为黄土“把脉”

本文转自：陕西日报

为黄土“把脉”

——陕西科研团队在国家重大工程建设中勇担重任

王家鼎团队在进行现场勘察，研究滑坡治理方案（资料照片）。 受访者供图

本报记者 吕扬 通讯员 郭晓燕 李琛

“黄土结构疏松，具有湿陷性、振陷性、崩解性，易发生滑坡、塌陷、泥石流等重大灾害。因此，必须解决黄土地区大型工程的防灾减灾问题。”5月17日，接受记者采访时，西北大学地质学系教授王家鼎说。

多年来，王家鼎像“土”郎中一样，带领团队为黄土地“把脉”，与灾害搏斗，与时间赛跑，为国家重点工程建设攻克了一个又一个难关。

近日，王家鼎率领团队申报的“特殊岩土体小变形大风险智能化监测防治技术及中外工程应用”研究成果获得2023年度陕西省科技进步奖一等奖。而这，只是他投身地质工程研究数十年来取得的众多成果之一。

参与国家重大工程建设

2004年，中国开始进入高速铁路大规模建设时期。郑西高铁是我国在黄土地区建设的第一条高铁线路。

在大面积湿陷性黄土地区修建高速铁路，是一个世界性难题。为了解决高速铁路机车振动引起的路基沉陷问题，原铁道部公开招标这一重大科研项目。

有着多年黄土性能研究经验的王家鼎，立即牵头西北大学团队提供标书，以论证清晰、数据严谨高分中标，获得院士评委的一致好评。

“一位专家说，把项目交给西北大学团队是非常正确的选择。他们在家门口研究黄土，真正把问题说透了。”王家鼎回忆。

项目紧急，任务艰巨。中标后，王家鼎带领团队成员奔赴工程建设一线。他们在从郑州到西安的500多公里线路上，对每个重点路段进行勘探、采样、测试。整整两个月，王家鼎沿郑西线跑了3趟，有时驱车，有时步行，取回的土样堆满了学校地质学系的后院。

没有前人的经验，没有参考的数据，团队日夜奋战，对每一个重点路段的土质进行检测论证，终于拿出了国内第一份湿陷性黄土地基的动力特性与设计参数报告。

“我把设计参数交上去的时候，手止不住地颤抖。我们要对国家负责，对人民负责，对历史负责，我深知这份数据的分量！”王家鼎说。

实践证明，王家鼎团队为郑西高铁的设计和施工提供了精准可靠的技术支撑。

随后若干年，大西高铁、宝兰高铁、郑太高铁的设计，都有王家鼎团队的身影。团队还独立承担了黄土边坡失稳（滑坡）研究、黄土路基振（震）陷研究、黄土湿陷研究等科研项目。

王家鼎在研究中创新了机车振动引起黄土路基振（震）陷理论，首创了深部黄土湿陷的岩桥（古土壤层）滞后塌陷理论，提出了柔性生态护坡工法及边开挖边防护理念等。

为攻克黄土振动促渗的定量测试难题，王家鼎率领团队在国家重大科研仪器研制项目的资助下，自主研制了中国首台达到国际先进水平的振动促渗仪。利用该仪器进行大量试验后，团队创新性地提出了振动和水联合作用对黄土边坡的促松、促裂、促渗和促滑机理，刷新了黄土滑坡成因理论，填补了该领域的研究空白。

“游目骋怀莽陇原，铁龙飞过不黄天！”有着诗人情怀的王家鼎在宝兰高铁通车后，写下了这样的诗句。

与黄土“较劲”的“土”专家

王家鼎出生在蓝田县。高中时期，他最喜欢听堂兄讲自己在青海地质队的故事。堂兄口中的壮丽山河、奇妙经历，化成了他对地质专业的无限憧憬。

1979年，王家鼎考入西安地质学院（现长安大学）应用地球物理专业，毕业后又考入中国科学院兰州地震所，攻读地震工程专业硕士。

工作后，王家鼎手拿地质锤，常年奔波在大西北，背包里装的是黄土，办公室堆的是黄土，身上也沾满了黄土。日复一日，年复一年，他成了同事们眼里的“土”专家。

走过戈壁荒滩，攀过悬崖峭壁，王家鼎深入研究黄土的构造原理，为防灾减灾提供科学依据。在他的职业生涯中，与灾害搏斗、与时间赛跑是家常便饭。

在王家鼎28岁那年，有一次，他攀在悬崖壁上勘测采样遭遇悬崖上方塌方，滑落的土石瞬间将他返回的路线淹埋……千钧一发之际，同事们紧紧拉住绳索，硬是将他从滚落的土石中拽了上来。回想起这次遇险经历，同事们至今仍心有余悸。

黄土高原的土质疏松，生态脆弱，暴雨常会引发土崖崩塌。每次看到这样的自然灾害给当地群众造成生产、生活困难，王家鼎心里就无比难过。他常常因此而自责，恨自己没有拿出更好的解决办法。

自责和责任，不断鞭策着王家鼎。数十年里，他与黄土“较劲”，与自然灾害抗争，不断突破一项又一项科研难题。他在水-力耦合下黄土灾害地震滑坡、振动促渗、湿剪促滑等关键理论和技术领域，取得了突破性成果；先后主持国家重大科研仪器研究项目1项、国家自然科学基金重点项目1项、国家自然科学基金面上项目3项、国家重点研发计划课题1项、省部级重大科研项目10余项。

攻克黄土中的“疑难杂症”

郑西高铁、大西高铁相继顺利通车后，王家鼎又率领团队投身重载铁路工程。“最重的重载机车如何行驶在最软的地基上？”面对这一新难题，王家鼎选择迎接挑战。

我国第一条按照30吨轴重重载铁路标准建设的瓦日铁路2009年开工建设。该线路经过多处滑坡、溜塌、采空等不良地质发育区，建造隧道时易发生变形与塌方，难度很大。

基于多年对黄土地质结构的研究，王家鼎研制出一种特殊探头。这种探头可以识别和预报围岩涌水塌方，能有效解决特殊地层隧道的灾害感知技术难题。

当施工推进到吕梁山脉时，建设人员遇到了重大难题：铁路边上的一处滑坡无论如何也找不到滑动面，若采取避绕处理，需增加13亿元的巨额投入。

王家鼎到现场反复勘测后，将目光锁定在一处山沟。为寻找“症结”所在，王家鼎在腰间绑上安全绳，沿着陡峭的崖壁下到40多米深的谷底。凭着独到的经验，在刺骨的寒风中，他终于找到了滑动面。

“这就像是没有明显症状的疑难杂症。要找到病根，只能凭借医生的经验。”王家鼎说，“能为国家节省13个亿，我对自己的工作感到自豪！”

王家鼎解决过许多类似的问题。在建设单位眼里，只要他到工程现场“出诊”，就没有治不好的“怪病”。

多年来，为了攻克黄土中隐藏的“疑难杂症”，王家鼎带领团队与国内外多家设计施工单位合作，形成了黄土灾害预防的多项关键技术，不仅填补了行业空白，还服务了国家的重大需求。2020年，王家鼎团队与中国铁路设计集团、中铁十七局和中铁西北研究院等单位合作完成的“重大工程黄土灾害机理、感知识别及防控关键技术”获国家科技进步奖二等奖。

王家鼎带领团队不断贯通产学研用，将科研成果直接应用到大西高铁、巴基斯坦轻轨、晋中南和蒙华重载铁路等国内外20多条铁路和机场的建设运营中，产生了巨大的社会效益和经济效益。团队获得“菲迪克奖”“越南政府荣誉奖”“老挝政府荣誉奖”及“全国优秀测绘工程奖”等国内外工程大奖。

“所有的成果都是集体的功劳。”记者采访时，王家鼎这样说。他谦逊严谨的工作态度和作风令人敬佩。