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（大公文匯網(wǎng)記者劉凝哲）2月17日，香港科技大學土木及環(huán)境工程學系講席教授吳宏偉在北京獲頒何梁何利基金科學與技術(shù)進步獎。這是疫情三年以來香港科學家首次獲得何梁何利獎項，也是兩地走出疫情陰霾后首位香港科學家赴京領(lǐng)取重要科學獎項?！肝姨貏e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)地英才赴港學習，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與技術(shù)進步獎。
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，讓內(nèi)地更多學生了解香港的科研工作，香港高校的實力和水平」，吳宏偉說。他長期負責研究生教育工作，對內(nèi)地的學生求賢若渴，但很多內(nèi)地人才更愿意去英美留學，其實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)地學生了解到香港也有一流的高校和科研團隊，選擇在香港進行研究工作。
吳宏偉是土力學與巖土工程領(lǐng)域公認的世界領(lǐng)軍學者，在2017-2022年擔任國際土力學及巖土工程學會主席，是該學會成立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。「這次獲獎，我感覺是一種benchmarking，更意味著一種互認」，吳宏偉說，香港有很多科學家曾獲得國際重要科技獎項，但內(nèi)地學界對此并不了解，這次能夠得到何梁何利獎這如同在內(nèi)地也有了「互認」，科研成果與水平得到肯定。他說，這不僅是對于自己，還有很多香港科學家都在追求與內(nèi)地這樣的「互認」，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)團隊研究逾二十年的成果?；叵肫馂楹芜x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)運而生。
在持續(xù)研究中，吳宏偉帶領(lǐng)團隊發(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-強度耦合問題。他2007出版的《高等非飽和土力學與工程》，是當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)容獨一無二，是博士生必讀書籍」，被全球30多所大學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?！惯@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。吳宏偉團隊應(yīng)用新理論對這三場災(zāi)害進行了分析，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，助力香港滑坡風險的顯著下降，實現(xiàn)近10年零傷亡的歷史記錄。
吳宏偉是土力學與巖土工程領(lǐng)域公認的世界領(lǐng)軍學者。
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，中國科學院院士、浙江大學建筑工程學院教授陳云敏擔任國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）項目首席科學家，邀請吳宏偉作為課題負責人承擔「覆蓋屏障水氣傳導與填埋氣污染控制」的研究工作。吳宏偉團隊率先提出生態(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行了長達六年的監(jiān)測，結(jié)果顯示，其服役性能優(yōu)于美國環(huán)保局的規(guī)范標準。英國皇家科學院、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水平。
「我們中國還屬于發(fā)展中國家，還在進行大規(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，希望貢獻一己之力，為下一代締造更美好的生活。他帶領(lǐng)團隊研發(fā)的新型非飽和土實驗系統(tǒng)已被全球近300家研究院、大學和政府部門采用，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)學術(shù)成就及科研貢獻。
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香港科技大學講座教授、土力學與生態(tài)巖土工程專家
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于1993年取得英國布里斯托大學（University of Bristol）博士學位。
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現(xiàn)任香港科技大學（廣州）副校長。吳教授亦是香港科技大學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、當選英國皇家工程院院士、香港工程科學院院士、國家教育部長江學者講座教授、國家杰出青年（海外類）。吳教授當選第17屆國際土力學及巖土工程學會主席（2017~2022），為該學會自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)科學與技術(shù)成就獎、科學與技術(shù)進步獎、科學與技術(shù)創(chuàng)新獎，以崇尚科學，振興中華為宗旨，獎勵中國取得突出科技成就的科學家。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)秀科學家，成為中國社會力量設(shè)立科學獎的杰出代表。
吳宏偉教授非飽和土試驗技術(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吳宏偉教授領(lǐng)導
的研究團隊研發(fā)，授權(quán)英國GDS公司生產(chǎn)和銷售，是當前市場上精度較高，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準方法之一。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隊研發(fā)，包含了多項專利性技術(shù)，除了具備同類產(chǎn)品的測試功能外，還創(chuàng)造性地進行了控制土體應(yīng)力和監(jiān)測土體變形等多項重要技術(shù)改造，是當前市場上技術(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，更加貼合土力學及
土力工程使用需求，能獲得更客觀及準確的測試結(jié)果。截至目前已有64家高等院校、科研及設(shè)計單位引進該設(shè)備。
GDS非飽和土三軸試驗系統(tǒng)（UNSAT）是對傳統(tǒng)三軸試驗的延伸，可以在接近實際地應(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*）都可以進行改造，以進行非飽和土三軸測試。GDS可以提供4種方法來進行非飽土測試。
非飽和測試也可以運用到以下試驗類型中：剪切、空心扭剪、共振柱和真三軸試驗。
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隊研發(fā)，包含了多項專利性技術(shù)，除了具備同類產(chǎn)品的測試功能外，還創(chuàng)造性地進行了控制土體應(yīng)力和監(jiān)測土體變形等多項重要技術(shù)改造，是當前市場上技術(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，更加貼合土力學及
土力工程使用需求，能獲得更客觀及準確的測試結(jié)果。截至目前已有64家高等院校、科研及設(shè)計單位引進該設(shè)備。
該儀器是一套簡便易用的非飽和土試驗裝置，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1500kPa，但具體的基質(zhì)吸力控制范圍取決于陶土板的進氣值。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，還可以減少實驗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?；隗w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。
