1、课题来源与背景 【课题来源】：国家自然科学基金面上项目：随机场-有限元-离散元并发耦合的岩土材料多尺度破坏过程建模与实验验证，51678578 【课题背景】：瞄准软土-城市隧道耦合体系损伤识别诊断与动态安全控制这一科学问题，结合处于复杂孕灾环境中的典型城市隧道工程，针对体系损伤渐进演化与诊断方法、结构安全服役性能量化、施工安全控制和动态感控技术进行了系统的研究和技术实践。

    2、技术原理及性能指标: （1）建立非均质多孔岩土材料变形与破坏的多尺度计算模型，提出复杂应力作用下多孔隙岩土体损伤渐进演化计算方法，建立考虑损伤的软土-城市隧道耦合体系结构计算方法，探究耦合体系损伤演化机理。 （2）建立考虑不确定性影响的软土-城市隧道横纵向力学行为统一计算模型，构建基于随机集有限元-概率神经网络的结构损伤评估模型，实现软土-城市隧道耦合体系耐久性演化机制及寿命预测的量化研究。 （3）建立针对城市地下工程-地质灾害的特征量化描述与表征方法；构建三维可视化模型，通过多维多元信息融合，使不同类型的传感器信息有效耦合和汇聚，建立面对城市地下工程-地质灾害的高精度监测体系。

    3、技术的创造性与先进性: （1）在软土-城市隧道耦合体系地质参数综合采集技术方面，系统性构建了基于多视角的数字化软土地区工程地质信息综合采集及融合技术及平台，该平台集成了多途径、多视角和多时段的数字化地质信息，通过多信息共享实现了跨尺度和跨视域的软土分布区多视角地质数据融合。 （2）在软土-城市隧道耦合体系的损伤演化机理方面，建立了考虑不同尺度上不均质性的软土多尺度随机场模型，提出了随机场模型与多尺度数值模拟计算的耦合算法。在此基础上，搭建了基于多尺度随机场理论的非均质软土损伤渐进破坏计算方法。 （3）在软土-城市隧道耦合体系的全生命周期感控技术方面，发明了一系列适用于软土-城市隧道耦合体系的动态感控方法和硬件装备，基于BIM、物联网以及云计算平台研发了与之匹配的安全自动化监测云平台，建立了考虑损伤演化进程的动态安全性能诊断系统，实现了大面积长距离在线感知和实时信息反馈。

    4、技术的成熟程度，适用范围和安全性: 本项目中的“软土-城市隧道耦合体系地质参数综合采集技术”及“土-城市隧道耦合体系的全生命周期感控技术”等相关技术形成产业化，可推广应用于软土底层条件下隧道工程中，在此基础上可进一步推广应用于其它软土环境城市地下工程中。本项目成果的现有应用情况及取得的经济社会效益直接反映了其具有很好的推广应用前景，也证明了本项目研究成果能够有力的推动了我国软土隧道工程修建技术的进步。

    5、应用情况及存在的问题 【应用情况】：项目研究成果主要目前已经应用于广州地铁7号线、21号线、深圳地铁8号线、16号线、南湖路湘江隧道、怀邵衡铁路沿线隧道工程等多项隧道工程，为解决软土地层中隧道工程的施工难题，保障施工过程中隧道工程及周边建筑物的安全发挥了重要作用。 【存在问题】：本研究研发了相适应的自动化监测平台和传感设备，可以满足高精度、全自动化的地下工程监测数据快速采集反馈的要求，但地层条件的复杂性和地下结构的维养复杂性对监测手段的耐久性和可更换性提出了挑战，对这一问题同样需要进一步的深入研究。

    6、历年获奖情况: （1）中国产学研合作促进会合作创新成果奖二等奖：固流耦合作用下地下工程动态施工与安全控制创新应用 ；（2）广东省科技进步奖二等奖：富水环境城市地下工程施工安全动态控制技术与应用 ；（3）天津市技术发明奖二等奖：浅覆不均匀地层大直径盾构水下隧道关键技术及应用 ；（4）广东省力学学会科学技术奖（发明奖）一等奖：岩土-地下结构耦合体系力学行为演化的动态感控关键技术及应用 ；（5）广东省土木建筑协会科学技术奖一等奖：城市地下结构施工安全动态管控理论研究与应用 。