2020国家自考土力学题_2020年土力学考试题及答案

　　11月3日，2020年度国家自然科学奖及国家科技进步奖获奖名单公布，由香港科研人员主导或参与的6个项目获奖。其中，香港科技大学土木及环境工程系讲座教授吴宏伟主导的团队项目“状态相关非饱和土本构关系及应用”，荣获国家自然科学奖二等奖。

　　11月4日，吴宏伟接受了南都、N视频记者专访。他表示，非饱和土与人类生活息息相关，此次获奖项目是“完全在香港本地完成的研究”。他强调，国家对香港科研人员的嘉奖是极大的鼓励，希望团队的获奖能促进香港院校之间的深度合作，共同响应国家“走出去”的号召。据他介绍，该项目其他主要人员包括香港大学教授李焯芬、北京工业大学教授戴福初、汕头大学教授赵仲辉以及香港理工大学博士周超。该项目研究成果为斜坡、垃圾填埋场和路基等基础设施的科学设计与安全施工奠定了重要理论基础，有助于社会应对气候变化等挑战。

　　南都记者了解到，吴宏伟身兼多职。他是香港科技大学（广州）副校长、香港科技大学霍英东研究生院院长、英国皇家工程院院士及香港工程科学院副院长，目前也是国际土力学及岩土工程学会主席，并成为了该学会1936年成立至今的首名华人主席。早在2015年，吴宏伟已凭借参与的项目“深大长基坑安全精细控制与节约型基坑支护新技术及应用”，获得过2015年度国家科学技术进步奖二等奖。

　　吴宏伟

　　【专访吴宏伟】

南都：你从什么时候开始从事非饱和土研究？

吴宏伟：我在英国的时候，研究方向是城市地下建筑研究，1995年我从英国回到香港，1996年开始和香港大学教授李焯芬合作。当时发现有一本1993年出版的书籍，是关于非饱和土的，但全球也就只有这一本，我感到很疑惑，彼时全世界关于非饱和土的研究很少，因为非饱和土是复杂的固、液、气三相多孔介质，但全球除了海底，好多建筑都是建立在非饱和土上的，我认为对非饱和土的基础研究将会有很大价值。非饱和土的其中一种应用是斜坡组成部分，当时香港、深圳深受斜坡安全问题困扰，种种因素触发了我组织团队开始研究非饱和土。1996年我开始钻研非饱和土，主要应用是斜坡、垃圾填埋场的覆盖系统以及路基建设。2007年我所写的《高等非饱和土力学与工程》，是当时全球第三本研究非饱和土的书籍。

南都：能否介绍一下本次获得国家自然科学奖项目的研究内容？

吴宏伟：我们这次项目的理论核心是研究气候变化和人类活动对非饱和土材料特性的影响。

　　一般说到气候变化，主要是指雨水量多和雨水不均的问题。雨量会改变非饱和土的含水量，继而改变非饱和土的材料特性，这解释了为什么下雨的时候斜坡会坍塌。另一方面，人类活动也会影响非饱和土的材料特性。假如我们要开凿一条从中国到巴基斯坦的道路，必须要开山劈石和凿斜坡，人类的行为造成应力释放，从而影响非饱和土的材料特性。如果我们对此缺乏深刻认识，很可能会导致大量的工程灾害，比如塌方和路基的破坏。非饱和土兼具固体、液体及气体特性，既是所有建筑物的承载体，亦为斜坡的组成物料，与人类日常生活息息相关。

南都：这次研究是怎样攻破难题的？

吴宏伟：难度在于每个过程对于我们来说都是全新的。

　　首先我们要对非饱和土的材料特性有新发现，发现之后要建立新的理论，理论的印证需要实验仪器。但当时全球都没有针对这项研究的仪器，于是我们干脆自主研发新仪器。我的申报书里有一项美国和一项中国的发明专利，我们的专利仪器已经向全球多个国家政府、研究院和高校售出三百套。研发新仪器后要做实验，才能找到理论需要的参数，之后进行推论和预测，再回头和实验结合。整个过程是一个循环，我们遵循“大胆假设，小心求证”的原则，逐步攻破难题。

南都：这次获奖项目的团队中还有来自内地的成员。香港和内地在科研及应用方面开展了哪些合作？

吴宏伟：1996年我们联合向香港方面申请资助，前期的主要资金都是香港研究资助局提供的。香港土木工程拓展署的岩土工程处也向我们提供了部分资金，因为他们主要处理斜坡相关的工程问题。

　　至于应用方面，我要特别感谢中国科学院院士、浙江大学建筑工程学院教授陈云敏。2011年，陈院士成为国家重点基础研究发展计划（973计划）项目首席科学家，他所负责的项目“城市固体废弃物填埋孕育环境灾害与可持续防控的基础研究”中有六个主要研究方向，他邀请我负责其中一个关于垃圾填埋场覆盖系统的方向。通过负责这个合作，他向我提供部分资金，让我继续深入非饱和土的研究，以及实践如何将理论应用在垃圾填埋场的非饱和土覆盖系统里。在和陈院士的合作中，我利用了植物吸水的能力处理覆盖系统，避免用人工材料转而用建筑废料完成整套系统，达到环保、美观、减碳的效果。我受邀以《大气–植被–土体相互作用：理论与机理》为题，主讲了我领域最权威的黄文熙讲座，还编写了全球首部生态岩土工程专著《Plant-soil Slope Interaction》。我们的研究成果和设计方案已经被纳入中国国家标准，在生态文明建设方面无疑是十分有成效。目前该方案主要可在内地和发展中国家投入使用。

南都：此次你所带领的团队项目获得了国家自然科学二等奖。有什么感想？

吴宏伟：很开心，因为我们整个研究内容都是在香港完成的，我想我们是少有的能够在香港本地完成所有研究的团队。同时我们还有院校之间的合作。我们两个团队，一个来自香港科技大学，一个来自香港大学，大家在合作中扮演不同的角色。香港大学侧重于现场的研究，而我们侧重于理论和室内实验，大家很好地完成了团队互补。

　　我认为，香港八大院校应该联合起来，真诚地相互合作，共同提高我们在全球的国际竞争力。我们就是香港科技大学和香港大学成功合作的绝佳例子，希望我们能够起到优秀示范带头作用，鼓励大家互相合作，达到双赢的局面。我强调，我们真正的对手不是来自香港、大湾区或者其他内地城市，而是来自国际上的竞争者。

　　这次国家授予香港科研人员主导或参与完成的项目国家科技进步奖、国家自然科学奖，对于香港科研人员是非常大的鼓励。我们在香港做研究，得到国内同行的肯定非常不容易。

　　国家级奖项对项目的要求很高，自然科学必须在基础创新的同时在应用层面上有所成效。应用的证明需要时间。我们这个项目和香港特区政府合作，应用到香港特区政府的课题中，同时也应用到“973计划”国内垃圾填埋场覆盖系统和浙江省的路基建设中。一般能获得国家级奖项的项目，都需要学者投入至少8到15年的时间去研究。

南都：你对未来香港地区的科研发展有何寄望？

吴宏伟：香港的缺点是地方太小，因此一定要和粤港澳大湾区内城市乃至国家合作。香港的优点是人才国际化程度高，例如我自己的研究团队，高峰期有来自22个国家的学生，现在是17个。我有意地选择来自“一带一路”沿线国家的学生。国家经常呼吁“走出去”，来自全球各地的校友就是我们的立脚点。

　　出品：南都即时

　　采写：南都见习记者 何嘉慧