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  创新岩土科学技术 服务国家建设工程 —— 中国科学院武汉岩土力学研究所成立50周年

   和风送金秋,花香飘万里。在这个收获的季节里,中国科学院武汉岩土力学研究所(以下简称武汉岩土所)迎来了她的50周年华诞。五十年来,经过几代人的共同努力,特别是我国改革开放和中科院实施知识创新工程试点以来,在中科院、湖北省委、省政府的领导及社会各界的大力支持下,武汉岩土所不断发展壮大,已建设成为我国岩土力学与岩土工程研究领域的重要力量,为国家科技发展及经济建设做出了贡献。

   武汉岩土所成立于1958年10月。根据当时中南地区工农业蓬勃发展的需要筹建,主要计划从事船舶推进内燃水泵及深耕犁的研究,名称为中国科学院武汉力学研究所。1959年发展为五个研究室、二个组、一个综合加工厂,规划主要从事空气动力学研究。1961年改为中国科学院中南力学研究所,由武汉力学研究所110人、武汉机械所44人、广州力学研究所合并建立。其学科方向转为岩土力学为主,水动力学为辅。1962年12月14日,改名为中国科学院武汉岩石力学研究所。1963年9月26日,改名为中国科学院岩体土力学研究所。1970年12月更名为中国科学院湖北岩体土力学研究所。1978年12月改名为中国科学院武汉岩体土力学研究所。1985年4月23日改名为现名中国科学院武汉岩土力学研究所。

(一)

   武汉岩土所是中国科学院专门从事岩土力学基础与应用研究、以强烈工程背景为特征的综合性研究机构。已故国际著名岩土力学专家陈宗基院士为研究所的创始人。2002年3月武汉岩土所进入中国科学院知识创新工程试点系列,武汉岩土所围绕国家重大基础设施建设中的关键岩土力学和岩土工程问题及高新技术集成为主线,开展大规模地下空间、高陡边坡、复杂地基和环境岩土力学基础性、战略性、前瞻性的创新研究。

   武汉岩土所建所50年来,坚持以任务带动科学、紧密结合国民经济建设,承担了大量国家、地方和企业科研项目,在能源(水电、核电、火电、煤炭、石油)、资源(海洋开发、矿山)、交通(公路、铁路)、城镇建设、国防工程及岩土工程灾害防治等众多领域,取得了丰硕的科研成果,其中获省部级三等以上成果奖147项(包括国家科技奖励和省部级一等奖以上成果奖54项)。授权专利105项(其中发明专利24项、实用新型专利81项),待授权发明专利31项。专著与译著42部,计算机软件著作登记权47项。

   岩土力学是一门工程性很强的应用基础学科。从1962年起,武汉岩土所就十分注重根据国家工程建设的重大问题和学科发展的前沿问题,在岩土力学理论、实验技术、工程应用方面进行了深入研究和探索,创立了岩石流变力学的试验方法和理论体系,提出了粘土结构力学和卡片结构新学说,为我国岩石力学的发展奠定了良好的基础,为解决复杂地层中岩石工程的安全问题做出了重要贡献。

   武汉岩土所依托大冶铁矿边坡工程稳定的研究,最早在国内系统开展了现场大规模岩石力学试验,提出了高陡岩石边坡的设计方法,为我国第一次自主设计大型露天矿边坡提供了依据,开拓了岩土力学研究领域,被誉为岩土力学研究领域的“黄埔军校”,培养了岩土力学研究领域的大量科技人才。

   武汉岩土所成立与发展初期几经更名,最后确定岩土力学为专业研究方向,当时重点是以长江三峡工程为研究目标。葛洲坝作为三峡的前期试验工程,武汉岩土所投入了大量科研力量。1972年,原副所长、中国科学院院士陈宗基先生对葛洲坝工程原设计方案提出带根本性的修改意见;1981年又应邀到中南海参加商讨葛洲坝大江截流问题会议,对大坝稳定发表了结论性意见,并到现场提出关键性意见,使大江成功截流。中国工程院院士葛修润研究员完成的长江葛洲坝二江泄水闸稳定性有限元分析等研究项目,为葛洲坝工程作出了重大贡献。三峡工程正式启动后,武汉岩土所在三峡工程永久船闸三维有限元弹性分析和脆-塑分析,坝段深层抗滑稳定有限分析、大坝建基岩体质量快速测定方法研究、临时船闸和升降机之间隔墩岩体力学现场研究、库区重大危险性崩塌滑坡监测方法与预报判处研究等项目研究中取得了一系列成果,其中,省部级三等奖以上的奖项达13项,部分领域还作出了关键性贡献。

   目前,我国的岩石力学强度、变形与流变特性的室内和现场实验研究方法与设备,主要是以武汉岩土所为主开展的大冶铁矿露天边坡和葛洲坝坝基稳定性研究过程中建立起来的。武汉岩土所提出的孔径变形地应力测量方法是当前国内外地应力测量的主流方法之一。

   进入20世纪80-90年代,武汉岩土所研究工作进入了成熟发展时期。在计算岩石力学、智能岩石力学、施工过程力学、岩石流变力学、特殊土土力学、岩石动力学、地下工程与地下空间、边坡工程与滑坡防治、地基工程、能源地下储存与废弃物处置以及岩体变形三维非接触式测量、原位测试技术、桩基检测技术、细宏观实验技术、数字钻孔、地质信息系统等方面形成了独特的优势,取得了一大批科研成果。这期间,在学科发展与工程应用方面取得显著业绩的研究方向为:岩体施工过程力学的理论研究;地下采矿中不良岩层巷道稳定性研究;高大工程边坡稳定性研究与滑坡防治;海洋土研究。

   武汉岩土所是中国岩石力学与工程学会挂靠单位之一,也是其下属的地下工程与地下空间分会、岩石动力学专业委员会和中国力学学会岩土力学专业委员会挂靠单位。承办/主办的《岩石力学与工程学报》和《岩土力学》以及协办的《岩土工程学报》是国家科技核心期刊,也都是EI核心版收录期刊。

(二)

   武汉岩土所始终坚持用科学人才观,推动人才强所战略。建所初期就根据岩土力学学科人才成长的特点,坚持理论与实践相结合、室内与室外相结合、宏观与细观相结合的育人方针,培养造就了一大批活跃在我国岩土力学界拔尖人才,为我国岩土力学这门新兴学科的发展做出了突出贡献。同时为岩土所人才队伍的发展壮大奠定了坚实的基础。

   随着时代的发展,武汉岩土所不断提升人才队伍建设的力度,注重人才环境条件建设。特别是实施创新工程以来,研究所充分调动全所人力资源,加强人才队伍建设,建立完善的人才动态优化机制、激励人才成长评价与考核机制以及稳定关键人才的长效机制,不断加强创新队伍建设和人才培养工作。队伍结构优化,整体素质提升,学术带头人不断增多,知识化、年轻化的管理队伍基本形成,优秀人才大量聚集,流动队伍建设长足发展,初步形成了科技创新与技术支撑配套、精干高效、富有创新活力、和谐团结的人才队伍,为研究所的科技创新和持续发展提供了人才保障。

   武汉岩土所现有职工313人,其中科技人员171人,含中国工程院院士1名,研究员30名,副研究员、高级工程师44人。有973项目首席科学家2人,光华工程科技奖青年奖1人,国家杰出青年基金获得者2人,教育部“长江学者”1人、中国科学院“百人计划”3人,首批新世纪百千万人才工程国家级人选3人,中国青年科技奖2人,一批学科带头人脱颖而出。

   作为中国科学院研究生院武汉教育基地成员单位之一,拥有一支学术水平高、治学严谨、工程经验丰富的研究生导师队伍。自进入知识创新工程以来,通过全面调整与建设,为研究生的学习、生活和科学研究提供了优越的条件。在稳步提升招生规模的同时,注重提高生源质量。研究生规模达165人,进站博士后28人。2004年国内外高访和客座研究人员近20人(其中国外学者超过10人)。目前,流动队伍与基地内科研人员比例超过1.7:1,业已成为科技创新的一支重要生力军。

   为了圆满完成三期创新目标,实现可持续发展战略,武汉岩土所未来5-10年,将培养造就一批本学科领域在国内外有重要影响力的将帅人才,实现科技人才队伍创新能力的跨越式发展,创新队伍规模发展到158人,流动队伍300人左右,在学研究生170人左右。同时,注意引进与培养党政科技管理人才与高技能支撑人才,使人才队伍规模和结构整体上得以优化,实现人才的良性发展和国际化。

(三)

   高度重视科研平台建设是武汉岩土所发展壮大的基本保证和成功经验,也是技术集成创新能力的高度体现。五十年来,武汉岩土所坚持以自主创新为主、引进为辅的方针,结合国家需求和学科发展的需要,不断创新实验技术加强设备建设,经过几代科技人员的努力,逐步建立了具有国际先进水平的宏细观以及静动态结合的室内实验系统、岩土工程模型试验系统、现场实验系统及数值仿真的综合研究平台。

   建所初期,根据当时研究岩体变形特性、强度特性、振动特性、流变特性及应力状态研究的需要,自主研制了一批各种特性测试的传感器,如压力盒、应力计、速度计、加速度计、位移计、压力枕、流变仪等。

   二十世纪70-80年代在国内率先引进了刚性压力机,研制了RT3岩石真三轴仪、RDT-10000型岩石高温高压三轴仪、DSZ-500土动三轴仪、岩石剪切流变仪、36-2钻孔变型计、钻孔弹模计、桩基检测仪等。

   二十世纪90年代以后,特别是在知识创新工程的支持下,自主研制了RMT150系列、化学溶液(流动或孔隙水压力)与单轴压缩下岩石破裂过程的宏细观实验系统、岩石渗流实验系统、岩土高温测试仪、岩石高温高压流变仪、煤岩吸附-渗透-力学耦合特性测定仪、二氧化碳-煤岩反应器、岩石低渗透仪、数字钻孔摄像系统、多通道地震仪、二维物理模型试验系统、位移控制大型直剪仪、隧道自动定位监测系统、滑动变形计、地应力测试系统、爆破振动监测系统、SYS智能声波仪、工程浮点动测仪系列等。引进购置了GPS、全站仪、测斜仪、地质雷达、声发射测试系统、土动三轴实验系统、GDS三轴实验系统、环剪仪、非饱和土实验系统、土三轴剪力仪等。

   武汉岩土所现有设备60%是自主研制的设备,并获得了一批国家发明和实用新型专利。而且,一部分研发设备已经市场化,SYS智能声波仪和工程浮点动测仪系列市场份额已占全国的50%以上并销往新加坡、越南等多个国家;开发的RMT150系列岩石力学实验机,集拉、压、剪等多功能于一体,其集成技术较美国MTS公司早4-5年,目前许多高校和科研单位都引进了此设备。

   为了促进岩石力学与工程国家重点实验室的建设与发展,在国家、院、所三级部门单位的支持下,武汉岩土所规划进一步研制岩石低渗伺服仪,引进MTS实验机、岩石三轴流变实验系统、土大型三轴仪等重大装备和实验系统,使武汉岩土所的科研实验平台建设处于国内领先水平,促进对外交流与合作,保证岩土力学学科发展与国家岩土工程建设的需要。

(四)

   进入创新三期以来,在全面分析研究所发展潜能、优势领域、队伍状况、国家战略需求、学科发展态势的基础上制定了武汉岩土所的战略发展规划和目标:

   开展国家重大基础设施建设、能源地下储存、核废料深地质处置、二氧化碳地中隔离中的关键岩土力学与工程问题研究。建立新的学科分支-环境岩土力学,形成相关的重大岩土工程安全性分析、评估、监测、控制、检测等关键技术。

   建立以武汉岩土所学术思想为指导,研究力量为骨干的创新基地,造就本学科领域在国内外有影响力的原始创新、关键技术创新和集成研究创新的科学家群体,建设与完善保障武汉岩土所持续发展的体制和机制,建立和健全研究、支撑与管理队伍体系,实现“创新跨越、持续发展”,把武汉岩土所建设成为本学科领域的国家科技创新基地和国际高水平研究机构。

    1、调整学科布局、培育新的学科生长点

   创新二期根据国家工程建设重大需求提出的许多重要基础性难题和高技术难题,结合由此产生的岩土力学学科热点和难点以及岩土所学科的优势,对原有学科进行了大幅度的调整。重点建设和发展理论岩石力学、环境岩土力学和特殊土土力学等优势学科,对能源与废弃物地下储存等方面作出重点部署,培育新的学科增长点。

   创新三期基于岩土力学与工程学科的国家战略需求与世界科技前沿发展态势,结合“交叉和重大科学前沿”、“先进能源科技创新基地”、“资源与海洋科技创新基地”和“生态与环境科技创新基地”规划,部署了“复杂环境下岩土介质力学性状及其在工程作用下的演化机制”1个长期科学计划,“重大岩土工程基础设施建设与环境协调”、“能源及废弃物地下储存与环境安全”2个重大战略性研究主题和“岩土体赋存环境测试技术”、“多场多相岩土介质力学特性”、“岩土工程稳定性分析理论与控制技术”、“工程地质灾害预测与防治”、“岩土工程信息化”5个学科方向”。促进优势学科发展,形成新的学科增长点。

    2、部署领域前沿课题

   针对西部开发、三峡库区蓄水、水电工程、矿山开采、高速公路、铁路建设等国家发展的重大需求,对这些研究领域中的关键科学问题进行前沿领域部署。创新以来安排和投入995万元用于前沿课题部署,共部署重大项目18项与前沿探索项目54项,青年人才基金13项、开放基金课题85项。这些前沿课题部署为培育新的学科增长点、培养青年科技人才、争取国家基础科研课题打下了坚实的基础。

    3、创新科技体制与机制

   根据学科布局和学科特点进行了科技组织结构调整。2001年12月经过调整充实的岩土力学自费开放实验室被批准成为中国科学院重点实验室,2002年12月根据创新任务重新组建的岩土工程研究室被批准为湖北省环境岩土工程重点实验室。2007年1月国家科技部批准建设岩土力学与工程国家重点实验室。部署并成立了16个学科方向组,完成了科技创新主体的结构调整,为科技创新目标的实现提供了组织保证。

   根据国民经济建设发展的需要和市场运行规则、准入制度,完成了中国岩土工程研究中心、岩土工程检测中心的组织结构和人员调整,使之成为技术孵化和科技成果转化的有效载体。

   根据“分层管理、责任到人、公正公开、务实创新”的管理理念,完成了机关组织结构的调整,形成了机关三大管理系统。建立了“分层管理、目标管理、质量管理”的三元结构管理模式和决策、用人、分配、考评、资源配置和开放联合等方面的运行机制。全面推行所级ARP管理体系,认真贯彻院公共事务管理标准并制定了几十项新制度,实现了体制、管理和机制的创新,保证了科研、管理活动有序高效地进行。

    4、提升科研园环境和功能

   在院专项经费支持和自有资金的匹配下,武汉岩土所顺利完成了“科研大楼改扩建工程”和“园区环境治理工程”两项“十·五”基建项目。科研大楼改扩建面积7920平方米,科研办公、实验室、职工文体活动用房得到全面改善和提高。

   园区改造面积5270平方米,拆除危房、旧房4158平方米。并新建篮球场、.羽毛球场,彻底改变了脏、乱、差的面貌。投入70余万元经费进行了网络设备更新、远程教育和视频会议系统建设,配合实施中国科学院资源规划(ARP) 建设工程。

   “十一五”期间,还将在国家的支持下,投资1654余万元新建一栋3000平方米“能源与废弃物地下储存实验楼”,全面改造物理模拟实验大楼。彻底改善科研环境,使武汉岩土所面貌发生了根本性的变化,提升了整体服务功能,为创新工程实施提供坚实的物质基础和条件。

    5、有岩土所特设的创新文化初见成效

   通过素质教育、标识设计、文体活动、环境建设、制度建设、文明创建和所务公开等一系列创新文化建设活动等,提出了文化理念。武汉岩土所主旋律:任务带动学科,基础促进应用,技术服务工程;武汉岩土所管理理念:分层管理、责任到人、公正公开、务实创新;武汉岩土所精神:团结协作,重在实践,开拓求真,敢为人先。全所上下形成合力,紧紧围绕创新目标,倡导和宏扬岩土所精神,积极推行所务公开,坚持依法治所,促进制度建设,加强领导班子建设和组织建设,建立健全监督机制。通过双文明建设活动,涌现出湖北省十大杰出青年、湖北五一劳动奖章、湖北青年岗位能手、党风廉政先进集体、委级先进党支部等先进人物和集体,职工精神文明水平大幅提升,武汉岩土所连续三届被中共湖北省委授予省级“文明单位”称号。

   在创新文化建设中,党委高度重视在工作中弘扬科学精神,发挥院士、知名专家学者思想库作用,为科学普及和社会发展献计献策。由武汉岩土所专家提出和建议的方案的到政府的重视和支持,正在向服务社会的科学研究方向转化,成为新的学科研究增长点。

   ——“白鹤梁”无压容器保护方案顺利实施。葛修润院士以高度使命感、责任感,以创新思维科学的提出的三峡一号文物“白鹤梁”古文物水下保扩方案,得到全面实施。2006年4月,“白鹤梁”最后一项水下主体工程通过国家验收,标志着这项举世瞩目的工程全面建成。

   ——参与“武汉光谷”等建设提案。本所科学家参与“武汉光谷”建设提案,为光谷建设献计献策,受到武汉市委的表彰。本所专家关注社会热点,提出了垃圾产业化研究的新方向和科技园区的建设设想,受到省、市领导层高度重视,成为科学思想与社会实践紧密结合的典范。

   ——CO2地中隔离研究成为新的学科增长点。本所科学家根据国际学科前沿和制约经济发展的能源问题,提出了CO2地中隔离研究的新思想,得到中央政治局委员曾培炎同志的批示。以能源与地下废弃物为研究对象的研究中心应运而建,获得中国科学院百人计划支助,2006年已初步建成了实验过程的室内科学装置。

   ——能源地下储存建议获得实施。在武汉分院支持下提出了在湖北省应云盐矿开展能源地下储存可行性研究建议,得到省委省政府的高度重视,中央政治局委员湖北省委书记俞正声同志为此专门批示。2005年“湖北省层状盐岩能源地下储备可行性研究”获省科技攻关计划重大项目支持,步入实施阶段。

   ——提出了城市垃圾处理建议。针对大量产生的城市垃圾处理的重点难题,提出了武汉市在垃圾处理工作中采取垃圾分类收集、垃圾减量化预处理、垃圾处理厂分区生态修复及实现生态修复的构想等,得到湖北省委书记罗清泉、武汉市市长阮成发等领导批示,前期研究已被列入武汉市2008年科技攻关项目,对武汉市加快资源节约型、环境友好型社会建设具有重要意义。

   回首过去,展望未来,在党中央、国务院的改革方针指引下,在中科院的正确领导下,经过半个世纪几代科研人员的不懈奋斗,武汉岩土所正处在一个新的历史起点上。广大科技人员信心百倍,将以邓小平理论、“三个代表”重要思想为指导,认真贯彻党的十七大精神,深入学习实践科学发展观,按照中科院新时期办院方针的要求,进一步开拓创新、团结奋斗,为把武汉岩土所建设成具有国际先进水平的岩土力学与岩土工程科研机构而努力奋斗。

 
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