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（大公文匯網(wǎng)記者劉凝哲）2月17日，香港科技大學(xué)土木及環(huán)境工程學(xué)系講席教授吳宏偉在北京獲頒何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎。這是疫情三年以來香港科學(xué)家首次獲得何梁何利獎項(xiàng)，也是兩地走出疫情陰霾后首位香港科學(xué)家赴京領(lǐng)取重要科學(xué)獎項(xiàng)。「我特別高興，也特別激動，兩地科研交流活動終于從在線走向線下」，吳宏偉在領(lǐng)受何梁何利獎后對大文傳媒表示，獲得科技獎勵代表著國家對自己學(xué)術(shù)成果和能力的肯定，希望能夠招攬更多的內(nèi)地英才赴港學(xué)習(xí)，更希望將科研成果推廣到內(nèi)地以及「一帶一路」沿線國家，助力更多民眾的生活更加綠色、安全。
吳宏偉在北京獲頒何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎。
2月15日，吳宏偉從香港飛赴北京領(lǐng)取何梁何利獎，這已是他在疫情開放后第二次赴內(nèi)地，兩地科研交流線下合作正迫不及待地快速重啟?！附K于來到北京了！」吳宏偉感嘆說。他曾以「狀態(tài)相關(guān)非飽和土本構(gòu)關(guān)系及應(yīng)用」榮獲2020年度國家自然科學(xué)獎二等獎，但卻無緣參加2021年初舉行的國家科技獎勵大會。此次，吳宏偉再獲何梁何利獎，終于得以在北京釣魚臺國賓館感受這份殊榮。疫情期間經(jīng)常在線交流的內(nèi)地學(xué)者朋友，如今相聚北京，更令他感嘆香港要盡快融入大灣區(qū)建設(shè)，香港科學(xué)界要合力建設(shè)粵港澳國際科技創(chuàng)新中心，人與人要經(jīng)常溝通，心與心才會走到一起。
「此次獲獎，心情格外激動，更希望此次獲獎為契機(jī)，讓內(nèi)地更多學(xué)生了解香港的科研工作，香港高校的實(shí)力和水平」，吳宏偉說。他長期負(fù)責(zé)研究生教育工作，對內(nèi)地的學(xué)生求賢若渴，但很多內(nèi)地人才更愿意去英美留學(xué)，其實(shí)香港的科研教育能力也非常好，希望通過在國內(nèi)獲獎，讓更多內(nèi)地學(xué)生了解到香港也有一流的高校和科研團(tuán)隊(duì)，選擇在香港進(jìn)行研究工作。
吳宏偉是土力學(xué)與巖土工程領(lǐng)域公認(rèn)的世界領(lǐng)軍學(xué)者，在2017-2022年擔(dān)任國際土力學(xué)及巖土工程學(xué)會主席，是該學(xué)會成立87年以來首位中國籍主席。此次獲得何梁何利獎，對他而言格外有意義?！高@次獲獎，我感覺是一種benchmarking，更意味著一種互認(rèn)」，吳宏偉說，香港有很多科學(xué)家曾獲得國際重要科技獎項(xiàng)，但內(nèi)地學(xué)界對此并不了解，這次能夠得到何梁何利獎這如同在內(nèi)地也有了「互認(rèn)」，科研成果與水平得到肯定。他說，這不僅是對于自己，還有很多香港科學(xué)家都在追求與內(nèi)地這樣的「互認(rèn)」，以便更好融入國家科技創(chuàng)新的戰(zhàn)略大局。
「狀態(tài)相關(guān)非飽和土本構(gòu)關(guān)系及應(yīng)用」是吳宏偉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研究逾二十年的成果。回想起為何選擇這一方向，吳宏偉說，在英國攻讀博士時，研究方向是城市地下建筑研究。地表土絕大多數(shù)處于非飽和狀態(tài)，是所有構(gòu)筑物和邊坡的承載體，也是植物生長的根基。在人類工程活動和極端氣候的誘發(fā)下，非飽和土易發(fā)生變形、失穩(wěn)滑坡等災(zāi)害，進(jìn)而給人民生命財產(chǎn)造成了巨大的損失。1995年回到香港后，他發(fā)現(xiàn)全世界關(guān)于非飽和土的研究很少，同時，香港和東南亞多地都深受斜坡安全等問題困擾，于是他將針對非飽和土的基礎(chǔ)研究作為方向，從全新的視角研究這一重要課題。
在吳宏偉非飽和土創(chuàng)新基礎(chǔ)研究之上，大量新技術(shù)、新應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生。
在持續(xù)研究中，吳宏偉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了吸力和應(yīng)力狀態(tài)耦合影響非飽和土滲流-變形-強(qiáng)度的規(guī)律，建立了狀態(tài)相關(guān)非飽和土本構(gòu)理論，解決了氣候變化和工程活動作用下普遍存在的滲流-變形-強(qiáng)度耦合問題。他2007出版的《高等非飽和土力學(xué)與工程》，是當(dāng)時全球第三本研究非飽和土的書籍，被權(quán)威期刊評價為「內(nèi)容獨(dú)一無二，是博士生必讀書籍」，被全球30多所大學(xué)作為研究生課程教材和參考書籍。
「數(shù)以噸計的泥巴從山頂傾瀉而下，還沒回過神來的居民，瞬間就被埋在了樓里。」這是香港土木工程拓展署對1972年和1976年香港秀茂坪滑坡的描述，這兩場事故共造成89人死亡；2014年美國華盛頓州Oso滑坡造成43人死亡，為美國滑坡歷史上死亡人數(shù)最多的事故。吳宏偉團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用新理論對這三場災(zāi)害進(jìn)行了分析，均成功判斷了滑坡的發(fā)生。他參編了全球首部非飽和松散土邊坡評價與設(shè)計指南，用于中國香港、巴西與馬來西亞等地，提升了非飽和土邊坡的設(shè)計與治理水平，助力香港滑坡風(fēng)險的顯著下降，實(shí)現(xiàn)近10年零傷亡的歷史記錄。
吳宏偉是土力學(xué)與巖土工程領(lǐng)域公認(rèn)的世界領(lǐng)軍學(xué)者。
在吳宏偉非飽和土創(chuàng)新基礎(chǔ)研究之上，大量新技術(shù)、新應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生。近年來，他更關(guān)注可持續(xù)發(fā)展，希望通過新技術(shù)為城市的「水泥森林」構(gòu)建出一種綠色環(huán)保的新生態(tài)。2011年，中國科學(xué)院院士、浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院教授陳云敏擔(dān)任國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）項(xiàng)目首席科學(xué)家，邀請吳宏偉作為課題負(fù)責(zé)人承擔(dān)「覆蓋屏障水氣傳導(dǎo)與填埋氣污染控制」的研究工作。吳宏偉團(tuán)隊(duì)率先提出生態(tài)型三層覆蓋系統(tǒng)，采用建筑垃圾和天然土壤構(gòu)建，不需要土工膜，達(dá)到環(huán)保、美觀、減碳的效果。這一新型覆蓋系統(tǒng)被應(yīng)用于乾、濕潤氣候區(qū)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的防滲及閉氣功能，成功解決傳統(tǒng)覆蓋系統(tǒng)中土工膜老化或撕裂、土-膜界面滑移破壞等固有問題，并能促進(jìn)建筑垃圾的再生利用。這一新型覆蓋系統(tǒng)在深圳最大的生活垃圾填埋場進(jìn)行了長達(dá)六年的監(jiān)測，結(jié)果顯示，其服役性能優(yōu)于美國環(huán)保局的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。英國皇家科學(xué)院、美國工程院等五院院士Rowe指出，相比傳統(tǒng)技術(shù)，該覆蓋系統(tǒng)服役性能更優(yōu)異，為國際領(lǐng)先水平。目前，相關(guān)技術(shù)已被授權(quán)中、美兩國發(fā)明專利，新型覆蓋系統(tǒng)被在編國標(biāo)采用，可替代傳統(tǒng)封場覆蓋系統(tǒng)，有效提升垃圾填埋場封場工程的防護(hù)水平。
「我們中國還屬于發(fā)展中國家，還在進(jìn)行大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，我們要吸取到西方國家在發(fā)展中犯下的錯誤，比如發(fā)展導(dǎo)致的環(huán)境問題可能需要更多倍數(shù)的金錢去治理」，吳宏偉說，希望貢獻(xiàn)一己之力，為下一代締造更美好的生活。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型非飽和土實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)已被全球近300家研究院、大學(xué)和政府部門采用，隨著人們逐漸走出疫情陰霾，兩地科研應(yīng)用合作已重啟，相信非飽和土的理論和應(yīng)用亦將發(fā)揮越來越大作用。
大公報紙質(zhì)版2月18日專題介紹吳宏偉教授獲獎新聞，介紹吳教授相關(guān)學(xué)術(shù)成就及科研貢獻(xiàn)。
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香港科技大學(xué)講座教授、土力學(xué)與生態(tài)巖土工程專家
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于1993年取得英國布里斯托大學(xué)（University of Bristol）博士學(xué)位。
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現(xiàn)任香港科技大學(xué)（廣州）副校長。吳教授亦是香港科技大學(xué)霍英東研究生院院長，中電控股可持續(xù)發(fā)展冠名教授，土木及環(huán)境工程系講座教授、當(dāng)選英國皇家工程院院士、香港工程科學(xué)院院士、國家教育部長江學(xué)者講座教授、國家杰出青年（海外類）。吳教授當(dāng)選第17屆國際土力學(xué)及巖土工程學(xué)會主席（2017~2022），為該學(xué)會自1836年成立以來首位中國人主席。
何梁何利基金獎是香港愛國金融家何善衡、梁銶琚、何添、利國偉先生共同捐資4億港元，于1994年3月在香港注冊成立的社會公益性慈善基金。分設(shè)科學(xué)與技術(shù)成就獎、科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎、科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新獎，以崇尚科學(xué)，振興中華為宗旨，獎勵中國取得突出科技成就的科學(xué)家。在中央人民政府和香港特區(qū)政府的支持下，29年來，何梁何利基金始終遵守“公開、公平、公正”的評選原則，遴選獎勵1526位優(yōu)秀科學(xué)家，成為中國社會力量設(shè)立科學(xué)獎的杰出代表。
吳宏偉教授非飽和土試驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用
歐美大地儀器設(shè)備中國有限公司成立于1987年，總部設(shè)于香港，在全國設(shè)有11個分公司，是中國內(nèi)地、香港、澳門領(lǐng)先的土木工程儀器設(shè)備全面解決方案的供應(yīng)商。
從2003年開始，本公司有幸代理“HKUST雙壓力室體變測量裝置”。該儀器由香港科技大學(xué)吳宏偉教授領(lǐng)導(dǎo)
的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)，授權(quán)英國GDS公司生產(chǎn)和銷售，是當(dāng)前市場上精度較高，技術(shù)性能優(yōu)秀的非飽和土總體變數(shù)測系統(tǒng)，使用者能獲得更客觀、更準(zhǔn)確的測量結(jié)果，因該儀器優(yōu)秀的性能，現(xiàn)已成為非飽和土總體變量測的標(biāo)準(zhǔn)方法之一。截至2023年初，已有100逾家高等院校、科院和設(shè)計單位引進(jìn)了該設(shè)備，用于科研和工程設(shè)計。
從2009年開始，歐美大地同時代理Geo-experts的“SDSWCC應(yīng)力相關(guān)土水特征曲線壓力板儀”，該設(shè)備也是由吳宏偉教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)，包含了多項(xiàng)專利性技術(shù)，除了具備同類產(chǎn)品的測試功能外，還創(chuàng)造性地進(jìn)行了控制土體應(yīng)力和監(jiān)測土體變形等多項(xiàng)重要技術(shù)改造，是當(dāng)前市場上技術(shù)性能優(yōu)秀，自動化程度較高的應(yīng)力相關(guān)土水特征曲線壓力板儀，更加貼合土力學(xué)及
土力工程使用需求，能獲得更客觀及準(zhǔn)確的測試結(jié)果。截至目前已有64家高等院校、科研及設(shè)計單位引進(jìn)該設(shè)備。
GDS非飽和土三軸試驗(yàn)系統(tǒng)（UNSAT）是對傳統(tǒng)三軸試驗(yàn)的延伸，可以在接近實(shí)際地應(yīng)力狀態(tài)和飽和度條件下對地下水位以上的土體進(jìn)行測試。所有GDS三軸測試系統(tǒng)（以及其他制造商的三軸設(shè)備*）都可以進(jìn)行改造，以進(jìn)行非飽和土三軸測試。GDS可以提供4種方法來進(jìn)行非飽土測試。
非飽和測試也可以運(yùn)用到以下試驗(yàn)類型中：剪切、空心扭剪、共振柱和真三軸試驗(yàn)。
非飽和土體變測量方法：
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方法A：通過GDS孔隙氣壓/體積控制器直接測量孔隙氣體積和孔隙水的體積變化。
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方法B：HKUST內(nèi)壓力室 — 用差壓傳感器測量內(nèi)壓力室中水的水位變化進(jìn)而得到試樣的總體積變化。
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方法C：雙壓力室 — 試樣的體變通過GDS壓力體積控制器測量流進(jìn)或流出內(nèi)壓力室的水體積來完成。由于外壓力室加壓，內(nèi)壓力室壁可視為是無限剛度的。
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方法D：利用安裝于試樣上的局部應(yīng)變傳感器直接測量而得到試樣的總體變。
SDSWCC應(yīng)力相關(guān)土水特征曲線壓力板儀
從2009年開始，歐美大地同時代理Geo-experts的“SDSWCC應(yīng)力相關(guān)土水特征曲線壓力板儀”，該設(shè)備也是由吳宏偉教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)，包含了多項(xiàng)專利性技術(shù)，除了具備同類產(chǎn)品的測試功能外，還創(chuàng)造性地進(jìn)行了控制土體應(yīng)力和監(jiān)測土體變形等多項(xiàng)重要技術(shù)改造，是當(dāng)前市場上技術(shù)性能優(yōu)秀，自動化程度較高的應(yīng)力相關(guān)土水特征曲線壓力板儀，更加貼合土力學(xué)及
土力工程使用需求，能獲得更客觀及準(zhǔn)確的測試結(jié)果。截至目前已有64家高等院校、科研及設(shè)計單位引進(jìn)該設(shè)備。
該儀器是一套簡便易用的非飽和土試驗(yàn)裝置，用于應(yīng)力相關(guān)的土水特征曲線及其滯后現(xiàn)象的研究，是研究一定壓力下土壤與水分之間物理關(guān)系的基本工具。應(yīng)力相關(guān)的土水特征曲線是指在一定應(yīng)力狀態(tài)下非飽和土的基質(zhì)吸力（土壤內(nèi)部的孔隙氣壓力和孔隙水壓力的差值）與含水量或飽和度之間的曲線關(guān)系。應(yīng)力相關(guān)的土水特征曲線是非飽和土的一個重要基本性質(zhì)，表征土體在一定應(yīng)力狀態(tài)、不同吸力下的持水能力。
對于任何土，本儀器均可獲得不同應(yīng)力狀態(tài)下完整的脫濕和吸濕土水特征曲線。該儀器的壓力板配有兩個不同規(guī)格的壓力表和調(diào)節(jié)器，在低壓范圍提高測試精度。本儀器系統(tǒng)的設(shè)計可控制基質(zhì)吸力高達(dá)1500kPa，但具體的基質(zhì)吸力控制范圍取決于陶土板的進(jìn)氣值。相較于傳統(tǒng)的土水特征曲線壓力板儀，除了可以測量土樣在不同基質(zhì)吸力下的水體積變化外，本儀器還能給土樣施加一維荷載（即K0狀態(tài)），并可以精確測量土體的總體積變化。用本儀器測得的應(yīng)力相關(guān)的土水特征曲線比傳統(tǒng)的土水特征曲線更準(zhǔn)確，更接近現(xiàn)場土的性質(zhì)。
不同應(yīng)力作用下的土水特征曲線（SDSWCC）（Ng and Pang，2000）
應(yīng)力控制一維土柱儀可以對多層土柱自由加載法向應(yīng)力和邊界水力條件（例如：恒定水頭，蒸發(fā)）。另外，快速使用瞬時法，還可以減少實(shí)驗(yàn)中測量兩種重要水力特性SDPFs和SDSWCCs的時間。
在給定的應(yīng)力狀態(tài)下，SDPF描述吸力和（或）含水量下水的滲透性的變化，而SDSWCC定義了吸力和含水量之間的關(guān)系。
Geo-Experts 使用一維瞬時剖面法（IPM）測量非飽和土對應(yīng)不同一維法向應(yīng)力下的SDPF的。基于體變測量（VWC）和孔隙水壓測量（PWP），水流速率和水力梯度可以分別確定。因此，根據(jù)達(dá)西定律吸濕和脫濕狀態(tài)下的滲透參數(shù)可獲得。同時，不同應(yīng)力狀態(tài)下的，快速吸濕和（或）脫濕應(yīng)力相關(guān)土水特征曲線（SDSWCC），可以通過建立體積含水量VWC和負(fù)孔隙水壓PWP（例如.吸力）關(guān)系來確定 。土柱的任何體變都能通過表面的LVDT測量到。
