防灾减灾工程及防护工程学科

防灾减灾工程及防护工程学科

青岛理工大学防灾减灾工程及防护工程学科于2000年获硕士学位授予权，并于同年被列为校级重点学科，2005年被评为省级重点学科。设有岩土灾害与G IS预测系统、结构抗震与防护、地质灾害非线性动力学评价与防治、结构抗火及防火减灾工程4个稳定的研究方向。本学科共有教授13人，副教授16人，获得博士学位人员18人，其中博士生导师5人，曾指导和正在指导博士研究生共12名、硕士生76名。近五年获国家级、山东省教学成果二等奖、三等奖多项。

防灾减灾工程及防护工程学科近几年共获国家科技进步二等奖1项，省部级奖项16项。发表学术论文310篇，被国际三大检索收录96篇，著书11部。该学科近几年共完成6项国家级项目，60余项省部级项目和横向课题。目前在研国家级项目有5项，其中国家十五攻关重点项目1项、973项目子课题1项，国家自然科学基金2项；省部级项目13项及49余项重大横向课题。

该学科积极参与国内外学术交流，聘请国内外知名学者到本学科任教或讲学，郑颖人、卢耀如2位院士是本学科的特聘院士。与美国得克萨斯大学、瑞士苏伊士大学、日本九州大学、日本千叶大学和德国大学保持稳定的合作关系。

近年来，防灾减灾与防护工程学科在以下方面取得了标志性成果：

（1）基于3S技术研制了“边坡稳定性预测预报3S系统”和“开采沉陷可视化工程分析设计系统”，已应用于三峡工程、国防工程、高速公路及兖矿集团等多项大型工程中。成功地进行了巴东新城镇搬迁选址，为国家避免了近6亿元的经济损失；不完全取证，成果应用于工程，目前累计新增产值55296.261万元，新增利税6808.285万元，增收节支62961.816万元。多项研究成果被评价为国

际领先水平，于04年获国家生产安全监督管理总局科技进步一等奖、06年获国家科技进步二等奖。

（2）以“山东省地质环境与效应工程技术研究中心”等研究机构为依托，组织与完成由本学科承担的国家“十一五”科技攻关项目、国家自然科学基金项目、山东省“十一五”重大规划研究课题等项目的研究与开发工作，主要研究成果“长江三峡链子地质灾害防治监测预报”（国务院专项）、“高陡堆积层边坡稳定性预测预报理论研究”（中科院基础理论项目）等，已成功应用于多项大型工程实践中，取得了显著的经济与社会效益。

（3）在我国较早进行建筑结构火灾行为方面的研究，得到了国家“973”项目、国家自然科学基金、中科院创新工程项目、山东省重点科技项目的支持，并参加了美国国家标准与技术研究院（NIST）的建筑与火灾安全研究计划，自行研制建成了国内高校最大的结构火灾试验台,并开展了系列结构构件火灾行为试验研究和理论分析，有关成果得到了同行专家的高度评价，并于2004年获山东省科技进步二等奖，相关专著《混凝土结构的火安全设计》已在科学出版社出版。

（4）完成了亚洲混凝土模式规范，提出的“整体式钢筋混凝土框架节点设计建议”被美国混凝土学会的“设计建议”采用；完成了第五批国家规范课题“高强混凝土在压剪应力作用下的受力性能与强度破坏准则”的课题，提出了多种新型结构体系和实用技术。

“十一五”期间，本学科将以省重点学科为契机，在学校、土木学院的领导下，充分发挥本学科的人才优势、学科优势，在学术技术创新、学科建设、人才培养方面取得更大的突破。充分发挥我校防灾减灾与防护工程学科在山东省的龙头作用，通过科技创新和技术服务，在“半岛城市群”建设中发挥领军

作用；降低各种灾害对人民群众的损失，促进青岛地区的经济发展，改善山东人民生活水平。

研究方向一：混凝土结构的耐久性

1. 特色

混凝土结构由于耐久性原因而破坏是多种因素综合作用下的损伤过程。本研究方向通过对混凝土的渗透性和服役期内环境条件对渗透性影响的研究，以微裂缝和孔隙作为混凝土劣化的初因，考虑环境与荷载的作用使孔隙、裂缝扩展与连通，外界气体、水分和侵蚀性介质通过裂缝和孔隙进入混凝土体，如此反复，使混凝土碱度降低、剥落、开裂及其中钢筋锈蚀，最终导致结构破坏。研究中采用实验室试验、现场试验和在役工程结构取样分析相结合的方法，利用先进的测试手段，研究结构使用状态、材料性能及破坏规律，研究高耐久性混凝土、修复材料与技术、使用寿命预测模型等。主要专题有：高强与高性能混凝土，混凝土早期开裂控制，渗透性与耐久性的关系，开裂与侵蚀环境下混凝土劣化的关系，混凝土防水处理及其耐久性，渗透型涂料在混凝土表面的渗透与作用机理，根据碳化理论和氯离子扩散机理建立混凝土结构使用寿命预测模型等。

2. 学术地位

主持完成了多项国家、省、部和市级科研课题和多项国际合作项目，培养硕士研究生17名，已有6名毕业并获得硕士学位。自2002年5月，赵铁军教授被西安建筑科技大学评聘为防灾减灾工程与防护工程专业的博士生导师，目前指导博士研究生2名。山东省混凝土结构耐久性工程技术研究中心落户我校。2002年8月7~8日我校成功举办了International Seminar on Mainten ance and Repair of Reinforced Concrete Structures, 2003年9月16~20

日赵铁军教授在德国参与组织了6th International Conference on Materia ls Science and Restoration, 2004年2月18~19日我校与中国工程院土木水利建筑学部共同组织了“重大土木工程混凝土结构耐久性设计讨论会”，2 004年4月27~29日我校与中国土木工程学会高强高性能混凝土委员会共同组织了“高强与高性能混凝土第五届学术讨论会”。由我校牵头组织编写的《山东省混凝土结构耐久性技术规程》已在山东省内执行。

3. 作用和意义

当前和以后相当长时期内混凝土都（将）是世界上用量最大的人造材料，并广泛应用于各种土木、建筑、水利、交通、军事等工程之中。近20年来，我国进行了有史以来最大规模的基本建设，每年的混凝土用量都居世界各国之首；而且专家预计，我国这样大规模的基础设施建设至少还将继续20年。国内外大量的工程实践表明，看似无比坚硬的混凝土材料并不像人们想象的那样坚固、耐久。由于过去对混凝土结构耐久性的重视不够，美国和欧洲一些工业发达国家正面临着大量混凝土结构基础设施老化问题，需要投入巨资进行修复或拆换。如果我国不认真对待混凝土结构的耐久性，基础设施大修的时期不久就将到来，由此引发的技术、经济、资源、能源及社会可持续发展等问题将十分严峻。本方向的研究有助于这些问题的解决，因此具有重大的技术、经济和社会意义。

研究方向之二:结构抗火及防火减灾工程

1. 特色

结构抗火及防火减灾工程研究方向面向国家火灾安全重大需求和世界火灾科学研究前沿，是结构工程和火灾安全工程的学科交叉，主要对火灾中建筑结构的行为及建筑结构抗火基本理论与防火可靠度进行研究。主要的研究特色

有：（1）根据建筑结构空间火灾特点、导热过程确定火灾充分发展阶段的温度，并基于钢筋和混凝土不同温度下应力—应变关系和强度变化，对火灾中受荷载的混凝土结构、钢结构等各种结构形式进行热—力耦合作用下的火安全基本理论研究；（2）物理模化技术是解决结构安全工程学中许多重大问题的最重要、最基本的技术之一，该研究方向利用本校研制的结构火灾试验平台，率先通过系列足尺寸结构试验探索建筑结构在空间火灾下的性能规律，已经进行的足尺试验有3跨钢筋混凝土连续楼板、后张无粘结预应力混凝土连续楼板、压型钢板与混凝土组合连续楼板、轻型钢结构、H型钢钢结构等水平、竖向承重构件的试验，掌握了这些结构在热—力耦合作用下的性能规律，为将现行的“处方式”设计理论向以火灾风险评估和火灾动力学为基础的性能化设计理论的转变提供了可靠的试验研究结果；（3）对基于足尺寸结构试验得到的试验研究结果进行数学仿真模化定量分析，验证建筑结构火灾的全过程对结构的影响规律，引入国际领先的性能化设计新思想建立并制定建筑结构的抗火设计理论和应用规程。

2. 学术地位

本研究方向经过积累和发展已经形成了稳定合理的学术梯队，在火安全基础理论方面的研究，得到了国家“973”项目和国家“十五”科技攻关项目的有力支持。美国国家标准与技术研究院（NIST）从技术层面上制定了建筑与火灾安全研究计划，本研究方向的人员也参加了这一研究计划的中美合作研究课题，并得到国家自然科学基金重大国际合作研究项目和中科院创新工程基金的资助。目前本研究方向建成了国内高校最大的结构火灾试验平台,并开展了系列结构构件火灾行为试验研究和理论分析，已与世界其他国家和地区的先进的

研究工作水平相当。在抗火设计理论方面引入国际领先的性能化设计新思想建立的建筑结构的抗火设计理论改变了采用“处方式”设计理论的局限性，将有助于进一步提高建筑防火设计的水平。该方面工作已在《自然灾害学报》、《安全与环境学报》等刊物上发表论文20余篇，培养3名博士生和7名硕士生，在科学出版社出版专著《混凝土结构的火安全设计》。目前承担科研项目多项，其中国家级3项，省部级6项，科研经费近200万元，“多高层轻钢结构住宅体系混凝土板防火行为的研究”2004年获山东省科技进步二等奖。

3. 作用和意义

随着建设科技和经济的发展，总结“9.11”事件和国内频繁发生的特大建筑火灾的经验教训，加之新结构体系和新材料在建筑结构中的日益广泛应用，我国的结构火安全理论离实际的需求还有很大的差距，建筑结构火灾科学基础理论及火安全设计方法的研究亟待加强，本方向的研究为突破建筑结构在自然火灾时的行为研究奠定了坚实的基础，通过系列足尺寸试验所得到的宝贵试验资料，揭示这些超静定结构温度场的变化规律、火灾蔓延对各种建筑结构水平承重构件和竖向承重构件的影响规律、预应力混凝土结构中预应力筋在火灾下的的预应力损失和各种结构的内力重分布规律，为建筑结构抗火设计基本理论的建立和性能化设计方法提供科学依据。

研究方向之三:地层塌陷灾害及其控制

1. 特色

本研究方向经过近20年的研究和积累，逐步形成了自己的鲜明特色并取得了重要成果，主要包括：(1)针对地下工程开挖引起的地层塌陷、岩体破坏，

并造成大量地上和地下建筑结构、道路桥梁、大坝工程、村庄农田等的严重损害现象，开展采动地层塌陷和岩体破坏的机理研究；(2)研制地层塌陷、岩体破坏的预测预报技术及其防护、控制工程技术；(3)地层塌陷综合治理技术；(4)地层塌陷信息化及其3S预测预报技术等等。

2. 学术地位

本研究方向由长期从事地层塌陷灾害及其控制研究、具有丰富经验的博士生导师、教授和博士组成的稳定学术梯队来支撑。近五年来，承担和完成了国家自然科学基金重点项目1项、国家自然科学基金面上项目4项、国际合作项目5项及省部科学基金和横向课题17项，取得了国内外同行专家认可的科研成果，如，与东北大学合作完成的项目“岩石破裂过程失稳理论及其工程应用”，经四位院士组成的鉴定委员会评价为“整体达到国际领先水平”，并于2004年获国家科技进步二等奖；主持完成的国家自然科学基金项目“采动地层塌陷的协同与突变原理及其控制方法”，由刘天泉院士等组成的鉴定委员会评价为：“成果具有创新性，达到国际先进水平”，并得到了国际岩石力学学会教育委员会主席、欧洲岩石力学学会主席、波兰国家级教授Kwasniewski的高度评价：“开拓性地将分形几何和协同学应用于地层塌陷研究中”；借国家自然科学基金专著出版基金资助主持出版的著作《地层沉陷的非线性原理、监测与控制》被Kwasniewski教授评价为“该书取得了创造性成果，该书是地层沉陷非线性理论到来的标志”，被中国工程院院士、波兰科学院外籍院士、中国岩石力学与工程学会副理事长、中南大学刘宝琛教授评价为“该书是一部内容新颖、富于创造性的专著，是地层沉陷学科的一大进步”，特别是在枯竭矿区（辽宁北票）塌陷灾害治理方面，完成了国家发改委的专项计划，得到前来视察工作的

温家宝总理的好评；在采矿工程井下支护控制覆岩塌陷研究中，主持国家“七五”、“八五”、“九五”及“十五”科技攻关子课题，进行了连续而稳定的

研究。其中国家“八五”科技攻关项目“地下矿山低贫化放矿与顶板塌陷控制

技术的研究”1998年获国家科技进步三等奖，国家“九五“科技攻关项目“梅

山无底柱分段法加大结构参数的研究”2001年获国家科技进步二等奖，国家

“十五”科技攻关项目“大间距集中化无底柱采矿和支护新工艺研究”2004

年已通过科技部组织的技术鉴定，并进入国家“十五”科技攻关滚动资助项目，

认为其成果具“原始创新性”等等，均充分体现出了该方向的研究地位。

3. 作用和意义

深入研究地下开挖引起地层塌陷和岩体破坏的机理、建立更适合工程岩体破坏真实特征的数学力学模型、并利用先进的数值模拟技术予以实现，乃是进行地层塌陷、岩体破坏的预测预报及其防护、控制以及减轻地层塌陷、岩体破坏和地上下建筑结构破坏造成损失的理论依据，对土木工程灾害防护、工农业生产以及国民经济的发展具有重要现实意义；通过近几年的成果转化和应用于生产实践，解决了矿山生产实际问题，创造了巨大的经济效益，共创效益29160万元，新增利税6210万元；同时，丰富了防灾减灾工程及防护工程学科的研究内容，促进了该学科的发展，为社会经济发展做出了贡献

研究方向之四：城市公共安全

本研究方向的特色、学术地位、作用和意义：

1. 特色

本研究方向密切联系我国经济建设和社会发展过程中的客观需求，提炼出城市公共安全的基本问题，在体制、机制和技术依托三个层次上开展了富有特色的研究，并取得了重要成果。主要包括：首次给出了安全工作中预防为主思想的理论依据；结合系统论、突变论、控制论、信息论和非线性理论等，概括出公共安全的双重性（确定性和不确定性）规律。在社会科学的领域，运用耗散结构论和熵增原理，提出了城市公共安全体系的整体性、动态相关性和预决性等问题，研究了城市公共安全系统的开放性问题以及城市公共安全与危机管理的体制和机制；在自然科学的领域，研究城市公共安全与危机管理的科学理论与技术手段问题。对预防、监测预警、应急和处置等技术环节和危机模式应急对策略等方面进行应用基础研究，并结合地方公共安全的实际需要，承担了青岛崂山森林防火视频监控系统、山东泰山森林防火无线视频传输系统、青岛市水利防汛视频监控系统、青岛市人防指挥决策系统和海上110移动视频监控系统等一批项目，组建了山东省城市灾变预防与控制工程技术研究中心，建成了以计算机、视频通讯、网络和空间信息技术等为依托的城市公共安全技术研发平台，相关工作获得中国工程院和中国安全生产科学研究院有关专家学者的高度评价，相关成果已在该领域内有影响的中外期刊上发表。

2.学术地位

2000年以来，承担国家“十五”科技攻关重点项目1项、省级自然科学基金3项、教育部资助项目1项、山东省科技发展计划重点项目1项，青岛市科技发展计划重点项目4项、地方企业和单位委托课题11项。获得山东省科技进步二等奖1项，山东省教育厅实验技术进步一等奖1项，青岛市科技进步一等奖1项。取得省级鉴定成果2项，青岛市鉴定成果4项。培养研究生28

人。在国内外发表科研论文120篇，SCI、EI收录12篇，出版专著3部。同

中国科技大学、中国安全生产科学研究院、美国University of Nebraska -L incoln、加拿大瑞尔森大学、以色列魏茨曼科学研究所、巴西里约热内卢联邦

大学等国内外高校和科研机构建立了密切的学术交流与合作关系，培养硕士研

究生25名，合作培养博士生4名。主办和协办全国性学术研讨会5次。结合

承担国家“十五”科技攻关项目，对公共安全的研究对象、范围和内容进行了

界定，初步建立了具有鲜明交叉学科特色的公共安全学科体系。

3.作用和意义

人类对自然资源的掠夺和对自然环境的破坏使得自然灾害的频度和强度不断上升，海洋灾害、气象灾害、交通、水患、火灾、地震和生物灾害等无不时刻威胁着城市的公共安全。城市人口密集和财产密集的特点，使得城市各类事故的直接损失特别巨大，各类灾害对城市安全的威胁比以往任何时候都更为严重。本研究方向从研究我国公共安全现状入手，确定城市公共安全建设要素，寻求改进和完善城市公共安全体系的途径。其学术领域宽阔，研究内容丰富，是对现有安全工程与技术领域的重要拓展，国家中长期科技和技术规划战略研究第九专题明确了公共安全科技问题的体系结构，在此框架内，对公共安全和危机管理的基本问题研究和探讨，有助于提升我国在国际公共安全研究领域的学术地位，并通过技术进步促进机制和体制的革新，实现公共安全资源的共享和优化配置。