——记宁波大学土木工程与地理环境学院特聘院长夏才初教授
在“双碳”战略引领下，绿色可再生能源开发与高效储能技术革新已成为新时代科技命题。风能、太阳能等清洁能源虽前景广阔，但其间歇性与波动性对电网稳定性提出了严峻挑战，迫切需要开发安全经济高效的大规模储能技术。与此同时，我国工程建设呈现向深地空间拓展的趋势，亟需能源地下结构技术的突破和创新。如何实现可再生能源的高效存储、地下空间开发与建筑节能技术的深度融合，成为学术界与工程界亟待攻克的核心课题。
创新科研，为国所需。宁波大学土木工程与地理环境学院特聘院长夏才初教授立足我国双碳战略，面向科研难题，始终走在能源结构转型创新发展的最前端，以卓越科研成就，成为地下工程与新能源交叉领域的领军人物。他不仅是我国能源地下结构的首创者与奠基人，还是压缩空气储能人工地下洞室研究的开拓者，更是推动成果转化、服务工程应用的践行者，成功解决了国家重大战略需求中的关键技术难题。多年来，夏才初的多项科研成果被编入多部国家行业规范、地方标准、团体标准以及在国内被广泛采用的本科生教材。并荣获多项省部级的技术发明和科技进步奖一等奖。
开拓者：开创性研究压缩空气储能人工洞室
随着风电、光伏电等可再生能源的快速发展，如何解决其间歇性和波动性对电网稳定性的影响，成为能源领域的一大难题。面向难题，夏才初敏锐地发现，压缩空气储能可以解决风光电大规模开发中并网的技术瓶颈。而要实现压缩空气储能就不得不重视地下储气洞室这一重点和难点，因为地下储气洞室是压缩空气储能电站的主要组成部分，既是电站建设成本和选址的决定因素，也是其运行能效和安全性的技术关键。而此前，对压气储能地下洞室的研究并无先例，很显然这是一个科研“无人区”。创新就是要迎难而上，夏才初勇担科研之责，2011年就在国内率先开展了压缩空气储能电站地下储气洞室的研究，围绕着在应力和温度循环耦合反复作用下地下洞室围岩与衬砌的稳定性、密封性和耐久性等方面进行了开创性的研究。
最终，夏才初创新性地建立了压缩空气岩石地下内衬洞室的计算理论和设计方法、高内压洞室围岩与衬砌的稳定性分析方法、高内压洞室密封结构及其密封性的计算理论和设计方法。具体来说，提出了同时计算压气储能洞室气体状态以及洞周温度场和力学响应的解析方法;提出了岩石在循环温度和循环应力作用下的损伤模型;提出了考虑循环温度和应力变化的本构关系和强度准则;提出了4种压气储能内衬洞室密封性能的计算方法;解决了在不同温度和压力条件下丁基橡胶渗透系数的取值问题;解决了因缺乏系统研究而导致的密封结构密封性能及耐久性能不清的问题，为密封结构在实际工程中的应用提供了理论基础。该研究成果具有重大科学价值、为服务“双碳目标”国家重大战略，解决可再生能源中大规模长时间储能卡脖子的技术难题作出了重要贡献。成果被评价为“国际领先水平”。孙钧院士在专著序言中盛赞：“夏教授的研究拓宽了传统岩石洞室的应用范畴，对实现‘双碳’目标具有重大战略意义。”
为推动成果传承和发展，夏才初出版了该领域第一部专著《压缩空气储能的地下岩石内衬洞室关键技术》，得到国内相关领域各大设计院的广泛关注和参考应用，数次售罄重印。夏才初成为我国压缩空气储能地下洞室学科方向的开拓者，由他发起的中国岩石力学与工程深地储能分会已于2024年11月2日获批，现正在积极筹备成立大会。
首创者：首创性开展我国能源地下结构研究
“浅层地温能是在公共建筑和住宅中直接利用的可再生洁净能源。而能源地下结构恰恰可以有效开发利用浅层地温能。”夏才初总是面向国家战略需求而深入开展科研工作。鉴于此，他在国内率先开展了地下结构(地下连续墙、隧道、桩基等)与开发浅层地热能相结合的“能源地下结构”研究，实际上，这是一种跨季节的地下结构蓄冷储热技术。为此，他建立了能源地铁车站的换热计算模型和设计计算方法，提出了能源隧道型寒区隧道的防冻保暖技术及和设计计算方法，开发了能源地下结构与地埋管热交换系统一体化的关键技术。他还推动成果技术在上海自然博物馆、富士康大厦和内蒙古自治区扎敦河隧道等工程中得到成功应用，成为国际上最早应用的工程，拓展了浅层地温能利用的应用领域和使用场景，其研究成果具有重大科学价值、处于国际领先水平，为国家“节能减排”战略作出了重要贡献。
夏才初还出版了该研究领域的第一部专著《能源地下结构的理论和应用》，成为我国能源地下结构方向的首创者和奠基人。
践行者：推动成果转化解决重大工程关键性技术难题
夏才初总是能抓住学科研究前沿并起到引领作用，在岩石流变力学(1984年)、岩石节理力学(1987年)、隧道健康诊断(1995年)等方向的研究也是起步较早或最早的，并取得很好的研究成果。他的科研生涯更是以“创新引领、工程落地”为核心，致力于解决国家重大战略需求中的关键技术难题。围绕着工程建设，提出了数项原创性成果。
在节理岩体中大跨度隧道的建设方面，夏才初为成功建成国内外首座双向八车道连拱隧道和首座双向八车道小净距隧道提供了安全性高、成本低和进度快等方面的技术保障，并在类似的国家重大工程中得到了广泛的推广应用，产生了巨大的经济效益和社会效益;夏才初团队建立了高地应力下地下洞室围岩弹塑性大变形计算新方法，为高地应力下地下洞室围岩支护的设计提供了理论依据，解决了多个国家重大工程流变性软岩中隧道大变形控制的关键性技术难题;他还提出了岩体冻胀率和非均匀冻胀系数的计算方法和围岩冻胀性的分级方法，由此提出了在围岩冻胀性评估基础上的寒区隧道新的抗防冻设计理念;发现了隧道围岩的各向非均匀冻胀现象，建立了隧道围岩非均匀冻胀性冻胀力计算理论，发现了寒区隧道渐冻和累积冻结效应，提出了能更精准表征隧道内寒冷程度的新指标--非匀速等效年平均气温，推导建立了计算公式，从而更精准地揭示了冻害致灾机理，并由此提出了寒冷隧道正积温通风调控和地热能主动加热等更精准的冻害防控理论与技术。夏才初的研究成果被编入多部国家行业规范、地方标准和团体标准，解决了寒区隧道冻害防控的关键性技术难题，在滇藏、青藏、川藏、东北和新疆等地的高速公路和铁路隧道等国家重大工程中得到广泛的应用。
“科研成果必须走出实验室，解决工程中的疑难问题，把科研成果写在祖国的大地上。”这是夏才初教授始终践行的科研理念。从青藏高原的冻土隧道到东海之滨的地下空间，他的理论在近百项重大工程中落地生花。面对“双碳”目标新挑战，这位地下工程领域的“破壁者”正带领团队，向着更深层的地质和海底储能空间进发。作为高校的一位学者，夏才初还很重视科研反哺教学，总是把自己的研究成果第一时间在课堂上讲授，从1999年到2022年，不计个人的名和利，陆续出版了岩土与地下工程测试类教材6部，被全国数十所高校使用。
夏才初教授是爱思唯尔(Elsevier)发布的2024力学学科“中国高被引学者”。然后，“科研成果必须走出实验室，解决工程中的疑难问题，把科研成果写在祖国的大地上。”这是他始终践行的科研理念。从青藏高原的冻土隧道到东海之滨的地下空间，他的理论在近百项重大工程中落地生花。面对“双碳”目标新挑战，这位地下工程领域的“破壁者”正带领团队，向着更深层的地质和海底储能空间进发。作为高校的一位学者，夏才初还很重视科研反哺教学，总是把自己的研究成果第一时间在课堂上讲授，从1999年到2022年，不计个人的名和利，陆续出版了岩土与地下工程测试类教材6部，被全国数十所高校使用。
面向未来，夏才初将不断推动我国地下工程与新能源技术的融合发展，为全球能源转型提供中国方案。相信，随着压缩空气储能技术和能源地下结构技术的进一步推广，夏才初的研究成果定会发挥重要作用，助力我国实现“双碳”目标，迈向绿色低碳的未来。(文/丁旭)
