个人简介Personal Profile
中南大学副教授,博导,工学博士,毕业于德国弗莱贝格工业大学(TU Bergakademie Freiberg),高速铁路建造技术国家工程研究中心路基隧道研究所所长、中南大学隧地工程研究中心副主任,兼任中国岩石力学与工程学会水下隧道工程分会理事、中国土木工程学会隧道及地下工程分会建设管理与青年工作科技论坛秘书长、国际隧道协会(ITA)青年工作组成员、世界交通运输大会(WTC)水下盾构机TBM隧道设计与施工技术委员会联合主席等,《中国公路学报》和《铁道科学与工程学报》青年编委。
主要从事隧道及地下工程方面教学与科研工作,研究方向主要为盾构隧道掘进安全与灾变防控、隧道-岩土-结构物相互作用、基于机器视觉的隧道智能检测等方面的研究工作。主持国家自然科学基金(3项)、湖南省自然科学基金(2项)、国铁集团基础研究计划项目、中国中铁重大专项子课题、中国博士后基金面上/特别资助项目等课题,参与或主持高铁联合基金、国家重点研发计划、自然科学基金面上项目等项目及其他企业科研课题20余项。获中国交通运输协会科技创新青年奖、教育部科技进步二等奖等省部级奖励6项,发表SCI/EI等高水平期刊论文40余篇,授权国家专利20余项,编著《盾构隧道工程》中/英文版、《隧道工程》跟我学铁路系列教材共3部,出版专著2部。
讲授的课程主要包括本科阶段的《隧道工程》(中文、英文)、《地下铁道》、《土木工程项目(英文)》和研究生阶段的《盾构隧道工程》,并指导高速铁路、高速公路、城市地铁等隧道工程的本科毕业设计与实习。
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主要研究方向:
(1)盾构隧道掘进安全与灾变防控
随着我国交通强国战略实施,越来越多的盾构隧道需穿越孔隙率高、渗透性好、含缺陷的地层和动水渗流环境。如常见的砂卵石地层,极易由于土颗粒流失和变形剧烈诱发失稳塌陷等突发性事故,如何科学有效防控城市砂卵石地层盾构施工诱发的塌陷事故仍是国内外尚未解决的现场难题。该研究方向聚焦砂卵石地层渗流侵蚀造成细颗粒流失和宏观失稳塌陷的问题,通过宏观试验与微观观测探究盾构掘进过程中砂卵石地层的宏观力学行为与细观结构演变特征,探明动载与动水耦合环境地层多相性特征变化规律和细颗粒迁移特性,从而揭示动水环境砂卵石地层盾构掘进诱发地面塌陷的宏细观机理,为当前邻近盾构施工区域频发的地面塌陷防控提供科学理论依据。
(2)基于机器视觉的隧道及地下工程智能检测
近年来,中国大规模基础设施建设中隧道工程的规模与线路总里程占比越来越大,并向超深埋、超长、超大断面方向发展,隧道穿越的地质条件也愈发复杂,如何实现当前隧道施工及服役期间围岩开挖与支护结构质量的快速、精确检测问题是亟待解决的难题。该研究方向利用机器视觉完成复杂环境下的隧道工程智能检测,以隧道施工及服役期间隧道病害的几何特征为切入点,基于摄影测量法、图像处理、机器视觉、深度学习和数值模拟研究隧道衬砌表观病害的智能识别方法,通过融合三维重构技术、曲面构型技术、点云处理技术和图像矫正拼接技术,提出了基于3DZI(3D Reality and Deep Zoom Image)技术的隧道工程智能检测方法,研发了隧道开挖面围岩智能分级、隧道超欠挖及大变形智能检测、隧道衬砌表观病害智能检测等方法,开发了集巡检-识别-评价为一体的隧道病害检测与评估软件系统,研发了自动环拍仪、隧洞智能检测车、坡面安全隐患巡检车等检测设备。研究成果已应用于浩吉铁路多座隧道的超欠挖检测、浙江临建高速隧道围岩快速分级评定、某高铁隧道应急检测、雪峰山隧道火灾后检测、G4京港澳高速某隧道火灾后应急检测等工程实践,取得良好应用成效。
(3)隧道-地层-建(构)筑物相互作用机理
伴随城市基础设施建设的发展,隧道往往穿越地面房屋密集、地下管网错综复杂等环境敏感区域,为了确保敏感环境下隧道安全掘进,迫切需要发展完善敏感市域隧道掘进诱发地层与邻近建(构)筑物响应分析理论及灾变防控体系。该研究方向以实际工程为基础,通过数值模拟、理论解析等方法探究了既有结构物的非线性力学行为,建立考虑地层刚度与建筑物刚度非线性弱化的相互作用耦合分析模型,厘清隧道施工诱发的不同地层变形特征对建(构)筑物的扰动及其再平衡机理,系统揭示不同沉降曲线特征下隧道-岩土-建(构)筑物的相互作用机理;提出建(构)筑物变形与损伤的综合表征方法,获得不同地层损失率和地层刚度特征下邻近建(构)筑物的变形响应规律,厘清隧道-地层-建(构)筑物相互作用体系内界面参数对建(构)筑物变形与损伤演化规律的影响,揭示隧道施工沉降曲线特征与结构物变形缝特征对建(构)筑物变形机制与损伤演化特征的影响。