环境岩土工程湖北省重点实验室2025年度工作总结

一、研究水平与贡献 

2025年度,本实验室继续以多项国家及省部级科研项目实施为抓手，取得了系列新进展和科研成果。新增省部级及以上项目38项，其中：国家重点研发计划项目3项，国家科技重大专项课题11项，国家自然科学基金项目12项（其中，国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目2项，企业创新发展联合基金重点项目1项，面上项目7项，青年金项目2项），省部级项目11项（其中，湖北省自然科学基金重点类（杰出青年)项目1项，湖北省重点研发计划项目1项，湖北省科技创新基地（平台）计划项目2项，湖北省区域科技创新计划项目1项，其它省级项目6项）；新增合同经费国家级6216.5万元；横向15568.13万元，合计21784.63万元。实验室发表SCI/EI论文47篇，省科学技术进步奖4项，一等奖2项，二等奖1项，三等奖1项，其他奖项2项；发明专利授权34项。

1.承担任务

（1）国家重点研发计划项目课题，围岩动力响应安全评价及控制技术, 2025-2029,1560.00万元；

（2）国家科技重大专项课题， 含水层储气库高效运行与自动化安全预警技术, 2025-2029,1437.50 万元；

（3）新型油气勘探开发国家科技重大专项课题的子课题,氢/氦等小分子气体储库密封性评价技术，2025-2030，400万元；

（4）国家自然科学基金区域联合基金重点支持项目，湿热地区纳米聚合土工格室材料主动调控路基性能机理及设计方法研究，2026-2028，258万元；

（5）横向项目,江苏广钢气体深地盐穴大规模储氦库项目技术服务及工程采购，2025-2026，3143.70,万元。

2.研究工作水平

（1）代表性研究工作进展

研究进展（一）：在大规模地下储氢经济性研究方面取得进展

氢能是未来全球极具发展潜力的清洁能源，已成为国际能源领域的研究热点。储氢是连接氢能上下游产业的重要枢纽，缺乏大规模储氢技术是制约氢能产业高质量发展的瓶颈。

实验室杨春和院士团队，开展了大规模地下储氢经济性研究，通过分析盐穴、枯竭气藏和衬砌硐室等三类典型储氢场景下的关键成本因素，构建出面向三类典型场景的全生命周期储氢成本计算模型。研究统筹考虑缓冲气投资、地下工程成本与地面设施成本，并在典型工况下对储氢规模与注采频率进行敏感性分析，以平准化储氢成本（LCOHS）量化不同方案的经济性，进而提出不同地质储氢场景下储氢规模与注采频率的优化建议。论文中提出的储氢成本评估框架，可为与氢能相关的区域能源系统发展、能源资源配置优化及国家能源储备体系完善提供科学支撑。

 研究表明，长周期储氢场景下地下储氢技术，相比于地面储氢表现出显著的成本竞争力。研究发现，三类典型地下储氢技术及其经济性特点包括：（1）盐穴储氢具备大规模多循环注采能力，采用天然盐岩封存高纯度氢气，灵活的注采性能使其适用于多种应用场景，随注采频率提高及储氢量增大，其平准化成本显著降低；（2）枯竭气藏更适配季节性与超大规模储氢，采用氢气与天然气混合储存，合理控制注采速度从而确保储层稳定性与密封性是关键，平准化成本保持较低水平；（3）衬砌硐室储氢更适合中等规模与高频循环注采氢场景，可储存高纯度氢气且选址相对灵活，若仅用于季节性存储，其经济性相对受限，但提高注采频率可具备较强竞争力。

研究进展（二）：武汉岩土所提出干热岩裂隙换热量化表征新方法

 中国科学院武汉岩土力学研究所在干热岩裂隙换热量化表征领域取得新进展，相关研究成果发表于《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》等权威期刊。该研究创新性地构建了裂隙内部流体与裂隙壁面的高精度温度场解析解，提出了干热岩综合换热系数（OHTC）计算新公式，并成功实现了现场尺度数值模拟应用。研究成果不仅丰富了岩体裂隙流动换热理论，也为干热岩地热资源的评价与开发提供了重要的理论支撑和方法依据。

在干热岩地热资源的开发过程中，裂隙网络的有效激发与流体循环注采是关键，而准确的裂隙换热系数模型则是资源定量评价与开发预测的基础。然而，在一类典型的岩体裂隙换热试验中，由于裂隙壁面与裂隙流体的精确温度场解析解长期缺失，研究多采用简化和近似方法构建换热系数模型，导致在较高流速条件下易出现数值震荡或较大偏差。 针对上述问题，武汉岩土所岩土工程前沿交叉研究中心（筹）白冰研究员及团队首先在实验测试数据指导下开发并验证了数值模型，通过3D单裂隙换热模拟揭示了换热特性规律；基于此提出数值换热系数（NHTC）并实现算法化，其核心是将换热系数作为裂隙换热模型的反演参数，通过物理试验与数值试验数据联合确定。

 进一步，团队提出回避偏微分方程组直接求解的困难，转而直接构造裂隙壁面与流体温度场。在实验数据特别是3D模拟结果的启发下，结合流动边界层模型，成功获得与3D数值模拟结果高度吻合的温度场解析解。基于这一结果，进一步导出裂隙对流换热系数新公式，并证明该公式可有效避免异常换热系数的产生，是目前具有客观性的裂隙总体换热系数公式，可用作试验数据处理中的换热系数定义式。

  同时，为提升研究成果的工程应用价值，团队以上述换热系数定义式为基准形成可直接嵌入数值模拟器的换热系数关联式，并在数值模拟器中实现该方案。以青海共和干热岩示范工程为背景进行算例验证，取得了积极效果。这一研究成果为干热岩地热资源开发提供了重要的理论依据和技术支撑。

研究进展（三）：武汉岩土所新型土工格室材料蠕变行为研究取得进展

 土工格室作为一种三维蜂窝状土工合成材料，因其优异的侧限包裹作用与岩土材料相互作用形成一个复合结构，从而实现对岩土体强度和刚度的有效提升。在路基加固、软基处理、加筋挡墙、边坡防护等方面表现出良好的加筋和防护效果。蠕变，作为土工材料在荷载长期作用下发生的变形逐渐累积现象，直接关系到土工格室加筋结构的服役寿命和长期稳定性。因此，深入探讨土工格室在不同荷载条件下的蠕变特性并准确预测其蠕变行为，对于评估土工格室加筋结构的长期服役性能至关重要。

  蠕变测试一般可采用常规蠕变试验和加速蠕变试验。常规蠕变试验是指在恒定荷载下，测试材料变形在数月甚至数年的时间内随时间而变化的特性，试验周期较长。而加速蠕变试验则是指通过改变荷载或温度等外部因素，加速材料的蠕变变形，再基于加速因子进行修正，从而在短时期内预测材料受长期荷载作用的蠕变行为。

 对此，实验室卢正副主任等在自主研发的新型土工格室材料的基础上，开展了一系列有关常规蠕变和加速蠕变的试验及模拟计算研究。团队通过考虑蠕变过程中的损伤效应，建立了基于蠕变损伤的修正Burgers模型，并通过试验结果进行了对比验证。该模型能够同时考虑材料的弹黏塑性变形，因此修正后的Burgers模型可精准预测新型土工格室材料长达数十年的蠕变变形。此外，团队基于非线性三参数模型，从材料在升温过程中的黏性变形和非黏性变形视角出发，对加速蠕变行为的机理进行了探讨。研究结果表明，非线性三参数模型对于新型土工格室材料蠕变行为具有较强的适用性，在考虑温度修正后，该模型能够精确反应土工格室材料因升温引起的加速蠕变现象。

研究进展（四）：武汉岩土所助力全球首座300MW压气储能电站全容量并网发电

2025年1月9日，位于湖北省孝感市应城市的300MW（兆瓦）压气储能电站示范工程全功率并网发电，这是继4月9日并网发电后，正式启动两个地下盐穴注气采气，意味着应城300MW盐穴压缩空气储能电站开始商业运行，该工程的地下储能系统由中国科学院武汉岩土力学研究所（以下简称“武汉岩土所”）提供全过程技术支撑。

 湖北应城300MW压气储能电站示范工程，是目前已全面投用的单机功率世界第一、储能规模世界第一、转换效率世界第一的300MW盐穴压缩空气储能电站示范工程。该工程利用云应地区废弃盐矿洞穴为储气库，打造一个超级“充电宝”——单机功率达300MW级，储能容量达1500MWh，系统转换效率约70%，每天储能8小时、释能5小时，年均发电约5亿千瓦时。以空气为介质，转化的电量可以满足75万居民一年的用电需求，可有效应对新能源发电的波动性、间歇性和随机性，为湖北省电网安全稳定运行和省内新能源消纳发挥重要作用。

（2）标志性成果

本年度取得一项标志性成果：重大岩体工程强动载效应评价与控制技术。

我国交通、电力与矿山等行业每年岩体爆破开挖总量达数十亿立方，居世界首位。近年来我国岩体工程爆破呈现 “安全要求高、控制难度大”等新特点，对岩体爆破振动和损伤等动力效应精准控制提出新挑战；与此同时，地下岩体防护工程是国家战略防御体系的核心组成部分，近年来新型武器呈现“打击速度高、毁伤范围大”等新趋势，对防护工程抗侵防振等抗毁伤能力构成新威胁。

为应对上述挑战，针对现有研究强动载作用下岩体参数测不准、表征模型误差大，岩体爆破效应评价精度低、控制效果差，防护工程毁伤效应评估误差大、抗侵毁能力弱等难题，研发了强动载作用下岩石动态力学特性稳压恒速加载实验装置和变形破坏特征高精度测试技术，建立了岩体工程爆破效应多手段、高精度评价方法， 提出了抗侵、吸能、减振等系列防护技术，实现了“岩石动态变形破坏特征描述准”、“岩体爆破效应控制效果好”、“防护工程抗毁伤能力强”的突破。

成果应用于包括近期在建所有核电站、50多个交通矿山工程和多个地下指挥所、地下弹药库、地下飞机洞库的毁伤效应评价与防护设计，为国民经济建设和国防安全做出了重要贡献。获2025年度湖北省科技进步一等奖（主持）。

二、队伍建设和人才培养

1.实验室队伍的总体情况，包括总人数，队伍结构，人才情况。

本年度实验室瞄准研究定位和方向，不断加强实验室队伍建设力度，建立完善适应实验室发展需要的人才动态优化机制，人才成长的激励评价与考核机制以及稳定关键人才的长效机制，不断充实实验室科研力量，科研队伍的年龄和学历结构日益改善，加快了人才梯队建设优化步伐，造就了一支充满创新活力的科技队伍。同时依托研究所，为优秀引进人才预留高级岗位，可直接聘任研究员或副研究员岗位，高级职称固定研究人员数量显著增加。实验室现有固定研究人员109人，其中，研究员32人，副研究员43人，助理研究员34人。2025年实验室有中国工程院院士1人，国家973项目首席科学家2人，国家杰出青年基金获得者2人，国家优秀青年科学基金获得者1人，百人计划6人，省百人计划1人，省青拔2 人，国家引才青年1人，长江学者1人。此外， 本年度还有19名流动研究人员在实验室从事研究工作。以学科发展和国家重大工程建设需求为导向，通过承担国家和重大工程研究项目造就培养人才。实验室培养博士生193人，硕士生136人，合计329人。

本年度队伍建设、人才培养（包括研究生培养）与引进情况，特别是团队组织和凝聚、吸引、培养国内外优秀中青年人才的措施及取得的成绩。

    本年度实验室瞄准研究定位和方向，不断加强实验室队伍建设力度，建立完善适应实验室发展需要的人才动态优化机制，人才成长的激励评价与考核机制以及稳定关键人才的长效机制，不断充实实验室科研力量，科研队伍的年龄和学历结构日益改善，加快了人才梯队建设优化步伐，造就了一支充满创新活力的科技队伍。同时依托研究所，为优秀引进人才预留高级岗位，可直接聘任研究员或副研究员岗位，高级职称固定研究人员数量显著增加。2025年，实验室成功引进省博新计划人才1人（廖友强博士），以学科发展和国家重大工程建设需求依托，通过承担国家和重大工程研究项目培养造就人才，2025年度培养博士生262人，硕士生67人。

2. 简要介绍1-2名本年度培养或引进的优秀人才（以固定人员为主）。

王同涛，男，博士，1984年出生，中国科学院武汉岩土力学研究所研究员，博士生导师，国家高层次青年人才计划入选者。主持科技部攻关、中科院先导和自然科学基金等项目20余项，在Engineering、Engineering Geology、Applied Energy和石油学报等期刊发表论文55篇，其中SCI收录42篇；论文SCI引用1386次、单篇最高引用140次；出版专著1部，起草行业和团体标准6项，授权发明专利12项，获得省部级科技进步一等奖1项和中国科学院科技促进发展奖1项。

廖友强，男，博士，1994年出生，现为中国科学院武汉岩土力学研究所助理研究员。围绕盐穴储能基础理论研究，在Applied Energy和Chemical Engineering Journal等能源领域顶刊以第一/通讯作者发表论文14篇（12/2），其中SCI一/二区论文12篇；授权/申请发明专利26项（9/17）。主持深地国家科技重大专项子课题1项（640万），入选国家博士后创新人才支持计划（全国500人），获中国科学院特别研究助理资助（全院300人）等，累计主持纵向经费798万元。获全国博士后创新创业大赛银奖和山东省优秀博士论文等，参与建成我国首座十万方级盐穴储氦库。

三、开放与合作交流

1.概述本年度实验室国内外学术交流与合作的主要情况。

实验室高度重视国内外学术交流与合作，积极构建学术交流与合作的机制与机会，坚持走出去、请进来，通过交流与合作服务人才培养，服务成果产出。2025年度我们积极开展各类学术交流与合作，实验室或实验室科学家积极主办、承办或协办了各类学术交流会议8项，如协办了“中国国际储气库学术大会暨首届地下空间综合利用国际研讨会” 、“‘一带一路’地区大型油气田提高采收率与高效开发技术机理类研究专题会”、“第四届可持续能源发展国际会议”、参加了“第四届可持续能源发展国际会议”，参加了“第11届盐的力学行为会议、地下储能研讨会”。

2. 公众开放活动的目的意义，开放对象，活动内容，取得成效。

实验室及有关实验设施面向公众和研究同行保持开放，可有效促进交流碰撞，对科学普及和合作研究具有重要意义。2025年度，实验室通过接待参观、访问以及学术讲座等方式开展对外开放交流，累计开展了33场。配合开展了2025年度大学生暑期夏令营活动，取得了积极成效，扩大了学术影响。

3. 实验室作为本领域公共研究平台的作用，大型仪器设备的开放与共享情况。

实验室有效整合现有科学仪器设备资源，努力拓展不同层次的共享渠道，实现资源的共享、共用。通过建设研究所所级公共技术服务中心网站、加入华中地区大型仪器设备协作共用网、与其他科研院所及大企业公司建立合作研究中心、与地方院校签订合作协议以及实施“大创计划”等方式加大大型仪器设备的宣传力度，让国内外同行了解研究所设备资源，促进开放共享，充分发挥仪器设备使用效率。

截止2025年底实验室共有10万元以上的大型仪器设备24台（套），总值4343.08万元，大型仪器总研究工作机时达到48186.09小时，对外服务工作总机时达到6502.15小时。

四、专项经费执行情况与效益分析

1.省级研究课题的执行情况（如没有，此项可不填）

2024年湖北省自然科学基金创新发展联合基金项项目“CO₂循环泵注干热岩压裂机理与调控机制研究（2024AFD374）”研究进展：

在干热岩储层改造中，SC-CO₂联合循环变幅值的柔性压裂工艺相比传统水力压裂工艺，具有降低破裂压力、提高裂缝复杂度以及减小微震能级等优势。本项目开展储层温压条件下不同循环加载模式的三轴压缩试验以及不同泵注模式的SC-CO₂压裂试验，研究了高温花岗岩岩石力学响应特征以及SC-CO₂压裂成缝机制。研究结果表明：（1）高温高压下花岗岩呈现单一斜剪切面的破坏特征。高围压条件下岩石力学特征参数及破坏行为对温度的变化并不敏感。多频次、低速率以及中低幅值的循环加载模式，更能激发花岗岩内部微裂纹的萌生及扩展，降低花岗岩的抗压强度。（2）相较于水力压裂，SC-CO₂恒定排量的泵注模式，花岗岩破裂压力明显降低。渐进升幅值的泵注模式，能使近井带微裂纹疲劳裂化，加剧破裂压力的下降趋势。由于SC-CO₂具有强渗透及低界面张力等独特性质，花岗岩起裂后SC-CO₂能轻易进入裂缝尖端，裂缝的加速扩展过程中能轻易开启天然弱面，与水力压裂相比裂缝整体沟通面积得到明显提升。SC-CO₂压裂泵压曲线峰后特征与压后裂缝形态具有较高的相关性。（3）建立了热-流-固耦合算法，基于三维块状离散单元法，计算了工程尺度干热岩SC-CO₂压裂数值模型，利用压裂物模试验验证了数值模型的准确性。明确了了地质-工程双参数约束下压裂成缝机制，给出了现场控缝宽、控缝长的SC-CO₂压裂优化工艺。

五、依托单位的支持

1.依托单位在人、财、物条件方面的保障和支持（应与填报的数据一致）

2.  依托单位给予的其他支持

六、实验室存在的问题及建议

无。

七、实验室下一步的发展思路

目前实验室正在各方面一直呈现良好发展势头，多年来，人才、项目、成果等稳定进步，尤其是2025年度，重大项目不断涌现。下一步将引导人才队伍和研究成果服务国民经济主战场，不断扩大实验室影响力，高度重视与湖北省经济社会产业发展深度结合，强化研究成果转移转化。

八、实验室大事记

1、实验室张超研究员团队助力“一带一路”西非几内亚西芒杜铁矿顺利投产

  当地时间2025年11月11日，几内亚共和国的西芒杜项目投产启动仪式在几内亚马瑞巴亚港举行。该项目是全球质量最优、规模最大的矿山项目之一，由中国铝业、中国宝武等中资企业参与开发，武汉岩土所作为中冶武勘工程技术有限公司的科研合作伙伴，承担了一期工程边坡稳定性研究等关键科研任务。

 露天矿山边坡安全是西芒杜项目面临的核心技术挑战之一，直接关系到开采安全与产能释放。2023年12月，边坡安全风险预警与灾害防控应急管理部重点实验室应邀组建专项团队，由张超研究员带队开展前期科研。2024年3月，崔银祥高工等人深入矿区，在基础设施薄弱、自然环境复杂的条件下，完成地质调查、取样与现场试验，并结合室内分析及数值模拟，为边坡设计与治理提供了关键技术支撑。

2、实验室研发的煤矸石人工造土造地技术及工程示范获得贵州卫视新闻联播专题报道

11月14日，贵州卫视新闻联播播发了煤矸石造土造地技术及在贵州盘江精煤股份有限公司金佳矿开展的示范工程。其中，造土造地技术是实验室白冰副主任原创研发的技术路线。该新闻获得了广泛的社会反响。

3、实验室全流程CO₂减排项目入选腾讯碳寻计划二期全球50强名单

 10月29日，腾讯“碳寻计划2025峰会”在深圳举办，现场揭晓了“碳寻计划”第二期全球50强名单，武汉岩土所地质碳储与工程安全研究中心“基于改性玄武岩和硅藻土混合DAC吸附剂的全流程CDR CO2减排技术”入选腾讯碳寻计划二期全球50强名单。该项目由中国矿业大学和中国科学院武汉岩土所共同牵头，联合内蒙古佳祥亨环保科技有限公司等多家企业参与项目工作，武汉岩土所地质碳储与工程安全研究中心张力为研究员担任本项目CO2封存研究负责人。

4、实验室施锡林研究员获批国家重点研发计划项目“地质储氢库适用性及安全关键技术”

 4月22日，国家重点研发计划“氢能技术”重点专项“地质储氢库适用性及安全关键技术”项目启动暨实施方案咨询评议会在武汉召开。

该项目由中国科学院武汉岩土力学研究所牵头，施锡林研究员为项目负责人，拟研发地质储氢库“地质探测-选址评价-设计建造-运行监控”系列关键技术，研制地质储氢专用封固材料、核心密封部件及关键探测装备，建成地质储氢库示范工程，完成地质储氢库在氢能“制-储-用”全产业链中的应用示范。