张超，湖南大学土木工程学院教授，博士生导师，国家“四青”人才。目前主要研究兴趣是土力学与土壤物理学、水文学、统计热力学和土壤微生物学等学科的交叉研究。具体研究内容包括：非饱和土中水-力-热-生物多场耦合过程研究；基于分子模拟技术的多孔介质力学和物理研究；特殊土与疑难土工程特性；降雨滑坡研究。目前已经在Reviews of Geophysics, Geophysical Research Letters等权威综合性期刊 和Journal of Geotechnical and Geoevironmental Engineering等权威岩土期刊发表SCI论文20余篇。现担任美国土木工程学会非饱和土、多孔介质力学和工程地质等技术委员会委员。

报告内容简介

1.土吸附势：概念、理论及应用

在经典非饱和土力学框架中，基质吸力被定义为孔隙气压与孔隙水压之差。该定义仅考虑了毛细作用机制，未能考虑特殊土中广泛存在的吸附作用机制。因此该定义与土壤水密度、孔隙水冰点降低和膨胀土孔隙水压等土基本行为相矛盾。为克服这一问题，提出土吸附势概念，并重构了孔隙水压与基质吸力的物理关系。报进一步利用土吸附势概念建立了孔隙水密度模型、土冻结特征曲线模型和有效应力统一方程，为特殊土工程问题提供新的解决路径。

2.面向特殊土行为研究的分子模拟方法

特殊环境下非饱和土土水相互作用，是天然气水合物开采、非饱和区浅层地下热能储存和放射性核废料地下处置等工程中的关键科学问题，传统试验技术和研究手段难以满足极端复杂工况精确模拟的要求。分子模拟技术不受连续介质力学假定制约，已在材料及化学领域成功解决一系列的科学和应用问题。通过系统构建基质吸力、有效应力和孔隙水相变等土力学基本指标的分子动力学理论框架，成功将分子模拟技术拓展到经典土力学研究框架。利用该理论框架，揭示了吸附水强化颗粒间有效应力传递的机理，证明了土颗粒间应力不等同于有效应力，解释了吸附作用可以大幅降低孔隙水相变温度的原因。该理论框架可为特殊环境下土水相互作用机理研究提供新的研究手段。