作者:叶满山 来源:中国科学报 发布时间:2024/6/13 9:13:03
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俞祁浩:与冻土“斗智斗勇”

 

在西部广袤的高原上,有一位科研领域的杰出战士,他就是中国科学院西北生态环境资源研究院研究员俞祁浩。三十多年来,俞祁浩坚守在这片冻土广袤的土地上,专注于攻克冻土区的重大工程难题,为保障国家重大工程的安全稳定作出了卓越的贡献。近日,中国教科文卫体工会在其首届“全国科创名匠”评选中,公布了获奖名单,俞祁浩研究员荣获了这一殊荣。

  俞祁浩在新疆天山伊库输电线路冻土勘察现场。受访者供图。

最稀缺的是氧气,最宝贵的是精神

青藏高原,对于大多数人来说是高寒缺氧、环境恶劣的极限之地,却成了俞祁浩心中向往的科研战场。这里的冻土分布广泛,海拔极高,冻土工程问题尤为严峻。然而,正是这些挑战,激发了俞祁浩对科研的无限热情。

冻土,这种随温度变化而展现出不同“生命力”的土壤,让俞祁浩深感其神奇与魅力。

在寒冷时坚如磐石,而在温暖时,又能软如新春之泥。宛如刚从冰箱中取出的冰棍,初时坚硬难咬,但随着温度上升,迅速软化和融化。

“刚开始接触冻土就是在青藏公路上,我们发现了路面的不均匀沉降问题。由于冻土性质的变化,青藏公路的路基经常出现起伏不平的现象,就像在海浪上开车一样,给行车安全带来了极大的隐患。”俞祁浩告诉《中国科学报》,为了解决这个难题,他和团队深入现场勘察,遵循世界知名冻土学家程国栋院士提出的“主动冷却”路基的科学思想,并通过一系列措施的成功研发和应用,降低了路基冻土的温度,减少了冻融灾害的发生。

然而,在青藏高原搞研究并非坦途。在勘探过程中,俞祁浩和他的团队经常要穿越人迹罕至的无人区,面对大风冰雹、低温等恶劣天气的考验。他们的饮食条件极为艰苦,饥一顿饱一顿成为常态,方便面更是成为了他们难得的佳肴。风餐露宿,让俞祁浩患上了严重的胃病。但他从未抱怨过一句,始终坚守在科研第一线。

“每次出野外,我都不会剃胡须,一方面是保护皮肤,另一方面也是没有条件。因此常被同事戏称为‘野人’。”俞祁浩笑着说。

除了吃不饱,睡不好,有时候也要提防狼群的袭击。某次在新疆天山,因为团队成员晚上勘察电力线路走线不幸迷失了方向,恰巧此时远处传来狼群的嚎叫声,为了团队的安全,俞祁浩组织人手多方摸索、加强防备,终于成功将团队成员安全带回营地。

这次冒险让俞祁浩更加深刻地体会到团队合作的重要性以及面对困难应具备的坚持与勇气。正是一系列艰苦的野外工作,研究团队全面掌握了勘察区所有冻土的分布范围,为后续的工程建设和病害诊治提供了重要的关键数据。

 俞祁浩在青藏铁路冻融工程病害整治现场。受访者供图。

跳入地震裂缝只为获取数据

在2001年11月14日,青藏高原昆仑山区域经历了一场史无前例的8.1级大地震,这场灾难不仅震惊了全国,也给青藏铁路的建设带来了极大的挑战。地震形成的裂缝,横穿青藏公路与青藏铁路的设计线路,虽然震源距离铁路建设地点400多公里,但也无疑增加了工程建设的风险与难度。

就在地震发生后的次日,俞祁浩义无反顾地奔赴了昆仑山青藏铁路建设初期地震影响的区域。尽管余震的危险依旧如影随形,其声响犹如飞机的轰鸣声震耳欲聋,但俞祁浩的目光却被一条宽约2米、深达5米的裂缝所吸引。尽管裂缝存在坍塌和闭合的风险,但他仍然不顾同事的劝阻,决定亲自下去探索这一神秘的地震裂缝。

这次冒险的考察,让俞祁浩目睹了此生最难以忘怀的景象。裂缝之下,是一片洁白如玉、晶莹剔透的厚层地下冰层,其厚度竟达4米之深。在这片冰层中,各种结构的气泡和纹理交织在一起,形成了一幅幅令人叹为观止的自然画卷。

“我拿起数码相机,将所有内存都用来记录这难得一见的景象。”俞祁浩回忆道,“在同事的不断催促下,我才依依不舍地回到了地面。”这些珍贵的照片,至今依然是我国冻土学研究中较为震撼、清晰和典型的厚层地下冰图片。

经过夜以继日的实地勘察和观测,俞祁浩发现了青藏电路联网工程建设期间,塔基基坑开挖坍塌严重、施工热扰动长期存在、塔基承载力形成困难等关键难题的根源。通过大量的室内实验和模拟研究,发展和构建了复杂荷载作用下冻土桩基础设计和冻融灾害防控新理论、新技术。

这些研究成果不仅揭示了冻土的变化规律,也为青藏直流联网工程建设提前一年投入运行提供了重要的技术支撑和解决方案,并获得国家科技进步二等奖。

  俞祁浩在青藏铁路工地帐篷做实验。受访者供图。

像钉子一样钉在工地

雅砻江流域控制性水电工程两河口水电站,屹立于青藏高原东部,坝高303m,是我国目前建成的最高土石坝。然而,在工程建设初期,遭遇了一系列严峻的技术挑战。在山区复杂的环境下,高频大温差使得冻土冻融规律变得扑朔迷离,大坝心墙填料的工程性质在冻融过程中易发生劣化,这些基础问题如同拦路虎,阻碍着工程的进展。

“土层中直接含有冰层,若处理不当,贸然施工可能会导致大坝建成后发生渗漏、坍塌,后果不堪设想。”俞祁浩初到工地便面临着冻土这一棘手问题。这里的冻土坚硬异常,即便是强大的压路机也难以将其压实至标准密实度。而特殊的气候条件——雨季降雨的高频、长时间的存在,更是将气温正温可施工周期压缩至短短的四个月。面对工程施工进度的巨大压力,大坝冬季填筑施工就成为唯一的选择。

在冬季寒冷气候环境下施工,为了保护大坝心墙填筑土料不被冻结,施工方采取了为大坝“盖被子”的策略。然而,每天早起施工前先掀开“被子”,晚上施工后又要为大坝仓面重新盖上保温层,面对几个足球场大小的大坝仓面,这样一掀一盖就是5、6个小时,有效可施工时间所剩无几。这种施工方法无疑极大地拖慢了工程进度。面对这一困境,施工方找到了俞祁浩,希望他能够找到加速冬季施工进度的方法。

“施工进度要求严格,我们必须在规定的时间内完成填筑任务。”俞祁浩深知责任重大。在春节期间,当大多数人沉浸在团圆和欢乐的氛围中时,他却带领整个团队坚守在工地上,抢抓施工时间。连续四个冬天,他带领团队在严寒中进行冻土防控措施和新型施工方法的研究。

最终,在俞祁浩的带领下,团队提出了高寒冻土区土料冻融防控理论和技术体系,突破了低温环境施工的技术瓶颈,首次实现大坝心墙冬季连续施工,为保证工程进度和质量提供了关键科技支撑,极大地推进了大坝填筑进度,大坝最终实现了质量全优、提前一年完成了填筑和发电目标。当这一喜讯传来时,工地上所有的施工员和技术员纷纷向俞祁浩表示祝贺,他们的辛勤付出和不懈努力得到了最好的回报。这项研究成果获得了大坝工程学会科技进步一等奖。

在三十多年的冻土研究中,俞祁浩的研究成果获国家科技进步一等奖、二等奖,国家技术发明奖二等奖等国家和省部级科技奖16项;获中国科学院“杰出科技成就奖” “科苑名匠”“年度感动人物”等荣誉。申报国内外专利近百件,发表论文200余篇,累计产生经济效益20多亿元。然而,他深知冻土工程研究依然任重而道远。

当前,青藏高速公路等国家重大工程正在逐步向冻土区推进,这些工程将再次面临冻土问题的挑战。俞祁浩坚信,新的冻土问题仍需要科研工作者的继续研究和突破,只有不断挑战极限,才能不辜负国家和人民的重托,将更多的科研成果写在这片他深深热爱的冻土大地上。

 
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