Associate Professor
Date of Employment:2007-01-11
School/Department:School of Resources and Safety Engineering
Education Level:With Certificate of Graduation for Doctorate Study
Sex:Male
Status:Employed
Alma Mater:中南大学
赵建平，男，汉族，甘肃陇南宕昌人，2007年1月参加工作，2000年5月加入中国共产党，工学博士，副教授，注册高级爆破工程师、注册土木工程师（岩土），湖南省爆破协会理事、湖南省爆破工程技术人员培训班讲师，现就职于中南大学资源与安全工程学院。中南大学采矿与岩土工程本科、采矿工程硕士，岩土工程博士，美国里海大学土木与环境工程系访问学者，主要从事采矿、爆破、岩土、隧道、监测、探测、安全和地下空间开发等方面的教学、科研和现场技术、管理工作。
曾先后承担国家自然科学基金、湖南省重点研发计划项目子课题、教育部博士点基金、中南大学教师基金、五矿中钨、辽宁省交规院、铁四院和铁二十五局等单位科研项目10多项；作为第2负责人，参与国家自然科学基金3项和紫金矿业、西部矿业、蒙自矿冶、乌江公司沙沱水电站、长沙地铁二号线一期2标等单位科研多项；曾参与国家“十五”科技攻关课题、滚动课题和金川公司、白银公司、中色非洲、ECUACORROENTE S.A.、陕西西北有色等校企合作项目多项。获中国爆破协会科学技术进步奖一等奖1 项(个人排第2)，湖南省政府科技进步三等奖1项。为国内多家专业学术期刊审稿人，同时发表SCI、EI和CSCD等论文40余篇。
二、教育经历
（1）2005.9~2009.6 中南大学 资源与安全工程学院，岩土工程专业 博士研究生学习，获工学博士学位，研究方向为爆炸波破岩；
（2）2002.9~2005.6 中南大学 资源与安全工程学院，专业第一考入 采矿工程专业 硕士研究生学习，获工学硕士学位，研究方向为地下工程稳定性及处治；
（3） 1997.9~2001.6 中南大学 资源环境与建筑工程学院，全县第一考入 采矿与岩土工程专业 本科学习，获学士学位。
三、工作经历
（1）2007/1-2009/9，中南大学资源与安全工程学院、助教；
（2） 2009/9-2013/9，中南大学资源与安全工程学院、讲师；
（3） 2013/9-现在，中南大学资源与安全工程学院 、副教授。（其中： 2015.10-~2016.10 美国 理海大学 土木与环境工程系，访问学者）。
四、主要科研贡献
基于本团队领先的爆炸波测试技术和深入而系统的爆炸波研究，提出“爆炸波动态分离-损伤智能调控”理论和技术体系。
从2005年开始，本团队历时整20年，在炮孔近区爆炸波完整性测试、爆炸波三波段（由冲击波段、应力波段、爆生气体膨胀波段组成，简称“三波段”）动态分离及特征、爆炸波三波段破岩机理及损伤、爆轰波结构与爆炸波三波段作用机制的映射关系上取得了系列核心理论、技术和工程实践成果，这为进一步在爆炸波动态分离-能量耦合机制和岩体损伤智能调控等方面的理论突破、定量化和技术性研究奠定了坚实的试验和理论基础。
（1）爆炸波近场测试技术突破
历时3年半，2008年采用改进的高频测试系统（采样频率≥2.5MHz，误差≤±5%），突破传统电测法传感器带宽限制，实现炮孔周围0.1μs级（千万分之一秒）“爆炸冲击波上升下降沿+应力波震荡+爆生气体准静态” 三波段信号的同步、多通道捕捉，实现了爆炸波高频（MHz）、高压（GPa量级）、压拉信号的全波段完整波形90%以上采集，如图1所示。截止目前，其他公开文献还未见类似波形测试成果的报到。
图1 爆炸波三波段应力-时间历程曲线（空气不耦合单孔装药）（来自《爆炸波信号识别及其动力学过程的实验研究》2008年）
除此外，团队在2011年率先完成了空气不耦合双孔装药爆炸波三波段应力-时间历程波形、 水耦合单孔装药爆炸波三波段应力-时间历程波形、水耦合双孔装药爆炸波炸波三波段应力-时间历程波形和复杂条件下爆炸波三波段等波形的测试（波形图略，来自团队《结题报告》，未公开发表），首次实现炮孔近区25μs内单孔爆炸波三波段（冲击波段+复杂应力波段+爆生气体膨胀波段）和双孔爆炸波多波段的时空分离式捕获。实验数据揭示三大突破性发现：
①首次实现了空气不耦合/水耦合单孔爆炸波三波段、双孔爆炸波叠加的完整爆炸波波形实测，这一波形图成果目前还未见其他文献报道，10多年来未见超越，也未见比这更好的爆炸波实测波形图；
②通过空气不耦合双孔同步爆破实验，首次基于定量数据揭示了爆炸波三波段叠加作用下的岩石破碎过程，证实双孔爆炸波三波段能量叠加效应显著加速了岩体损伤演化速率；
③借助微观实验手段，首次揭示了单孔水耦合爆破中第三波段水楔对岩石破碎的稳定准静态增强机制，并在双孔水耦合同步爆破中实测到爆炸波三波段（冲击波、应力波、爆炸气体）叠加作用过程，为揭示水在爆破中的作用提供了实验依据；
该成果的时频分辨率与动态范围至今仍保持领域领先地位，为建立“爆炸波-岩体动态互馈理论模型”提供了不可替代的基准数据集。
提出爆炸波动力学耦合模型，首次将爆炸波组分为爆炸冲击波、应力波与爆生气体准静态作用，并从试验数据和理论上证明了三波段分离的正确性，建立了 “爆炸波波形测试正确性判断标准”，揭示了爆炸波三波段时空作用规律。
①时间上，爆炸冲击波、以压拉形式为主的应力波、持续拉应力或压应力为主的爆生产物膨胀波依次连续作用于测点；
②空间上，爆炸冲击波、应力波和爆生气体膨胀波三波段共同作用于测点布置范围；
③冲击波（加载率＞104/s 、0-3.5μs、应力峰值GPa量级）主导近场破碎，应力波（加载率＞104/s 、3.5-6.8μs、应力峰值100MPa-10MPa量级）扩展裂隙，气体膨胀波（加载率10-4~10/s 的准静态、6.8-22.4μs、应力峰值227MPa-0MPa）驱动裂纹并抛掷岩块。
该模型揭示了爆炸波动态作用与岩石断裂损伤的时空关联性，弥补了传统单一应力波理论的不足。
（3）爆炸波三波段波形特征参数及正确性判断标准
图2 爆炸波三波段加载应变率
-时间历程曲线（空气不耦合单孔装药）
图3 爆炸波三波段测点速度v-时间历程曲线（空气不耦合单孔装药）
图4 爆炸波三波段测点加速度v-时间历程曲线（空气不耦合单孔装药）
图2~图4呈现的是空气不耦合单孔装药时，炮孔近区得到的爆炸波三波段加载应变率-时间、测点速度v-时间、测点加速度α-时间历程曲线
根据实验研究，炮孔近区爆炸波由三波段（爆炸冲击波、应力波和爆生气体膨胀波）特征参数及正确性判断标准如下：
● 爆炸冲击波段：短时、高强的非周期压力脉冲爆炸应力波形。
①作用时间t：作用时间μs量级，作用时间3.1μs ~4.1μs，平均3.62μs，上升段平均加载时间为1.27μs，下降段平均为1.11μs，爆炸压应力波上升区时间长于下降区时间约几分之一微秒，占整个爆炸波作用时间的约16％ ；
②应力峰值σmax：应力峰值GPa量级，非周期应力脉冲，压应力峰值σcmax 1.720GPa~0.756GPa；
③加卸载应变率：104/s量级，近似按一个T（周期）的正弦规律变化，存在最大加卸载应变率峰值max，加载时-max (-4.85~-8.2)×104/s、卸载时+max(4.6~9.945)×104/s。k=2、2.5时，加载时的max大多小于卸载时的max。
④测点运动速度ν：100m/s量级，近似按一个T（周期）的正弦规律变化，存在最大质点运动速度峰值νmax，加载时-νmax（-97~-164）m/s，卸载时+νmax（92~199）m/s。k=2、2.5时，加载时的-νmax大多小于卸载时+ν max。
⑤测点加速度α：108m/s2量级，质点加速度α近似呈一个半周期变化，出现三次质点加速度峰值αmax，-αmax（-5.51~-2.01）×108m/s2，+αmax（7.8~2.4）×108m/s2。
● 应力波段：短时、强度远低于爆炸冲击波段、近似呈周期变化的拉压应力爆炸应力波形，其波形特征显著区别于爆炸冲击波区，作用形式为压拉应力、拉应力或压应力，产生原因及作用过程复杂。
①作用时间t：作用时间μs量级，作用时间1.7μs ~3.9μs，平均2.83μs，占整个爆炸波作用时间的约13％；
②应力峰值σmax：应力峰值10MPa-100MPa量级，拉应力峰值σtmax 309~12.3MPa，压应力峰值σcmax508~113MPa，显著小于爆炸冲击波压应力峰值；
③加卸载应变率：103/s -104/s量级，存在应变率正负峰值±max，+max (4.375~0.678)×104/s、-max(-6.605~-0.175)×104/s。
④质点运动速度ν：存在质点运动速度正负峰值±νmax，+νmax (87.5~13.56) m/s、̶ νmax (-132~-3.5) m/s，加载时-νmax大于卸载时的+νmax。
⑤测点加速度特征α：108 -107 m/s2量级，α近似呈一个半周期变化，但该应力波区的αmax明显小于爆炸冲击波区的αmax。-αmax（-5.34~-0.955）×108m/s2，+αmax（5.65~0.117）×108m/s2。
● 爆生气体膨胀波段：作用持续时间相对最长、强度远低于爆炸冲击波段，主要表现为持续的拉应力或压应力的准静态作用形式，占整个爆炸波作用时间的71％以上。
①作用时间t：作用时间μs量级，爆炸波作用三区作用时间最长，为15.7μs ~17.5μs，平均16.32μs，约占整个爆炸波作用时间的71％。
②应力峰值σmax：应力峰值100MPa-10MPa量级，压应力峰值σcmax 37~0MPa，拉应力峰值σtmax 227MPa~61.9MPa；
③加卸载应变率：应变率
随时间增大近似为直线，10-4~10/s，即准静态作用。当爆炸波三波段即将作用完毕时，有的测点存在约1~2μs近似为正弦变化的1个周期的应变率为104/s量级的振荡衰减。
④测点运动速度ν：测点运动速度ν随时间增大近似为直线，与背景信号基本一致，即处于准静态。除有的测点在爆炸波三波段即将作用完毕时，存在约1~2μs近似为正弦变化的1个周期的运动速度峰值为＜10m /s的测点运动速度振荡衰减外，其余振动速度波形与与背景信号基本一致。
⑤测点加速度特征α：测点加速度α随时间增大近似为直线，与背景信号基本一致，即处于准静态。
突破了传统“唯象模型”的局限性（如Henrych经验公式仅关联装药量与损伤范围）。构建了爆轰结构与爆炸波三区作用规律的映射关系将爆轰波ZND结构理论，（微观反应尺度）与爆炸波三区模型（宏观岩体尺度）结合，建立了“装药参数-爆轰能量-破岩效果”的定量映射链，为通过改变炸药爆速、装药结构等，定量调控爆炸波三波段波生成，破碎不同等级的围岩提供了理论依据。
映射关系：爆轰波由前导冲击波阵面、后续化学反应区和爆生气体构成。本团队定义的“冲击波主导区”的动力学特征（高频、高应变率）映射于爆轰波阵面冲击压缩区；化学反应区释放的能量转化为应力波；化学反应产物膨胀转化为爆生气体准静态膨胀能。
该研究在国际上尚未见同类报道，尤其在能量阈值与损伤演化规律方面具有开创性，为爆炸波三波段能量定量调控破岩，优化爆破参数设计提供了理论依据。
爆炸波三波段能量与岩体损伤定量耦合模型：
爆炸波三波段动应变能由：爆炸冲击波能Esho、应力波能Estr和爆生气体膨胀能Egas构成，岩体存在使其损伤的动应变能阈值Ecri。
当作用于岩体的Esho＞Ecri，结构损伤、产生裂纹；后续的Estr 和Egas远小于Ecri，虽不能产生新的裂纹，但能量峰值中心位于损伤边界，在裂纹尖端处聚集，进一步扩展裂纹。
当Esho＜Ecri，结构未损伤；后续的Estr和Egas既不能产生新的裂纹，也无裂纹扩展，能量峰值中心不移动。
Esho峰值中心自始至终不移动，位于最近的测点处，以指数形式衰减。
结合声发射-CT同步观测技术（分辨率0.1mm），建立破碎区（Ecri）、裂隙区（Dcri）动态判据，形成损伤边界的闭环控制策略。
结合Cohen类分布（如Margenau-Hill分布）与小波变换，将爆炸波能量分解为冲击波、应力波和爆生气体作用三个组分，明确了不同装药结构下各组分的能量分配规律，得到各分离区的时频特征和能量占比。
爆炸冲击波区：主要在（2.6~6.7μs，0~640KHz）区域，该区能量占爆炸波总能的42%，具有短时、高宽频和高能量性质。
应力波区：主要分布在（6.7-9.3μs，0-420KHz），能量占 7.4%，有相对短时、高频和低能量性质；
爆生气体膨胀作用区：（9.3-25.7μs，0-420KHz），能量占41.4%，具有相对长时、低频和较高的能量。
时频能分离算法定量微观揭示了爆炸波作用时间、频谱和能量构成等波形信息。
图5 爆炸波信号时频能分布（来自《近中区瞬时爆炸波识别及作用规律研究》2009年）
例如，空气不耦合装药条件下，冲击波能量占比随不耦合系数（K）增大而下降，而爆生气体能量占比上升，为优化装药参数提供了直接依据。
通过实验建立了不耦合系数（K）和测点距离（R）与爆炸波能量分布的定量关系。例如，冲击波能量随K、R增大而衰减，而爆生气体膨胀能量却上升，显著影响破碎区与损伤区范围。基于爆炸波三波段破岩机理，通过装药参数优化，利用不同波段破碎不同围岩分级的岩体。
提出通过改变炸药类型（如不同爆速炸药、密度）和装药结构（如切缝药包、间隔装药）等，动态调控爆炸波三波段能量的组成和能量传递，实现精准破碎目标岩体的同时，减少围岩损伤。
该研究成果已广泛用于指导不同场景下的爆破参数优化、爆破效果控制及爆破危害抑制等爆破工程。
案例一：长沙地铁区间隧道暗挖段爆破参数优化及振动控制
案例二：贵州某电站抗滑体及抗剪洞爆破参数优化及振动控制
案例三：某边坡中深孔爆破参数优化及振动控制
案例四：某露天矿中深孔爆破块度及对井下平硐振动影响控制
案例五：井下两步骤回采中深孔超欠爆参数优化及充填体损伤控制
基于“爆炸波三波段能量作用机理→孔、排间炮孔爆炸波能量调整→爆炸波三波段作用过程动态控制→矿体块度和充填体损伤效果评价”技术体系，实现矿柱安全高效回采与充填体低损伤目标。
（8）研究的独到价值和独特性
● 从“测不准”到“精准测” ：攻克爆炸近区动态测试技术瓶颈，使不可见的爆炸波变得可知、可量化，如同得到静力学里的“应力-应变曲线”一样；
● 从“经验爆破”到“能量设计”：创立能量分配调控理论，将爆破工程从粗放式经验操作升级为科学设计；
● 从“单一破坏”到“协同增效 ”：通过三波段破岩模型实现“装药-爆轰-爆炸波三波段破岩-控损-抛掷”的一体化优化，重新定义了高效爆破的技术内涵。
● 突破过去爆破研究长期存在的“黑箱化”困境：
① 输入-输出模式：仅关注装药参数（如装药量、不耦合系数）与爆破结果（块度分布、损伤范围）的统计关系，缺乏对爆炸能量传递路径的过程解析。
② 理论简化过度：将爆炸波视为单一能量体，用总能量或峰值压力等宏观指标描述破岩过程，无法解释能量组分动态耦合（如冲击波与裂隙扩展的时序关系）。
③ 实验技术瓶颈：受限于传感器频响与抗干扰能力，无法捕捉距爆源<1m内的瞬态应变信号（μs级变化），导致中间过程数据缺失。
本研究团队在爆炸破岩领域构建的全链条、系统性研究框架： 从“炸药爆轰结构-岩体爆炸波高精度采集-爆炸波识别-三波段分离-能量分配-损伤演化-工程验证”的完整理论体系和技术框架，覆盖炸药爆轰、实验技术(超动态测试系统)、动力学模型(时频能分析)、损伤控制、工程应用(具体工程爆破参数优化)全流程。
这些突破为基于“爆炸波动态分离能量耦合的损伤智能调控”理论研究，从技术方法（如全波形测试、时频能分离）和理论模型（爆轰波结构、爆炸波能量组分定量分离、三波段破岩、能量阈值判据）上提供基础，更为多场耦合环境下，结合人工智能浪潮，开展以“实验数据驱动+理论重构模型+工程验证技术”的闭环研究，基础理论创新提供范式。
（一）与爆炸波破岩有关的文献
(1) 赵建平,卢伟,程贝贝,等.聚能锥角对线性聚能爆破致裂岩体效果的影响[J].工程爆破,2021,27(05):72-79.DOI:10.19931/j.EB.20200027.
(2) 赵建平,程贝贝,卢伟,等.深部高地应力下岩石双孔爆破的损伤规律[J].工程爆破,2020,26(05):14-20+41.
(3) 赵建平,张振洋,戴东波,程贝贝,卢伟.线性聚能爆破致裂岩体试验损伤的规律研究[J/OL].地球物理学进展:1-9[2019-08-27].
(4) 赵建平,戴东波,张振洋,姚天雨,杨晓红.线性聚能爆破时影响岩体损伤因素的灰色关联分析[J].爆破,2018,35(04):14-19.
(5) 赵建平,杨晓红,张振洋,戴东波.岩体中线型聚能爆破切割试验及损伤规律研究[J].采矿技术,2018,18(05):95-98+101.
(6) 赵建平,宋晓东,林翔.露天爆破对近地表平洞结构的地震响应频谱分析[J].长江科学院院报,2016,33(03):80-83+88.
(7) 赵建平,宋晓东.城市地铁爆破开挖对浅埋地下大直径管道的安全影响研究[J].震灾防御技术,2015,10(03):531-538.
(8) Jianping Zhao. Response characteristics of concrete with blasting wave[J].Research Journal of Chemistry and Environment.Vol.17 (S1)September (2013)：27-35.（SCI）
(9) Jianping Zhao. Comparison for the behavior of expanded-base pile and normal pile driving in soil[J]. Disaster Advances. Vol. 6 (S3) July 2013：99-106.（SCI）
(10) 赵建平,林航.基于时频能分析技术的爆炸波能量分布与分离[J].岩石力学与工程学报, 2012,31（26）：3278-3285. （EI）
(11) 赵建平.不耦合装药爆炸波分离及与K、R 关系的试验研究[J].中南大学学报,2011,42（2）：482-489. （EI）
(12) 赵建平,徐国元.不耦合装药爆炸波时频能分离及能量分布研究[J].解放军理工大学学报,2010,11（1）：151-155. （EI）
(13) 赵建平,徐国元.爆炸波信号识别及其动力学过程的实验研究[J].岩土工程学报,2009, 31(5):732-737. （EI）
(14) 赵建平.混凝土中瞬时爆炸波测试技术及分离的实验研究[J].爆破, 2012,29（2）：4-9. （CSCD）
(15) 赵建平,徐国元.爆炸波特征及能量分配的实验研究[J].爆破,2009,26(1)：1-5.（CSCD）
(16) 赵建平,徐国元.结构近中区爆炸波能量分配及衰减特征研究[J].科技导报,2009,27(1):34-37. （CSCD）
(17) 赵建平,陈寿如. 基于短时Fourier 变换的爆炸波时频能分布及分离[J].采矿技术，2011，11（5）：84-86.
(18) 赵建平,徐国元.基于小波变换的爆破振动信号分解与重构[J].江西有色金属,2007,21(2):11-14.
(19) 中国生,徐国元,赵建平.基于小波变换的爆破地震信号阈值去噪的应用研究[J].岩土工程学报,2005,27(9):1055-1059. （EI）
(20) 史秀志,刘博,赵建平,阮喜清,陈海波. 顶底柱回采爆破方案优选的AHP-TOPSIS模型[J]. 采矿与安全工程学报,2015,02:343-348. （EI）
(21) 李延龙,史秀志,刘博,赵建平. 水炮泥合理填塞长度的试验研究[J]. 爆破,2015,02:11-16+38. （CSCD）
（二）与采矿、岩体力学有关的文献
(1) 赵建平,王明虎,赵奕翰.含水率对砂岩动态拉伸强度的影响[J].黄金科学技术,2019,27(02):216-222.
(2) 赵建平,杨晓红,戴东波,张振洋.极薄急倾斜玉石矿脉采矿方法探讨[J].采矿技术,2018,18(04):11-13.
(3) 徐国元,赵建平.基于刚体离散元模型的矿岩散体流动规律研究[J].辽宁工程技术大学学报,2009, 28(1):24-27. （CSCD）
(4) 徐国元,赵建平.覆盖岩层下矿岩流动过程数值模拟[J].金属矿山,2004,(12):1-4.
（三）与隧道、边坡等有关的文献
(1) 赵建平,李建武,毕林,等.富水区隧道渗流场解析解及合理支护参数[J].浙江大学学报(工学版),2021,55(11):2142-2150.
(2) 姚天雨,赵建平.基于STAMP模型的深圳“12·20”滑坡事故致因分析[J].系统科学学报,2020,28(02):73-78+89.
(3) 张大伟,李国春,赵庆远,赵建平.保通条件下的高速公路改扩建岩质边坡开挖技术研究[J].中外公路,2018,38(04):14-18.
(4) 赵建平,姚天雨,王明虎,刘鹏.中国雾霾天气成因及防治对策的系统思考[J].系统科学学报,2018,26(03):102-107.
(5) 赵庆远,张帅锋,赵建平.保通条件下高速公路改扩建工程岩质边坡爆破开挖技术[J].中国科技信息,2018(09):60-62.
(6) 赵建平,姚天雨,王明虎,戴东波,张振洋.基于云模型的长沙市大气环境质量评价[J].环境工程,2017,35(11):149-154.
(7) 赵建平,张建.基于位移变形分析的边坡滑移面分布规律[J].北京工业大学学报,2014,(09): 1347-1353. （CSCD）
(8) 张建,赵建平.上覆土层节理岩质边坡稳定性数值分析[J]. 长江科学院院报,2015,02:108-113. （CSCD）
(9) 周智勇,陈建宏,赵建平.浅埋暗挖隧道管棚支护机理力学分析[J].科技导报,2009,27(05):47-51.
(10) 杨飞,徐国元,赵建平,等.控制软弱围岩隧道地面沉陷技术分析[J].西部探矿工程,2005,(07):115-117.
（1）2014 年，获得中国工程爆破协会科学技术进步奖一等奖1 项，个人排第2名。赵建平（2/15），沙沱水电站复杂条件下控制爆破关键技术研究，中国工程爆破协会，中国工程爆破协会科学技术进步奖，一等奖，2014（梁英、赵建平、陈晓方、郭定明、陈寿如、郑寰、邓旭、杨兴贵、马建成、李益平、陈雄、李沐春、付震南、魏威、杜松）
（2）2020年，湖南省人民政府，湖南省科学技术进步奖，三等奖，湖南通天玉产业化开发的关键技术研究，赵建平（4/7）（桂祁零、徐质彬、杨晓弘、赵建平、张利军、薛秦芳、陈海龙）
（1）爆炸波三波段破岩机理、爆破工程
（2）采矿工程
（3）岩土工程
（4）地下空间开发工程
通讯/办公地址： 湖南省长沙市岳麓区中南大学校本部采矿楼 邮编： 410083
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