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【科技人物】钱七虎:铸就“地下钢铁长城”

2019年01月11日来源:中国冶金装备网阅读数:分享到:

日前,2018年度国家科学技术奖励大会在北京举行,刘永坦和钱七虎荣获2018年度国家最高科学技术奖。

钱七虎,1937年10月出生,江苏昆山人,防护工程专家,中国工程院院士,陆军工程大学教授。60余载从事防护工程研究和人才培养工作,建立了我国现代防护工程理论体系,解决了核武器空中、触地、钻地爆炸以及新型钻地弹侵彻爆炸等若干工程防护关键技术难题,对我国防护工程各个时期的建设发展做出了突出贡献。曾获得全国科学大会重大科技成果奖、国家科技进步奖一、二、三等奖各1项,军队科技进步奖一等奖2项以及军队重大技术贡献奖、何梁何利基金科学与技术进步奖等。

科技支撑,建起钢城坚盾

在钱七虎看来,如果说核弹是军事斗争中锐利的“矛”,那么防护工程则是一面坚固的“盾”。经过长达十多年的研究,他和团队为我国战略工程装上了“金钟罩”。

上世纪70年代初,飞机洞库防护门的相关设计均采用手算的方式,计算精度差,效率低。钱七虎受命研究设计空军大跨度机库钢筋混凝土防护门,率先引入了有限元计算方法,加班加点翻译整理出十多万字的外文资料,通过当时中国最大的晶体管电子计算机计算,设计出当时跨度最大、抗力最高的机库大门。

“矛”与“盾”总是在攻防对抗的进程中不断碰撞出新的“火花”。特别是世界军事强国开始研制精确制导钻地弹,给防护工程造成了巨大威胁和挑战。为此,钱七虎决定开展抗深钻地武器防护的系统研究。通过钻研已解密公开的前苏联地下核试验等大量资料,经过近千次细致的推导计算,他创造性地提出了建设深地下防护工程的总体构想,并带领团队开始了艰难的跋涉。

功夫不负有心人。经过长达十多年的研究,他和团队攻克了一个个难关,构建了破碎区受限内摩擦模型,研究了地冲击诱发工程性地震的不可逆运动规律和深部施工灾变孕育演化机理,为抗钻地核武器防护工程的设计与建设提供了理论依据,也为我国战略工程装上了“金钟罩”。

独具慧眼,再造地下新城

“上世纪90年代初,‘城市病’问题并不突出,但钱老师就让我研究地下空间,当时我还有点无法理解。”回想起二十多年前的决定,钱七虎的博士生、陆军工程大学陈志龙教授,至今仍十分敬佩导师的战略眼光。

当时,钱七虎敏锐地发现,国外一些大都市已经出现交通拥堵、空气污染、城市水涝等问题,地上空间利用远远跟不上人口的增长。而中国城市的规划建设并没有充分开发利用地下空间,如何向地下要空间,让城市更紧凑,这是钱七虎必须面对的科研新挑战。

钱七虎利用自己研究地下工程占有大量国内外学术资料的优势,开始从事相关研究工作,率先提出开发地下城市空间、发展城市地下物流等创新观点,竭力为解决我国城市可持续发展问题出力献策。

上世纪末,钱七虎带队完成了中国工程院首个咨询管理课题《21世纪中国城市地下空间利用发展战略与对策》。“1999年钱院士首次提出开发利用城市地下空间的战略,现在来看,他当时关于城市地下空间开发、地下快速路、地下物流等的理念依然是处于世界前沿的。”陈志龙说。

2000年,他参与撰写了我国第一部关于城市地下空间开发利用方面的专著《中国城市地下空间开发利用》;2004年,他开创了城市地上地下空间一体化规划的理论体系和实践探索,先后组织编制了全国20多个重点设防城市的地下空间规划,有力促进了我国地下空间开发利用发展;他还主持了北京、深圳、南京、青岛等十几个城市地下空间规划的评审工作。


矢志开拓,探秘深部岩体

现在,我国已经能在2500米的地下建水电站,在1000米深的地下建煤矿。但是在这样的压力下,岩石极易反弹,一开挖容易产生岩石爆炸(简称岩爆),易造成人员伤亡。

2000年,钱七虎开始带领团队研究深部岩土力学。钱七虎介绍说,作为岩土工程的一个分支学科,地震、大变形、岩爆等都是深部岩石力学所涉及、研究的内容。当前,深部岩石力学可广泛应用在高层建设时土体爆炸压密、地震波预报、页岩气开采等方面。

“岩石要爆炸首先会裂开,也可能裂开了没有爆炸,但可以据此进行预测。大连理工大学和中科院岩土力学研究所共同进行的试验显示,我们的微震监测预报准确率在80%以上,这已经很了不起了。”他说,过去国外对岩爆局限于定性研究,而中国学者则在应变型岩爆定量研究方面取得突破,“即将上马的川藏铁路,地质条件非常复杂,必然要开挖大量的隧道,我们可以利用岩爆研究成果,进行微爆探测,监测隧道挖掘的过程。”

钱七虎认为,深部岩石力学学科的发展是由工程牵引的,而目前我国的大规模深部岩石工程建设比较多,所以中国最有条件引领国际岩石力学发展。

在他的不懈努力下,中国岩石力学与工程学会首次赢得国际岩石力学学会成立近半个世纪以来的大会主办权,在国际岩石力学学会现有的9个专业委员会中,有5名中国学者担任主席。





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