未来岩土工程关键科学问题与创新技术前瞻—— 我与老师面对面系列讲座第三期

4月10日19:00，康馨老师在《未来岩土工程关键科学问题与创新技术前瞻》讲座中，为我们展开了一幅充满挑战与机遇的学科蓝图。从万米深地到微生物矿化，从核废料封存到3D打印边坡，岩土工程的边界正在被重新定义。

Part.01 主题分享

深地与极端环境：未来工程的主战场

康老师强调，深地工程将成为未来城市发展的关键方向。随着地下空间利用向深层化、立体化发展，千米级深地结构的稳定性、冻土与可燃冰等多相介质的力学行为，以及核废料地质封存中的多场耦合（热-水-力-化学，THMC）问题，都是亟待突破的科学难题。他特别提到，在青藏高原等特殊环境中，冻土工程与气候变化之间的相互作用，正成为基础设施安全的新挑战。

碳中和目标下的岩土技术革新

在应对全球气候变化的背景下，康老师分析了岩土工程在碳中和战略中的重要作用。他指出，二氧化碳地质封存（CCUS）的泄漏风险预测、地热能源开采中的地层变形控制，以及固体废弃物的资源化利用，都是未来研究的重点方向。例如，如何通过岩土工程技术优化封存层的长期稳定性，或利用工业废料改良土体性能，将成为可持续发展的关键技术。

颠覆性技术：微生物、仿生与智能岩土

康老师特别提到，新兴交叉技术正在重塑岩土工程的传统边界。微生物诱导矿化（MICP）技术可利用细菌生成碳酸钙，实现土体的自修复加固；生物仿生学则借鉴白蚁巢穴的通风结构，优化地下工程的环境调控。此外，3D打印技术可用于快速构建复杂岩土模型，而人工智能和大数据分析正逐步改变传统设计方法，使预测更加精准高效。

讲座最后，康老师总结道，未来的岩土工程将深度融合材料科学、生物技术、人工智能等学科，形成更强大的问题解决能力。

Part.02 互动环节

• 人工智能能否取代传统理论推理研究？

康老师认为，牛顿范式追求普适性规律（如万有引力定律），而AI更关注数据关联与预测（如AlphaFold预测蛋白质结构），二者本质不同但可互补。他举例说明，在复杂系统（如滑坡预警）中，AI可处理海量监测数据，而物理模型则提供理论约束，二者结合才能实现更可靠的工程决策。

• 分子动力学方法适用于模拟什么场景，分子之间的相互作用关系参数怎么获取的？

康老师指出，分子动力学模拟特别适用于研究纳米尺度的岩土材料行为，如黏土矿物的层间特性、孔隙流体与矿物界面作用等微观机理问题。这种方法通过构建原子间的势能场（如范德华力、库仑力等）来模拟粒子运动，其时间尺度通常在皮秒至纳秒级别。关于相互作用参数的获取，主要有三种途径：基于量子力学计算的第一性原理方法、采用经验力场参数库（如CLAYFF力场），以及通过宏观试验数据反向标定微观参数的多尺度匹配方法。需要强调的是，分子动力学的模拟结果必须与宏观实验相互验证，才能确保其工程适用性。

Part.03 结语

从微生物加固到深空星球的地基处理，岩土工程的边界正在不断拓展。康老师的讲座不仅描绘了未来的技术图景，更启发我们思考：身为土木人，如何在已经走向"夕阳化"的行业中，通过深度融合AI、生物技术、材料科学等跨界知识，在学科交叉的蓝海中开辟属于自己的新赛道？

图文 | CUST学生委员会文体组 朱  盈

编辑 | CUST学生委员会文体组 杨  旺

审核 | 杨  微 戴美玉