一、科学问题属性

习近平总书记在第二届联合国全球可持续交通大会上明确强调“建设海洋强国是实现中华民族伟大复兴的重大战略任务”，海底隧道已成为推进海洋强国战略、发展海洋经济必不可少的关键一环。然而目前海底隧道现场模筑混凝土材料在耐久性上难以满足隧道安全服役要求，常发生“十隧九漏”、“反复修、反复漏”等问题，维护频率高、修复成本重，甚至诱发严重的安全事故。这既不符合以科技创新为驱动的海洋强国战略，也难以顺应海底隧道智能建造的需求。

配置高耐久性衬砌混凝土材料是提高海底隧道结构整体耐久性最直接、最有效、最经济的手段，可有力保证海底隧道满足百年设计使用寿命要求。目前，海工混凝土的研究主要聚焦于钢筋混凝土的抗侵蚀问题，常采用涂层法进行混凝土表面防护，忽视了多变性荷载作用对海底隧道衬砌混凝土耐久性的高权重影响；其次，通常采用理论解析、数值模拟与室内快速腐蚀试验的方法来预测海底隧道的使用寿命，但目前数值模型的精准度和计算效率难以还原真实海底隧道衬砌混凝土材料的复杂微观结构和侵蚀劣化失效过程，同时室内试验过程需制备大量试件，工作量大、效率较低。

本项目紧密围绕高耐久性衬砌混凝土材料这一主题，拟开展海底隧道现场模筑高性能混凝土材料智能制备与耐久性机理研究：通过水泥水化产物演变过程，构筑原材料体系组分与应力-侵蚀耦合下混凝土材料耐久性之间的构效关系，揭示其微观组成与宏观性能间的内在联系；基于深度神经网络学习方法，发展试验数据扩充方法，搭建高精度高耐久性现场模筑混凝土材料智能预测模型，“因地、因材、因需”快速准确的给出理性设计；基于EDEM软件，建立材料耐久性特征参数与离散元模型微观参数间的数学关联，自主开发可精确模拟混凝土材料耐久性能的离散元接触模型，揭示其性能劣化机理。为推动高耐久性混凝土材料的智能调控设计提供重要的理论基础与科学指导价值。

综上所述，本项目符合“需求牵引、突破瓶颈”属性。

二、项目摘要

海底隧道是推进交通强国战略的关键一环，其在穿越地层破碎带时，受到应力-侵蚀耦合效应，“十隧九漏”。因此研发新型海底隧道高耐久性混凝土材料迫在眉睫。本项目围绕海底隧道二衬现场模筑混凝土原材料体系组分设计、耐久性劣化机制及性能演化机理等关键科学问题，基于水泥水化产物演变过程，构筑原材料体系组分与应力-侵蚀耦合下混凝土材料耐久性之间的构效关系，揭示其微观组成与宏观性能间的内在联系；基于深度神经网络，发展试验数据扩充方法，搭建高精度高耐久性现场模筑混凝土材料智能预测模型，“因地、因材、因需”快速准确地给出理性设计；基于EDEM软件，建立材料耐久性特征参数与离散元模型微观参数间的数学关联，自主开发可精确模拟混凝土材料高耐久性的离散元接触模型，揭示其性能劣化机理，最终提出新型海底隧道高耐久性混凝土材料的高效设计方法。本项目研究成果将为高耐久性混凝土材料的智能调控设计提供重要的理论基础与科学指导价值。