零的突破！黄林冲：在不确定性中探寻确定性

日前，国家知识产权局公布第二十五届中国专利奖授奖决定，中山大学黄林冲教授科研团队的核心专利“一种深部岩体分区裂化监测装置和方法（ZL202010418096.9）”（专利发明人：黄林冲、马建军、梁禹、赖正首、陈海南、党文刚）获得中国专利奖银奖。该项目为中山大学自参评中国专利奖以来获得的最高奖项，实现了我校多年来在该奖项金银奖级别上零的突破。

在本届评选中，中山大学作为第一专利权人，共荣获银奖1项、优秀奖2项，获奖总数创历史新高，在全国高校中并列第二。

黄林冲，中山大学“逸仙学者”特聘教授，教育部宝钢优秀教师、广东省普通高校创新团队负责人、广东省教学名师。现任中山大学土木工程学院常务副院长、隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室（中山大学）副主任。

黄林冲团队紧密围绕“岩土-地下结构耦合体系的力学机理与安全控制”关键科学问题开展理论、技术与应用研究，在岩土-地下结构的灾变机制、多尺度计算方法、大型数值计算软件开发、试验装置研制等方面，取得了系列创新成果，为复杂环境下重大基础设施防灾减灾及安全运维提供技术保障。

近五年，他荣获广东省科技进步一等奖、广东省技术发明一等奖、中国岩石力学与工程学会科技进步一等奖、深圳市科技进步奖一等奖、中国专利银奖、詹天佑铁道科学技术奖-成就奖等各类科技奖项10余项。

“明者防祸于未萌，智者图患于将来”

随着我国“交通强国”“能源强国”战略的深入推进，隧道、地下空间等工程不断向深部发展。然而，在复杂的深部环境中，岩体在强大地应力作用下，会围绕隧道出现一系列环向的、多层级的破裂现象，我们称之为“分区裂化”。这与浅层隧道单一的松动圈完全不同，其机理更为复杂，是隐蔽性强、复杂性高、危害大的技术挑战，一旦控制不当，极易引发灾难性事故。

习近平总书记在主持十九届中央政治局第十九次集体学习时强调：“坚持从源头上防范化解重大安全风险，真正把问题解决在萌芽之时、成灾之前。”

对于深部岩体工程，最大的“祸”莫过于难以察觉的“分区裂化”；而最有效的“防”，则在于萌芽状态的精准感知。

而当前，对“分区裂化”进行有效监测，是世界性难题。传统技术主要存在三大瓶颈：一是监测精度不足，数据不准；二是监测适用性差，难以适应复杂环境；三是监测范围有限，无法全面覆盖。

面对上述挑战，黄林冲团队经过潜心攻关，成功开发了核心专利“一种深部岩体分区裂化监测装置和方法”，实现了三大原创性技术突破：

“从间接到直接”

研发深部岩体直接接触监测设备。传感器直接作用于岩体侧壁，实现100%的接触度，大幅提升监测精度，解决“精度不足”的问题；

“从单点到多点”

创造性利用约束装置将定位器送至监测孔孔壁，定位杆上设置了多个定位器，可以监测不同位置处围岩的位移，解决“适用性差”的问题；

“从局部到全局”

通过模块化组装，可大范围、多角度、全方位监测岩体分区破裂带及局部大变形，获取围岩任意位置相对变形，解决“范围有限”的问题。

“一种深部岩体分区裂化监测装置和方法”获中国专利银奖

目前，该技术已广泛应用于城市地下空间开发的安全预警、深层地热资源开采以及南海岛礁建设等多个国家战略领域，推动该领域理论研究与工程技术发展，形成创新示范工程20余项，获央视等主流媒体报道，产生了显著的社会效益和可观的经济效益。

“在不确定性中探寻确定性”

隧道工程界，人们常有“上天容易、入地难”的说法，随着我国隧道与地下工程建设面临的地质条件越来越复杂，施工中突水突泥、塌方等严重地质灾害时有发生。工程安全的重要性无需多言，但如何能够实现，这就需要科学的研究。

“我们从物理和力学性质出发，分析变形和倒塌机理，在这个过程中，有时需要建立适当的模型进行计算模拟，有时需要设计室内模型试验进行校准，有时需要现场试验来验证。通过这些工作弄清结构发生变形的规律后，我们便能据此设计更有效的加固与维护措施，同时推动材料和加固技术的改进；当加固完成后，还需对其效果进行评估，以确保方案真正发挥作用。因此，我们的研究是‘一条龙’链条式的。”黄林冲介绍。

在这些研究中，黄林冲的团队更加关注的是“岩土-地下结构耦合体系”，因为这个体系具有力学参数、外荷载不确定，以及刚度差异大等特点，导致耦合体系计算尺度不统一、空间变形不协调、应力分布非线性，演化机理难厘清。岩土本身有很强的不确定性，它与周边对象关系并非线性，因此找出固定的参数非常困难，但科研人员要做的工作就是尽量让结果变得确定起来，“我们的工作其实就是在不确定性中探寻确定性”。

岩土-地下结构耦合体系的多尺度计算方法

“人才培养是教师的第一要务”

作为中山大学教学名师、教育部宝钢优秀教师、广东省教学名师，黄林冲始终牢记“人才培养是教师第一要务”的初心。

黄林冲获2024-2025年广东省教学名师称号

多年来，黄林冲耕耘于隧道工程、地下工程领域的教学与研究工作，带领学院以学生成长为中心，推进人才培养体系建设，构建了“思政引领、产教融合”的教学范式，形成了1个“模式”、2个“平台”、3个“持续”的课程特色。带领教学团队获评广东省课程思政教学团队，入选广东省本科高校课程教研室；他作为课程负责人的全校公共基础课《工程制图》，也入选国家级一流课程。

“高校老师的首要职责就是人才培养。” 黄林冲认为，教学与科研都是人才培养的达成方式，也是相互促进的有机体。他善于将科研项目拆解为课堂案例和学生大创课题，让教学内容始终与前沿接轨；教学互动也常常激发他新的科研灵感，形成“教研相长”的良性循环。

“选择了教师的职业，就一定要把课堂放在第一位。”黄林冲说。

黄林冲为学生授课

在团队建设与学生培养方面，黄林冲始终秉持“以学生成长为中心”的理念。他坚信“培养学生如培育种子，没有不好的种子，只有不适宜的环境与培育方式，因材施教尤为重要。”

他会根据学生不同的基础、性格与发展方向“量身定制”培养方案：学生有志于扎根基层，就重点锤炼其解决复杂实际问题的系统思维与沟通协调能力；立志在高校从事科研工作的，就着重培养其科技报国的志向、独立发现问题和设计求解路径的学术韧性；想深耕行业的学生，则强化其规范严谨性、技术创新与协同设计能力。

黄林冲与学生讨论科研问题

“多给学生机会，允许他们试错”，是黄林冲的另一育人心得。他鼓励学生从参与小课题起步，逐步主持国家级大创项目、参加国际会议，尽早经历完整的科研训练流程。团队中也形成了轻松开放、跨级帮扶的氛围，通过“传帮带”实现知识与经验的传承。

黄林冲带领学生深入工程一线

“科研成果必须服务社会”

“教书育人是大学教师的天职，科学研究是大学教师的保鲜剂，科研成果必须回归课堂、服务社会。” 这是黄林冲多年坚守的信条。他带领团队积极服务国家“地下空间开发”“一带一路”及国家安全战略，取得多项重要科研成果。

团队研发的“软土-城市隧道耦合体系损伤演化理论与动态控制技术”，获得2022年广东省科技进步一等奖，已成功应用于国内最大水下盾构隧道的深圳妈湾跨海通道、国内独头掘进距离最长的广东湛江湾海底隧道、广州地铁和深圳地铁等多项重点工程，经济效益和社会效益显著。

成果示意图：软土-城市隧道耦合体系损伤演化理论与动态控制技术

团队研发的“地下工程裂隙岩体渗流测试装备与防渗关键技术”，获得2024年广东省技术发明一等奖，整体技术已成功应用于广东深中通道、广州地铁10号线等项目中。团队的多项成果不仅有力推动了我国软土地层城市隧道建设与运维领域的技术革新，提升了我国地下工程防灾减灾的核心水平与整体能力，更为国家的繁荣发展打通了更可靠的“地下动脉”。

成果示意图：地下工程裂隙岩体渗流测试装备与防渗关键技术

我们正步入一个“向深部要空间、要资源、要安全”的时代，现在的土木工程学科也被赋予了更广泛、更深刻的内涵，逐渐向可持续、智能化、跨学科集成系统转变，当前阶段有城市更新改造工程和智能建养重任。土木之“上”有地外工程（行星岩土工程），土木之“下”有深海深地开发（海底隧道、岛礁工程）。学科价值将更多体现在保障城市社会韧性、支撑能源转型与拓展人类活动疆域。

为精准对接国家重大战略需求，未来几年，黄林冲团队将聚焦国家重点工程建设，深度参与深珠通道、雅下工程、川藏铁路、南海岛礁等重大项目。围绕深地、深海工程面临的岩爆、塌方、突涌水等灾种，融合人工智能、数字孪生等新技术，研制不良地质探测和物理模拟新装备，开发隧洞灾变过程非连续数值仿真新软件，研制地下空间开挖支护新材料和增韧技术，实现深地、海深工程全生命周期安全、高效、高韧建养，强力助推我国深地、深海工程的科技水平进步。

从课堂之上的薪火相传

到实验室里的潜心钻研

再到工程现场的成功应用

真正的创新

源于对重大需求的敏锐洞察

成于理论与实践的深度融合

中大的科研者们

在各自领域的 “不确定性” 中勇毅探索

为国家发展

筑牢了 “确定性” 的坚实基石

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