2025-01-21 10:06|文章來源：湖北省科協(xié)調(diào)宣部 武漢科技報
2025-01-21 10:06|文章來源：湖北省科協(xié)調(diào)宣部 武漢科技報
編者按：在荊楚大地科技戰(zhàn)線，有這樣一群人：他們或響應和踐行新時代的召喚，在前沿領域和基礎研究上作出引領性貢獻；或埋頭攻克關鍵核心技術，破除經(jīng)濟社會發(fā)展瓶頸制約；或與疾病較量，護佑人民群眾生命健康；或把科學講成故事，提升公眾科學素質(zhì)······他們兢兢業(yè)業(yè)，成為我們這個時代值得“追”的科學之星。
為進一步宣傳好科學家精神，講好湖北科技工作者的鮮活故事，引領全省廣大科技工作者奮進新征程、建功新時代，湖北省科協(xié)開展“荊楚科技工作者風采”系列展示活動，委托武漢科技報深入采訪報道各地各行各業(yè)湖北優(yōu)秀科技工作者代表的動人故事。
荊楚科技工作者風采 | 譚賢君：“以變制凍”，為寒區(qū)隧道披上“盔甲”
時下在寒冷的邊疆，隧道工程迎來一場“保暖革命”。中國科學院武漢巖土力學研究所的研究員譚賢君，一位年輕的巖土工程專家，不斷完善新一代裝配式保溫技術，為寒區(qū)隧道披上“科技盔甲”，解決長期困擾寒區(qū)隧道運行期凍害問題。他的目標是讓這些“小東西”發(fā)揮出“大作用”，為國家重大工程貢獻實用技術。
日前，本報記者專訪了第十八屆中國青年科技獎獲得者——譚賢君研究員。
久久為功 突破寒區(qū)隧道凍脹破壞理論
我國凍土覆蓋的面積超過國土總面積的七成，主要分布在北部高緯度和西部高海拔地區(qū)。凍融環(huán)境對巖體力學性質(zhì)的影響巨大，而現(xiàn)有理論研究尚不完善，導致在這些地區(qū)修建的重大工程，尤其是隧道工程，凍害比較嚴重，對隧道的安全運營構成巨大威脅。
如何和諧實現(xiàn)凍融環(huán)境與保溫需求的“冰與火”之舞，譚賢君和團隊開展了系統(tǒng)的理論探索、技術攻關與工程驗證。他和團隊在實驗室成功獲取了巖體內(nèi)水分凍結過程中的“過冷”溫度和凍融循環(huán)過程中“滯回曲線”演化規(guī)律，實現(xiàn)了低溫相變巖體細觀孔隙和宏觀裂隙凍脹力求解方法全覆蓋，為低溫相變巖體凍脹損傷劣化特征的定量描述提供了理論支撐。在此基礎上，他還提出了寒區(qū)隧道多場多相耦合凍脹破壞理論，突破了既有凍脹理論僅從力學角度進行隧道圍巖凍脹評價的局限。
“建立模型過程中，如何精確獲取凍融環(huán)境下巖體的力學性質(zhì)由細觀劣化至宏觀破壞變化規(guī)律成了老大難?！弊T賢君向記者解釋道，凍融作用下的巖體力學性質(zhì)變化復雜，涉及溫度、滲流和應力等多個因素的耦合作用。為了克服這一難題，譚賢君率團隊進行了大量實驗室試驗和現(xiàn)場測試，收集了豐富的數(shù)據(jù)，并開發(fā)先進的數(shù)值仿真技術。久久為功，他們最終實現(xiàn)較精準模擬出復雜凍融環(huán)境下巖體的力學響應，為寒區(qū)隧道的設計和施工提供了重要的理論支持。
“一個大膽性想法”顛覆性變革施工工藝
2016年冬，施工現(xiàn)場的寒風如刀割般刺骨，工程師們提出一個棘手問題：“傳統(tǒng)有機保溫材料，如聚氨酯，在極端凍融循環(huán)條件下迅速老化且防火性能差，這對隧道的長期穩(wěn)定性和壽命構成嚴重威脅，譚老師，您能想個辦法讓保溫材料既結實耐用，又方便施工嗎？”工程師們急切地望向譚賢君，眼中充滿期待。
有機保溫材料老化與防火問題，困擾行業(yè)多年。譚賢君望著深深的隧道，萌生一個大膽的想法：何不嘗試用輕質(zhì)泡沫混凝土來替代，或能開辟一條全新的路徑？想法雖好，工人們聽到卻紛紛搖頭：現(xiàn)場操作復雜、材料整合性差等這些問題如同巨石，橫亙在他前進的路上。
譚賢君沒有退縮，無數(shù)個日夜，他與團隊沉浸在實驗室，反復試驗，力求突破。終于，一種性能穩(wěn)定、整體性強、且極大簡化現(xiàn)場施工的裝配式聚乙烯充填泡沫混凝土/聚氨酯復合管應運而生。這不僅是一項技術創(chuàng)新，更是對傳統(tǒng)施工工藝的一次顛覆。
“巖土工程是一門實踐性極強的學科，任何研究成果需回歸到解決實際工程問題上?！弊T賢君表示，他們的工作就是在理論與實踐之間架起一座橋梁，確?？蒲谐晒軌蜣D(zhuǎn)化為解決工程難題的有效工具。
真正的創(chuàng)新在于系統(tǒng)的優(yōu)化與整合。譚賢君和團隊又提出了“初襯+裝配式復合管+二襯”的新型保溫—防排水—防凍脹結構層理念。這一創(chuàng)新設計充分考慮了隧道圍巖的水熱力條件，以及隧道內(nèi)部的風速、風溫、濕度和氣壓等多重因素，為防寒保溫層的設計提供了科學依據(jù)，實現(xiàn)了精準定制。
令人矚目的是，經(jīng)其導師陳衛(wèi)忠研究員的指導，譚賢君將裝配式復合管拓展至強震區(qū)隧道抗錯斷和軟巖隧道時效大變形災害防控過程中，提出的多災害一體化控制的新思路，如同一股清流，為極端復雜環(huán)境下的隧道建設帶來了前所未有的變革。2022年末，這一系列創(chuàng)新成果在新疆天山勝利隧道——這條世界最長的高速公路隧道中得到了成功實踐。
相關成果獲得50多位院士、權威專家肯定
在中國科學院研究生院深造期間，譚賢君確定了自己的科研方向，與“巖土工程”之間栓上了緊緊的結。
20年來，通過系統(tǒng)地理論探索、技術攻關與工程驗證，他和團隊實現(xiàn)了“凍融現(xiàn)象認知—病害機理揭示—防控設計方法”的全鏈條創(chuàng)新。相關研究成果獲選2023年度湖北十大科技進展，得到了50余位院士、權威專家的正面引用和評價，提出的多個理論模型和參數(shù)取值方法被國內(nèi)外100多個研究團隊直接引用或跟進研究。
西藏、青海、新疆等多個寒區(qū)及軟巖大變形地下工程，澆灌有他的“智慧汗水”。他們團隊的成果保障了世界首條在現(xiàn)代冰川、跨越兩個氣候帶地區(qū)修建的隧道工程——西藏嘎隆拉隧道、世界海拔最高的特長公路隧道——西藏拉林路米拉山隧道、青海省第一條高海拔超長隧道——省道西久公路拉脊山隧道等重大工程的順利實施。
譚賢君已穩(wěn)步成長為寒區(qū)巖土工程領域的青年科技先鋒，他深知作為一名科技工作者，需要有強烈的責任感和使命感，不僅要追求科學真理，還要將科研成果轉(zhuǎn)化為實際應用。他常與團隊研究生分享心得：“把論文寫在祖國的大地上，把科研成果應用在國家重大工程需求中，看到一個個工程技術難題被攻克，看到項目通車的盛大場景，你會和工程建設者、和當?shù)厝罕娨黄饸g呼，大家也會為你歡呼?！?/p>
