中国疆域辽阔,气候多样,是滑坡灾害多发的国家之一。特别在华南,由降雨引发的滑坡灾害远高于其他地区。滑坡灾害往往带来巨大的财产损失和人员伤亡,如何准确探测边坡、预防灾害发生,一直是全世界滑坡地质灾害专家和学者研究的热点。
哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院的李锦辉教授,越荒山,探险地,经过10余年的潜心研究,创新滑坡灾害评估方法,建立高精度的分析模型,牵头完成“边坡内生裂隙形成与优势流孕灾滑坡机制”项目,实现高精度快速滑坡监测及预报,为滑坡灾害防治作出重大贡献。今年5月,该项目荣获得广东省自然科学奖一等奖。
李锦辉教授正在做实验。 深圳特区报记者 杨少昆 摄
给边坡“把脉问诊”
一片绿意葱茏的山坡,在普通人眼中是一幅至美风景,但在李锦辉眼中,可能是一处存在裂缝孕育危险的易滑边坡。
“一处边坡可能存在几十万年。它是否会发生滑坡,主要有内外两方面因素决定,即土体内复杂的结构面特性和降雨。” 李锦辉进一步解释说,可以将边坡看成一个人,如果身体素质不好,再加上被雨淋了,就可能会生病。我们的工作就是通过科学分析内外因素作用下,精准预测边坡会不会滑坡、什么时候滑坡、严重程度等后果,相当于给边坡“把脉”做“诊断”。
李锦辉介绍说,这套机制分为滑坡早期辨识-滑坡中期预测-滑坡晚期临灾评估,即首先揭示边坡内生裂隙形成机理与演化规律,建立相关测量方法与分析模型,提出融合多类别监测信息的滑坡风险实施评估方法。
一道小裂缝再可诱发巨大的滑坡也始于一道小裂缝。从裂缝形成到降雨入渗,到滑坡灾害,裂缝成为研究至关重要的一环。
“坡体内生裂隙是滑坡的前兆,而裂隙渗流则是其成灾关键。” 李锦辉说,对此,科研团队研制了全量程渗透仪,实现了跨越5个数量级的裂隙土渗透特性精确测定,比传统仪器测量时间缩短20倍。此外,李锦辉团队还开发出分析模型,输入测量参数,最后得出滑坡预测的结果,“如同医生根据查血、验尿、CT等各种数据最后诊断是不是病了”。
据了解,该项目创新成果发表论文102篇,SCI收录61篇,SCI严格他引1715次,相关成果被写入经典土力学教材,得到中、美、英、加等国10余位院士和国际学会主席高度评价,相关试验方法被写入行业标准。
目前,这一系列成果已应用于川藏铁路选线、白格滑坡应急处置、广东北江大堤风险评估及深圳宝安机场地灾治理等多项工程实践中。
科研总在超越自我中突破
“研究的英文是research,把这个单词拆开看,search是搜寻,re是重复,连在一起就是不断探索。在这个过程中不断否定自我,不断超越自我,才有可能找到新的科研突破口和重大科学发现。” 李锦辉如是说。
从2005年最初接触该课题到2018年,李锦辉与团队不断自我否定,经过6次模型升级才得出如今成果。虽然嘴上说着科研是“没完没了”的解决问题、发现问题,为了得到一个最优模型,她便会义无反顾。
大学报志愿时,原本想学建筑设计的李锦辉,却阴差阳错报了“爷们”专业建筑工程,开始与土石木方打交道,成为班里“唯二”的女生。
“我曾在荒山里待了3个月,每天背着40斤左右的装备进山测量、现场实验,有时候测量需要一天一夜。无论刮风下雨,我和团队都要守在现场。”以前吃过的苦,最终变成光,照亮李锦辉前行的路。
十年漫漫科研路,回首花开伴艰辛。
李锦辉认为,用王国维《人间词话》中的 “三境界”形容她的科研人生最为贴切:科研遇到挫折走进死胡同,心情如同“昨夜西风凋碧树”沮丧,不思饮食“衣带渐宽”,在睡梦中找到灵感后难题迎刃而解,顿觉“蓦然回首,那人却在,灯火阑珊处”的美妙。
正是在深圳,在哈工大的这几年,李锦辉10余年的科研工作开花结果。李锦辉坦言,她非常喜欢这座城市,深圳是一个包容、有活力、创新氛围浓厚的城市,市委市政府也特别支持基础研究,给科研工作者提供了很好的土壤,她希望未来取得更大成果来回报这座城市。
(原标题《哈工大(深圳)土木与环境工程学院教授李锦辉:创新评估方法 防治滑坡灾害》)
(作者:深圳特区报记者 闻坤 焦子宇)
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