(相关资料图)

禹振华 余蓉

苏联曾用24年的时间向地下钻井12263米(欲打通地球)，史称“科拉超深井”，但此后这项实验被迫停止。是什么原因让这项实验停止?地球究竟是否可能被挖穿?中南大学土木工程学院教授丁发兴近日发布的一项研究理论，或许可以在某种程度上交上一份合理的答卷：地球深处岩石的塑性流动导致了钻头被包裹，无法进行工作。这项花费了丁发兴团队23年探索而出的原创性成果，不仅有望揭示这个未解之谜，还对未来的工程实施颇具指导性。

“基础研究是整个科学体系的源头，是所有技术问题的总机关。”23年来，丁发兴带领团队深耕工程材料强度理论基础研究，取得了一系列成果。

2022年5月，丁发兴科研团队在科学出版社出版专著《工程材料损伤比强度理论》，构建了三维应力状态下岩石和混凝土损伤比强度理论。2022年12月29日，团队在《中国科学：技术科学》上发表研究论文，进一步构建了平面应力状态下正交异性金属损伤比屈服理论，运用此理论将绘出多种硬质合金的屈服轨迹线，从而进一步预测其使用寿命。这一理论发现了材料力学基本性能的第三个参数——高压条件下脆性材料向塑性转变的基本参数，揭秘了工程材料破坏的原理，突破了1776年自库伦从事砂岩复杂受力强度实验研究以来的试验科学和唯象科学的视角，解决了200多年来材料破坏原理认识的这一世界性难题。

据了解，丁发兴教授创建的损伤比强度理论极具创新性，有望成为继材料破坏已有的“四大古典强度理论”之后的“第五大强度理论”。该理论在现代建筑、水利、交通、机械、航空等工程中具有重要应用意义。我国一些山地城市浅层地下空间开发的项目同样面临着重力作用下软岩产生塑性流动问题，使得嵌岩桩基工程的钻孔成型非常困难。利用此理论，丁发兴科研团队还发明了内拉筋钢管混凝土柱抗震技术，可以有效应对强地震作用和“巨震不倒”的抗震设计，使建筑的抗倒塌能力提升30%—40%。

“道固远，笃行可至”!丁发兴是浙江瑞安人，从2000年9月自入读中南大学研究生开始，就一直沉浸在工程材料强度理论基础研究。他一直扎根湖湘，成长为中南大学比较年轻的博士生导师、教授。“仰之弥高，钻之弥坚”，丁发兴说，“我们搞理论基础研究，要坐得住冷板凳，久久为功，一定要坚持信念，即使当下不能有效解决问题，也要不断寻找机会，等待突破。”教学相长，丁发兴在教书育人方面也取得了很好的成绩：培养博士后1人，博士11人，硕士51人，获省优秀博士论文指导奖1次，省优秀硕士论文指导奖2次。

目前，丁发兴科研团队提出的损伤比强度理论，得到了不少国内外学者的认可和引用。欧洲科学院院士、《中国科学：物理力学天文学》(英文版)编委刘锦茂认为，损伤比强度理论从传统理论中脱颖而出，用来解释脆性材料和金属塑性材料的破坏机理，与弹性模量和泊松比一样，损伤比也是材料的固有属性，有望夯实对脆性材料破坏机理的认识。日本土木工程协会会长、日本工程院院士上田多门称，这是“有意义，对自己研究有帮助”的理论。《美国混凝土学会材料》杂志副主编以及评审专家认为，该理论“具有创新性和非常重要的意义”。

下一步，丁发兴团队力求将损伤比强度理论推进至横观各向同性材料中，为我国材料强度领域的关键技术突破继续贡献自己的力量。