今天是元旦,一元復始,萬象更新!北京市科學技術協會、新華網聯合推出《小家大事-北京科學榜樣》跨年系列,讓我們共同走近優秀科技工作者,走進科學的世界,感受科技的魅力。今天,我們將走近建設綜合勘察研究設計院有限公司副總工程師、岩土工程研究所所長,北京市有突出貢獻科技人才獲獎者傅志斌。
人物名片:傅志斌
建設綜合勘察研究設計院有限公司副總工程師、岩土工程研究所所長
北京市有突出貢獻科技人才獲獎者
創新文物保護思路,傳承中華文明瑰寶
山西大同雲岡石窟,以雕像精美而聞名,是世界文化藝術寶庫中一顆璀璨的明珠,然而隨着時間的流逝,千年石雕逐漸被風化侵蝕,損壞痕跡清晰可見,成為這座寶貴文化遺産面臨的嚴峻挑戰。
減緩風化損壞,保護好這份歷史文化遺存的修葺任務日益艱巨,2002年,以傅志斌為技術骨幹的建設綜合勘察研究設計院團隊脫穎而出,承擔起這項具有1500多年歷史的世界文化遺産——大同雲岡石窟防風化防水保護勘察設計工作。
雲岡石窟造像由於其具有不可移動、不可複製、不可再生的特性,這些造像成為我們文化遺産中極其獨特和珍貴的代表。因此,在勘察工作中,根據文物部門要求,要盡量避免使用可能造成文物或山體損害的常規鑽孔或震動等勘探手段,在極有限的條件下獲取岩體裂隙分佈、滲水運移過程及侵蝕雕像機理信息,就像是拿着顯微鏡對易碎工藝品尋找其無規律的損傷痕跡。經國家文物局組織專家研討,認為雲岡石窟加速風化主要是由四種不同方式水的作用形成的:第一種是從窟頂岩體裂隙滲入窟內的大氣降水,遇到窟內出露時,往往伴隨着鹽分結晶形成鹽脹導致雕像表面開裂、剝落或損壞;第二種是空氣中的凝結水,特別是夏天氣候炎熱,石窟內岩體相對涼爽,熱空氣會冷凝到石窟壁上形成凝結水侵蝕雕像;第三種是隨風雨直接沖刷露天雕刻或通過開敞的洞窟口直接沖刷窟壁的雨水;第四種是砂岩毛細水,由於雲岡石窟窟底下方普遍存在一層隔水的泥岩層,洞窟內的積水在毛細作用下,在砂岩中可能上升到距地面1.5米至2米的高度,對雕刻造成侵害,加速了其風化作用。
雲岡石窟的造像,每一刀、每一劃都凝聚了古人的智慧和心血,都代表着中國的古代文明和雕刻技術水平。珍貴又脆弱的文物,即便是輕輕碰觸或震動,就可能造成損害,那將成為無法挽回的損失。面對雲岡石窟加速風化最大的難題——沿着山體四面八方的裂隙滲流過來的大氣降水是怎樣運移和侵害石窟的呢?傅志斌及其團隊展開深入分析研究,最終採用井間CT、井下電視、高密度電法、提水示蹤等多種當時最先進的技術手段對雲岡石窟滲水機理進行了全面的勘察,獲取了豐富的資料,並進行了科學全面的總結分析,為雲岡石窟的防水保護提供了科學的依據。
為減少降落到複雜地形山頂上的雨水滲透侵蝕洞窟,經過反復思索、開展多種實驗研究,傅志斌繞開了注水泥漿、樹脂漿等可能會對文物産生破壞性影響的傳統注漿封堵防水方式,開創性地提出使用膨潤土防水毯這種具有天然屬性的材料封隔降水對石窟的影響。這種材料是利用膨潤土的遇水膨脹、失水收縮功能,經針刺工藝與無紡布相結合固定膨潤土顆粒,關注科學規劃鋪設在山頂不同部位,不僅能夠抵擋雨水侵蝕,還可以在日常無雨時保持其上下透氣貫通。
將膨潤土防水毯應用於大型岩土文物的防水保護設計,這一思路的提出當時在國內尚屬首次。此後,這項技術被廣泛應用在國內多項文物防水保護工程中。
探索中選擇岩土方向,不輟努力終成畢生事業
在文物保護上的創新發展,離不開傅志斌多年對岩土工程專業的追求和探索。
回溯自己的岩土工程師之路,傅志斌説,1994年對自己而言是個重要的時間點,那時舉世矚目的三峽大壩工程開工,對相關建設背景和技術難度的了解,讓他意識到岩土力學學科在重大基礎設施建設中將發揮重要作用,逐漸形成和堅定了想成為一名岩土工程師的決心。他果斷在研究生備考期間轉換學習方向,通過自學相關課程考取中國科學院岩土工程專業的碩士研究生。
在多年的學習、工作過程中,傅志斌對岩土工程專業的了解和體會逐漸加深。他認為,地質、岩土水有關的工程建設內容都是工作和研究對象,除了工程勘察,深基坑開挖、地基處理工作,還包括岩土質文物保護、地下水治理、填海工程等等,工作內容和方向非常廣泛。“20世紀,材料、力學、計算機等學科的發展,使得超大橋梁、超高層建築建設成為可能。但21世紀是地下空間的世紀,要充分開發利用地下空間,對地下岩石、土體和地下水特性的了解和處理技術就非常關鍵,裏面有很多值得探索的問題。”傅志斌説。
“岩土工程是‘形散而繩不散’。”傅志斌對自己從事的工作總結道,“所謂‘形散’,是指岩土工程項目類型多樣,不同類型項目要求的勘察、設計、測試控制精度都不一樣,每個項目所要解決的問題和所處的環境條件也不一樣;但同時所有的項目都聚焦在同一根“繩”上——岩土工程專業的底層邏輯是與岩石、土體和地下水打交道,這就要求岩土人對地質、對岩土水特性有足夠的了解,同時還要不斷積累工程經驗,理論和實踐相結合,才可能提供科學的設計方案並解決實施中遇到的問題,所以岩土人必須牢牢抓住地質和岩土水特性這根繩,不斷積累工程經驗,才可能成長為一位合格的岩土工程師。”
在實踐中砥礪前行,在創新中堅持初心
傅志斌説,岩土工程行業既是傳統的,也是現代的。一名優秀的岩土工程師不僅需要掌握工程地質、土力學、岩石力學、水力學和基礎工程等多學科知識,還需不斷積累工程經驗。此外,持續學習促進專業能力提升也必不可少。簡而言之,要成為一名合格的岩土工程師,既要有紮實的理論基礎,還要有豐富的實踐經驗,要不斷追求創新。才有可能成就卓越。
岩土工程的工作對象和工作內容可以説是千變萬化,每一個項目均特性突出。傅志斌認為,這就要求岩土工程師既不能刻板地照搬教科書和工程規範,陷入理論基礎薄弱的狹隘的經驗主義。除了基本的專業能力外,還需要有一定的探索與創新精神,在綜合掌握和清晰判斷地下諸多環境條件要素情況下,因地制宜提出最佳方案,確保地下部分建設能成功實施並保證建築建成後不斜、不倒、不産生過大沉降。“岩土工程工作是要根據項目‘個性’條件提出定制方案的,需要岩土工程師在充分了解環境實際條件的情況下,制定最優方案,要有創新思維,還應適應綠色低碳可持續發展的要求,以紮實的理論基礎,支撐技術創新。”
談及老一代地質人的精神與信仰旗幟——“三光榮”精神,傅志斌説,“新時代,我們也要繼承和發揚‘以獻身地質事業為榮、以促進國家經濟發展為榮,以艱苦奮鬥為榮’的‘三光榮’精神。‘三光榮’精神應該是我們地質工程和岩土工程行業的一個精神支柱與力量源泉,它鼓勵和支撐更多的行業工作者不畏艱苦,在工程建設道路上勇攀高峰,用智慧建造百姓放心的港灣。”