黄土高原是我国“一带一路”倡议、“新时代西部大开发”、“黄河流域生态保护和高质量发展”重大国家战略实施的关键区域,发育了世界上最典型的黄土地貌。黄土属于第四纪以来在干旱与半干旱环境中沉积和赋存而形成的特殊沉积物,具有结构疏松、大孔隙、压缩性强、承载力低等典型非饱和土工程特性。而这个具有“优质”孕灾背景的区域,诱发了大量的地质灾害,严重制约着该区域城镇建设、能源开采及经济发展。
近年来,随着高速公路、高铁、航空等交通事业的飞速发展,幅员辽阔的黄土地上迸发了新的活力,但也为如何保障人民生命财产和国家工程建设带来了新的命题。机车振动会“激活”黄土的水敏性,不仅促使水在土壤里渗透加快,也影响着土体结构,土层结构的变化,导致滑坡、泥石流、崩塌等灾害的频繁发生。纵观这些黄土灾害,前兆隐微,机理复杂,感知和防控难度极大,而此类黄土地区大型工程下的防灾减灾问题,正是西北大学地质学系王家鼎教授带领的团队三十年来研究的课题。
王家鼎教授
为攻克黄土振动促渗的定量测试难题,王家鼎率领团队自主研制了首台达到国际先进水平的振动促渗仪,并利用该仪器进行的大量试验,创新性地提出了水和振动联合作用下,对黄土边坡的促裂、促渗、促崩解、促滑坡和促沉陷机理,刷新了黄土滑坡成因理论,填补了该领域空白。王家鼎团队申报的“特殊岩土体小变形大风险智能化监测防治技术及中外工程应用”获得2023年度陕西省科技进步一等奖。
王家鼎团队自主研发的振动促渗仪
郑西高铁是我国在黄土地区建设的第一条高铁。在大面积湿陷性黄土地区修建高速铁路,是一个世界性难题,由王家鼎牵头的西北大学团队也开始参与研究解决高速铁路的机车振动引起路基沉陷的问题。多年来,王家鼎团队与国内外设计施工单位合作,开展了我国及“一带一路”共建国家高速铁路、重载铁路和高山机场建设运营中的防灾减灾重大科学难题和技术方法的研究,构建了黄土灾害防预的多项关键技术,不仅填补了行业空白,也服务了国家的重大战略需求。“所有的成果都是集体的功劳,各部门的支持与配合以及团队成员的艰苦付出成就了这份荣誉。”2020年,王家鼎带领谢婉丽、谷天峰、张登飞等具有拼搏精神、奉献精神的团队科研骨干,与中国铁路设计集团、中铁十七局和中铁西北研究院等合作完成的“重大工程黄土灾害机理、感知识别及防控关键技术”获国家科技进步奖二等奖。
2020年王家鼎带领团队荣获国家科技进步二等奖
王家鼎多年来坚持“产学研用”,与设计单位、施工单位密切合作,其科技成果已应用于大西高铁、巴基斯坦轻轨、晋中南和蒙华重载铁路等国内外20多条铁路和机场的建设运营中,纳入了行业规范,产生了巨大的社会效益和经济效益,并斩获“中国优秀测绘工程奖一等奖”“菲迪克奖”“越南政府荣誉奖”“老挝政府荣誉奖”等一系列国内外工程大奖。
王家鼎团队成果理论体系和核心技术
作为西北大学地质工程专业创建人、带头人,王家鼎教授为学科的建设与发展呕心沥血,主讲多个核心课程、编著课程教材、培养教学梯队,工程实践中的大量案例在教学中信手拈来。他不仅重视课堂上的教学,也十分注重培养学生的野外实践能力。陡崖上的手把手教学、一对一讲解,令许多毕业生至今记忆犹新。托举闪亮的“新星”,为地质事业注入源源不断的活力,是他最大的心愿。二十多年来,王家鼎已经将103名硕士、博士和博士后送上一线工作岗位。他们活跃在中国铁路设计集团、中交第一公路勘察设计研究院及同济大学、长安大学、太原理工大学等高校,从事工程地质相关工作。
2020年7月王家鼎在西安市蓝田县灞河西岸的滑坡现场讲解滑动面识别
年少时王家鼎就习惯于将自己的所见所闻所想写进诗中。2010年,王家鼎诗集《生命的行者》由陕西人民出版社出版,30多年的工作和生活写照,构成了这位黄土行者的灵魂吟唱。对高铁“游目骋怀莽陇原,铁龙飞过不黄天”;对重铁“软基勇毅承雄载,铁轨安然卧草丘”;对高山机场“削峰填壑,敢为大地整容妆。筑坝似龙横卧,背负银鹰起降,手笔阔如苍”;对援外工程“援外功成神采焕。大国泱泱,射出条条线”;对引汉济渭“隧通喷云气,似龙出豁。汉渭相拥八尺浪,又将大地关中沃”。他的诗词饱含对生活的热爱和对理想的追求,折射出西北大学地质人的人文情怀和精神之光。为响应把论文写在祖国大地上的号召,王家鼎担任《西北大学学报(自然科学版)》110周年刊庆“工程地质灾害”专刊客座编辑,聚焦“卡脖子”技术难题,将其团队及长期合作的科研工作者的优秀科技成果进行了集中展示,敬请阅读2024年第1期专刊的精彩文章——
王家鼎教授简介
王家鼎,西北大学地质学系二级教授,博士生导师,入选陕西省三秦学者、陕西省杰出人才,享受国务院特殊津贴。长期从事工程地质与灾害地质研究,在水-力耦合下黄土灾害方面取得了地震滑坡、振动促渗、湿剪促滑等关键理论和技术问题的突破,主持完成国家自然科学基金重大仪器专项、重点项目、面上项目、国家重点研发计划、铁道部、中国民航等国家、省部级重大项目50余项。以第一完成人获国家科技进步奖二等奖1项、陕西省技术发明奖一等奖1项、陕西省科技进步一等奖2项。作为参与人获得国际FIDIC奖1项、中铁建等省部级科技奖一等奖2项、二等奖3项。发表学术论文260余篇(SCI收录80余篇),出版专著7部,授权国家发明专利18项(含国外)。