无畏「蜀道难」，成理人为世界第三长公路隧道通车贡献力量

还记得埋头高中课本狂背的

「蜀道难，难于上青天」吗？

千百年来，北向出川、秦岭横亘

其中，米仓山便是一道艰险屏障

  如今，这道千年屏障终告突破！

11月22日10时

 西南最长、国内第二长、世界第三长 

米仓山特长公路隧道所在的巴陕高速

  全线正式通车！

这意味着巴中到汉中

将从4小时缩短至1.5小时

▲巴陕高速米仓山特长公路隧道

↓ 出行便捷的背后，来一组「最」字句 ↓

米仓山隧道是巴陕高速中的控制性项目，它不仅是目前国内独头掘进最长、中部通风竖井最深、通风联络道规模最大的公路隧道，也是国内在建公路隧道中技术最复杂、施工难度最高、工程规模最庞大的隧道。

时间回溯到2017年12月17日，在凌晨3时58分至凌晨5时55分时间段内，在建的米仓山特长隧道先后在右洞、左洞发生了两次强烈岩爆灾害，这在隧道岩爆案例中十分罕见，标志着隧道掘进正式进入了岩爆问题频发段。

在岩爆监测预警期间，微震事件发生了数千次，最大能量达到百万焦以上，相当于约0.25kg TNT炸药爆炸所产生的能量，也相当于50颗手榴弹同时爆炸。 

成理地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室

（以下简称地灾国重实验室）

李天斌教授带领的地下工程灾害防控团队

  成功捕捉了多期强烈岩爆的发育过程

  并实现了监测预警！

  世界第三长公路隧道通车背后的成理力量！

栗子君采访了我校「 地下工程灾害防控团队 」带头人李天斌教授，了解他们为修建米仓山隧道保驾护航的故事。

地下工程灾害防控团队在国家自然科学基金重点项目支持下，已开展了多年的岩爆机理和预测预报研究，在利用微震监测系统进行岩爆预警方面取得了创新成果。

[以下为李天斌教授的口述梳理]

栗子君：您可否就团队对修建米仓山隧道的持续技术支持做一个整体回顾？

李天斌教授：我们团队从2013年米仓山隧道开始施工时就介入工程，大概有四五年了。在工程前期，我们主要是对整个隧道建设的地质灾害进行预测、防控以及超前地质预报。

栗子君：如何进行超前地质预报？

李天斌教授：受到巴陕高速公路有限责任公司（业主）的委托，我们依托科研课题「米仓山隧道综合地质预报及灾害防治研究」开展工作。在开挖前先行勘查了整个隧道的地质条件，通过探测掌子面前方的地质情况，对在施工中极易遇到的岩爆、涌突水、大变形、隧道太长导致通风不畅等一系列地质灾害及衍生问题进行技术攻关，这对安全施工、避免灾害事故和提高掘进效率等都极为必要。

栗子君：在「护驾」米仓山隧道修建过程中，最让您记忆深刻的一次抢险？

李天斌教授：2017 年末成功预警两次强烈岩爆灾害算是印象深刻的一次。2017年12月13日我们进入米仓山隧道施工现场，在岩爆发生前的预警阶段，项目组已采集到上百次岩体破裂震动事件，并伴随强烈的震感。现场监测人员将监测定位结果及时反馈施工方和其他相关人员，成功实现了这次强烈岩爆的预警，避免了施工人员伤害。

▲现场施工及岩爆监测钻孔工作照片

▲现场人员向视察的省级领导讲解远程监控平台

 什么是岩爆？

岩爆，是地下工程开挖过程中在高地应力条件下，硬脆性围岩因开挖卸荷导致洞壁应力分异，储存于岩体中的弹性应变能突然释放而产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害，具有突发性、非对称性等特点，其往往造成开挖工作面的严重破坏、设备损坏和人员伤亡。

 岩爆为什么难被预警？

由于岩体介质的高度非连续性（岩体结构面网络的存在），岩爆破裂面的贯通和岩爆的发生不是即时的，而是一个岩体内部微破裂的发育过程。每一次微破裂的出现可触发岩体震动事件，微震监测可获取岩体微震事件，对震源位置进行定位，对震源参数进行计算，从而实现对岩爆位置和岩爆发育阶段的评估和判断。然而，岩爆什么时候发生是难以准确判断的，像地震的发生时间一样难以判断，这使岩爆成为地下工程和岩石力学需要攻克的“癌症”问题。

栗子君：在米仓山岩爆预警中有没有启用新技术？

李天斌教授：我们用到了微震监测技术，这是一项新技术。这项技术早期是在国外矿山里应用的，近几年才开始运用在公路、铁路的灾害防治工作上。它的基本原理是通过传感器收集和采集由岩体破坏或者岩石破裂所发射出的地震波信号，然后对采集到的地震波信号进行处理分析，从而得到微震发生的能量值及坐标等信息。它的难点在于依据现场实测结果来建立和分析数学模型，建模数据完全来源于监测，处理稍有不慎，判断就无法准确。而米仓山隧道的预警算是我们团队首次运用微震监测技术成功预警，这也是一个新的进步。

栗子君：米仓山隧道所在的巴陕高速全线通车，您是如何看待这个利国利民工程在专业领域的技术突破？

李天斌教授：对于我们团队来说，在此次项目中提高了岩爆灾害微震监测预警的准确率和及时性，在获取有效微震信息、准确定位，以及如何制作预警模型和搭建预警平台上也取得了一定进展。

栗子君：我校地下工程灾害防控团队成功进行岩爆预测的案例还有哪些？

李天斌教授：我们团队做岩爆预测已经20多年了，类似的案例太多了。比如1998年监测在建老二郎山隧道工程（国道318川藏公路）、2017年监测在建新二郎山隧道工程（全国第4长公路隧道），以及锦屏二级水电站引水隧道工程（全长17公里）、都汶高速工程（「地质灾害博物馆」公路震后重建）、映卧路紫荆隧道等等。

栗子君：团队有无正在跟进的项目？下一步计划是什么？

李天斌教授：下一步我们将投入到川藏铁路的建设。川藏线上存在着许多重大技术难题，岩爆、大变形、崩塌、泥石流等。地灾国重实验室和环工学院都在全面介入，对其灾害防控提供技术支持。川藏铁路的建设受到科技部和铁道科学院的支持和推进，我们将参与地表和地下的地质灾害防治。

栗子君：您认为您的团队长期以来是以怎样的态度和精神去完成一个又一个的项目？哪些精神是值得我们学生学习的？

李天斌教授：我认为首先是兴趣驱动。科学家们搞研究首先就是因为兴趣，有了兴趣，就愿意主动去研究，而研究得越深入，兴趣就会越浓。团队精神也必不可少。科学研究不是一个人的战斗，而是一个团队的合作。我们团队是一个由硕士生、博士生、年轻教师、资深教授约50名组成的典型「老中青梯队」。一个集体要有共同的荣誉感和使命感，才能向一个目标一起奋进。最后科研人要有攻坚克难、不断探索的精神。从事地质灾害防治工作有一定危险性，比如我在二郎山隧道现场勘查时就遇到了一次岩爆。石块落下，距离我仅有50cm……每个地灾防治工作者随时都有可能面对这样的险境，但科研者就是要有「不怕难，不畏险」的精神。

栗子君：您认为人才培养对于科研团队的重要性有哪些？

李天斌教授：高校的两大任务是「科学研究」和「人才培养」，两者关系密切。我们作为高校中的科研团队，主要培养学生从事科研工作的能力。从研究方向、思路的引导，到实践操作方法的指导，再慢慢让他们集中时间参与某一课题的研究，这是我们的人才培养路径——通过具体项目实践教学。不搞科学研究，培养出的人才就无法掌握学科的前沿，特别是硕士生和博士生的培养必须要有科研项目以支撑。

就我们地质灾害防治领域而言，若无与科研项目工程结合的具体案例，会导致导师进步慢，学生进步也慢。所以人才的培养应该在科学研究的过程中，不断完成新的项目，不断克服新的难题……我们在获得科研成果的同时，自然也把人才培养了。他们也是整个团队不可或缺的新生力量和希望。

此外，我们要感谢四川巴陕高速公路有限责任公司、四川川交路桥有限责任公司、四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院等多家单位对米仓山特长隧道岩爆灾害微震监测预警所给予的大力支持。

米仓山隧道成功预警所获取的岩爆过程微震监测数据有很高的研究价值，为进一步深化研究岩爆过程机理、岩爆预警提供宝贵的素材。而米仓山隧道的顺利通车标志着四川将新增一条北向出川大通道，对于进一步加强川陕合作，扩大北向开放，有效服务四川「四向拓展，全域开放」战略实施有着重大意义。

▲米仓山隧道全线顺利贯通

刻苦攻坚

用科学方法

对整个隧道建设过程中

可能遇到的地质灾害

进行预测、防控以及超前地质预报

成理人为「无畏‘蜀道难’」

贡献出自己的一份力量

图片由地灾国重实验室提供

新媒体工作室 出品

采访：李楚祎 徐沁雯 肖博 

文案：肖博 徐沁雯

编辑：姚頔 吴昊 刘政毅 敬莉莎 李楚祎

责任编辑：王潇

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