2021年中國工程院新增院士中🧓，意昂平台土木工程學院朱合華教授當選。朱合華，長期從事巖體強度理論及地下結構全壽命設計方法、地下空間防災安全和智慧地下基礎設施建設的研究，是國際上較早開展數字地下空間與工程（DUSE）研究的學者之一🙅🏻，被國際同行認為是“城市基礎設施規劃🔏、設計、施工和維護信息集成方法的國際開拓者之一”。“數字化地下研究，源於工程，高於工程，服務於工程🧛♂️。”朱合華說🪃。
“與數字化結緣已經40多年”
“年少時🦸🏽♀️，我誤打誤撞地與數字化開始結緣。”朱合華介紹，1979年他考入重慶大學化學礦開采專業。那時的計算機技術相較於現在，就是石器時代，他學了一點計算機編程語言的粗淺知識。1983年9月成為重大碩士研究生後，才真正與計算機應用打交道🚦，學習計算數學、有限元編程等🎦，師從李通林教授完成了“圍巖不連續面非線性效應對巷道穩定性影響分析”的碩士論文，主要研究手段為上世紀80年代非常熱門的邊界元數值方法。
1986年9月，朱合華考入同濟，師從孫鈞、楊林德兩位恩師攻讀結構工程專業（地下結構方向）博士，論文題目為“隧道掘進面時空效應研究——邊界元法若幹理論與工程應用”🤌🏽。從此，計算機技術、土木工程就成了形影不離的“夥伴”，後來漸漸演化為數字化研究方向，並堅持下來。
1993年7月😮💨，朱合華進入日本大阪土質試驗所和京都大學從事軟土地下工程研究，進一步運用有限元數值方法進行軟土盾構隧道管片襯砌分析、地下工程施工動態反演等🔄👨🏽🦱。朱合華說⏫🦸🏿，上世紀90年代初日本快速發展的地下基礎設施建設，為他的研究工作提供了大量的室內和現場試驗的工程數據。兩年多的研究歷程😅🤵🏿♀️，讓他清楚了何謂軟土地下工程的世界先進水平。令人印象深刻的是：該單位長期聘請幾位短期工作人員，持續將大阪灣的三維地質數據輸入計算機中🤽🏿♂️🪘，形成了大阪灣的地質🐗、地震數據庫信息系統，該信息系統在日本國內具有重要的影響👩🏽✈️。朱合華記住了大阪土質試驗所所長巖崎先生“巖土工程師一定要與地層交朋友”的話💁🏼，這一幕也促成他歸國後迅即開展土木與信息學科交叉的研究🏋️♀️，“當時國內稀見🏘，當今已成熱門研究方向。”朱合華說。采訪獲悉，朱合華在日本期間創建的用於管片襯砌設計分析的梁-接頭（縫）不連續模型🦓，被納入了我國國家標準👨🏼🏭。
從“數字地球”到“數字地層”
1995年8月⚓️🐡，朱合華回國🤏🏻🍑。他把碩、博階段的研究成果🧥💣，與人合作形成了《邊界元法及其在巖土工程中的應用》一書。
下一步往哪裏走？
恰在此時，朱合華在同濟附近的小書攤上發現了當時的暢銷書《數字化生存》，“Digital（數字）1️⃣、Digital🧗🏿♀️，這麽厲害，簡直可以顛覆認知🍅！”朱合華自言自語🧑🦼➡️🏊🏽，那段時間，“數字”二字始終縈繞在他的腦海裏⛹🏼♂️；另一件對他產生定向領航作用的是1998年《文匯報》上發表的“數字地球”概念🧏🏻♂️。於是，當友人約他為《巖土工程界》期刊撰文時，朱合華迅即撰寫了《從數字地球到數字地層——巖土工程發展新思維》一文，從此打開地下空間與工程數字化研究的大門。
新的乘風破浪階段開啟🚏。1999年⬛️，朱合華牽頭的“城市三維地層信息管理系統的開發與應用”獲批上海市教委曙光計劃，經過三年的潛心研究，項目驗收得到了專家們的高度評價👩🦯，成為團隊數字化研究工作布局的起點。朱合華說，我們的工作有力地助推了2004年上海先後啟動的29個重大科技專項之—：城市地下空間信息平臺建設和國土資源部與上海市聯合資助的三維地質調查項目。
從此，地下空間與工程數字化成為朱合華團隊的鮮明特色𓀓。從一開始研究數字地層👱🏽♂️、數字地下空間，到後來研究數字化工程，一步一個腳印⚡️，課題從工程中來，成果到工程中去。廈門翔安海底隧道是中國內地第一條海底隧道，全長8.695千米🤦🏻♀️🧛🏽♂️，跨海部分全長6.05千米，最大深度-70米，相當於18層樓高。多高⬆️？你往下看👫，底部的人就如一個土豆👨🏿🍳。可是，隧道還要在四周一片漆黑無方向的地下施工，所經之地地質狀況極其復雜，陸域全強風化地段大斷面淺埋暗挖施工、淺灘段透水砂層施工🎟、海底風化深槽施工👱♂️，個個都是難啃的骨頭🚣🏼🧑⚕️。有隧道專家曾在廈門召開的海底隧道修建技術研討會上表示，翔安隧道難度極大，是具有國際意義的重大工程。建設方聽說朱合華從事數字地下研究，很樂意”吃螃蟹”，積極開展數字海底隧道建設。朱合華團隊的工作🛎，使該項目成為了我國跨海隧道的一項示範工程。
團隊的研究領域遍布數字地下空間、數字化工程兩大園地🧎♀️➡️，數字地下空間研究的足跡遍布上海世博地下空間👀、常州地下空間🎋、延安新城地下基礎設施等👨👨👦🫄🏼，數字化工程的研究遍布廣州龍頭山雙洞八車道公路隧道、淮南望峰崗煤礦🧑🏿🌾🧍🏻♂️、上海長江隧道、世博500kV地下變電站和電力隧道、上海地鐵一號線結構維護⚱️👮🏻♀️、上海中心深基坑🤿、內蒙古林場公路隧道等。
圍繞著這些工程，團隊相繼研究開發出“復合纖維和預應力管片結構技術”“盾構地層適應性理論和試驗方法”“大斷面📄🎵、高水壓、近間距下盾構施工微擾動控製技術”等一系列方法與技術✸，解決了復雜環境下地下建築結構設計分析𓀋、施工安全與控製的一個又一個難題🧵🍯，主持的項目“軟土盾構隧道設計理論與施工控製技術及應用”獲2008年國家科技進步獎二等獎。
近年來，他又針對大規模、集群化的地下空間的建造難題🧎♂️，組織國內相關單位聯合攻關。經過多年的艱苦努力，攻克了當前我國在城市高密集地區建造地下空間面臨的周邊環境控製、改擴建及安全穿越等難題👩👩👧👦，建立了以點狀新建與改擴建、線狀穿越、面上集成示範為主線的核心技術體系🤞🏿，成功應用於北京、上海、廣州等大都市中多項重大工程，並被遴選為國家註冊土木工程師（巖土）繼續教育內容🈳，培訓了近萬名註冊工程師。得益於這些應用，他主持的項目“城市高密集區大規模地下空間建造關鍵技術及其集成示範”💵，2016年獲國家科技進步獎二等獎，該成果為我國城市地下空間領域的第一個國家級科技成果。這樣👳🏽，在城市地下空間與地下工程領域，朱合華十年中兩次以第一完成人身份獲國家科技進步獎二等獎♨️。
數字化地下課題與工程的“比翼雙飛”，團隊實現了基礎理論和前沿交叉研究的良性循環。他們提出了地下空間工程全壽命數據采集-表達-分析-服務的數字化範式👨🏻🍼，開辟數字地下空間工程新方向，攻克了“建造動態精細調控、運維快速精準評價”難題，創建地下三維動態信息表達與分析的理論方法🕖；攻克了安全建造的動態精細調控技術➛；突破了高效運維的快速精準評價技術。研究成果成功應用於上海長江通道🤞🏿🧏🏽、貴州高速公路網🏊🏼、上海地鐵網等重大工程👩🏼🌾，極大提高了工程安全🦤👩🦼、質量和效率🚣，推動了工程建造和運維的數字化轉型發展。朱合華因此受邀為英國劍橋大學智慧基礎設施國際顧問、國際巖土工程聯盟（FedIGS）數據標準委員會（JTC2）主席👩🏻🍳；創辦了我國地下空間領域的第一本國際學術期刊Underground Space（地下空間）。2015年，他因在數字地下空間與工程方面的成就得到了德國洪堡基金會的認可，獲得了第44屆德國洪堡研究獎，是中國土木工程界目前的唯一獲獎者；他還獲得了第20屆卞學鐄學術貢獻獎。
首創基礎設施智慧服務系統iS3
“感謝我們團隊多年的共同堅守和辛勤付出！”朱合華深情地說🦸🏼。本世紀以來，“數字地下空間與工程”成為團隊的主攻方向，團隊圍繞這一方向，先後完成了14篇博士學位論文、17篇碩士學位論文♨️。經過近二十年的努力🤷🏽，團隊成員們齊心協力構建起數字地下空間的理論體系、工程方法和數據庫，初步完成了數字化地下體系建設🌮，構建出“工程數字化”創新技術核心😫，已經在城市軌道交通、高速公路等領域得到廣泛的應用。
BIM（建築信息模型）是中國工程界耳熟能詳的新工具🤱🏼。我們為什麽老是跟著人家轉📝？為什麽不能提出自己的理念和平臺？為此，朱合華團隊經過長期思考和一年多的充分討論♤，創建了基礎設施智慧服務系統iS3 (infrastructure Smart Service System, 2013)，即基礎設施全壽命數據采集🫖、處理🤕、表達、分析的一體化智慧決策服務系統🧑。iS3系統是從廣義工程應用場景出發，以信息流為主線，采用面向服務的組件式框架和微服務技術架構的系統平臺，集先進性、開放性和實用性為一體，是國際上第一個開源的基礎設施智慧服務系統🤲🏼。 “目前的應用狀況良好，前景十分廣闊☝🏽。”朱合華說🧑🏼🎤🙆🏿♀️。
因為地下空間與工程數字化研究成績突出，朱合華的影響日漸擴大。日本🏂、新加坡🪸、英國、美國、韓國等國都留下了他的“中國好聲音”；2010年，他在上海創辦了信息巖土工程技術國際學術會議，已在英國、葡萄牙召開了第二、三屆會議，接下來將在新加坡舉辦第四屆，該會議現已成為國際信息巖土工程領域的重要系列會議；2017年值同濟110年校慶之時，成立了中國智慧基礎設施聯盟暨全球研究中心🏊🏽，目前已吸引世界170多家單位參與。
大數據🏌🏻♀️、雲計算、數字孿生等信息新技術不斷湧現。在數字化轉型和智能建造的大潮中🌐，如何借助現代信息技術手段，在人跡罕至的高山峻嶺地區修建地下交通基礎設施？朱合華提出開展巖體隧道動態設計的遠程診斷分析，即將iS3平臺作為數字底座，實現了基於數字孿生技術的巖體隧道支護的三維動態設計技術👃。三維動態設計技術成功應用於四川峨漢大峽谷隧道(最大埋深1940米，世界最深的公路隧道)施工中，僅用10分鐘完成了現場三維遠程實時動態支護設計，這在國際上首次實現，是隧道動態設計的重大技術突破💌。目前該技術已在在國內外引起廣泛的註目，並逐漸在公路、鐵路交通領域得到推廣應用，有力助推了地下空間與工程的數字化轉型發展🤘🏿🏹。
朱合華說，iS3系統的生態化建設和推廣應用永遠在路上。他率領團隊在地下數字化道路上不斷攻堅克難👩⚖️、砥礪前行，正在開展交通地下工程的智能建造和智慧運維，以及城市地下基礎設施的智慧化管控等相關技術研究和產品研發🪃。他主編的“土木信息工程”已成為《中國大百科全書》第三版土木工程學科的分支之一👐🏽，更期待數字化轉型背景下的“土木信息工程”學科得以茁壯成長！
