“以变制冻”，为寒区隧道披上“盔甲”——记中国科学院武汉岩土力学研究所研究员谭贤君

　　武汉科技报讯（记者 任文）时下在寒冷的边疆，隧道工程迎来一场“保暖革命”。中国科学院武汉岩土力学研究所的研究员谭贤君，一位年轻的岩土工程专家，不断完善新一代装配式保温技术，为寒区隧道披上“科技盔甲”，解决长期困扰寒区隧道运行期冻害问题。他的目标是让这些“小东西”发挥出“大作用”，为国家重大工程贡献实用技术。

　　日前，本报记者专访了第十八届中国青年科技奖获得者——谭贤君研究员。

　　久久为功 突破寒区隧道冻胀破坏理论

　　我国冻土覆盖的面积超过国土总面积的七成，主要分布在北部高纬度和西部高海拔地区。冻融环境对岩体力学性质的影响巨大，而现有理论研究尚不完善，导致在这些地区修建的重大工程，尤其是隧道工程，冻害比较严重，对隧道的安全运营构成巨大威胁。

　　如何和谐实现冻融环境与保温需求的“冰与火”之舞，谭贤君和团队开展了系统的理论探索、技术攻关与工程验证。他和团队在实验室成功获取了岩体内水分冻结过程中的“过冷”温度和冻融循环过程中“滞回曲线”演化规律，实现了低温相变岩体细观孔隙和宏观裂隙冻胀力求解方法全覆盖，为低温相变岩体冻胀损伤劣化特征的定量描述提供了理论支撑。在此基础上，他还提出了寒区隧道多场多相耦合冻胀破坏理论，突破了既有冻胀理论仅从力学角度进行隧道围岩冻胀评价的局限。

　　“建立模型过程中，如何精确获取冻融环境下岩体的力学性质由细观劣化至宏观破坏变化规律成了老大难。”谭贤君向记者解释道，冻融作用下的岩体力学性质变化复杂，涉及温度、渗流和应力等多个因素的耦合作用。为了克服这一难题，谭贤君率团队进行了大量实验室试验和现场测试，收集了丰富的数据，并开发先进的数值仿真技术。久久为功，他们最终实现较精准模拟出复杂冻融环境下岩体的力学响应，为寒区隧道的设计和施工提供了重要的理论支持。

　　2016年冬，施工现场的寒风如刀割般刺骨，工程师们提出一个棘手问题：“传统有机保温材料，如聚氨酯，在极端冻融循环条件下迅速老化且防火性能差，这对隧道的长期稳定性和寿命构成严重威胁，谭老师，您能想个办法让保温材料既结实耐用，又方便施工吗？”工程师们急切地望向谭贤君，眼中充满期待。

　　有机保温材料老化与防火问题，困扰行业多年。谭贤君望着深深的隧道，萌生一个大胆的想法：何不尝试用轻质泡沫混凝土来替代，或能开辟一条全新的路径？想法虽好，工人们听到却纷纷摇头：现场操作复杂、材料整合性差等这些问题如同巨石，横亘在他前进的路上。

　　谭贤君没有退缩，无数个日夜，他与团队沉浸在实验室，反复试验，力求突破。终于，一种性能稳定、整体性强、且极大简化现场施工的装配式聚乙烯充填泡沫混凝土/聚氨酯复合管应运而生。这不仅是一项技术创新，更是对传统施工工艺的一次颠覆。

　　“岩土工程是一门实践性极强的学科，任何研究成果需回归到解决实际工程问题上。”谭贤君表示，他们的工作就是在理论与实践之间架起一座桥梁，确保科研成果能够转化为解决工程难题的有效工具。

　　真正的创新在于系统的优化与整合。谭贤君和团队又提出了“初衬+装配式复合管+二衬”的新型保温—防排水—防冻胀结构层理念。这一创新设计充分考虑了隧道围岩的水热力条件，以及隧道内部的风速、风温、湿度和气压等多重因素，为防寒保温层的设计提供了科学依据，实现了精准定制。

　　令人瞩目的是，经其导师陈卫忠研究员的指导，谭贤君将装配式复合管拓展至强震区隧道抗错断和软岩隧道时效大变形灾害防控过程中，提出的多灾害一体化控制的新思路，如同一股清流，为极端复杂环境下的隧道建设带来了前所未有的变革。2022年末，这一系列创新成果在新疆天山胜利隧道——这条世界最长的高速公路隧道中得到了成功实践。

　　相关成果获得50多位院士、权威专家肯定

　　在中国科学院研究生院深造期间，谭贤君确定了自己的科研方向，与“岩土工程”之间栓上了紧紧的结。

　　20年来，通过系统的理论探索、技术攻关与工程验证，他和团队实现了“冻融现象认知—病害机理揭示—防控设计方法”的全链条创新。相关研究成果获选2023年度湖北十大科技进展，得到了50余位院士、权威专家的正面引用和评价，提出的多个理论模型和参数取值方法被国内外100多个研究团队直接引用或跟进研究。

　　西藏、青海、新疆等多个寒区及软岩大变形地下工程，浇灌有他的“智慧汗水”。他们团队的成果保障了世界首条在现代冰川、跨越两个气候带地区修建的隧道工程——西藏嘎隆拉隧道、世界海拔最高的特长公路隧道——西藏拉林路米拉山隧道、青海省第一条高海拔超长隧道——省道西久公路拉脊山隧道等重大工程的顺利实施。

　　谭贤君已稳步成长为寒区岩土工程领域的青年科技先锋，他深知作为一名科技工作者，需要有强烈的责任感和使命感，不仅要追求科学真理，还要将科研成果转化为实际应用。他常与团队研究生分享心得：“把论文写在祖国的大地上，把科研成果应用在国家重大工程需求中，看到一个个工程技术难题被攻克，看到项目通车的盛大场景，你会和工程建设者、和当地群众一起欢呼，大家也会为你欢呼。”