重磅喜訊!近日,2025年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)初評(píng)結(jié)果正式公示。在眾多頂尖成果中,浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院楊仲軒教授領(lǐng)銜完成的《土的各向異性狀態(tài)相關(guān)理論及其本構(gòu)模型》脫穎而出,榮獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)初評(píng)通過(guò)
這項(xiàng)殊榮,是對(duì)其團(tuán)隊(duì)在巖土工程基礎(chǔ)理論領(lǐng)域原始創(chuàng)新性突破的最高認(rèn)可。
01 最高榮譽(yù):國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)背后的分量
國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng),是中國(guó)科技界的最高榮譽(yù)殿堂,代表著我國(guó)科技創(chuàng)新的最強(qiáng)音。自1999年設(shè)立以來(lái),它見(jiàn)證了中國(guó)從“跟跑”到“并跑”乃至“領(lǐng)跑”的科技崛起歷程。
其中,國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)尤為側(cè)重獎(jiǎng)勵(lì)在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究領(lǐng)域,闡明自然現(xiàn)象、特性和規(guī)律,作出重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的個(gè)人和團(tuán)隊(duì)。可以說(shuō),它是推動(dòng)學(xué)科發(fā)展、鑄就未來(lái)技術(shù)基石的**“源頭活水”獎(jiǎng)**。
2025年度,全國(guó)僅有60項(xiàng)成果通過(guò)初評(píng),競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。楊仲軒教授的成果能夠位列其中,充分證明了其研究的前沿性與重大價(jià)值
02 核心突破:直面巖土工程的“阿喀琉斯之踵”
這項(xiàng)研究究竟解決了什么關(guān)鍵問(wèn)題?答案直指巖土工程領(lǐng)域一個(gè)困擾了全球?qū)W者半個(gè)多世紀(jì)的共性難題——土的“各向異性”
通俗來(lái)講,就像一根木頭,順著紋理極易劈開(kāi),但垂直紋理卻異常堅(jiān)固。土體同樣如此,由于沉積、壓實(shí)和應(yīng)力歷史等原因,其在不同的方向上會(huì)表現(xiàn)出截然不同的力學(xué)特性。
然而,傳統(tǒng)的土力學(xué)理論為了簡(jiǎn)化計(jì)算,長(zhǎng)期建立在一個(gè)“理想化”的假設(shè)之上——即認(rèn)為土是各向同性的(各個(gè)方向性質(zhì)相同)。這無(wú)疑是理論與現(xiàn)實(shí)之間的一道巨大鴻溝,也成為許多工程安全問(wèn)題的“阿喀琉斯之踵”。
- 設(shè)計(jì)計(jì)算“失真”:基于各向同性假設(shè)的模型,在預(yù)測(cè)復(fù)雜應(yīng)力路徑下的土體變形時(shí),常與實(shí)際情況偏差較大。
- 工程安全“隱憂”:高填方路基的不均勻沉降、深基坑支護(hù)的意外變形等工程險(xiǎn)情,其根源往往在于對(duì)土體真實(shí)力學(xué)行為的認(rèn)知不足。
楊仲軒教授的研究,正是為了攻克這一核心痛點(diǎn),旨在將巖土工程從“經(jīng)驗(yàn)判斷”更多地帶向“精準(zhǔn)預(yù)測(cè)”。
理論的三大創(chuàng)新性突破
- 1.精準(zhǔn)量化:提出了各向異性狀態(tài)的定量描述方法,突破了傳統(tǒng)理論只能描述特定應(yīng)力路徑的局限,實(shí)現(xiàn)了對(duì)土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)演變的“可視化”。
- 2.統(tǒng)一框架:建立了能夠同時(shí)考慮各向異性狀態(tài)相關(guān)性(如密度、圍壓影響)的本構(gòu)模型框架,實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同條件下土體力學(xué)行為的統(tǒng)一描述。
- 3.實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用:開(kāi)發(fā)了高效的數(shù)值實(shí)現(xiàn)方法,使該高級(jí)模型能夠直接嵌入大型有限元分析軟件,為重大工程提供關(guān)鍵支撐。
該成果已在多個(gè)重大巖土工程中得到驗(yàn)證與應(yīng)用,顯著提升了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性與可靠性
03 人物側(cè)寫:楊仲軒——深耕本構(gòu)理論的“守望者”
每一項(xiàng)重大突破的背后,都站著一位持之以恒的探索者。楊仲軒教授的學(xué)術(shù)生涯,完美詮釋了何為“厚積薄發(fā)”。
他的教育背景與學(xué)術(shù)軌跡,記錄著一位學(xué)者的堅(jiān)實(shí)足跡:
- 1998年,畢業(yè)于浙江大學(xué)結(jié)構(gòu)工程專業(yè),獲學(xué)士學(xué)位。
- 2001年,獲浙江大學(xué)巖土工程碩士學(xué)位。
- 2005年,獲香港科技大學(xué)巖土工程博士學(xué)位。
- 2006-2007年,于香港大學(xué)土木工程系進(jìn)行博士后研究。
- 2008-2009年,于英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院土木與環(huán)境工程系進(jìn)行博士后研究。
作為我國(guó)巖土工程領(lǐng)域的中堅(jiān)力量,楊仲軒教授長(zhǎng)期致力于土力學(xué)與巖土工程基本理論的研究工作。他主持多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,在土的本構(gòu)關(guān)系、非飽和土力學(xué)等領(lǐng)域發(fā)表了百余篇高水平學(xué)術(shù)論文。
正是這種近二十年的專注與深耕,才催生了今日的突破性成果。
04 理論基礎(chǔ):從經(jīng)典模型到前沿突破
要理解本次獲獎(jiǎng)成果的價(jià)值,需回顧土力學(xué)的核心——本構(gòu)關(guān)系。它是描述土體應(yīng)力-應(yīng)變-強(qiáng)度-時(shí)間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式,是一切巖土工程數(shù)值分析與理論研究的基石。
傳統(tǒng)的劍橋模型、Duncan-Chang模型等經(jīng)典理論,為行業(yè)發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn),但在處理復(fù)雜各向異性問(wèn)題時(shí)往往力不從心。
楊仲軒教授的研究,正是在這些經(jīng)典理論的肩膀上,實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)實(shí)世界更精確的描摹,將理論的邊界向前推進(jìn)了一大步。
05 實(shí)踐價(jià)值:理論之樹(shù)如何結(jié)出工程碩果?
巖土工程是實(shí)踐的科學(xué)。這項(xiàng)理論創(chuàng)新,將如何惠及工程實(shí)踐?
- 勘察設(shè)計(jì)階段:提供更可靠的土工參數(shù)確定方法,為工程設(shè)計(jì)提供更精確的依據(jù),有助于優(yōu)化方案,節(jié)約成本。
- 數(shù)值分析層面:在川藏鐵路海上風(fēng)電城市深大基坑等重大工程中,該模型能提供更接近現(xiàn)實(shí)的分析結(jié)果,提升安全性。
- 施工與運(yùn)維:結(jié)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),基于更精準(zhǔn)模型的智能反分析系統(tǒng),可為工程安全提供“預(yù)后感知”與超前預(yù)警。
06 結(jié)語(yǔ):為什么今天,我們更要為基礎(chǔ)研究喝彩?
楊仲軒教授的獲獎(jiǎng),其意義遠(yuǎn)超越個(gè)人榮譽(yù)。它向我們昭示:在全力解決“卡脖子”技術(shù)難題的同時(shí),夯實(shí)基礎(chǔ)理論研究同樣至關(guān)重要
當(dāng)中國(guó)基建走向“深地”、“深海”、“深遠(yuǎn)海”,面對(duì)前所未有的復(fù)雜挑戰(zhàn)時(shí),我們沒(méi)有現(xiàn)成的答案可以照搬。我們必須擁有源自底層原理的創(chuàng)新能力
這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng),是對(duì)所有堅(jiān)守在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域科研人員的最好激勵(lì)。它告訴我們:中國(guó)工程師,不僅能架橋修路、創(chuàng)造奇跡,更有智慧去揭示支撐這些奇跡背后的第一性原理。
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