作者:李思辉, 李佳彦 来源:中国科学报 发布时间:2024/6/15 15:21:14
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谭贤君:快乐的“地下工作者”

 

西藏林芝,波密县扎墨公路旁,岗日嘎布山巍峨耸立,山脚下的嘎隆拉隧道如同一扇神秘的大门,缓缓通向曾长期“与世隔绝”的墨脱。

这里,正是中国科学院武汉岩土力学研究所(简称武汉岩土所)研究员、第二届中国科学院青年五四奖章获得者谭贤君“地下工作者”生涯的起点。十几年前,他曾在这里完成他的博士论文研究,也是从那时,他和雪山、隧道、巷道结下了不解之缘。

雪山之下

墨脱,作为全国最后一个通公路的县,被喜马拉雅山脉和岗日嘎布山所隔绝,长期被称为“高原孤岛”。从上世纪60年代开始,国家多次投入巨额资金修建墨脱公路,但因地质结构复杂、自然灾害频发等因素,公路屡建屡毁。自2000年起,为了探索墨脱公路修建的可行性,交通部、西藏自治区联合委托中交二院、武汉岩土所等单位进行了深入的科研攻关。

2009年,谭贤君跟随武汉岩土所陈卫忠研究员一同进藏开展现场研究工作。根据导师陈卫忠的安排,谭贤君的博士论文专注于高海拔寒区隧道冻胀机理及保温技术的研究,而这次进藏,他的主要任务便是安装传感器与数据自动化采集,着手解决隧道冻害机理与保温层设计的难题,其难度可类比于“如何为隧道盖上保暖的棉被”。

科研团队每天迎着曙光深入隧道施工现场,直到夜幕降临才返回驻地。安顿下来后,大家又聚在一起讨论当天安装、测试时遇到的问题,做好第二天改进的计划。“嘎隆拉隧道进口海拔高达3700米,缺氧和高原反应使人容易疲惫,每天都充满了挑战和思考,但每天都因为体力和精神的双重消耗,累的不想多说一句话。” 谭贤君回忆。

扎墨公路工期紧张,多点同时开工,研究团队时常穿越尚未完工的路段。夏天融雪期间,陡峭的山坡上危岩落石频发,石头滚落声“咚咚咚”回响在耳边,令人心惊胆战。盘山便道狭窄曲折,科研人员乘坐的越野车比较宽,有一次,谭贤君透过车窗看不到路面,回过头一看才发现,轮胎的一部分几乎是悬在马路牙子边上行驶的。

还有一次,他们的车和另一辆车在窄道上会车后,刚驶出不远,就听到轰隆声,回头才发现,刚才经过的路段山体正在坍塌、石头正翻滚掉落。当地司机立即下车,前往不远处的圣湖边,献上一条哈达,感谢上苍的保佑。

地下工程科研工作不仅要深入偏远地区,还需面对现场诸多不可控因素和安全挑战,这是谭贤君此前未曾预料的。然而,面对接踵而至的困难,导师陈卫忠始终气定神闲,对各类异常情况都能冷静应对。从那一刻起,谭贤君深刻领会了导师平时的谆谆教导:“作为‘地下工作者’,我们要有革命乐观主义精神,用理论知识指导实践,从而战胜困难和挑战。”

在导师的带领下,谭贤君和团队成员一起,针对隧道建设与运营中遇到的高海拔低温冻害、高压突水、高烈度地震和高地应力岩爆等四大灾害问题,进行了系统的理论研究、技术创新与工程应用。他们成功实现了隧道工程灾害形成机理及其稳定性控制的理论、设计标准、建造与处治技术体系的创新,并首次提出了高海拔强震区泡沫混凝土保温-吸能减震技术,将泡沫混凝土技术应用到重大工程灾害防灾。

在包括工程建设者、科技人员在内的多方共同努力下,嘎隆拉隧道终于顺利建成,它是世界上首条在现代冰川、跨越两个气候带地区修建的隧道。它的建成,不仅让墨脱人民摆脱了“高原孤岛”的历史,让墨脱县经济社会发展和群众的生活发生了翻天覆地的变化,也标志着我国实现“县县通公路”的目标。

 谭贤君。受访者供图

巷道之内

2011年,已经留所工作的谭贤君受命为某煤矿巷道变形提供技术支持。在昏暗狭窄的巷道中,施工方的技术人员焦急地找到他,问了一个棘手问题:“对于受采动影响的软岩巷道大变形持续返修问题,是否有更好、更持久的控制方法?”

软岩巷道的大变形控制问题比较复杂,传统施工大多采用“强支硬顶”的“刚”支护方法,需要不断返修,造成时间与成本的巨大浪费,而“柔”的材料研究还比较少。谭贤君结合以往经验及在西藏墨脱的技术研究经历,提出了一个创新性的思路:采用泡沫混凝土充填于煤矿巷道中能否起到缓冲吸能、刚柔相济的效果?于是他马上和团队一起加班加点制定方案,提出了大变形巷道泡沫混凝土缓冲层支护新技术。

经过多次科学试验后,最终确定这个技术不但可行,还展现出显著的工程效果:现浇泡沫混凝土缓冲层技术在山能集团东滩煤矿顺利实施,有效提高了巷道的稳定性,也结束了此前巷道必须每半年返修一次的历史。

按理说,新技术得以应用是好事,但谭贤君对自己的“作品”依然不满意。参与过多项大型工程建设的他认为,这项技术虽然实用,但还不够完美。一方面,现浇泡沫混凝土的过程中容易出现分层现象;另一方面,工人劳动强度大,工期也较长。为解决上述两个问题,他日思夜想,在脑海中反复推演,力求找到最佳解决方案。

功夫不负有心人,经过近五年的努力,他和团队终于取得突破,设计出了一种密度更轻、吸能效果更好的泡沫板,即二代有机聚氨酯缓冲层吸能板,它不仅能有效减少现浇混凝土过程中出现的分层现象,还能大大提高施工效率。这一新材料在新疆某超长深埋输水隧洞项目中成功应用,确保了隧洞在复杂破碎断层带中顺利施工。然而,在实际施工中,团队又面临新的挑战:如何确保有机泡沫板的耐久性。

为了突破这个难题,2018年起,谭贤君与团队开始寻找一种有机与无机相结合、耐久性好、现场安装方便的吸能结构,但过程并不顺利。他们前前后后不断与做材料的、设备的、金属的甚至做杯子的研发人员交流,寻找了上百种材料,但理想中的那一款材料一直没有出现。

2020年武汉疫情解封后,他与导师陈卫忠第一时间赶去施工现场解决问题。一路上,他向导师谈起这个让他寝食难安的问题。在导师的悉心指导下,一个思路逐渐清晰起来——将PE管和泡沫混凝土结合。兴奋的两人长谈至深夜两点,离解决难题的答案也越来越近。

在多番寻觅下,他终于找到了一种既能适应大变形、又不容易裂坏的PE材料,完成了第三代装配式缓冲吸能器的研发。目前,这种缓冲吸能器在世界最长在建高速公路隧道--天山胜利隧道穿越活动断裂带中顺利应用,实现了复杂条件下隧道工程抗错断设计的又一个突破。

快乐之源

作为一名年轻的岩土工程人,谭贤君穿梭在窄狭山径、隧道深处,把宿舍安在施工现场,把实验室建在隧道深山,把科研成果应用于国家重大工程上。

“虽然这样的研究环境与年少时想象的科学实验环境不太一样,但写在国家重大工程上的文章并不比写在纸上的差。” 谭贤君早习以为常,并且找了其中的乐趣。

“解决施工和设计中碰到的技术难题,保证工程建设顺利实施,为社会作出贡献,这是一种持久的快乐!”谭贤君目前正致力于新一代装配式保温、防冻胀缓冲吸能器的进一步研发,他希望“小东西发挥大作用”,以便在抗震、防寒保温、软岩大变形控制等地质条件下保障有力。

他常与团队研究生分享心得:“把论文写在祖国的大地上, 把科研成果应用在国家重大工程需求中,看到一个个工程技术难题被攻克,看到项目通车的盛大场景,你会和工程建设者、和当地群众一起欢呼,大家也会为你欢呼——在人们眼里,不断贡献实用技术的‘地下工作者’,也是‘了不起的建设者’。”

 
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