张霄

    男,1983年1月生,山东博兴人,工学博士、副教授,硕士生导师。现主要从事地下工程突涌水灾害防治方向的教学与科研工作。2011年毕业于山东大学获得博士学位并进入岩土与结构工程研究中心工作,近年来,主持或承担国家自然科学基金青年项目、省部级科研课题5项,承担大型企事业单位委托工程课题10余项,作为科研骨干参加国家973项目1项,国家重大科研专项项目一项。作为主要完成人获国家科技进步二等奖1项,省部级科技进步奖2项;在国内外核心期刊发表学术论文20余篇(SCI/EI),授权国家发明专利10余项。
在地下工程突涌水灾害治理理论与技术方面:
(1)研发了国内外首台可视化大比例准三维裂隙动水注浆物理模型试验台,实现不同注浆参数的浆液动水扩散和留存封堵模拟,首次提出浆液的U形扩散规律,得出了浆液动水扩散公式,并提出了用浆液扩散开度L和逆水扩散距离N描述浆液扩散范围的方法;
(2)首次提出了水泥浆液的分区分层扩散机理,揭示了浆液的快速析水分层原理和沉积留存机理,提出了沉积留核的概念;
(3)基于关键孔理论,提出了全寿命周期多类型突涌水治理设计方法;
(4)在工程设备创新研究方面,研发了高压大流量新型挤压式注浆泵及其监测、无级控制系统,大大提高了注浆泵工作效率;
(5)研发了全方位升降平台履带钻机,可实现隧道掌子面无死角全方位钻孔,操作方便灵活,更准确的完成注浆方案的钻孔任务。
研究成果成功应用于江西吉莲高速永莲隧道富水断层破碎带突水突泥灾害处治工程(国内罕见、江西第一难隧)、湖南湘西土家族苗族自治州永顺县大坝隧道岩溶注浆处治工程、山东鲁能菏泽煤电郭屯煤矿防治水工程等30余项重大突涌水灾害处治工程,取得了良好的经济和社会效益。
 
研究方向
1.地下工程突涌水灾害治理理论与技术
2.软弱破碎围岩动水注浆扩散与加固机理
3.新型注浆、钻探装备研发
4.地质灾害大型仿真模型试验方法与技术研究

教学情况
1.学校常规性教学内容
《地下水动力学》
《注浆理论及技术》
《现代汽车技术与文化》
2.创新性教学内容—现场课堂
鉴于岩土工程专业实践性较强的特点,创新性提出了理论紧贴实际的教学模式,并通过江西吉莲高速永莲隧道富水断层破碎带突水突泥灾害处治工程试点实施,在工程现场开设课堂,内修专业基础理论,外重实践拓展,累计培训超过100名博士、硕士、本科生,授课效果良好。

代表性科研项目
国家及省部级课题:
1.国家自然科学基金:深埋矿井高压涌水灾害注浆封堵机理三维模型试验研究,负责人
2.国家自然科学基金:地下工程涌水壁后注浆压力传递机理及对支护结构稳定性影响研究,主要负责人
3.中国博士后基金面上项目:大埋深矿井高压大流量涌水灾害注浆封堵机理及技术研究,负责人
4.国家973项目子课题:深长隧道突水突泥重大灾害致灾机理及预测预警与控制理论,课题骨干
5.国家重点研发计划重点专项(第四课题):金属非金属矿山重大灾害致灾机理及防控技术研究,课题骨干

代表性企事业委托工程项目
1.江西省交通厅项目:富水断层破碎带突水突泥机理与灾害控制关键技术,2012-2014,负责人
2.陕西路桥集团有限公司:湖南龙永高速第24合同段隧道工程涌水灾害治理,2015-2016,负责人
3.中铁十五局集团:隧道软弱断层充填介质注浆加固机理研究,2012-2014,负责人
4.鲁能菏泽煤电郭屯煤矿:郭屯煤矿井下突涌水灾害治理技术研究及现场应用,2010-2012,主要负责人
5.华润水泥(平南)有限公司:河景一二期石灰石矿山采坑治水工程,2015-2018,主要负责人
 
代表性论文(第一或通讯作者)
1.大型地下含水体对地震波特殊反射规律的现场正演试验研究[J],地球物理学报,2011. (SCI收录)
2.Grouting diffusion characteristics in fault considering the interaction of multiple grout[J],International Journal of Geomechanics,2016.(SCI收录)
3.关键孔注浆方法在高压裂隙水封堵中的应用研究[J],岩石力学与工程学报,2011. (EI收录)
4.矿井高压裂隙涌水综合治理方法的现场试验[J],煤炭学报,2010. (EI收录)
5.地下工程涌突水注浆止水浆液扩散机制和封堵方法研究[J],岩石力学与工程学报,2011. (EI收录)
6.Simulated grouting diffusion test in fault medium by single injection pipe[J]. Geotechnical Special Publication, 2016. (EI收录)
7.非均质断层介质单双液加固特性对比研究[J],应用基础与工程科学学报,2016. ( EI收录)
8.可变倾角单裂隙动水注浆模型试验研究[J],岩土力学,2014. (EI收录)
9.基于模型试验的劈裂注浆机制分析[J],岩土力学,2014. (EI收录)

代表性国家发明专利
1.一种用于地质工程灾害治理三维物理模型试验监测装置,中国,ZL201310229180.6
2.一种大型三维模型试验运输装置,中国,ZL201410208482.X
3.可加载地应力、孔隙水压力的注浆模型试验装置及其方法,中国,ZL201410180158.1
4.一种地下工程平面注浆模型试验的监测装置,中国,ZL201310141226.9
5.一种注浆压力流速实时监测记录仪,中国,ZL201110122491.3
6.高粘度抗分散注浆材料,中国,ZL201110129919.7
7.一种地下工程巷道顶板淋水量全自动测量仪及方法,中国,ZL201210246233.0
8.一种模型试验稳压加水系统及其操作方法,中国,ZL201410183117.8

科研获奖情况:
1. 2015年,山东省科技进步二等奖:地下工程穿越富水软弱地层重大灾害控制成套技术
2. 2014年,国家科技进步二等奖:隧道与地下工程重大突涌水灾害治理关键技术及工程应用
3. 2013年,教育部科技进步一等奖:隧道与地下工程突涌水机理及治理理论与关键技术
4. 2011年,山东省科技进步一等奖:复杂地质条件下深井巷道动水治理关键技术

学术兼职情况:
国际岩石力学与工程学会会员
国家基金委通讯评议人
《岩石力学与工程学报》审稿人
《岩土力学》审稿人
《岩土工程学报》审稿人

联系方式:
通讯地址:济南市经十路17923号山东大学南校区岩土与结构工程研究中心
电话:18615544007  E-mail:sduzhangxiao@sdu.edu.cn