在有着“世界屋脊”之称的青藏高原做科研究竟有多苦?要攻克西方国家认定的世界性难题挑战有多大?他又如何从冷门专业异军突起成为院士?
为了得到有效的数据,他持续200多天,在空气稀薄的高原上不断蹲下、起身,反复试验,期间伴随着剧烈头痛、恶心、呕吐。在海拔4600米的高原上,他解决了世界难题,却是永久性的脑损伤。
他就是我国著名寒区工程、土木工程专家——赖远明院士,青藏铁路施工中的冻土融沉问题由他解决。前不久,赖远明作为优秀科技工作者代表,登上了“国庆70周年庆典”“复兴号”彩车。
一个处女座的执着
追求完美、挑剔细节的赖远明是一个典型的处女座。被西方称为“无法攻克的世界性难题”的青藏铁路施工方案就是他一个细节、一个细节抠出来的。
赖远明院士在办公室
2002年,赖远明所在的中国科学院寒区旱区环境工程研究所寒旱所接到了一个重要任务:国家需要解决青藏铁路修建中的冻土路基及寒区隧道问题。
领到任务的赖远明首先和同事们确立了“主动冷却路基”的基本思路,并初步敲定了青藏铁路“U”型块碎石路基的设计方案。
但是,多大粒径的碎石块降温效果最好呢?没有相关经验可供参考,赖远明只能带着团队咬牙创新。
赖远明首先结合自己“结构力学”经验,建立了研究冻土地区开放边界块碎石路基温度场和流场特性的数学模型,提出了分析碎石路基对流换热降温规律的计算方法。
紧接着就是一次又一次的试验:16组样品,持续的模型试验,从5厘米到30厘米分组测试,一组一组地筛查……仅这一项试验,就持续了200多天。
“当试验进行到第150天左右,我们终于找到了拐点——当粒径为22cm时对冻土的降温效果最好。”直到这一刻,赖远明心里的石头才落了地。
而由他设计的这种“U”形块碎石路基结构,可以保证在未来50年内,青藏高原气温上升2.6摄氏度的情况下,冻土层依然稳定。
惊险的高原负伤
常年在高海拔野外工作的赖远明,需要直面很多极端环境,随时都可能遭遇危险。2002年的一次事故,甚至直接造成了他的脑部损伤。
那一年,赖远明刚刚承担了“青藏铁路修建中冻土路基及寒区隧道”课题。
受冻土影响,当时的青藏高原铁路隧道漏水、挂冰情况非常严重,即便是在24小时人工清理冰锥的情况下,基本两到三年就要报废一个隧道。这让赖远明非常着急。
为了拿到第一手的样本数据,昆仑山隧道向里刚刚打通600米左右,赖远明就带着人进去了。
昆仑山隧道建在海拔4600米的高原上,刚刚打通的隧道内空气更加稀薄。赖远明忙着采集样品,不断蹲下、起身,根本没有顾及到身体缺氧的情况。
3个小时后,赖远明头痛欲裂!伴随着剧烈头痛的,还有控制不住的恶心、呕吐。跟着赖远明进来的工作人员慌了,赶忙扶着他出隧道休息。
这次长达3个小时的大脑缺氧,对赖远明的脑部造成了不可逆的损伤。赖远明自己说:“以前读书的时候,我甚至能准确记住哪条公式在书上的哪一页,但自从那次大脑长时间缺氧以后,我的后脑勺时常会疼,记忆力也大不如从前了。”
不过,这次“负伤”采集到的样品却让赖远明解决了青藏铁路风火山隧道、昆仑山隧道衬砌和保温措施的参数优化设计问题。目前,这两个隧道已经服役了10余年,没有出现任何问题。
努力的力量
从第一次高考落榜的落寞青年,到举世瞩目的“冻土保冷”工程设计者,鼓励赖远明的是奶奶的那一句:“即便是天上掉馅饼,也会砸到早起的人头上。”
正是因为奶奶的这句话,复读后的赖远明顺利考入了江西理工大学。而大学期间的赖远明,也将大部分时间都花在了学习上,甚至连买生活必需品的时间都要严格控制。单是理论力学这一门,他做的练习,就写完了十几个练习本。
赖远明曾经这样解释成功:“如果说成功是1,只有各方面的努力都达到1,才算成功。不信你算一算,0.9乘以0.9的结果与0.8乘以0.8是不是差很多?”
即便是现在,赖远明还一直保持着早上6点起床、晚上12点休息的作息时间,为的就是能够在有限的时间里,多做一点、再多做一点。
对于赖远明来说,“冻土研究”这门学科,虽然已经由原来的“冷门”变成了“热土”,“但依然还有很多空白在等待我们研究,有很多与冻土领域关系密切的工程需要我们提供理论支持和解决方案”。而他,想把最精彩的文章,写在青藏高原上。
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