2024科學跨年｜小家大事傅志斌：與巖土“對話”的工程師

今天是元旦，一元復始，萬象更新！北京市科學技術(shù)協(xié)會、新華網(wǎng)聯(lián)合推出《小家大事-北京科學榜樣》跨年系列，讓我們共同走近優(yōu)秀科技工作者，走進科學的世界，感受科技的魅力。今天，我們將走近建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計院有限公司副總工程師、巖土工程研究所所長，北京市有突出貢獻科技人才獲獎?wù)吒抵颈蟆?/p>

人物名片：傅志斌

建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計院有限公司副總工程師、巖土工程研究所所長

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創(chuàng)新文物保護思路，傳承中華文明瑰寶

山西大同云岡石窟，以雕像精美而聞名，是世界文化藝術(shù)寶庫中一顆璀璨的明珠，然而隨著時間的流逝，千年石雕逐漸被風化侵蝕，損壞痕跡清晰可見，成為這座寶貴文化遺產(chǎn)面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。

減緩風化損壞，保護好這份歷史文化遺存的修葺任務(wù)日益艱巨，2002年，以傅志斌為技術(shù)骨干的建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計院團隊脫穎而出，承擔起這項具有1500多年歷史的世界文化遺產(chǎn)——大同云岡石窟防風化防水保護勘察設(shè)計工作。

云岡石窟造像由于其具有不可移動、不可復制、不可再生的特性，這些造像成為我們文化遺產(chǎn)中極其獨特和珍貴的代表。因此，在勘察工作中，根據(jù)文物部門要求，要盡量避免使用可能造成文物或山體損害的常規(guī)鉆孔或震動等勘探手段，在極有限的條件下獲取巖體裂隙分布、滲水運移過程及侵蝕雕像機理信息，就像是拿著顯微鏡對易碎工藝品尋找其無規(guī)律的損傷痕跡。經(jīng)國家文物局組織專家研討，認為云岡石窟加速風化主要是由四種不同方式水的作用形成的：第一種是從窟頂巖體裂隙滲入窟內(nèi)的大氣降水，遇到窟內(nèi)出露時，往往伴隨著鹽分結(jié)晶形成鹽脹導致雕像表面開裂、剝落或損壞；第二種是空氣中的凝結(jié)水，特別是夏天氣候炎熱，石窟內(nèi)巖體相對涼爽，熱空氣會冷凝到石窟壁上形成凝結(jié)水侵蝕雕像；第三種是隨風雨直接沖刷露天雕刻或通過開敞的洞窟口直接沖刷窟壁的雨水；第四種是砂巖毛細水，由于云岡石窟窟底下方普遍存在一層隔水的泥巖層，洞窟內(nèi)的積水在毛細作用下，在砂巖中可能上升到距地面1.5米至2米的高度，對雕刻造成侵害，加速了其風化作用。

云岡石窟的造像，每一刀、每一劃都凝聚了古人的智慧和心血，都代表著中國的古代文明和雕刻技術(shù)水平。珍貴又脆弱的文物，即便是輕輕碰觸或震動，就可能造成損害，那將成為無法挽回的損失。面對云岡石窟加速風化最大的難題——沿著山體四面八方的裂隙滲流過來的大氣降水是怎樣運移和侵害石窟的呢？傅志斌及其團隊展開深入分析研究，最終采用井間CT、井下電視、高密度電法、提水示蹤等多種當時最先進的技術(shù)手段對云岡石窟滲水機理進行了全面的勘察，獲取了豐富的資料，并進行了科學全面的總結(jié)分析，為云岡石窟的防水保護提供了科學的依據(jù)。

為減少降落到復雜地形山頂上的雨水滲透侵蝕洞窟，經(jīng)過反復思索、開展多種實驗研究，傅志斌繞開了注水泥漿、樹脂漿等可能會對文物產(chǎn)生破壞性影響的傳統(tǒng)注漿封堵防水方式，開創(chuàng)性地提出使用膨潤土防水毯這種具有天然屬性的材料封隔降水對石窟的影響。這種材料是利用膨潤土的遇水膨脹、失水收縮功能，經(jīng)針刺工藝與無紡布相結(jié)合固定膨潤土顆粒，關(guān)注科學規(guī)劃鋪設(shè)在山頂不同部位，不僅能夠抵擋雨水侵蝕，還可以在日常無雨時保持其上下透氣貫通。

將膨潤土防水毯應(yīng)用于大型巖土文物的防水保護設(shè)計，這一思路的提出當時在國內(nèi)尚屬首次。此后，這項技術(shù)被廣泛應(yīng)用在國內(nèi)多項文物防水保護工程中。

探索中選擇巖土方向，不輟努力終成畢生事業(yè)

在文物保護上的創(chuàng)新發(fā)展，離不開傅志斌多年對巖土工程專業(yè)的追求和探索。

回溯自己的巖土工程師之路，傅志斌說，1994年對自己而言是個重要的時間點，那時舉世矚目的三峽大壩工程開工，對相關(guān)建設(shè)背景和技術(shù)難度的了解，讓他意識到巖土力學學科在重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中將發(fā)揮重要作用，逐漸形成和堅定了想成為一名巖土工程師的決心。他果斷在研究生備考期間轉(zhuǎn)換學習方向，通過自學相關(guān)課程考取中國科學院巖土工程專業(yè)的碩士研究生。

在多年的學習、工作過程中，傅志斌對巖土工程專業(yè)的了解和體會逐漸加深。他認為，地質(zhì)、巖土水有關(guān)的工程建設(shè)內(nèi)容都是工作和研究對象，除了工程勘察，深基坑開挖、地基處理工作，還包括巖土質(zhì)文物保護、地下水治理、填海工程等等，工作內(nèi)容和方向非常廣泛?！?0世紀，材料、力學、計算機等學科的發(fā)展，使得超大橋梁、超高層建筑建設(shè)成為可能。但21世紀是地下空間的世紀，要充分開發(fā)利用地下空間，對地下巖石、土體和地下水特性的了解和處理技術(shù)就非常關(guān)鍵，里面有很多值得探索的問題。”傅志斌說。

“巖土工程是‘形散而繩不散’。”傅志斌對自己從事的工作總結(jié)道，“所謂‘形散’，是指巖土工程項目類型多樣，不同類型項目要求的勘察、設(shè)計、測試控制精度都不一樣，每個項目所要解決的問題和所處的環(huán)境條件也不一樣；但同時所有的項目都聚焦在同一根“繩”上——巖土工程專業(yè)的底層邏輯是與巖石、土體和地下水打交道，這就要求巖土人對地質(zhì)、對巖土水特性有足夠的了解，同時還要不斷積累工程經(jīng)驗，理論和實踐相結(jié)合，才可能提供科學的設(shè)計方案并解決實施中遇到的問題，所以巖土人必須牢牢抓住地質(zhì)和巖土水特性這根繩，不斷積累工程經(jīng)驗，才可能成長為一位合格的巖土工程師?！?/p>

在實踐中砥礪前行，在創(chuàng)新中堅持初心

傅志斌說，巖土工程行業(yè)既是傳統(tǒng)的，也是現(xiàn)代的。一名優(yōu)秀的巖土工程師不僅需要掌握工程地質(zhì)、土力學、巖石力學、水力學和基礎(chǔ)工程等多學科知識，還需不斷積累工程經(jīng)驗。此外，持續(xù)學習促進專業(yè)能力提升也必不可少。簡而言之，要成為一名合格的巖土工程師，既要有扎實的理論基礎(chǔ)，還要有豐富的實踐經(jīng)驗，要不斷追求創(chuàng)新。才有可能成就卓越。

巖土工程的工作對象和工作內(nèi)容可以說是千變?nèi)f化，每一個項目均特性突出。傅志斌認為，這就要求巖土工程師既不能刻板地照搬教科書和工程規(guī)范，陷入理論基礎(chǔ)薄弱的狹隘的經(jīng)驗主義。除了基本的專業(yè)能力外，還需要有一定的探索與創(chuàng)新精神，在綜合掌握和清晰判斷地下諸多環(huán)境條件要素情況下，因地制宜提出最佳方案，確保地下部分建設(shè)能成功實施并保證建筑建成后不斜、不倒、不產(chǎn)生過大沉降?！皫r土工程工作是要根據(jù)項目‘個性’條件提出定制方案的，需要巖土工程師在充分了解環(huán)境實際條件的情況下，制定最優(yōu)方案，要有創(chuàng)新思維，還應(yīng)適應(yīng)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的要求，以扎實的理論基礎(chǔ)，支撐技術(shù)創(chuàng)新?！?/p>

談及老一代地質(zhì)人的精神與信仰旗幟——“三光榮”精神，傅志斌說，“新時代，我們也要繼承和發(fā)揚‘以獻身地質(zhì)事業(yè)為榮、以促進國家經(jīng)濟發(fā)展為榮，以艱苦奮斗為榮’的‘三光榮’精神?！鈽s’精神應(yīng)該是我們地質(zhì)工程和巖土工程行業(yè)的一個精神支柱與力量源泉，它鼓勵和支撐更多的行業(yè)工作者不畏艱苦，在工程建設(shè)道路上勇攀高峰，用智慧建造百姓放心的港灣。”