能源岩土工程加速能源转型：地下空间可持续利用的关键技术

本期特刊聚焦能源岩土工程（Energy Geotechnics）如何通过多学科交叉研究推动能源转型。研究人员针对地下能源生产、储存及废弃物处置中的耦合热-水-力-化学（THMC）过程、材料行为表征及工程尺度放大等挑战，提出了创新性解决方案，包括浅层地热系统优化、深部资源开采裂缝流模拟及放射性废物封存材料研究。成果为加速碳中和目标下的地下空间可持续开发提供了关键技术支撑。

　　

随着全球气候危机加剧，能源转型迫在眉睫。地下空间作为能源生产、储存和废弃物处置的关键载体，其开发利用面临多重挑战：复杂的地质材料在多场耦合（Thermo-Hydro-Mechanical-Chemical, THMC）作用下的行为难以预测，工程尺度放大存在技术瓶颈，而放射性废物封存等长期安全性问题更是亟待解决。在此背景下，国际岩土工程学会（ISSMGE）技术委员会TC308组织第三届能源岩土工程研讨会（SEG23），汇集全球专家探讨加速能源转型的创新路径。

荷兰代尔夫特理工大学、美国德克萨斯农工大学等机构的研究人员通过多尺度实验、数值模拟和现场测试，系统研究了能源岩土工程中的核心问题。研究采用热响应测试（Thermal Response Test, TRT）评估地热系统效率，开发了耦合THMC过程的断裂网络模型，并利用数据同化技术优化计算效率。针对放射性废物处置，团队通过高温高压实验分析了缓冲材料（Bentonite）的水化侵蚀机制。

浅层地热系统创新
研究揭示了串联与并联能源桩（Energy Pile）的传热差异，提出新型道路太阳能集热器（Road Solar Collector）和能源码头墙（Energy Quay Wall）设计。气候情景模拟表明，能源地下连续墙（Energy Diaphragm Wall）的热力学性能受极端天气影响显著。

深部资源开采与裂缝控制
通过实验与数值模拟结合，团队阐明了裂缝岩石渗透率演化规律，建立了控制诱发地震的流体注入动态调控模型。其中，基于控制理论的实时流量调节方法为深部地热开发安全性提供了新思路。

废物封存材料行为
针对高放废物处置库（High-level Radioactive Waste Repository）的缓冲材料，研究发现化学侵蚀会显著降低膨润土（Bentonite）的力学性能，而高温水化过程则可能引发干燥裂缝（Desiccation Cracking）。团队开发的连续-非连续耦合模型成功预测了裂缝扩展行为。

这些成果发表于《Geomechanics for Energy and the Environment》，标志着能源岩土工程从基础研究向工程实践的跨越。研究不仅解决了THMC耦合过程的量化难题，更通过工业界合作（如荷兰Maasvlakte 2能源枢纽项目）加速技术落地。正如TC308与TC106（非饱和土）的联合讨论所强调的，未来需进一步融合基础理论与工程创新，以应对气候变化下的地下空间可持续发展挑战。