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“挖山不止”的冻土专家——记中科院寒区旱区环境与工程研究所副所长赖远明
日期:2015年05月25日      经济日报

  2006年,举世闻名的青藏铁路建成通车,这条攻克了高海拔冻土难题的铁路不仅吸引了普通游客,更引起国际学术界的关注。当年8月,一次国际冻土学术会议在兰州召开,赖远明作为青藏铁路冻土工程研究的主要参与者,带领外国专家乘车体验青藏铁路。

  当列车员介绍工程克服冻土难题的情况时,赖远明回忆起多年来倾注的心血,转过头看着车窗外任由泪水流下脸颊,“听到这些成果,我很自豪!”

  赖远明的自豪,源于他对冻土研究事业和他扎根的这片土地的热爱。在外出差,如果有人问起“你是哪里人?”,带着一口浓重南方口音的赖远明都会这样回答:“我是甘肃人。”

  “第一次听到冻土,鸡皮疙瘩都起来了”

  冻土一般是指温度在0℃或0℃以下,并含有冰的各种岩土和土壤。在我国,多年冻土、季节性冻土分布面积约占国土面积的21.5%和53.5%。

  “我国冻土面积居世界第三,高海拔多年冻土面积更是位居世界之最。”已经成为冻土科学研究顶尖专家的赖远明院士第一次听到“冻土”,是在很多年前一次出差的火车上,“与一位搞冻土研究的人聊天,听到这个词的时候,感觉浑身一冷,鸡皮疙瘩都起来了。”

  1962年,赖远明出生在江西龙南县一个青山环抱、偏远安静的客家山村。作为全村第一个大学生,1979年,赖远明带着荣耀和对知识的渴望到江西理工大学就读。

  本科毕业后,赖远明考入兰州交通大学土木系读研究生。在此之前,他从来没有想过会来到大西北。“环境和南方差距比较大,气候干燥,刚来时流鼻血。第一次到食堂吃饭,主食居然是拳头大的黑馒头。”但是硕士毕业后,赖远明还是留在了兰州,而且还扎了根,“我在江西只待了21年,在甘肃已经32年了。”除了乡音未改,赖远明已经完全融入了西北。

  本科读矿山机械,硕士学位是土木工程。因为机缘巧合,赖远明的博士学位又一次跨行到了冻土科学。“虽然是3个不同的学科,但是以前学的知识为冻土研究打下了较好的基础。”生性严谨的赖远明偶尔也会开玩笑,“我口才不好,就是因为我平时说话太少了,大部分时间都在思考。”

  1999年,赖远明在中国科学院寒区旱区环境与工程研究所获得博士学位后,在次年被任命为冻土工程国家重点实验室副主任。如何在富含冰且反复冻融的冻土地区进行工程建设,并保证工程建筑的稳定?如何最大限度地减少冻土区人类活动引起的环境变化?在气候变化条件下,冻土区环境与生态如何变化?现有各种建筑物是否会遭到严重破坏?……这些都是赖远明思考并必须克服的难题。

  思考着这些问题,赖远明这个南方人与高原冻土结下了不解之缘。

  “天上掉馅饼,也要你起得早才能捡到”

  2001年,青藏铁路开工,高原和冻土是青藏铁路修筑中必须解决的重大难题。可以说,青藏铁路成败的关键在路基,路基成败的关键在冻土,冻土的关键问题在解决冻土融沉问题。

  为了给青藏铁路建设提供技术支撑,2001年中国科学院依托冻土工程国家重点实验室,启动了中国科学院知识创新重大项目“青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应”。

  在冻土区工程建设中,传统的保护冻土原则实施手段主要是考虑路基高度或设置保温材料,但单纯依靠增加热阻的方法是一种消极的方法,难以保证青藏高原多年冻土区路堤的稳定性。为此,青藏铁路的设计思想按照从“被动保温”到“主动降温”的思路,采用“冷却地基”的方法确保路基稳定。

  “最难的是没有相关学术规范,而理论分析又是最难攻克的。”作为“青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应”项目的负责人之一,赖远明带领实验室的科研人员克服高寒缺氧的困难,一次次去施工现场,采样本,测数据。

  有一次,赖远明和同事们在海拔4600米的昆仑山隧道采岩样,由于隧道还没有打通,空气流通不好,要进入隧道内六七百米的地方工作,空气更加稀薄。“当时高原反应很严重,但是想着进来一次不容易,还是坚持把样本采完。那次回来后,落下了后脑勺疼的病根,治了两三年才好转。”赖远明说。

  这次经历,并没有阻止赖远明继续坚持在青藏高原进行冻土研究。“西部寒区隧道工程的计算理论研究”、“高温多年冻土区宽幅高等级公路热力学稳定性研究”、“高原冻土道路隧道冻害预报和综合防治关键技术”、“青藏高原多年冻土地区工程设计理论研究与实践”……每一项科研成果的背后,都离不开赖远明从高原冻土区一线采集来的数据。

  “我如果有点长处的话,就是比较仔细,比较勤奋。”小时候,奶奶说的一句话让赖远明铭记在心,“就算天上掉馅饼,也要你比别人起得早才能捡到。”

  “每天‘挖山不止’,乐在其中”

  在赖远明记忆里,自己人生的“关键几步”都与科研有关。第一步到中科院读博士,让他的科研事业有了明确的方向;第二步是2000年到2002年,主持并完成中国科学院“百人计划”资助项目:西部寒区道路及隧道工程的设计计算理论研究。

  “有了充足的科研经费,就可以买仪器、做模型、做实验。”赖远明的眼中,只关注着搞科研和出成果,“寒区公路与隧道冻害预报和综合防治关键技术”获2005年度国家科技进步二等奖,让他欣喜不已,“这在科研成果上具有里程碑意义。”

  在研究工作中,赖远明提出了多项具有创新性的研究成果。他在国内外率先提出了冻土工程温度场、渗流场和应力场三场耦合问题的数学力学模型,导出了这一问题的有限元计算公式,并对寒区隧道在渗流体积力和冻土蠕变及体积冻胀荷载作用下的应力场和温度场进行了数值模拟。这一研究成果填补了寒区隧道计算理论方面的空白。

  在外人看来,研究冻土是枯燥无味的冷门学问,赖远明却乐在其中。“自从青藏铁路建成后,冻土成了热门。”赖远明告诉记者,他目前研究重点还是冻土区如何修建公路和高速铁路。

  远离故土,赖远明也曾想过回到工作条件更好的南方去。2008年,南方有所大学招聘副校长,赖远明动心了。“在面试的时候,他们表示,只要我愿意回去,即使没有招聘上,也可以给我安排同等待遇的职位。”犹豫再三,赖远明还是放弃了,“到那边以后就不搞冻土研究了,可学术方面的成绩要有系统性,东一榔头西一棒槌不是系统的成果,如果要成功还是要坚持。”

  不管是搞科研,还是带研究生,赖远明有个原则:追求质量,而不是数量。在他的记忆里,只记得他带的几位博士生获得了全国、中科院的优秀博士论文,至于带出来多少学生,他完全没有统计。

  2011年,赖远明当选为中国科学院院士。“我以前也没想过要达到什么高度,作为一个科研人员,在创新方面要有突出贡献。”赖远明说,“就是每天‘挖山不止’,不断去做,把搞科研当乐趣。”(经济日报记者 李琛奇 陈发明)