編者按： 在2022年日內瓦國際發(fā)明展覽會上，大連理工大學3項科研成果獲得金獎。黨委宣傳部（新聞中心）推出【點贊大工人·日內瓦國際發(fā)明展金獎】專欄，講述金獎團隊奮進故事，共享成功經(jīng)驗，匯聚學校改革發(fā)展的磅礴力量。

自2010年來大連理工大學任教以來，王崢崢老師從事隧道及地下工程技術領域研究已有12年。從寂寂無名到成果豐碩，建設工程學部隧道及地下工程技術科研團隊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，多名碩士生在內的20余人。2022年4月，該團隊科研成果——“一種激光輔助隧道掘進機及其破巖的方法”獲第49屆日內瓦國際發(fā)明展覽會金獎。

隨著中國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，國內城市化進程不斷加快，我國交通基礎建設需求不斷增加，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機，但隧道掘進機的制造工藝復雜，技術附加值高，此前僅有少數(shù)發(fā)達國家具有能力生產(chǎn)，且造價高昂。近年來，國內機械制造業(yè)與國外企業(yè)生產(chǎn)設備水平的差距在縮小，然而工藝裝備水平不高，復雜施工條件下靈活度低。“我們在多次隧道施工中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)掘進機法對軟硬不均、巖性多變的地質條件適應性差，且刀盤由于長時間切割巖石導致磨損，頻繁更換刀具大大影響掘進效率和施工成本。”王崢崢老師說。

為解決上述問題，隧道及地下工程技術科研團隊潛心研究，與多家國內一流設計院、施工單位密切合作，產(chǎn)學研用聯(lián)合攻關，通過在掘進機刀盤上安裝多個激光器，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，“這個方法是利用激光高溫輻射巖石，再噴水降溫實現(xiàn)瞬時大幅溫差，使巖石拉應力劇增碎裂，進而利用機械快速破巖。”由于地下隧道與地面建筑施工環(huán)境不同，需要在漆黑環(huán)境中掘進，團隊想到，是否可以給隧道掘進機加上靈敏的“大腦”及明亮的“眼睛”，使它可以精準判斷地質條件，提高破巖效率。經(jīng)過無數(shù)個日夜的思索與實驗，團隊成功研發(fā)實時監(jiān)測系統(tǒng)，“我們的系統(tǒng)可以對各種不同類型、強度的巖體信息進行準確研判，進而運用智能控制系統(tǒng)，有針對性地選擇工作模式，切換相應激光器，”覃暉老師介紹道，通過“自動預判-智能調控-智慧反饋”三步增強掘進的地層適應性，確保高效輔助破巖。

科研之路并非一帆風順，從實驗室研發(fā)到施工現(xiàn)場實地應用的轉換，讓團隊花了不少時間。缺少解決工程類問題的經(jīng)驗，就積極協(xié)調設計院和施工方，結合經(jīng)驗逐一進行攻克；更多時候需要團隊自己學習摸索，就沉下心來，聚焦大目標進行系統(tǒng)性學習，再到具體的項目中去實踐學到的新技能。攻堅克難的勇氣和探索創(chuàng)新的精神，讓團隊成功解決項目中遇到的一個又一個難題，也讓他們快速成長。最終，研發(fā)技術的實施有效降低了隧道穿越復雜地層的施工風險，全面提高西部地區(qū)隧道建設水平，具有顯著經(jīng)濟效益和社會效益。隨著“十四五”期間產(chǎn)業(yè)結構調整及增長方式轉變，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)略進一步實施，隧道掘進機產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境良好，項目技術推廣應用前景廣闊。

在持續(xù)開展激光輔助隧道掘進機研究的同時，團隊一直面向國家重大需求，瞄準國際前沿開展基礎研究和關鍵技術攻關，在隧道及地下工程技術方面進行深耕，為實現(xiàn)“交通強國”目標作出貢獻。

隧道及地下空間防災關乎未來城市安全和地下空間科學利用，伴隨我國城鎮(zhèn)化進程的不斷推進，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程矛盾的“良方”。無論是在建設期還是已投入營運，隧道及地下工程的防災、抗災和救災工作都不可忽視。隧道及地下工程的災害預防和治理技術專業(yè)性強、涉及面廣。團隊立足于21世紀我國城市地下空間重大基礎設施建設中的實際需求，并與四川省交通勘察設計研究院有限公司、中鐵十一局集團有限公司、中鐵十七局集團有限公司、中鐵二十四局集團有限公司、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，服務西部山區(qū)長大隧道，強力推動隧道及地下工程專業(yè)發(fā)展。在隧道及地下工程防災攻堅戰(zhàn)中，團隊克服重重困難，重點針對地質災害防治問題進行創(chuàng)新，通過多學科交叉研究研發(fā)高性能棚洞，提升防災減災能力，為隧道及地下工程安全作出了貢獻。團隊研發(fā)的關鍵技術在西部山區(qū)取得豐碩成果，獲貴州省科技進步獎一等獎、遼寧省科技進步獎二等獎、中國交通運輸協(xié)會科技獎一等獎、中國鐵建科技獎一等獎等省部級科技獎勵10余項，并入選中國交通運輸協(xié)會科技創(chuàng)新青年獎、大連市高端人才等。

中國“雙碳”大時代已經(jīng)拉開帷幕，地下空間是應對氣候變化、維護全球生態(tài)的“第二戰(zhàn)場”。王崢崢老師告訴記者：“碳達峰、碳中和主要有兩個方面，一是降低碳排放，二是做到碳的負排放，也就是碳的吸收。碳中和就是兩者抵消，地下空間開發(fā)對這兩個方面都可以產(chǎn)生重大作用。”地下空間是封閉空間，因此需要解決照明、通風、排水等問題，是一個復雜的綜合性學科。在具體實施中，需要將“低碳、節(jié)能、環(huán)保”理念貫穿始終，實現(xiàn)地下空間功能性與生態(tài)環(huán)境的和諧統(tǒng)一。朝著實現(xiàn)碳達峰、碳中和的目標，團隊繼續(xù)在地下空間開發(fā)領域探索實踐。

“地下空間的開發(fā)利用，需要更多年輕人加入。”王崢崢老師說，在具體研究中，他更加注重對學生的能力培養(yǎng)。科研新人走入科學研究初期，需要完成從課堂學習到實驗、自主學習的轉變。科研無捷徑，唯勤能補拙，所有的成就都歸功于厚積薄發(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科研團隊將繼續(xù)潛心科研攻關，砥礪奮斗，將安全、優(yōu)質、環(huán)保的隧道技術推向世界。