赖远明院士：与青藏高原冻土结缘20载

[创新之路，科学人]

作者:赖远明，中国科学院院士，冻土及寒区工程研究专家

2006年7月1日，中国科学院寒旱研究所组织60多名外国专家坐火车到拉萨。这也是我第一次在青藏铁路上坐火车。当列车乘务员解释“积极冷却路基”时，泪水不由自主地从她的眼中涌出。我转过头，看着窗外飞驰而过的雪山。在过去的4年里，成百上千的实验和想法浮现在脑海中。

青藏铁路从格尔木到拉萨全长1118公里，其中960公里海拔4000米以上。在世界铁路史上，在如此多的冰冻地区修建铁路是罕见的。“路基主动冷却”是我们发现的解决冻土地区问题的方法。

赖远明的近期照片

我在20世纪90年代开始了解冻土。1994年，在去长沙出差的火车上，我和中国铁路西北研究院的一名科学工作者聊了聊。他说他研究冻土——那是我第一次听到“冻土”这个词。作为一个在江西出生和长大的人，我感到寒冷，起鸡皮疙瘩。那时，对冻土的研究绝对不受欢迎。我在兰州交通大学土壤与木材系教书，对冻土一无所知。当我了解到世界上冻土研究仍有许多空白和许多问题需要解决时，我对这个“冷课题”有一种莫名的亲近。1996年，我在中国科学院寒冷与干旱研究所(当时的兰州冰川冻土研究所)攻读博士学位，并开始与冻土密切接触。

我做事很挑剔，追求完美。我喜欢从不同的层面思考一件事。我已经在一条线上工作一周了。而科学研究工作，正是这种挑剔的需要。2002年，我院承担了青藏铁路建设中解决寒冷地区多年冻土路基和隧道问题的国家课题。冻胀和融沉是保证青藏铁路冻土路基热稳定性需要解决的主要问题。当时中国科学院兰州冰川冻土研究所所长程院士提出了“主动冷却路基”的方法，但如何建造主动冷却路基呢？从理论分析到实验数据，国内外都没有冻土工程的研究。例如，对于青藏铁路上的砾石路基，哪种尺寸的砾石最合适？颗粒越大，冷却效果越好吗？这组实验前后持续了200天，到第150天左右，我们终于找到了拐点——10 ~ 30cm大小的碎石具有良好的降温效果，22cm大小的碎石对冻土的降温效果最好。当我得到这个结果时，我如释重负，心中的石头终于落地了。即使未来50年青藏高原气温上升2.6摄氏度，U形碎石路基结构仍能保证冻土的热稳定性。

在人生的道路上，往往只有几步起着关键作用。现在，我要感谢博乐成院士郭栋取得今天的成就。2008年，南方的一所大学招聘了一名副校长。作为一个南方人，我萌生了返回家乡的想法。程老师建议我:“江西没有冻土。一旦你去了那里，你的学术研究将是不完整和不系统的。”是的，我暗暗对自己说:“甘肃流鼻血、吃黑面馒头的日子已经过去了，我已经适应了西方的生活。更重要的是，仍有许多冻土现象和机理尚未揭示。”

由于冻土，青藏高原上的隧道存在严重的漏水和结冰现象。人工清除冰锥需要24小时，一条隧道基本上在两到三年内就被废弃了。克服这些难题有时会付出意想不到的代价。2002年，我在承担青藏铁路寒区多年冻土路基和隧道施工任务的过程中，在青藏铁路“第一长隧道”昆仑山隧道取样时“受伤”。

昆仑山隧道海拔4600米。当隧道向内打开600米时，我进入隧道收集岩石样本。隧道里没有打开的空气更稀薄了。那时，我正忙着收集样本。我没有太多顾忌。谁想到缺氧三个小时后，我头痛欲裂，恶心呕吐。从那以后，我的后脑勺经常疼，我的记忆力明显不如以前了。然而，这种“损伤”解决了青藏铁路风火山隧道和昆仑山隧道衬砌和保温措施的参数优化设计问题，消除了冻胀和融沉对这两个冻土隧道的破坏作用。这两条隧道已经使用了10年，没有任何问题。

作为一名科技工作者，勤奋非常重要。当我还是个孩子的时候，我的祖母告诉我，即使馅饼从天上掉下来，你也必须先站起来捡起来，否则别人会捡起来的。我一直保持着每天半夜12点睡觉，早上6点起床的习惯。虽然冻土研究这一冷学科已经成为热门课题，冻土已经成为“热土”，但中国作为世界第三大冻土地区国家，仍有许多空白等着我们去研究，许多与冻土领域密切相关的项目需要我们提供理论支持和解决方案。目前，我仍在继续研究在冻土地区修建高速公路和高速公路的相关课题。在西方生活了32年和21年的冻土之后，我目前的状态仍然是:科学研究已经上路了。

(光明日报记者宋希群光明日报记者刘晓倩采访)

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赖远明1962年8月出生于江西陇南。他于1983年毕业于江西工业大学。他获得了中国科学院寒冷与干旱研究所(当时的兰州冰川冻土研究所)的博士学位。2000年任冻土工程国家重点实验室副主任，2011年当选中国科学院院士。

赖远明长期从事寒冷地区的工程理论和数值分析研究工作。他提出了冻土的强度准则，建立了冻土的多屈服面、非相关广义弹塑性本构模型和蠕变损伤统计本构模型。研究了碎石层的冷却效果和冷却机理，建立了分析碎石路基流固耦合传热温度特性的数学模型，开发了“主动冷却路基”的新结构形式，如多级冷却的U型碎石路基和通风管碎石复合路基，提出了寒冷地区工程冻害预测方法和综合防治技术。2014年获国家科技进步特别奖、国家科技进步二等奖、国家科技发明二等奖、何梁何利基金科学技术奖。