研究領(lǐng)域
主要從事巖土力學(xué)與巖土工程的研究：
（1）加筋邊坡與加筋土擋墻；
（2）加筋土靜動(dòng)力學(xué)特性；
（3）邊坡穩(wěn)定分析及其加固；
（4）擋土結(jié)構(gòu)與土壓力；
（5）土工離心模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬。
科研項(xiàng)目：
（1）國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“基于筋土相互作用的格室加筋土強(qiáng)度與剛度性質(zhì)研究”；項(xiàng)目編號(hào)：52278328；起止時(shí)間：2023.1~2026.12.
（2）國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目“土工格室柔性擋墻破壞機(jī)理及土壓力理論研究”；項(xiàng)目編號(hào)：51109006；起止時(shí)間：2012.1~2014.12。
（3）住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部研究開(kāi)發(fā)項(xiàng)目“變截面土工格室構(gòu)筑物在變電站高填方加固中的應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究”；項(xiàng)目編號(hào)：2015-K2-008；起止時(shí)間：2016.1~2017.12。
（4）中建新疆建工集團(tuán)科技研發(fā)項(xiàng)目“西部復(fù)雜氣候及地震條件下土工合成材料加筋土結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)與工程應(yīng)用”，項(xiàng)目編號(hào)：65000022859700210197，起止時(shí)間：2021.7~2024.6。
（5）企事業(yè)委托項(xiàng)目“長(zhǎng)深高速河源熱水至惠州平南段改擴(kuò)建工程土工格室加筋路堤變形及穩(wěn)定分析研究”，項(xiàng)目編號(hào)：220221220343，起止時(shí)間：2022.3~2022.12。
（6）企事業(yè)委托項(xiàng)目“土工格室加筋瀝青路面”，項(xiàng)目編號(hào)：220221200169，起止時(shí)間：2020.5~2022.5。
（7）陜西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“土工格室擋墻地震破壞機(jī)理及抗震性能關(guān)鍵影響因素研究”，項(xiàng)目編號(hào)：2019JM-100,起止時(shí)間：2019.1~2020.12。
（8）中央高校基金高新技術(shù)研究培育項(xiàng)目“土工格室擋墻動(dòng)力特性及抗震設(shè)防措施研究”；項(xiàng)目編號(hào)：300102218202；起止時(shí)間：2018.1~2019.12。
（9）陜西省工業(yè)科技攻關(guān)計(jì)劃“新型變截面土工格室擋墻工程應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究”；項(xiàng)目編號(hào)：2015GY149；起止時(shí)間：2015.1～2016.12。
（10）中國(guó)博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目：“柔性擋墻破壞模式及土壓力理論研究”；項(xiàng)目編號(hào)：20100471591；起止時(shí)間：2010.1~2011.12。
（11）陜西省自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目：“土工格室柔性擋墻土壓力計(jì)算方法及試驗(yàn)研究”；項(xiàng)目編號(hào)：2010JQ7002；起止時(shí)間：2010.1~2012.12。
（12）重要軍工項(xiàng)目：“土工格室加固技術(shù)及其在軍事工程中的應(yīng)用”；起止時(shí)間：2010.1~2011.12。
（13）深圳市科技研發(fā)資金基礎(chǔ)研究項(xiàng)目“復(fù)雜條件下邊坡穩(wěn)定分析軟件研發(fā)及新型邊坡支擋技術(shù)研究”；起止時(shí)間：2014.1~2015.12。
（14）重慶交通大學(xué)國(guó)家內(nèi)河航道整治工程技術(shù)研究中心暨水利水運(yùn)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題“土工格室加筋擋墻優(yōu)化斷面型式及加固機(jī)理研究”；起止時(shí)間：2014.1~2015.12。
（15）黃土地區(qū)公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題“黃土地區(qū)土工格室加筋擋墻破壞機(jī)理及防護(hù)技術(shù)研究”；起止時(shí)間：2013.1～2014.12。
軟件著作權(quán)：
（1）加筋邊坡穩(wěn)定性分析軟件V1.0，登記號(hào)：2019SR0378441
（2）基于邊坡穩(wěn)定分析的幾何建模算法軟件V1.0，登記號(hào)：2019SR1140635
（3）土工格室加筋土本構(gòu)模型計(jì)算軟件V1.0，登記號(hào)：2019SR0325940
（4）土工格室加筋粘土等效強(qiáng)度與等效剛度計(jì)算軟件V1.0，登記號(hào)：2021SR0225866
（5）基于等效強(qiáng)度理論的土工格室條帶剛度和節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度校核軟件V1.0，登記號(hào)：2020SR1232288
（6）直立面板式土工格室擋墻土壓力計(jì)算軟件V1.0，登記號(hào)：2021SR0939604
（7）土工格室三維有限元本構(gòu)模型計(jì)算軟件V1.0，登記號(hào)：2018SR533320
標(biāo)準(zhǔn)：
中國(guó)公路學(xué)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)：《公路土工格室》T/CHTS 20031—2023
中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)：《公路路基土工格室應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》T/CECS G：D23-01-2023
論文
[1] Fei Song, Wangsheng Chen, Yawei Nie and Liqiu Ma. Evaluation of required stiffness and strength of cellular geosynthetics. Geosynthetics International, 2022,29(3):217-228. （SCI檢索）
[2] 宋飛，陳旺盛. 土工格室加筋砂土大型動(dòng)三軸試驗(yàn)研究. 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2022，19(3):683-690（EI檢索）
[3] 宋飛，艾鈺皓，張斌. 注漿微型樁內(nèi)置鋼材回收的室內(nèi)試驗(yàn)研究.華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021, 49(3):113-118（EI檢索）
[4] Fei Song, Yangtao Jin, Huabei Liu and Jie Liu. Analyzing the deformation and failure of geosynthetic-encased granular soil in the triaxial stress condition. Geotextiles and Geomembranes, 2020,48(6):886-896.（SCI檢索）
[5] Fei Song, Huabei Liu, Baoqiang Yang, and Jian Zhao. Large-scale triaxial compression tests of geocell-reinforced sand. Geosynthetics International, 2019，26(4), 388-395.（SCI檢索）
[6] Fei Song, Huabei Liu, Hongbing Hu, Yongli Xie. Centrifuge tests of geocell-reinforced retaining walls at limit equilibrium. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 2018, 144(3): 04018005. （SCI檢索）
[7] Fei Song, Huabei Liu., Liqiu Ma., Hongbing Hu. Numerical analysis of geocell-reinforced retaining wall failure modes. Geotextiles and Geomembranes, 2018, 46(3): 284-296. （SCI檢索）
[8] Fei Song, Huabei Liu, Haibo Chai, and Jianxun Chen. Stability analysis of geocell-reinforced retaining walls. Geosynthetics International, 2017, 24(5): 442-450.（SCI檢索）
[9] Fei Song, Yong-Li Xie, Yong-Feng Yang, Xiao-Hua Yang. Analysis of failure of flexible geocell-reinforced retaining walls in the centrifuge. Geosynsthetics International, 2014, 21(6):342-351.（SCI檢索）
[10] Fei Song, and Yinghui Tian, Three-dimensional numerical modelling of geocell reinforced soils and its practical application. Geomechanics and Engineering, 2019, 17(1):1-9. （SCI檢索）
[11] Fei Song, Ru-Yi Chen, Li-Qiu Ma, Geng-Ren Cao. A new method for the stability analysis of geosynthetic-reinforced slopes. Journal of Mountain Science, 2016, 13(11): 2069-2078. （SCI檢索）
[12] Fei Song, Jian-Min Zhang, Geng-Ren Cao. Experimental investigation of asymptotic state for anisotropic sand. Acta Geotechnica, 2015, 10(5):571-585. （SCI檢索）
[13] Fei Song, Ruyi Chen, Liqiu Ma, Jian Zhao. Stability analysis of reinforced slope based on limit equilibrium method. Tehnički vjesnik-Technical Gazette, 2018, 25(1):224-229. （SCI檢索）
[14] Jian-Min Zhang, Fei Song, De-Ji Li. Effect of strain localization on seismic active earth pressure. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 2010,136 (7):999-1003. （SCI檢索）
[15] Fei Song, Haibo Chai, Jian Zhao, Mingrui Yang. Numerical analysis of the effect of surcharge on the mechanical behavior of geocell-reinforced retaining wall. The civil engineering journal, 2016, 4:1-12. （EI檢索）
[16] Fei Song, Yuying Li, Jian Zhao, Zewei Yang. Parametric study on deformation and stability of geocell-reinforced retaining walls. Modelling, Measurement, and Control B, 2017, 86(2): 396-405. （EI檢索）
[17] Fei Song, Baoqiang Yang, Jian Zhao, Hong-Bing Hu. Parametric study on the behavior of geocell-reinforced slopes. Revista de la Facultad de Ingeniería U.C.V., 2017, 32(4):392-400. （EI檢索）
[18] Fei Song, Ruizhi Cheng, Liqiu Ma, Xibin Tang, Wenzhong Yuan. Study on the failure surface of heterogeneous soil at the passive state. Chemical Engineering Transactions, 2015, 46:781-786. （EI檢索）
[19] Fei Song, Hongbing Hu, Liqiu Ma, Yongbing Zhao . Engineering application of a new type geocell retaining wall with variable cross-section. International journal of earth sciences and engineering, 2016, 9(4):1602-1606. （EI 檢索）
[20] Fei Song, Haibo Chai, Liqiu Ma, Hongbing Hu. Numerical analysis on deformation behavior of geosynthetic-reinforced Slopes. Revista de la Facultad de Ingeniería U.C.V., 2016, 31(3):40-48. (EI檢索)
[21] Fei Song, Yongliang Li, Ke Zhang, Luyu Zhang. Study on the optimum sectional form of geocell reinforced retaining wall. International Journal of Earth Sciences and Engineering, 2014, 7(2):571-577. (EI檢索)
[22] Fei Song, Yong-Liang Li, Lu-Yu Zhang, Ke Zhang. Mathematical expression of failure mode of geocell flexible retaining wall. International Journal of Earth Sciences and Engineering, 2014, 7(3):958-964.（EI檢索）
[23] Fei Song, Hao Chen, Bing Xiao and Lu-Yu Zhang. Investigation on the optimum section form of geocell reinforced two-stage retaining wall, International Journal of Earth Sciences and Engineering, 2014, 7(4): 1376-1382.（EI檢索）
[24] Fei Song, Kai Wang, Yongli Xie, Gengren Cao. Centrifuge model study on the failure process of reinforced retaining wall with lengthening geocell layers, International Journal of Earth Sciences and Engineering, 2014, 7(5): 1918-1924. （EI檢索）
[25] Fei Song, Geng-Ren Cao, Lu-Yu Zhang, Xiu-Mei Tan. Numerical analysis of failure mode of geocell flexible retaining Wall. ASCE Geotechnical Special Publication, 2013, 232:136-145.（EI檢索）
[26] 宋飛, 謝永利, 楊曉華, 張魯渝. 填土面作用荷載時(shí)土工格室柔性擋墻破壞模式研究. 巖土工程學(xué)報(bào), 2013, 35(Supp.1):152-155. （EI檢索）
[27] 宋飛, 張建民, 張嘎, 鄭瑞華, 付敬寵. 等應(yīng)變?cè)隽勘仍囼?yàn)控制功能的開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn). 巖土工程學(xué)報(bào), 2009, 31,(7): 1144-1148. （EI檢索）
[28] 宋飛, 張建民. 各向異性砂土漸近狀態(tài)試驗(yàn)研究. 巖土工程學(xué)報(bào), 2010, 32(4): 551-561. （EI檢索）
[29] 宋飛, 張建民. 考慮側(cè)向變形的各向異性砂土土壓力試驗(yàn)研究. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2009, 31,(7): 1884-1895. （EI檢索）
[30] 張建民, 宋飛. 砂土的壓剪效應(yīng)與漸近狀態(tài)準(zhǔn)則. 巖土工程學(xué)報(bào), 2008, 30(2):166-171. （EI檢索）
[31] 張建民, 宋飛. 考慮填土側(cè)向變形的地震土壓力計(jì)算方法. 地震工程學(xué)報(bào), 35(1): 9-20, 2013. （EI檢索）
[32] 宋飛, 張嘎, 張建民. 各向異性對(duì)積石俠面板堆石壩滲流的影響分析. 巖土力學(xué). 2007, 28(supp.):286-289.
[33] 宋飛, 劉超, 張建民, 鄭瑞華. 離心模型擋土墻試驗(yàn)設(shè)備的研制. 巖土力學(xué). 2010, 31(9):3005-3011.
[34] 宋飛, 張建民, 劉超. 各向異性砂土K0試驗(yàn)研究. 巖土力學(xué). 2010, 31(12):3727-3732.
[35] 宋飛,張建民. 考慮擋墻位移效應(yīng)的被動(dòng)側(cè)土壓力計(jì)算方法. 巖土力學(xué), 2011, 32(1):151-157.
[36] 宋飛,張建民. 各向異性砂土主動(dòng)側(cè)土壓力計(jì)算方法. 巖土力學(xué). 2011,32(4):1029-1034.
[37] 宋飛, 許偉強(qiáng), 張魯渝等. 土工格室柔性擋墻變形規(guī)律數(shù)值模擬研究. 巖土力學(xué). 2011, 32(supp):738-742.
[38] Fei Song, Jian-Min Zhang. Estimation of seismic earth pressures against rigid retaining structures with rotation mode. The Open Civil Engineering Journal, 2011,5:52-58
[39] Fei Song, Jian-Min Zhang, Lu-Yu Zhang. Evaluation of earth pressures against rigid retaining structures with RTT mode. Advanced Building Materials, 2011,168: 200-205.
[40] Fei Song, Jian-Min Zhang. Earth pressures at the passive side against rigid retaining structures. Proceedings of the 4th Japan-China Geotechnical Symposium, 2010: 82-85.
[41] Fei Song, Jian-Min Zhang. Centrifuge Modeling of active earth pressures. Proceedings of the 7th International Conference on Physical Modeling in Geotechnics, 2010:505-509.
[42] Fei Song, Jian-Min Zhang. Evaluation of seismic earth pressures at the passive side. Proceedings of the 14th World Conference on Earthquake Engineering, 2008
[43] Fei Song, Ga Zhang, Jian-Min Zhang. Anisotropic Seepage Analysis of A Concerete-faced Rockfill Dam. Proceedings of the 4th Asian Joint Symposium on Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2006,403-406.
[44] 宋飛, 張建民, 陳友昆. 地震荷載作用下被動(dòng)側(cè)土壓力計(jì)算方法研究. 世界地震工程, 2010, 26 (suppl): 335-340.
[45]宋飛, 張建民. 超固結(jié)土的主動(dòng)土壓力求解方法. 第二屆全國(guó)巖土與工程大會(huì)會(huì)議論文集, 2006, 470-475.
[46] 宋飛, 張建民. 水平層分析法求解超固結(jié)土的地震主動(dòng)土壓力. 第七屆全國(guó)土動(dòng)力學(xué)會(huì)議論文集, 2006, 91-95.
[47] 宋飛, 張建民. 平動(dòng)模式下剛性擋墻被動(dòng)側(cè)土壓力計(jì)算方法. 中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)第十屆土力學(xué)及巖土工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集(下冊(cè)), 2007, 447-451.
[48] 宋飛, 閆澍旺, 孫萬(wàn)禾等. 土坡穩(wěn)定及地基承載力的精確解的工程力學(xué)推導(dǎo)方法. 中國(guó)港灣建設(shè), 2004 (4):28-31.
[49] 宋飛, 閆澍旺. 土工格柵加筋與塑料排水板聯(lián)合處理軟基的彈塑性有限元分析研究. 石油工程建設(shè), 2005, 31(1): 34-39.
[50] 宋飛，趙立鵬，閆澍旺，彈塑性有限元法確定土工格柵加筋路堤的沉降及承載力．勘察科學(xué)技術(shù)，2003(6): 16-20.
[51] 劉超, 宋飛, 張嘎等. 各向異性砂土主動(dòng)土壓力的離心模型試驗(yàn)研究. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2009,28, (supp1),3201-3206
著作
宋飛，趙健，土工格室擋墻破壞機(jī)理及評(píng)價(jià)方法，中國(guó)水利水電出版社，210千字，2019
宋飛，劉杰，土工格室加筋土等效強(qiáng)度與等效剛度計(jì)算方法，中國(guó)水利水電出版社，249千字，2020
撐一方之土 保公路安全
——記長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院副教授、碩士研究生導(dǎo)師宋飛
“現(xiàn)在回想，很慶幸當(dāng)年選擇了巖土力學(xué)和巖土工程專業(yè)，它實(shí)踐性非常強(qiáng)而非純理論學(xué)科，我能盡情地發(fā)揮特長(zhǎng)”。20年前的一個(gè)決定讓宋飛與巖土工程結(jié)緣，后又因興趣使然，他在科研的探索道路上不斷追求新知，并注重理論與實(shí)際工程相結(jié)合。直至如今，他已在加筋擋墻與加筋邊坡、公路邊坡穩(wěn)定分析及支擋結(jié)構(gòu)、土工離心模型試驗(yàn)和巖土工程數(shù)值分析等方面取得若干創(chuàng)新性成果，累計(jì)發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇，其中SCI收錄3篇，EI收錄20篇，申報(bào)發(fā)明專利3項(xiàng)。
他辛勤耕耘，卻也享受其中。
清華園里初露鋒芒
20世紀(jì)80年代出生在陜西漢中的宋飛是個(gè)典型的西北人，他身材高大，性格爽朗，做起事來(lái)也是雷厲風(fēng)行。2009年，宋飛帶著“優(yōu)秀博士論文”的榮譽(yù)結(jié)束了自己在清華大學(xué)的博士學(xué)習(xí)。在清華大學(xué)讀博期間，宋飛無(wú)論是在理論知識(shí)還是在工程實(shí)踐上都快速成長(zhǎng)，逐漸成為同輩中的佼佼者。
隨著我國(guó)高速公路建設(shè)的大規(guī)模發(fā)展，高填方路堤以及高路塹邊坡通常可見(jiàn)。然而，我國(guó)多山，而且滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)，這不僅對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)造成損失，還破壞自然環(huán)境。因此對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定分析，評(píng)估其穩(wěn)定性及加固方法，具有非常重要的工程實(shí)踐意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。
當(dāng)邊坡出現(xiàn)不穩(wěn)定時(shí)，擋土墻作為一種防護(hù)措施則被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中，所以分析擋土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、抗滑穩(wěn)定性、抗傾穩(wěn)定性就顯得尤為必要。這些特性的顯現(xiàn)與一個(gè)參數(shù)密切相關(guān)，即土壓力。計(jì)算土壓力的方法有經(jīng)典的朗肯和庫(kù)倫土壓理論，但其缺陷是只能計(jì)算主動(dòng)和被動(dòng)兩個(gè)極限狀態(tài)下的土壓力，“在工程實(shí)踐中，擋墻的土壓力與位移量相關(guān)，如果靜止或是少量位移但未達(dá)到極限狀態(tài)，此時(shí)的土壓力如何確定？”這無(wú)疑成為新的難題。
圍繞著教育部博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)基金項(xiàng)目，宋飛以考慮側(cè)向變形的各向異性填土土壓力計(jì)算方法為主要研究?jī)?nèi)容，在廣泛深入閱讀和分析現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地歸納和總結(jié)了土壓力問(wèn)題研究的已有規(guī)律和存在問(wèn)題。隨后，他從設(shè)備研制、材料試驗(yàn)、離心模型試驗(yàn)、機(jī)理分析、實(shí)用算法諸方面入手，對(duì)任意側(cè)向變形條件下各向異性填土的土壓力產(chǎn)生機(jī)理和隨擋墻位移變化的基本規(guī)律進(jìn)行了深入而全面的研究，并提出相應(yīng)的計(jì)算方法，取得若干創(chuàng)新性成果。
值得一提的是，宋飛自行成功研制出等應(yīng)變?cè)隽勘仍囼?yàn)設(shè)備和離心模型試驗(yàn)設(shè)備各1套。殊不知，巖土實(shí)驗(yàn)裝置多為非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，這意味著從設(shè)計(jì)、制圖到加工生產(chǎn)，都需要宋飛加入自己的想法從而進(jìn)行原創(chuàng)。然而，從零開(kāi)始，絕非易事。查閱盡相關(guān)英文文獻(xiàn)，一點(diǎn)點(diǎn)摸索前行，不斷從失敗中跳出再投入新一輪研發(fā)。就這樣，宋飛的堅(jiān)持不懈終于換來(lái)了碩果——可控任意擋墻位移的土壓力離心模型試驗(yàn)設(shè)備榮獲清華大學(xué)第十九屆學(xué)生實(shí)驗(yàn)室建設(shè)貢獻(xiàn)一等獎(jiǎng)，并申報(bào)發(fā)明專利，宋飛為第一發(fā)明人。
在做土壓力離心模型試驗(yàn)時(shí)，在離心加速度增大的過(guò)程中擋墻卻始終不能保持靜止?fàn)顟B(tài)，這成為又一個(gè)擺在宋飛面前的頭號(hào)難題。“遇到困難時(shí)，除了要自己動(dòng)腦筋想辦法，還要多與人交流”，這是他從那次經(jīng)歷中汲取到的秘訣。受學(xué)院中一位教授的啟發(fā)，宋飛最后研制出一套自動(dòng)控制系統(tǒng)，即通過(guò)電機(jī)控制齒輪正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)使得擋墻保持靜止?fàn)顟B(tài)。“總結(jié)經(jīng)驗(yàn)很重要”，過(guò)程中宋飛不知道經(jīng)歷了多少次調(diào)試。
突破經(jīng)典土壓力理論
加盟長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院后，宋飛將研究目光聚焦在了一種新型土工合成材料——土工格室。這是一種誕生于20世紀(jì)80年代初，由高分子聚合物寬條帶經(jīng)強(qiáng)力焊接而形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，用以修建擋土墻以及進(jìn)行邊坡防護(hù)。它伸縮自如，運(yùn)輸方便，使用時(shí)張開(kāi)并充填土石或混凝土料，構(gòu)成具有強(qiáng)大側(cè)向限制和大剛度的結(jié)構(gòu)體，被廣泛應(yīng)用于土木工程的各個(gè)領(lǐng)域。
與常見(jiàn)的支擋構(gòu)造物，如重力式擋墻、加筋土擋墻、錨桿擋土墻、錨定板擋土墻、樁板式擋土墻等相比，土工格室擋墻具有諸多優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)較輕，減少了對(duì)地基承載力的要求；其取消圬工、節(jié)約占地、施工簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉；其適用范圍較廣，格室內(nèi)填料可就地取材，適用于路堤、路塹邊坡、機(jī)場(chǎng)及變電站高填方的防護(hù)；特別是其墻面格室內(nèi)可植草種樹(shù)，因此在公路建設(shè)中能夠滿足綠化墻面、生態(tài)保護(hù)、美化沿線景觀的要求，生態(tài)效應(yīng)顯著。
然而，土工格室擋墻并非堅(jiān)不可摧。除在土壓力的作用下會(huì)整體發(fā)生位移外，墻體自身亦會(huì)發(fā)生撓曲變形。與經(jīng)典土壓力理論計(jì)算得到的極限狀態(tài)下的剛性擋土墻土壓力明顯不同，擋墻的變形形態(tài)通常介于靜止與主動(dòng)狀態(tài)之間，墻后填土的破壞模式也與剛性擋墻有較大區(qū)別，經(jīng)典的朗肯及庫(kù)侖土壓力理論已然無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)土工格室擋墻的滑動(dòng)面。“現(xiàn)在還沒(méi)有成熟的土壓力計(jì)算理論、擋墻破壞模式評(píng)價(jià)方法及設(shè)計(jì)方法，理論研究落后于工程實(shí)踐，這是工程界亟待解決的難題”，宋飛道出了問(wèn)題的關(guān)鍵。
于是在此背景下，他申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目“土工格室柔性擋墻破壞機(jī)理及土壓力理論研究”。“我們先通過(guò)等應(yīng)變?cè)隽勘仍囼?yàn)研究填土的強(qiáng)度發(fā)揮隨側(cè)向應(yīng)變約束條件的變化規(guī)律；之后通過(guò)離心模型試驗(yàn)和彈塑性有限元數(shù)值模擬的手段揭示土工格室擋墻在不同工況下的變形規(guī)律、破壞機(jī)理和土壓力沿墻高的分布規(guī)律；再在此基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，提出土工格室擋墻破壞模式和水平位移計(jì)算方法，結(jié)合工程實(shí)際實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)所提計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)證，為工程設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)和依據(jù)。”
其實(shí)，剛性擋墻的破壞模式已有很多學(xué)者做過(guò)大量研究工作，也已形成較為成熟的研究成果，而土工格室擋墻這種柔性支擋結(jié)構(gòu)的破壞模式還尚無(wú)系統(tǒng)的研究，因此研究這種新型支擋結(jié)構(gòu)在高寬比變化、坡度變化、填土表面作用荷載、填土中鋪設(shè)拉筋帶等不同工況下的破壞模式，揭示破壞機(jī)理并提出分析方法，是項(xiàng)目的創(chuàng)新之一。
除此之外，“要想完成對(duì)土工格室擋墻的離心模型試驗(yàn)研究，難度也不小”。如何選擇并加工制作合適的土工格室模型材料，在試驗(yàn)中系統(tǒng)測(cè)量擋墻的變形、墻后填土的位移場(chǎng)和滑裂面亦是項(xiàng)目的特色所在。經(jīng)過(guò)多次比選實(shí)測(cè)材料的強(qiáng)度和剛度，宋飛最終選擇了一種聚乙烯薄膜，并采用焊接設(shè)備自行加工制作土工格室模型材料，再通過(guò)數(shù)碼攝像和非接觸式位移測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量擋墻填土位移場(chǎng)的發(fā)展和滑裂面的形成。
隨著研究的深入，宋飛還先后主持了包括國(guó)家自然科學(xué)基金、陜西省自然科學(xué)基金在內(nèi)的4項(xiàng)研究課題；作為主要參加者參與教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金、北京市自然科學(xué)基金和江西省交通廳重點(diǎn)項(xiàng)目各1項(xiàng)。無(wú)一例外，這些項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容和成果均與土壓力和邊坡有很大關(guān)系。
土工格室擋墻中再續(xù)探索
當(dāng)墻后填土填筑較高時(shí)，就需要在墻后填土中將土工格室加筋材料加長(zhǎng)布置，以起到加固邊坡的作用。其破壞模式與剛性擋墻及填土中未加筋的土工格室擋墻有明顯區(qū)別，也尚未形成成熟的土壓力計(jì)算理論與擋墻設(shè)計(jì)方法。同時(shí)，傳統(tǒng)的等截面擋墻土工格室用量較大，工程造價(jià)較高，如何布置加筋層，提出一種既能減小擋墻水平位移、提高安全系數(shù)、節(jié)約土工格室用量的新型變截面土工格室擋墻斷面型式是核心問(wèn)題。
由宋飛主持的陜西省工業(yè)科技攻關(guān)計(jì)劃“新型變截面土工格室擋墻工程應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究”旨亦于此。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)采用離心模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的手段研究填土中加筋帶、擋墻斷面型式對(duì)于土工格室擋墻變形規(guī)律、填土位移場(chǎng)、滑裂面形態(tài)和土壓力分布規(guī)律的影響；然后在分析試驗(yàn)規(guī)律的基礎(chǔ)上通過(guò)參數(shù)反演及數(shù)值模擬的手段研究加筋帶的位置、長(zhǎng)度、間距、擋墻斷面型式、兩級(jí)擋墻的高度比例以及臺(tái)階寬度對(duì)于加固效果的影響；后又在此基礎(chǔ)上提出了擋墻優(yōu)化斷面型式及相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，應(yīng)用于工程實(shí)踐并進(jìn)行驗(yàn)證，為工程設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。
功夫不負(fù)有心人，最終基于對(duì)離心模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬以及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果的分析，團(tuán)隊(duì)成功提出一種新型變截面土工格室擋墻斷面形式，它不僅能減小擋墻水平位移，提高擋墻的安全系數(shù)，還能節(jié)約造價(jià)。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，其可為工程節(jié)約成本約15%。目前已用于高速公路、機(jī)場(chǎng)等工程的邊坡防護(hù)中。由于土工格室擋墻作為一種新型支擋結(jié)構(gòu)在工程實(shí)踐中還并不多見(jiàn)，因此團(tuán)隊(duì)在加筋層的位置、長(zhǎng)度以及間距對(duì)于墻背變形、墻背土壓力分布的影響均無(wú)系統(tǒng)研究的背景下，基于對(duì)離心模型試驗(yàn)、有限元計(jì)算結(jié)果以及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果的分析，從而提出這種新型支擋結(jié)構(gòu)實(shí)屬創(chuàng)新。“當(dāng)填方比較高時(shí)，通常設(shè)置二級(jí)或多級(jí)擋墻”，面對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的研究空白，團(tuán)隊(duì)同樣抓住機(jī)遇，探索了二級(jí)擋墻中兩級(jí)的高度比例和臺(tái)階寬度對(duì)于擋墻工作性狀的影響。
科學(xué)研究似乎總是一個(gè)問(wèn)題接著又一個(gè)問(wèn)題。“二維數(shù)值模型僅將加筋材料和土作為一種復(fù)合材料簡(jiǎn)化考慮，無(wú)法單獨(dú)考慮格室的應(yīng)力與應(yīng)變，也無(wú)法研究格室的高度、焊炬以及抗拉屈服強(qiáng)度對(duì)于土工格室擋墻以及加筋地基力學(xué)性能的影響”，問(wèn)題是土工格室擋墻的三維數(shù)值模擬也具有一定難度。這次，宋飛同樣選擇了迎難而上。他采用有限元膜單元和嵌入技術(shù)將土工格室與填料分開(kāi)模擬，這樣不僅可以單獨(dú)考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)中格室的應(yīng)力應(yīng)變，也可真實(shí)再現(xiàn)土工格室對(duì)填料的約束效應(yīng)，并由此提出了土工格室加筋擋墻及加筋邊坡的三維數(shù)值模擬方法；隨后，他采用模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)工程試驗(yàn)的方法繼續(xù)驗(yàn)證了三維數(shù)值模型的有效性，同時(shí)還系統(tǒng)研究了支護(hù)結(jié)構(gòu)變形和穩(wěn)定性的各種影響因素。
目前，項(xiàng)目于2016年年底即將進(jìn)入尾聲，目前正在進(jìn)行相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的編制和產(chǎn)業(yè)化推廣。
三尺講臺(tái)上的傳教
“不為書(shū)、不為洋，要為實(shí)”，是宋飛銘記在心的一句話，這是博士導(dǎo)師張建民教授當(dāng)年給宋飛的教誨。多少年過(guò)去，宋飛仍舊以它為箴言，指導(dǎo)自己在科研道路上不斷前行。深感細(xì)節(jié)決定成敗重要性的他，小到儀器部件的設(shè)計(jì)、論文的格式排版，都會(huì)親力親為，力求做到最好。
如今，身為碩士生導(dǎo)師的宋飛，身上的擔(dān)子更重了。除了做科研，他還要完成日常的教學(xué)任務(wù)。從2013年開(kāi)始，宋飛每年各招收了兩名研究生，今年招收3名。他認(rèn)為，在培養(yǎng)學(xué)生的過(guò)程中最重要的是“因材施教”。“對(duì)不同的學(xué)生布置不同的任務(wù)，用不同的方法”，比如有的同學(xué)動(dòng)手能力強(qiáng)但理論分析能力較弱，宋飛就會(huì)多安排他做實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮其長(zhǎng)處。另外，“耐心”也是必備條件，“很多時(shí)候，說(shuō)一遍學(xué)生不明白，這時(shí)不能怕麻煩，要多加開(kāi)導(dǎo)，一點(diǎn)一滴地幫助他們理解”。無(wú)論如何，“求真求實(shí)，堅(jiān)持不懈”是他寄予學(xué)生的期望。在教學(xué)上，宋飛收起了西北人粗線條的豪放，可謂是細(xì)致入微。
隨著學(xué)生們放暑假，宋飛也開(kāi)始了自己新一階段的研究工作。“對(duì)上一次離心模型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行補(bǔ)充，改變土工格室的力學(xué)性質(zhì)（強(qiáng)度和剛度）和幾何尺寸（高度和焊炬），研究這些力學(xué)和幾何參數(shù)對(duì)土工格室加筋邊坡和加筋擋墻安全系數(shù)、臨界滑動(dòng)面和水平位移的影響，為工程實(shí)踐的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)，這些還沒(méi)有人做過(guò)”。涉足巖土工程領(lǐng)域多年來(lái)，宋飛感嘆遇到的困難太多。然而，即使困難再多，宋飛也會(huì)堅(jiān)持艱難跋涉，絕不停止腳步，因?yàn)樗麍?jiān)信，有價(jià)值的科研從不會(huì)一蹴而就。
展望未來(lái)，宋飛雄心滿滿。他希望在加筋邊坡和加筋擋墻變形規(guī)律和穩(wěn)定性分析研究的基礎(chǔ)上，做一些動(dòng)力特性及抗震研究，也就是在地震荷載狀態(tài)下，研究提出的新型變截面結(jié)構(gòu)力學(xué)的相應(yīng)問(wèn)題，觀察與剛性擋墻、土工格柵擋墻相比有無(wú)優(yōu)勢(shì)，“如何布置拉筋帶以及高強(qiáng)度土工格室，提高其抗震性能，在研究新型結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的基礎(chǔ)上提出抗震措施和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案”。不僅如此，他還志在把研究面進(jìn)一步擴(kuò)大，放眼其他土工合成材料在軟基處理方面的研究。
植物從不會(huì)因?yàn)楦珊远艞墝?duì)生命的追求，他們牢牢扎根生須而尋水源。宋飛對(duì)科研的追求就像一棵大樹(shù)，盡管困難重重，但他依舊迫切、渴望而熱忱。
來(lái)源：科學(xué)中國(guó)人 2016年11期
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