刘汉龙:向地下更深处破题 向科研更高处攀登

日期:2023-12-22 来源:集团新闻

  网上关于重庆大学常务副校长刘汉龙教授的报道格外少,他低调的性格一如他研究的对象——岩土。

  岩土在地下是看不见的。人们通常会被华丽的大厦、飞驰的高铁所吸引,却鲜少关注科研人员是如何攻克地面以下的岩土工程难题。

  59岁的刘汉龙笑称自己是“地下工作者”,他已经在岩土工程领域深耕了30多年。这些年,他一手抓地下工程的安全,一手抓地下空间的开发与利用,带领团队推动科学研究和工程应用齐头并进,为我国基础设施建设的安全性提供了坚实保障。

  面对这份荣誉,刘汉龙很淡然,他心里更挂念科研工作:“重庆人多地少,地下空间的开发潜力巨大,我还有很多想法,想在重庆这片土地上将它们一一变成现实。”

  穿着笔挺的外套、脸上挂着温和的笑容,12月7日,记者在重庆大学岩土实验楼见到了匆匆赶来的刘汉龙。

  上中学时,因为物理和数学好,刘汉龙喜欢的是无线年报考大学时,他却被调配到了水利水电工程专业。

  20世纪八九十年代正是我国基础设施建设进入快速的提升的阶段,需要大批工程技术人才。硕士研究生期间,刘汉龙主动选择了工程地质专业,开始研究解决地下问题。研究生毕业后,他到了设计院,开始了3年的工业与民用建筑规划设计,“那时候设计院可是用针管笔画图的。”刘汉龙回忆说。

  博士研究生时,刘汉龙又选择了研究范围更广的岩土工程专业,开始与岩土为伍,研究地下工程的安全和地下空间的开发利用。后来到日本留学攻读博士后,则从事岩土地震工程研究。

  “如果要给自己画个像,可以说我基本把整个大土木工程的方向全部学了一遍,从地上(结构)到地下(岩土)、从干(建筑)到湿(水利)、从静到动(地震)都学习了一遍。”刘汉龙说,“一项工程会涉及许多问题,需要多学科交叉联合攻关,我认为掌握不同的专业相关知识有利于个人成长,更加有助于及时解决工程问题。”

  即便涉猎颇广,刘汉龙仍将自己的主攻方向确定为难度最大的岩土工程,因为这是一个建筑、一项工程的基础,“基础不牢,地动山摇”。在高速、高速铁路等重大工程的大规模建设中,他很快就体会到了解决工程问题带来的成就感和满足感。

  2006年,甬台温铁路建设过程中,由于车站上方有很多高压电线,常规的施工机械进不去,没有办法进行地基加固。解决这一工程难题的任务,落在了刘汉龙身上。

  受中铁第四设计院邀请,刘汉龙带领团队赶赴施工现场。为了不耽误工程进度,施工方要求他们在最短的时间内研发出新的地基加固技术。

  “我们要很快组织攻关,研发装备、工艺等,既要保证施工机械的限高,又要保证设备能往地下打30—40米的深度做桩基。”刘汉龙说。

  刘汉龙带领团队做了大量的实验、分析、配方以及机械的设计,经过一个月的攻关,研发出一种新型桩基技术:利用小型钻机按设计直径,分段钻进至设计深度成孔,放入分段注浆管然后投放石料,投放完成后进行注浆,固结成桩。

  “与其他桩型对比,浆固碎石桩的施工机械高度低,桩身的强度也很高。”刘汉龙称。

  工程问题的解决并不意味着科研的结束,回去后,刘汉龙还编制了浆固碎石桩技术的标准。目前,这项技术已在京沪高速铁路、沪宁城际铁路、商合杭高速铁路、浙江杭千高速公路等项目上进行应用,专门解决复杂施工环境下的地基加固问题。

  “能够解决工程问题,是我开展科研工作最重要的成就感和满足感,因为我们研发的技术在重大工程里进行了应用,我也用不断地处理问题,来持续地激励自己。”刘汉龙说。

  解决高速公路、高速铁路等国家重大工程软弱地基施工后沉降控制和复杂施工环境难题,解决我国吹填造地(岛)工程中的超软淤泥地基强度低、含水率高、压缩性大等难题,解决地震及爆炸液化引起地基液化及变形难题……随着一个又一个重大工程难题的解决,刘汉龙也朝着更深更广更新的研究方向不断前进。

  “微生物+岩土”,两种完全不同的事物,在刘汉龙眼中却有着千丝万缕的联系,“微生物生长繁殖和代谢活动中发生的一系列生物化学反应可以诱导碳酸钙沉积,从而进行岩土的加固”。

  近年来,随着温室效应、土壤污染等全球性问题变得日益严峻,世界各国开始提倡使用绿色材料,外因在土木建设中逐渐占了重要地位。

  大部分岩土加固方式为化学灌浆,使用的是水玻璃、水泥等化学材料,污染严重。

  “我们做创新,不是关着实验室的门来做,首先要了解社会需求、工程需求。”采访中,刘汉龙强调最多的就是“需求”二字。也正是基于此,2013年来到重庆大学后,他便带领团队着手开展微生物岩土加固的研究。

  2014年,肖杨从河海大学博士毕业,追随导师刘汉龙的脚步来到重庆大学,成为研究团队的一员。

  初到重庆大学,肖杨不禁傻了眼——实验室内,关于微生物实验的仪器设施基本上没有,只有几部很破旧的教学仪器。

  彼时,在全国乃至全世界,微生物岩土加固都是一个新兴前沿课题,国内只有清华大学做了相关研究,但是量很小。所以,摆在刘汉龙团队面前的难题不仅是实验设备的缺失,还有研究路径的探索。

  “结合不同学科的相关知识,采取多种研究方法,开展学科间紧密交叉合作。”肖杨说,他们都不是微生物专业出身,需要自学微生物相关知识,做好微生物的培育和驯化,把微生物驯化成能诱导碳酸钙生成的“职业菌种”。

  微生物的培育和驯化并不好做,往往需要大半年的时间,失败是常有的事,并且这只是这项研究的第一步,后续还要研究矿化过程,进行力学实验和工程应用实验。

  经过4年的积累沉淀,2018年,刘汉龙团队逐渐有了研究成果,出版了全球首部微生物岩土领域学术专著《微生物土力学原理与应用》,创办了国际首个生物岩土领域的英文期刊Biogeotechnics(中文刊名《生物岩土技术》),科研能力名列全球前列。

  如今,这项技术不仅被应用于岛礁建设,达到了强“筋骨”的目的,还被用于大足石刻、瑞金红井纪念碑等重要文物的修复以及三峡库区消落带等工程修复。“实际做到了无污染,可持续。”刘汉龙称。

  地下空间具有太多的不确定性,很多问题在规范、书本上根本找不到答案,促使科研人员一定不停地改进革新。这些年,刘汉龙面向国家重大需求,既在传统技术上不停地改进革新,还在前沿技术上进行突破,不仅在微生物岩土加固研究方向取得重大成果,能源地下结构技术开发、透明土试验设备研制、智慧地下空间的开发等新的研究方向也取得了重大进展。

  2020年,香港科技大学博士研究生吴焕然毕业后,没有回到家乡发展,而是选择来到重庆。

  “选择重庆,看中的就是刘老师和他的团队。”吴焕然说,“这个团队发展势头比较好,发展趋势和我的研究方向非常契合,对我开展科研工作很有帮助。”

  在刘汉龙团队待了3年多时间,吴焕然感受到了这个团队的凝聚力和活力,更感受到了刘汉龙对青年科研人员的全力支持,为大家创造了一个大有可为的发展环境。

  “青年科研人员的资源和机会相对较少,但刘老师很关心大家的成长,比如我们每个人申请科研项目,他都会一直跟进,并为我们反复修改申报材料。”吴焕然说。

  在这种环境和氛围的影响下,吴焕然干劲十足,发展也很顺利:2022年被评为副研究员,2023年博士后出站即入职副教授,成为副教授时才33岁。

  成长过程中,青年科研人员很容易遇到各式各样的困难,刘汉龙深知这一点,他经常强调:“遇到困难不可怕,可怕的是遇到困难你不说,感觉到有阻力的时候要及时讲,我们会想办法帮大家解决。”

  为此,刘汉龙专门建立了一个工作机制,要求青年讲师每半个月向他汇报一次工作,就为了及时了解大家的科研进度。

  青年讲师王春艳读博士研究生时,曾遇到一个研究瓶颈,一定要通过离心机实验才能解决,但是这个实验必须得去其他学校做,价格很贵。团队丁选明教授得知后,及时向刘汉龙汇报了这个情况,最后用团队的科研经费帮王春艳解决了这样的一个问题,让她得以继续推进接下来的研究工作。

  “刘老师团队对学生做科研非常支持,从不吝啬经费、资源,我们大家可以踏踏实实做自己想做的事情。”王春艳说。

  刘汉龙一直坚信,没有完美的个人,但是有完美的团队。这些年来,他培养了10多名国家级人才,整个团队从最初的几个人,发展壮大到现在包括博士后、博士和硕士研究生在内的近200人。

  2013年12月18日,刘汉龙从河海大学来到重庆大学。年近半百,从生活、学习、工作了几十年的江南来到山城重庆,就为了能在岩土工程领域做更多突破。

  这10年,刘汉龙带领团队“十年磨一剑”,承担了一批国家和重庆市科技项目,为国家和重庆市岩土工程设计应用与行业发展提供了重要技术支撑。

  刘汉龙认为,仅靠每天工作8小时是远远不足的,要取得更多成果,就要比别人多花时间和精力。

  由于行政工作和科研工作非常忙碌,刘汉龙连节假日都很少休息,即使是春节,也只休息两三天,大部分时间都在谋划团队的发展、关心项目的进展、讨论研究中遇到的困难、修改学生的毕业论文和学术论文。只要不出差,周末和晚上,办公楼亮得最晚的灯光,一定是他的办公室。

  一次,刘汉龙上午去外地开学术会议,当天晚上的飞机回重庆,落地已是凌晨两点。上车后,刘汉龙梳理完一天的工作,然后对唐孝祥说:“车不用开太快,我可以休息一下。”

  乘坐交通工具时,刘汉龙通常也会工作,他很少在外人面前展露疲态,这是唐孝祥印象最深的一次。

  “刘老师也很少谈及工作的辛苦和压力,但这些却通过身体反映出来了,我记得我才来团队时他还是一头黑发,现在已经白了一大半。”唐孝祥说。

  “我们研究的是地下的问题,但整个团队却是不断向上攀登的状态,任何一个人都在各自的岗位上为团队发展努力。”唐孝祥说。

  唐孝祥有时在凌晨看到实验室还开着灯,那是研究生们还在做实验,没人要求他们加班,但他们想抓紧时间完成手里的科研任务,接着再做下一个。

  微生物岩土实验小组每次做实验都从早上六七点做到次日凌晨,由于细菌一直在生长,大家不想间断,希望能得出最准确的实验数据。

  刘汉龙希望小组成员能够树立远大目标,一直往前走,他会时不时催促大家拓展新的研究方向,想想新的办法解决新的难题。在一次年终学术会议上,他曾饱含深情地说:“人为什么觉得走上坡累,那是因为你在朝着更高的目标前进,如果因为太累了停下来,而别人却在往前走,站在原地的你就是在倒退!”

  尽管这个团队在业界已经很有名气,但刘汉龙仍希望在科研这条道路上,大家别松懈,更不能停下前进的脚步。返回搜狐,查看更加多


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