編者按： 在2022年日內(nèi)瓦國際發(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)瓦國際發(fā)明展覽會(huì)金獎(jiǎng)。

隨著中國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國內(nèi)城市化進(jìn)程不斷加快，我國交通基礎(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)國家具有能力生產(chǎn)，且造價(jià)高昂。近年來，國內(nèi)機(jī)械制造業(yè)與國外企業(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。“我們?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。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)一直面向國家重大需求，瞄準(zhǔn)國際前沿開展基礎(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”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)、中國交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、中國鐵建科技獎(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“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)。科研新人走入科學(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。