科普中國公眾號
科普中國微博
幫助■創新行動派
□ 通訊員 馬文哲 張曉冉 本報記者 王延斌
在沙灘上“掏洞”，怎么挖不會引起塌陷？在水簾洞旁“挖孔”，如何不驚擾山體中穩定了數千年的“暗水和碎石”？近來剛剛斬獲山東省科技最高獎的李術才教授說，“擅長解決這樣的‘疑難雜癥’是我們的核心競爭力。”
無論是從深挖地下建地鐵，還是平鉆山體修隧道，人類面臨的工程難題包括塌方、涌水、突泥等，李術才團隊的方案是：通過給山體巖石做CT，準確預判到隧道施工中即將到來的災害，消除“病灶”；再對正在發生的災害開出“藥方”“藥到病除”……
近幾年，以他為帶頭，山東大學巖土研究中心為班底、平均年齡僅有30歲的“學生軍”在細分的工程開掘市場上找到了空間，并從國內一個個勇于挑戰鉆掘“硬骨頭”的企業、科研院所群體中脫穎而出。
“火眼金睛”，給山體做CT
一塊深埋于山體之中的巖石，千萬年間未曾改變結構，當突然遭到破壞，巖石內部能量瞬時釋放，巖石間的水、泥就會沖破這些破碎的巖體在隧道的開掘面噴涌而出，這可怕的一幕便是人人談之色變的“突水突泥”，它對正在施工的工人是致命性的。
李術才團隊接手位于江西省的永蓮隧道工程時，這個被稱為“國內罕見、江西第一難隧”的工程在短短3個月間，進口左右洞共發生過15次大規模突水突泥。這并不是常見的難題，而是屬于“疑難雜癥”，李術才團隊的挑戰在于，“你要有‘火眼金睛’，摸清隧道所經歷的山體斷層和溶洞所在，然后才能考慮用哪種方法能堵住水？哪種方法能夠穩定住巖石？”
幫助團隊實現這一能力的，是該中心研發的自主探測技術及設備，“沿著規劃隧道的方向，將山體表面隔一段距離打洞，利用我們的技術建立隧道的模型，就能‘看透’山體內部的情況。”李術才說，“這就如同給山體做CT,在探測精度上，別人探測的精度是6米，我們能達到2米。”
正因為此，李術才團隊也就擁有了幫助施工方預知“災難”并成功避讓的“一技之長”。
“智能點穴”，讓突水突泥瞬間凝固
巖石間的水、泥在隧道開掘面噴涌而出，瞬間填滿幾公里長的隧道……在隧道工程上，這是最危險的一種災難。
《西游記》中，孫悟空的“點穴”神功能使人定住不能移動。如今，李術才團隊也掌握了類似的功夫——他們發明了一種“漿”，能點住突水突泥的“穴位”，讓它們瞬間凝固。
“這種漿液的好處是它被注入突水、突泥處 ，‘智能地’控制住凝固區域、凝固時間，有的是瞬時凝固，有的是幾十秒、幾分鐘凝固，時間取決于突水突泥的范圍和深度。”這個獲得過國家發明專利的產品現在已經出現在國內的一些重大工程上。
如何研制漿液的配比？怎樣控制凝膠時間？在超強的水壓下怎樣注漿？這些難題解決的背后是許多外人讀不懂的“針線活兒”。還好，李術才以8名教授、18個博士、25個碩士組成的班底足以應對。團隊中，年輕的劉方太博士是材料方面的高手，張霄博士在鉆探和注漿工藝上頗有造詣……更多的時候，團隊里的每個人都是覆蓋材料學、鉆探工藝、注漿工藝、控制工藝、效果檢驗等領域的“多面手”。
各領域的人才交叉搭配，對路的方法，使得這支團隊將27項國際領先技術、新工藝和國家發明專利用于這個項目，而依托該項目的“隧道與地下工程重大突涌水災害治理關鍵技術與工程應用”科研項目還榮獲了2014年的國家科技進步獎二等獎。
“降伏水魔”，“象牙塔”團隊瞄準市場發力
在李術才眼里，巖石的裂隙就好像一道傷口，它不僅在平面的方向展開，也在縱深的方向延伸。以往的研究僅僅停留在對巖石裂隙二維平面的研究上，而這支團隊科研團隊卻發現了巖石三維裂隙擴展破壞的模式和規律——裂縫也可能孕育著災難。
4年前，一座高9米，長、寬各5.5米的“金字塔”在江西落成，這是世界上最大比尺的突水突泥災害及其治理室內試驗模型。“有些先進技術，我們現在模型上實驗，得出漿液擴散半徑、注漿控制壓力和漿液配合比等關鍵參數，再拿到實際工程上應用。”張霄博士說。
不僅在研究領域頗有建樹，這支來自“象牙塔”中的團隊還“接地氣”地將目光投向了各種疑難的工程項目——
在山東新巨龍礦井，在建礦之初就生產面臨著一個世界性難題：地處黃河沖積平原，黃土層厚度超過600米，在這里建礦，礦井水無法及時排出，也無法及時散熱，水溫一度超過50℃,根本無法進行正常采掘作業，為了避免中暑,礦工們只能采用“車輪戰”輪番下井，口里含著冰塊上班。
為了解決水害問題，團隊最終設計出“冰冷低溫制冷降溫設計方案”和“疏堵排、探注放排水方案”，徹底降服了壓在煤層上的“水魔”。如今，新巨龍公司的礦井作業溫度下降為20℃左右，人走在井下感覺清涼干爽，當年的惡劣條件已不復存在。
“我們迎合了國家需求，集合了各領域的人才，注重創新發力，這讓我們走到今天。”李術才說。（王延斌）
京公網安備11010202008423號 京ICP備 16016202號-1