在云南滇中引水工程地下数百米的施工现场,岩土中心2020级博士生马晨阳与驻现场老师穿着及膝的防水靴和厚重的防水服,戴着施工安全帽,浑身湿漉,一步一步趟水朝隧道中正在涌水的侧壁走去。
岩土中心科研人员驻扎施工一线
与常人想象中相对舒适的科研环境不同,荒无人烟的深山、湿度超出人体承受能力的地下——这才是岩土中心从事地下工程的科研人的日常写照。滇中引水工程是国务院确定的172项节水供水重大水利工程中的标志性工程,像马晨阳所在的科研团队一样,岩土中心师生驻扎在祖国大江南北重大工程一线,用实际行动服务着国家重大工程建设。
马晨阳,土建与水利学院2020级博士研究生,导师李术才院士,助理导师刘人太教授、杨磊教授、陈孟军老师、白继文老师,研究方向为大流量突涌水不良地质灾害治理。在读期间,发表SCI论文7篇,参与申请发明专利26项(2项海外专利),授权10项。曾带领团队获得第八届“互联网+”大学生创新创业大赛国家级金奖、国家级银奖各一项,山东省金奖2项,第十二届“挑战杯”中国大学生创业竞赛国家级银奖、山东省金奖,第六届“互联网+”大学生创新创业大赛山东省银奖,第八届山东省大学生科技创新大赛山东省一等奖,第十三届山东省大学生科技节—山东省大学生创业计划大赛山东省一等奖等多项科研创业类竞赛大奖,也是山东大学“专利新星”首届获奖人。
坚持创新引领,破解行业难题
随着中国地下空间开发的迅猛发展,城市轨道交通、地下建筑、隧道等的大规模建设,地下空间开发的各类困难挑战随之而来,尤其是在沿海、岩溶地区——地下水异常丰富,裂隙、岩溶等不良地质构造较多,水力联系畅通,其水压高、流量大、流速快,极易造成机械毁坏、工程停滞等,严重时甚至造成地面塌陷,危及施工人员及路面人员生命安全。
面对交通强国、海洋强国、国家水网建设等一系列国家战略对工程防灾减灾救灾的要求,突破突涌水这一“拦路虎”已成为地下工程领域最具挑战性、前瞻性和紧迫性的难题。目前“注浆法”是治理突涌水灾害的最有效方法,它通过钻孔将材料注入过水通道,掐住“大动脉”,保证地下工程的安全建设。但面对沿海、岩溶地区涌水特点,传统材料进入地下水环境后便被冲刷稀释的无法正常凝胶固化,因此新型注浆材料的研发成为成功治水关键所在。在导师李术才院士的带领下,团队坚持创新引领,开展学科交叉,将医用高分子领域的新进展引入到突涌水封堵中,历经多年研发出了突涌水封堵“特效药”—WIS材料,这种材料膨胀倍率可达上百倍,膨胀过程不受动水冲刷影响,堵得住、堵得好,还具有无毒无污染等优势。
“这项研究是我的导师李术才院士在工程实践中提出的。面对行业难题,进行材料研发只有创新一条路,而这个过程单一学科知识肯定是无法解决的,只有通过学科交叉、通过创新思想的碰撞来进行突破。为了弥补自身知识欠缺,马晨阳在大量资料搜集阅读以及对市场现有材料优缺点和使用情况调查比对基础上终于找到了自己的思路,在创新的道路上,他和队员们克服了材料研发、材料合成运用等一个个困难。“这是一项从0到1的研发,没有前人的基础,每一步都是在导师和团队的共同努力下逐步完成的。创新都是‘九死一生’的,要有破釜沉舟的勇气。当然这也是一个逐渐成长的过程,通过不断请教和学习,把其他专业的新理念融入到自己专业中来,并使之能在工程领域体现出价值,这个过程既提升了我的科研水平,也让我锻炼了为人处世和看待世界的态度。”
贯彻新发展理念,助力“双碳”目标
践行新发展理念,助力实现“双碳”目标,是当下工程建设的重要必修课。“对于我们这个专业和涌水封堵来说,目前工程都要求是绿色工程、安全工程、样板工程,这些要求都与新发展理念密切相关。”说到这里,他向我们展示了一张幻灯片,图片上的楼房坍塌损毁比较严重,地下的路面也成了一个大坑,“传统的防涌水材料非常容易导致地下水位的变化,地下水本身是一个平衡循环的系统。在一个系统平衡的地区如果某一个地段的水因为施工持续流出,系统平衡就会被打破,地表就会呈现一种无压状态,土颗粒就会积聚下沉,造成地表干涸、鱼塘干枯、道路塌陷、房屋开裂下沉。”他以云南滇中引水工程实地情况为例,“滇中引水工程昆明段施工的时候,地下在开挖,隧洞里的涌水没过了膝盖,需要五六台抽水泵没日没夜地抽排水才能保证隧洞不被淹掉。但由于地下水的排空,造成了三公里以外的一个景点兼小型水库(白龙潭)的水量下降了很多,环保局一直在施工过程中监测着该景点的地下水位变化与水质情况,所以通过抽排法施工基本无法实行,因此我们研发的材料是否安全、绿色地实现漏水通道“全封堵”就至关重要。”
他还举了自己搜集到的使用水泥类材料封堵的案例来进行了对比,“水泥类材料是强碱性的,会造成氢氧根离子和钙离子的释放,游离在土中会污染水质,白龙潭的水质一旦改变就会有很多鱼出现死亡,影响当地生态。”在工程建设中,要坚持系统思维,要全面贯彻新发展理念,地下工程科研工作者既要定住地下施工者的心,更要定住所有与工程建设相关的老百姓的心。
笃行不怠,炼就人生信条
古之立大事者,不惟有超世之才,亦必有坚韧不拔之志。导师李术才院士经常教导学生们必须要理论与实践相结合,要扎根工程一线发现问题,破解问题。回顾在工程一线的数次创新过程,马晨阳仔细观察着不同地质灾害特点和治理需求,将记录的数据带回实验室进行优化改进,循环往复才能得到普适的结果。“不管是学习还是工作都要坚持,不能安于现状,要不断地给自己制定目标,身边的人都很优秀,但每个人绽放的花期不一样,只要坚持总会遇到自己的花期”“今天再晚也是早,明天再早也是晚”,这是团队的座右铭。一些试验往往很繁杂,一做就是一整天,但每当有了新的思路,他们都会立即记下,然后紧接着就去尝试。对试验步骤也精益求精,力求每个环节都做到尽善尽美。
“每一棵参天大树都是从小树苗开始长成的,不要害怕风雨,不要害怕成长。”导师的教诲在潜移默化中影响了马晨阳的人生。他谈到了“互联网+”创新创业大赛,连续参赛三年均未取得理想成绩,而去年的赛事也是自己能够参加的最后一年。“这是我的梦想,我很珍惜,也用尽全力。”由于疫情的原因,本来9月完成的比赛推迟到了11月,而11月还将迎来自己生命中的一件大事,与长跑8年之久的对象结婚。11月11日的比赛,团队以0.1分之差未能在国赛中摘金,遗憾之余赶回家准备婚礼,回家路上被告知获得了“复活赛”的机会,时间恰好是结婚日,一边是执念、一边是爱人……,紧张忐忑的他这时收到了对象电话,“…可是我不想让你后悔…”。于是结婚当天,“过门”仪式一结束,他们就一起返回学校参加了比赛,举行了一场只有一半的婚礼,一场为梦想而战的婚礼,最终不负众望如愿摘金。“你提着灯照亮一千条一万条路,我选一条低头跟着你冲向幸福!”在他们身上,能看到执着坚定、矢志不渝的学子身影,同心协力、休戚与共的夫妻精神。
说及未来的展望,马晨阳希望自己在科研上能够拥有更迅捷的执行力、更大的格局和更高的智慧。古语有云:石可破也,而不可夺坚;丹可磨也,而不可夺赤。在他们团队身上,我们能看到无数潜心科研、矢志不渝的学子们的身影,日夜不休,只为了实现心中的科研目标,哪怕经受无数考验和挫折,依然无法击垮他们,他们始终坚定,初心不忘。正是因为有了他们,中国科研的血脉里才能源源不断地涌入新的热血,才有日新月异的今天。