編者按： 在2022年日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明展覽會(huì)上，大連理工大學(xué)3項(xiàng)科研成果獲得金獎(jiǎng)。黨委宣傳部（新聞中心）推出【點(diǎn)贊大工人·日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明展金獎(jiǎng)】專欄，講述金獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)奮進(jìn)故事，共享成功經(jīng)驗(yàn)，匯聚學(xué)校改革發(fā)展的磅礴力量。

自2010年來大連理工大學(xué)任教以來，王崢崢老師從事隧道及地下工程技術(shù)領(lǐng)域研究已有12年。從寂寂無名到成果豐碩，建設(shè)工程學(xué)部隧道及地下工程技術(shù)科研團(tuán)隊(duì)成員也從一開始僅有王崢崢老師一人發(fā)展到現(xiàn)在包括覃暉老師、譚巖斌老師、張國(guó)軍老師，1名博士后（已出站），4名博士生，多名碩士生在內(nèi)的20余人。2022年4月，該團(tuán)隊(duì)科研成果——“一種激光輔助隧道掘進(jìn)機(jī)及其破巖的方法”獲第49屆日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明展覽會(huì)金獎(jiǎng)。

隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)城市化進(jìn)程不斷加快，我國(guó)交通基礎(chǔ)建設(shè)需求不斷增加，特別是城市地鐵隧道、水工隧道、越江隧道、鐵路隧道、公路隧道、市政管道等隧道工程需要大量的隧道掘進(jìn)機(jī)，但隧道掘進(jìn)機(jī)的制造工藝復(fù)雜，技術(shù)附加值高，此前僅有少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家具有能力生產(chǎn)，且造價(jià)高昂。近年來，國(guó)內(nèi)機(jī)械制造業(yè)與國(guó)外企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備水平的差距在縮小，然而工藝裝備水平不高，復(fù)雜施工條件下靈活度低?！拔覀?cè)诙啻嗡淼朗┕ぶ邪l(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)掘進(jìn)機(jī)法對(duì)軟硬不均、巖性多變的地質(zhì)條件適應(yīng)性差，且刀盤由于長(zhǎng)時(shí)間切割巖石導(dǎo)致磨損，頻繁更換刀具大大影響掘進(jìn)效率和施工成本?！蓖鯈槏樌蠋熣f。

為解決上述問題，隧道及地下工程技術(shù)科研團(tuán)隊(duì)潛心研究，與多家國(guó)內(nèi)一流設(shè)計(jì)院、施工單位密切合作，產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合攻關(guān)，通過在掘進(jìn)機(jī)刀盤上安裝多個(gè)激光器，形成熱破碎、熔化及汽化為主的“激光-滾刀”破巖模式，據(jù)譚巖斌老師介紹，“這個(gè)方法是利用激光高溫輻射巖石，再噴水降溫實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)大幅溫差，使巖石拉應(yīng)力劇增碎裂，進(jìn)而利用機(jī)械快速破巖?！庇捎诘叵滤淼琅c地面建筑施工環(huán)境不同，需要在漆黑環(huán)境中掘進(jìn)，團(tuán)隊(duì)想到，是否可以給隧道掘進(jìn)機(jī)加上靈敏的“大腦”及明亮的“眼睛”，使它可以精準(zhǔn)判斷地質(zhì)條件，提高破巖效率。經(jīng)過無數(shù)個(gè)日夜的思索與實(shí)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，“我們的系統(tǒng)可以對(duì)各種不同類型、強(qiáng)度的巖體信息進(jìn)行準(zhǔn)確研判，進(jìn)而運(yùn)用智能控制系統(tǒng)，有針對(duì)性地選擇工作模式，切換相應(yīng)激光器，”覃暉老師介紹道，通過“自動(dòng)預(yù)判-智能調(diào)控-智慧反饋”三步增強(qiáng)掘進(jìn)的地層適應(yīng)性，確保高效輔助破巖。

科研之路并非一帆風(fēng)順，從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)到施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地應(yīng)用的轉(zhuǎn)換，讓團(tuán)隊(duì)花了不少時(shí)間。缺少解決工程類問題的經(jīng)驗(yàn)，就積極協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)院和施工方，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)逐一進(jìn)行攻克；更多時(shí)候需要團(tuán)隊(duì)自己學(xué)習(xí)摸索，就沉下心來，聚焦大目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)性學(xué)習(xí)，再到具體的項(xiàng)目中去實(shí)踐學(xué)到的新技能。攻堅(jiān)克難的勇氣和探索創(chuàng)新的精神，讓團(tuán)隊(duì)成功解決項(xiàng)目中遇到的一個(gè)又一個(gè)難題，也讓他們快速成長(zhǎng)。最終，研發(fā)技術(shù)的實(shí)施有效降低了隧道穿越復(fù)雜地層的施工風(fēng)險(xiǎn)，全面提高西部地區(qū)隧道建設(shè)水平，具有顯著經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著“十四五”期間產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，西部大開發(fā)、振興東北等國(guó)家戰(zhàn)略進(jìn)一步實(shí)施，隧道掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境良好，項(xiàng)目技術(shù)推廣應(yīng)用前景廣闊。

在持續(xù)開展激光輔助隧道掘進(jìn)機(jī)研究的同時(shí)，團(tuán)隊(duì)一直面向國(guó)家重大需求，瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿開展基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，在隧道及地下工程技術(shù)方面進(jìn)行深耕，為實(shí)現(xiàn)“交通強(qiáng)國(guó)”目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。

隧道及地下空間防災(zāi)關(guān)乎未來城市安全和地下空間科學(xué)利用，伴隨我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，多重開發(fā)利用地下空間成為必然選擇，也是化解空間利用與城市化進(jìn)程矛盾的“良方”。無論是在建設(shè)期還是已投入營(yíng)運(yùn)，隧道及地下工程的防災(zāi)、抗災(zāi)和救災(zāi)工作都不可忽視。隧道及地下工程的災(zāi)害預(yù)防和治理技術(shù)專業(yè)性強(qiáng)、涉及面廣。團(tuán)隊(duì)立足于21世紀(jì)我國(guó)城市地下空間重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的實(shí)際需求，并與四川省交通勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司、中鐵十一局集團(tuán)有限公司、中鐵十七局集團(tuán)有限公司、中鐵二十四局集團(tuán)有限公司、中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司等十余家單位廣泛開展校企合作，服務(wù)西部山區(qū)長(zhǎng)大隧道，強(qiáng)力推動(dòng)隧道及地下工程專業(yè)發(fā)展。在隧道及地下工程防災(zāi)攻堅(jiān)戰(zhàn)中，團(tuán)隊(duì)克服重重困難，重點(diǎn)針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害防治問題進(jìn)行創(chuàng)新，通過多學(xué)科交叉研究研發(fā)高性能棚洞，提升防災(zāi)減災(zāi)能力，為隧道及地下工程安全作出了貢獻(xiàn)。團(tuán)隊(duì)研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)在西部山區(qū)取得豐碩成果，獲貴州省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、遼寧省科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、中國(guó)鐵建科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)10余項(xiàng)，并入選中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)科技創(chuàng)新青年獎(jiǎng)、大連市高端人才等。

中國(guó)“雙碳”大時(shí)代已經(jīng)拉開帷幕，地下空間是應(yīng)對(duì)氣候變化、維護(hù)全球生態(tài)的“第二戰(zhàn)場(chǎng)”。王崢崢老師告訴記者：“碳達(dá)峰、碳中和主要有兩個(gè)方面，一是降低碳排放，二是做到碳的負(fù)排放，也就是碳的吸收。碳中和就是兩者抵消，地下空間開發(fā)對(duì)這兩個(gè)方面都可以產(chǎn)生重大作用?！钡叵驴臻g是封閉空間，因此需要解決照明、通風(fēng)、排水等問題，是一個(gè)復(fù)雜的綜合性學(xué)科。在具體實(shí)施中，需要將“低碳、節(jié)能、環(huán)?！崩砟钬灤┦冀K，實(shí)現(xiàn)地下空間功能性與生態(tài)環(huán)境的和諧統(tǒng)一。朝著實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)繼續(xù)在地下空間開發(fā)領(lǐng)域探索實(shí)踐。

“地下空間的開發(fā)利用，需要更多年輕人加入?！蓖鯈槏樌蠋熣f，在具體研究中，他更加注重對(duì)學(xué)生的能力培養(yǎng)?？蒲行氯俗呷肟茖W(xué)研究初期，需要完成從課堂學(xué)習(xí)到實(shí)驗(yàn)、自主學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變?？蒲袩o捷徑，唯勤能補(bǔ)拙，所有的成就都?xì)w功于厚積薄發(fā)。隧道和地下工程用于開辟人類生存和發(fā)展的第二空間，有著廣闊的發(fā)展前景。未來，隧道及地下工程技術(shù)科研團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)潛心科研攻關(guān)，砥礪奮斗，將安全、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保的隧道技術(shù)推向世界。