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光明日報:與青藏高原凍土結(jié)緣20載
中國科學院院士、凍土與寒區(qū)工程研究專家 賴遠明
2006年7月1日,中科院寒旱所組織60多名外國專家,坐上了開往拉薩的列車,這也是我第一次坐上青藏鐵路的列車。當列車員講解到“主動冷卻路基”時,眼淚不由自主地從眼眶中涌出。我轉(zhuǎn)過頭,看著窗外飛馳而過的雪山,4年來,千百次的實驗和思考在腦海中浮現(xiàn)。
在青藏鐵路格爾木至拉薩段1118公里的總里程中,有960公里在海拔4000米以上。在如此多凍土地區(qū)修建鐵路,在世界鐵路史上是罕見的?!爸鲃永鋮s路基”是我們找到的解決凍土世界難題的方法。
我與凍土結(jié)緣,是在20世紀90年代。1994年,在一次去長沙出差的火車上,和中鐵西北科學研究院的一位科技工作者閑聊,他說他是研究凍土的——那是我第一次聽說“凍土”這個詞。作為在江西出生、長大的人,我當時感覺冷得起了一身雞皮疙瘩。那個年代,研究凍土是絕對的冷門,當時在蘭州交通大學土木系任教的我,對凍土更是一無所知。當?shù)弥獌鐾裂芯吭趪H上還有很多空白,有許多問題需要解決時,我對這個“冷門學科”有了一種莫名的親近。1996年,我在中科院寒旱所(當時的蘭州冰川凍土研究所)攻讀博士學位,開始了和凍土的親密接觸。
我做事情比較挑剔、追求完美,一件事情喜歡從不同的層面思考,曾經(jīng)為了一行字推敲了一個星期。而科研工作,正需要這份挑剔。2002年,研究所接到了國家關(guān)于解決青藏鐵路修建中凍土路基及寒區(qū)隧道問題的任務(wù)。凍脹和融沉是保證青藏鐵路凍土路基熱穩(wěn)定性需要解決的主要問題。時任蘭州冰川凍土研究所所長、中科院院士程國棟提出“主動冷卻路基”的方法,但主動冷卻路基如何修建?從理論分析到實驗數(shù)據(jù),在國內(nèi)外凍土工程學研究中都是空白。比如青藏鐵路上的碎石路基,選擇多大粒徑的碎石最合適?是否粒徑越大降溫效果越好?這組實驗前后歷時200天,進行到第150天左右時,我們終于找到了拐點——10~30cm粒徑的塊碎石降溫效果良好,粒徑為22cm時對凍土的降溫效果最好。得到這個結(jié)果,我如釋重負,心中的石頭終于落地了。這種“U”形塊碎石路基結(jié)構(gòu),在未來50年青藏高原氣溫上升2.6攝氏度情況下仍能保證凍土熱穩(wěn)定。
在人生的道路上,起關(guān)鍵作用的往往就幾步。現(xiàn)在回憶起來,能取得今天的成績,要感謝我的伯樂程國棟院士。2008年,南方有所大學招聘副校長,作為南方人,我動了回家鄉(xiāng)的念頭。程老師勸我:“江西沒有凍土,一旦去了那里,你的學術(shù)研究將不完整、不系統(tǒng)?!笔前。野底詫ψ约赫f:“剛來甘肅流鼻血、吃黑面饃饃的日子都熬過來了,已經(jīng)適應(yīng)了西部的生活,更重要的是凍土還有很多現(xiàn)象和機理沒有揭示?!?/p>
青藏高原的隧道由于凍土的原因,漏水、掛冰現(xiàn)象嚴重,需要24小時人工清除冰錐,并且基本兩三年報廢一個隧道。攻克這些難題,有時候會付出一些意外的代價。2002年,在承擔青藏鐵路修建中凍土路基及寒區(qū)隧道課題過程中,我在青藏線“第一長隧”昆侖山隧道采樣時“負傷”了。
昆侖山隧道海拔4600米,隧道向里打通600米左右時,我進入隧道內(nèi)采集巖石樣品。未打通的隧道內(nèi)空氣更加稀薄,當時忙著采集樣品沒太顧忌,誰想到缺氧三個小時之后,頭痛欲裂、惡心嘔吐。從那以后,我的后腦勺時常會疼,記憶力也明顯不如從前。但是,這次“負傷”卻解決了青藏鐵路風火山隧道、昆侖山隧道襯砌和保溫措施的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計問題,消除了凍脹和融化對這兩座凍土隧道的破壞作用。這兩個隧道目前已經(jīng)服役10年,沒出現(xiàn)任何問題。
作為科技工作者,勤奮是很重要的。小時候奶奶曾對我說,即使天上掉餡餅,你也要第一個起床才能撿到,否則都被別人撿走了。每天半夜12點睡覺、早晨6點起床,是我保持了多年的習慣。凍土研究這一冷門學科,雖然現(xiàn)在變成了熱門的學科,凍土變成了“熱土”,但中國作為世界凍土面積第三大的國家,依然還有很多空白在等待我們研究,有很多與凍土領(lǐng)域關(guān)系密切的工程需要我們提供理論支持和解決方案?,F(xiàn)在我還在繼續(xù)研究在凍土地區(qū)修高速公路、高速鐵路的相關(guān)課題。來西部32年,結(jié)緣凍土21載,我現(xiàn)在的狀態(tài)還是:科研一直在路上。
(光明日報記者宋喜群 光明日報通訊員劉曉倩采訪整理)