
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朱合華:GZZ準則(廣義章-朱準則)很有意思的。我們大概在2007年,還是我原來的同事叫章連洋老師,我們一起在美國的ASCE(美國土木工程師學會)這個期刊上發表了一篇文章,做了一個GZZ準則,叫廣義章-朱準則。在我們這個領域最重要的一個準則,比較實用的叫霍克-布朗準則,它建立最大主應力叫σ??跟σ?之間的關系。那里面關鍵就少掉一個σ?,是中間主應力,三維的世界你不能少掉這個中間主應力。
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這里面還有一個準則叫Mogi準則。Mogi準則是描述就是這個試件一壓會壞掉,壞掉它有個破壞面,破壞面剛好是沿著σ?方向壞了,這個是破壞面。這個法向力等于最大主應力加最小主應力除以二。這個跟我們力學上又有一個概念,叫八面體的剪應力是有關聯的,它有一個非線性關系。
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第二個又演化出另外一個方程叫潘-哈德森準則。它是畫了一個圓,它不能描述拉壓的各向異性,但是它建立了八面體剪應力,跟剛剛講的二分之一σ??加σ?之間的關系。但是它里面是用三分之一σ??加σ?加σ?,沒有二分之一的概念。
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我們就很簡單的把那個三分之一σ??加σ?加σ?,把它改成二分之一。后面我們又來證明它,這個東西確實是這樣的。不光是我們驗證,澳大利亞有一位普林斯特教授他做了很多驗證,說我們這個準則是最好的準則之一。
袁嵐峰:請問這個GZZ準則(廣義章-朱準則)現在在全世界范圍內,用得有多廣泛?
朱合華:淺埋工程,霍克-布朗準則和GZZ準則(廣義章-朱準則)差別沒那么大,到深埋工程就非常明顯。
袁嵐峰:是因為中國在做很多深埋的工程,是吧?
朱合華:對。
袁嵐峰:我們做的很多都是突破傳統的這種工程,所以有了更大的需求。
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眾所周知,中國是基建超級大國。現在無論多么宏偉的工程,只要是中國建的,似乎都不值得奇怪了。
怎么做到的?我們首先想到的,往往是中國工人勤奮,中國機械強大。但其實土木工程也是一門學科,中國科學家在土木工程基礎研究方面也做出了重要貢獻。
中國工程院院士、同濟大學土木工程學院教授朱合華,革新了巖體強度理論與巖土數值方法,提出了隧道及地下工程全壽命設計理論。以他和合作者命名的廣義章-朱準則(GZZ準則)是目前最先進的巖石力學強度準則,被國際巖石力學學會推薦。朱合華提出的基礎設施智能服務系統(infrastructure Smart Service System,簡稱iS3),是國際首個開源的基礎設施智能服務系統。
在工程奇跡背后,藏著什么樣的科學原理和技術進步?今天,我們就來訪問朱合華老師。
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《錨點》節目中國科學技術大學科技傳播系副主任袁嵐峰對話同濟大學土木工程學院朱合華院士,東方衛視2026年4月1日播出。本片為精彩片段之一,25分鐘的全片可見于上海廣播電視臺“看看新聞”網站(https://www.kankanews.com/detail/7my5MXL50y9)、app、視頻號以及嗶哩嗶哩(https://www.bilibili.com/bangumi/play/ep3530017)。
■錨點節目在嗶哩嗶哩上線了!
2025年1月1日,我和上海廣播電視臺合作的科學家對話節目《錨點》在東方衛視開播,每周三22:00播出。經常有朋友問全片回放在哪里看,以前唯一可看的地方是上海廣播電視臺的“看看新聞”網站,在其中搜“錨點”就可以看到。從11月5日開始,錨點節目在嗶哩嗶哩上線了!歡迎大家關注新開的“東方衛視錨點”賬號,歡迎大家在B站觀看錨點全片,在“東方衛視錨點”賬號或者我的賬號“袁嵐峰”或者B站紀錄片頻道都可以看到。真科學,真對話,歡迎大家來到錨點!
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■ 作者簡介
袁嵐峰
中國科學技術大學科技傳播系副主任
中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心副研究員
科技與戰略風云學會會長
風云之聲
科學 · 愛國· 價值
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