新华每日电讯:“造地震”的追梦人

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  “未来,这里也许总发生着‘8级地震’,但不远处的校园仍会风平浪静。我们‘制造’的‘地动山摇’,是为了让世界更加平安美好。”在天津大学北洋园校区里,青年学者燕翔指着约10层楼高的巨型钢结构建筑畅想。

  这是我国地震工程领域首个国家重大科技基础设施——大型地震工程模拟研究设施项目,被誉为继“中国天眼”、广东散裂中子源等之后的又一“国之重器”。十年来,一批“造地震”的青年学者,攻克一个个科学难关,用担当散发青春之光芒。

  “汶川大地震的伤亡令人痛心。我们想从科学的角度搞清楚,为我们遮风避雨的楼房在地震中的薄弱环节到底在哪里?怎样才能抵御地震的破坏?”大型地震工程模拟研究设施建设管理办公室科学工艺部成员、天津大学青年教师燕翔说。

  但科研的第一步,就卡在了研究平台的制约上。“实际发生的强地震相对较少,靠真实的地震来获取研究数据,不仅机会非常少而且周期长。用以开展抗震模拟研究的地震模拟振动台虽然解决了这一问题,但因其规模较小或实验功能单一,无法满足我国重大工程对抗震安全的迫切需求。”燕翔解释。

  于是从2008年起,天津大学的学者们坚定了一个信念:建立一个能“造地震”的重大科技基础设施。

  从能不能,到怎么能,从理论到实践,经过科学家们十年酝酿,以及上百次论证,终于在2018年8月,我国地震工程领域首个国家重大科技基础设施——大型地震工程模拟研究设施由国家发改委批复立项。项目由天津大学牵头建设,建成后将成为世界最大的、功能最强的重大工程抗震模拟研究设施。

  “我们这个设施占地100亩,最大埋深达18米,地上钢结构高38米,超过10层楼高。在设施内部可以建一个5层楼高的真实建筑,看它在我们的模拟地震中会发生什么。”燕翔说。

  “为了让项目建设精准完成,我们制定了详细的工作计划,甚至把日程安排具体到每一天。每个阶段的规划都与上一个阶段的规划环环相扣,完善每一处细节,按时完成每一项节点任务。”燕翔说。

  “我已经在工地住了近2年时间。每天一推开窗,就能看到项目的进展,像是在记录一个孩子的成长。”大型地震工程模拟研究设施建设管理办公室工程管理部成员、天津大学青年教师何金明说。

  从2019年10月项目动工伊始,一张简易床、一个办公桌,是他屋内仅有的几个“大件”。每周只有项目例会时,他才能“走出工地,看看世间的繁华”。“一到冬天,我住的活动板房里的温度和屋外一样冷,电暖气是唯一的依靠。偶尔遇上停电,只有蜷缩成一团再盖上好几层棉被才能睡着。”

  “我们常说,这个项目是一本土木工程的‘百科全书’。”何金明说,因为世界范围内可遵循的建设经验不多,很多难题是第一次面对,“所以我们日常的工作就是解决一个个新问题,面对一个个新挑战。”

  为了将停留在纸面的科学设想落在实处,何金明和参与现场建设的工人们成了紧密合作的好友。“我们在科学层面及时解决问题,工人们在实践中现场检验,我喜欢和他们聊天,他们的经验非常多。”

  对于“造地震”,最重要的是“打地基”,所谓“地基不稳,实验不准”。因而施工过程中出现的一点小纰漏,都可能极大地影响未来实验的精准度。

  “我们要让重量堪比‘400头大象’的实验物经历‘地震’,但运动的精度却要求是毫米级别的,难度可想而知。”大型地震工程模拟研究设施建设管理办公室科学工艺部成员、天津大学青年教师刘铭劼解释说。

  为了精准,在去年的地下施工阶段,2万立方米的混凝土进行了一次性浇筑,混凝土浇筑设备连续运转了60多个小时。“将近300人明确分工,团队成员轮岗值守,实时监测混凝土的性能指标,严格控制温度的影响,才能确保地下特大设备基础的一体性。”刘铭劼说。

  远眺工地,雏形已现,巨大的钢结构建筑挺立在天津大学的一角。2024年,它将完全建成投入使用。

  “设施建成后,可以再现地震中真实的建筑破坏过程,还能评估建筑破坏时内部管线、电气损坏造成的火灾等次生灾害风险。”燕翔说。同时,它还将是世界上唯一可以模拟复杂波浪、海流环境的水下地震模拟装置。

  “它将为跨海大桥、海底隧道、水工大坝、海上风电等‘超级工程’保驾护航。”说到这里,燕翔的语气里全是自豪。

  今年,刘铭劼和同事们一起参观了位于唐山市的唐山抗震纪念馆。“在纪念馆参观时被深深触动:当年的唐山大地震,把百年工业城市瞬间夷为平地,24万人遇难,天津也有伤亡。如今我们在做的,就是想让城市更加安全,想让建筑更加牢固,想让悲剧不再发生。”

  “我们现在最大的愿望,就是项目建成第一天就能立刻投入地震模拟实验。建好之后,用得好才是关键。”刘铭劼说。

  未来,这一大科学装置不仅能够用科学帮助人类实现从灾后救助向灾前预防的转变,年轻的团队还希望它能发挥更大的作用——为全世界地震领域的科学家提供开放共享的实验平台,为全社会普及防震减灾的科学知识。

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