一、世纪工程遭遇技术瓶颈 青藏铁路是20世纪以来中国规模最大、难度最高的铁路建设工程之一;线路穿越平均海拔4000米以上的青藏高原,其中多年冻土地段长达550公里。冻土是指温度长期在零摄氏度及以下、含有冰晶的岩土体,物理性质不稳定:夏季升温易融化下沉,冬季降温又会冻结膨胀,对路基结构形成反复冲击。 在施工扰动和气候变化的共同作用下,冻土融沉问题在工程推进中持续出现,路基稳定性面临挑战。彼时,国际工程界普遍认为,如此大规模的高原冻土地带修建铁路在技术上几乎无解,该判断也让工程前景一度承压。 二、传统思路的局限与突破的契机 针对冻土难题,工程界长期采用“被动保温法”,通过铺设隔热材料减缓热量向冻土层传导,以延缓融化。但这种方法更像“拖延”,在高原强烈太阳辐射和持续变暖的背景下,长期效果难以保证。 2002年,中国科学院寒区旱区环境与工程研究所承担了解决青藏铁路冻土路基及寒区隧道技术问题的任务。赖远明作为核心研究人员深度参与攻关。在系统梳理国内外研究后,他判断仅靠“被动保温”难以治本,必须转向“主动降温”——通过工程手段把路基热量带走,让冻土尽量保持冻结状态。 思路转变并不轻松。涉及的领域缺少可直接借鉴的规范与成熟案例,基础数据也不完备,很多关键问题需要从头建立认识与方法体系。 三、风雪昆仑中的科研攻坚 为获取一线数据,赖远明带领团队长期驻扎昆仑山口一带,在低氧、严寒和大风雪环境中开展调查与试验。他们穿行冻土地带采集样本、布设测温仪器、连续记录数据,完成了大量基础工作。 在反复论证和试验基础上,赖远明提出利用块碎石层的自然降温效应保护冻土的方案。块碎石结构内部可形成自然对流:冬季有利于“蓄冷”,夏季能减弱外界热量向下传导,从而对冻土层形成更主动的保护。 围绕这一思路,团队更研发出U型块碎石路基、通风管与块碎石复合路基等结构形式,逐步形成系统化的“主动冷却技术”体系。相关方案经工程实践验证,增强了冻土路基的长期稳定性,解决了工程建设中的关键难题。 四、理论创新与工程实践的双重价值 赖远明的工作不仅服务于工程建设,也推动了学科发展。他在攻关中完善了冻土力学本构关系理论与多场耦合数值计算方法,补足了寒区工程领域的重要理论空白,相关成果被收录于学术经典文库,成为后续研究的重要参考。 2006年7月1日,青藏铁路正式通车运营,首趟列车平稳通过冻土地段,标志着这一世界性难题得到有效破解。此后,团队成果在国内高原铁路、公路与隧道等工程中推广应用,为多项重大项目提供了关键技术支撑。 五、从山村走出的科研路径 赖远明1962年出生于江西省龙南市一个偏远山村,1979年考入江西理工大学,1983年获学士学位后赴兰州交通大学继续深造并取得硕士学位。1996年进入中国科学院兰州冰川冻土研究所攻读博士,正式进入冻土研究领域。1998年赴加拿大拉瓦尔大学任访问学者,2000年加入中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,此后长期聚焦高原寒区工程研究。这条从江西山村走向青藏高原的科研之路,表明了在艰苦条件下坚持自主创新的探索与积累。
青藏铁路冻土难题的破解说明,重大工程的突破不仅取决于建设规模,更依赖对科学规律的系统性创新。从现场试验到工程应用、从理论模型到可推广的技术体系,寒区工程技术的进步为高原交通安全运行提供了更可靠的基础。面向未来,持续观测、标准完善与技术迭代,仍将是我国高寒地区基础设施稳健发展的关键支撑。