為黃土“把脈”

“黃土結構疏鬆，具有濕陷性、振陷性、崩解性，易發生滑坡、塌陷、泥石流等重大災害。因此，必須解決黃土地區大型工程的防災減災問題。”5月17日，接受記者採訪時，西北大學地質學系教授王家鼎説。

多年來，王家鼎像“土”郎中一樣，帶領團隊為黃土地“把脈”，與災害搏鬥，與時間賽跑，為國家重點工程建設攻克了一個又一個難關。

近日，王家鼎率領團隊申報的“特殊岩土體小變形大風險智慧化監測防治技術及中外工程應用”研究成果獲得2023年度陜西省科技進步獎一等獎。而這，只是他投身地質工程研究數十年來取得的眾多成果之一。

參與國家重大工程建設

2004年，中國開始進入高速鐵路大規模建設時期。鄭西高鐵是我國在黃土地區建設的第一條高鐵線路。

在大面積濕陷性黃土地區修建高速鐵路，是一個世界性難題。為了解決高速鐵路機車振動引起的路基沉陷問題，原鐵道部公開招標這一重大科研項目。

有著多年黃土性能研究經驗的王家鼎，立即牽頭西北大學團隊提供標書，以論證清晰、數據嚴謹高分中標，獲得院士評委的一致好評。

“一位專家説，把項目交給西北大學團隊是非常正確的選擇。他們在家門口研究黃土，真正把問題説透了。”王家鼎回憶。

項目緊急，任務艱巨。中標後，王家鼎帶領團隊成員奔赴工程建設一線。他們在從鄭州到西安的500多公里線路上，對每個重點路段進行勘探、採樣、測試。整整兩個月，王家鼎沿鄭西線跑了3趟，有時驅車，有時步行，取回的土樣堆滿了學校地質學系的後院。

沒有前人的經驗，沒有參考的數據，團隊日夜奮戰，對每一個重點路段的土質進行檢測論證，終於拿出了國內第一份濕陷性黃土地基的動力特性與設計參數報告。

“我把設計參數交上去的時候，手止不住地顫抖。我們要對國家負責，對人民負責，對歷史負責，我深知這份數據的分量！”王家鼎説。

實踐證明，王家鼎團隊為鄭西高鐵的設計和施工提供了精準可靠的技術支撐。

隨後若干年，大西高鐵、寶蘭高鐵、鄭太高鐵的設計，都有王家鼎團隊的身影。團隊還獨立承擔了黃土邊坡失穩（滑坡）研究、黃土路基振（震）陷研究、黃土濕陷研究等科研項目。

王家鼎在研究中創新了機車振動引起黃土路基振（震）陷理論，首創了深部黃土濕陷的岩橋（古土壤層）滯後塌陷理論，提出了柔性生態護坡工法及邊開挖邊防護理念等。

為攻克黃土振動促滲的定量測試難題，王家鼎率領團隊在國家重大科研儀器研製項目的資助下，自主研製了中國首臺達到國際先進水準的振動促滲儀。利用該儀器進行大量試驗後，團隊創新性地提出了振動和水聯合作用對黃土邊坡的促松、促裂、促滲和促滑機理，刷新了黃土滑坡成因理論，填補了該領域的研究空白。

“遊目騁懷莽隴原，鐵龍飛過不黃天！”有著詩人情懷的王家鼎在寶蘭高鐵通車後，寫下了這樣的詩句。

與黃土“較勁”的“土”專家

王家鼎出生在藍田縣。高中時期，他最喜歡聽堂兄講自己在青海地質隊的故事。堂兄口中的壯麗山河、奇妙經歷，化成了他對地質專業的無限憧憬。

1979年，王家鼎考入西安地質學院（現長安大學）應用地球物理專業，畢業後又考入中國科學院蘭州地震所，攻讀地震工程專業碩士。

工作後，王家鼎手拿地質錘，常年奔波在大西北，背包裏裝的是黃土，辦公室堆的是黃土，身上也沾滿了黃土。日復一日，年復一年，他成了同事們眼裏的“土”專家。

走過戈壁荒灘，攀過懸崖峭壁，王家鼎深入研究黃土的構造原理，為防災減災提供科學依據。在他的職業生涯中，與災害搏鬥、與時間賽跑是家常便飯。

在王家鼎28歲那年，有一次，他攀在懸崖壁上勘測採樣遭遇懸崖上方塌方，滑落的土石瞬間將他返回的路線淹埋……千鈞一髮之際，同事們緊緊拉住繩索，硬是將他從滾落的土石中拽了上來。回想起這次遇險經歷，同事們至今仍心有餘悸。

黃土高原的土質疏鬆，生態脆弱，暴雨常會引發土崖崩塌。每次看到這樣的自然災害給當地群眾造成生産、生活困難，王家鼎心裏就無比難過。他常常因此而自責，恨自己沒有拿出更好的解決辦法。

自責和責任，不斷鞭策著王家鼎。數十年裏，他與黃土“較勁”，與自然災害抗爭，不斷突破一項又一項科研難題。他在水-力耦合下黃土災害地震滑坡、振動促滲、濕剪促滑等關鍵理論和技術領域，取得了突破性成果；先後主持國家重大科研儀器研究項目1項、國家自然科學基金重點項目1項、國家自然科學基金面上項目3項、國家重點研發計劃課題1項、省部級重大科研項目10余項。

攻克黃土中的“疑難雜症”

鄭西高鐵、大西高鐵相繼順利通車後，王家鼎又率領團隊投身重載鐵路工程。“最重的重載機車如何行駛在最軟的地基上？”面對這一新難題，王家鼎選擇迎接挑戰。

我國第一條按照30噸軸重重載鐵路標準建設的瓦日鐵路2009年開工建設。該線路經過多處滑坡、溜塌、採空等不良地質發育區，建造隧道時易發生變形與塌方，難度很大。

基於多年對黃土地質結構的研究，王家鼎研製出一種特殊探頭。這種探頭可以識別和預報圍岩涌水塌方，能有效解決特殊地層隧道的災害感知技術難題。

當施工推進到呂梁山脈時，建設人員遇到了重大難題：鐵路邊上的一處滑坡無論如何也找不到滑動面，若採取避繞處理，需增加13億元的鉅額投入。

王家鼎到現場反覆勘測後，將目光鎖定在一處山溝。為尋找“癥結”所在，王家鼎在腰間綁上安全繩，沿著陡峭的崖壁下到40多米深的谷底。憑著獨到的經驗，在刺骨的寒風中，他終於找到了滑動面。

“這就像是沒有明顯症狀的疑難雜症。要找到病根，只能憑藉醫生的經驗。”王家鼎説，“能為國家節省13個億，我對自己的工作感到自豪！”

王家鼎解決過許多類似的問題。在建設單位眼裏，只要他到工程現場“出診”，就沒有治不好的“怪病”。

多年來，為了攻克黃土中隱藏的“疑難雜症”，王家鼎帶領團隊與國內外多家設計施工單位合作，形成了黃土災害預防的多項關鍵技術，不僅填補了行業空白，還服務了國家的重大需求。2020年，王家鼎團隊與中國鐵路設計集團、中鐵十七局和中鐵西北研究院等單位合作完成的“重大工程黃土災害機理、感知識別及防控關鍵技術”獲國家科技進步獎二等獎。

王家鼎帶領團隊不斷貫通産學研用，將科研成果直接應用到大西高鐵、巴基斯坦輕軌、晉中南和蒙華重載鐵路等國內外20多條鐵路和機場的建設運營中，産生了巨大的社會效益和經濟效益。團隊獲得“菲迪克獎”“越南政府榮譽獎”“寮國政府榮譽獎”及“全國優秀測繪工程獎”等國內外工程大獎。

“所有的成果都是集體的功勞。”記者採訪時，王家鼎這樣説。他謙遜嚴謹的工作態度和作風令人敬佩。本報記者 呂揚 通訊員 郭曉燕 李琛