何滿潮，礦山工程巖體力學(xué)專家，中國(guó)科學(xué)院院士，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）教授、博士生導(dǎo)師，隧道工程災(zāi)變防控與智能建養(yǎng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。
精彩觀點(diǎn)
Q
新華網(wǎng)：木寨嶺隧道所在的蘭海高速公路全長(zhǎng)2600多公里，木寨嶺隧道只有15公里，但為什么被稱為成為‘卡脖子’工程？難在哪里？
何滿潮：木寨嶺隧道雖然只有15公里，但是它的施工難度之大，時(shí)間之長(zhǎng)，是我們國(guó)家公路修建史上非常罕見的。
它難在哪呢？第一，它的構(gòu)造背景非常復(fù)雜，處在幾大板塊相互作用的地帶。這里的巖石是40-50毫米厚的板巖，這種沉積巖的薄板狀巖石展布的形式是各種各樣的，有直立的、傾斜的、水平的，還有很多褶皺形狀的。它們的破碎程度也很高，還蘊(yùn)藏著比較高的地應(yīng)力，也就是說它的荷載很高，強(qiáng)度很低。
第二，它的工程是復(fù)雜的。第三是理論之難。一百多年來，在人類的隧道修建史上逐步形成了一些理論和施工方法。但是到了木寨嶺隧道工程中，我們又遇到了新的問題，原有的理論不適用了。所以構(gòu)造背景之難、工程之難、理論之難疊加在一起，使得木寨嶺隧道的修建難上加難。
Q
新華網(wǎng)：世界級(jí)的難題擺在眼前，更需要智庫(kù)的力量，為突破軟巖大變形這一難題，專家們進(jìn)行了哪些嘗試和自主創(chuàng)新？
何滿潮：解決軟巖大變形的問題，首先得從理論上有認(rèn)識(shí)。
力學(xué)中有一個(gè)基本假設(shè)，就是當(dāng)變形為無限小的時(shí)候，彈性應(yīng)變和協(xié)調(diào)方程才是成立的。什么是大變形，什么是小變形？當(dāng)應(yīng)變值小于3%，這叫小變形，3%-5%叫中變形，超過5%就叫大變形。小變形是穩(wěn)定的，中變形有不穩(wěn)定和破壞的可能，一旦到了大變形是必壞無疑。木寨嶺隧道達(dá)到25%-26%，是一個(gè)顯著大變形問題。
這種問題怎么解決？首先從理論上得有認(rèn)識(shí)。2017年，中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)第三任理事長(zhǎng)孫鈞院士，以91歲高齡親臨第一線，帶領(lǐng)院士、專家們奮戰(zhàn)了一年，進(jìn)行了廣泛的調(diào)研，深入的調(diào)查，得出這個(gè)地方是世界上最難的軟巖大變形隧道。2018年8、9月份我們整個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，大家齊心協(xié)力做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)隧道，感悟出木寨嶺工法，在理論上叫做開挖補(bǔ)償法。它的道理是什么呢？隧道里發(fā)生的任何破壞與開挖有關(guān)，所以開挖是所有破壞的根源。一開挖支撐力在垂直方向?yàn)榱悖鞘澜缟系奈镔|(zhì)運(yùn)動(dòng)是守恒的，支撐力為零，就必然有增加的地方，沿著切向的方向應(yīng)力集中至少兩倍以上。這是第一個(gè)效應(yīng)：荷載增加了。原來沒有開挖的時(shí)候每個(gè)單元上都有三軸強(qiáng)度，一開挖三軸強(qiáng)度變?yōu)閱屋S強(qiáng)度，這就是第二個(gè)效應(yīng)：強(qiáng)度大大下降，荷載成倍上升。結(jié)局就是破壞。但是我們又不能不挖，不挖工程怎么辦？所以我們要想讓它不壞，就要把開挖的兩個(gè)不好的因素給它補(bǔ)償了。這就是開挖補(bǔ)償法。而且在做預(yù)應(yīng)力的時(shí)候，我們把它做的很長(zhǎng)，延伸到10米、15米，把深部圍巖的強(qiáng)度也利用起來。孫鈞院士交給我們的任務(wù)是把變形控制在600毫米之內(nèi)，我們最后在260毫米內(nèi)就全部都穩(wěn)定了。就是把一個(gè)大變形的力學(xué)系統(tǒng)控制成小變形的力學(xué)系統(tǒng)。這是大自然給我們的考驗(yàn)，也是大自然給我們的饋贈(zèng)。
Q
新華網(wǎng)：能獲得如此巨大的突破，轉(zhuǎn)折點(diǎn)在哪里？核心是什么？
何滿潮：我覺得有三個(gè)階段兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
第一階段是在2017年之前，大家沒有辦法了，可貴的是指揮部門不懈怠，最后他們找到了孫鈞院士，而且在這個(gè)過程中，進(jìn)行了艱苦卓絕的工程實(shí)踐，這是第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。第二個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)是孫鈞院士把我們帶到木寨嶺隧道的現(xiàn)場(chǎng)，通過孫鈞院士的指導(dǎo)，我們感悟出開挖補(bǔ)償法的萌芽。當(dāng)錨固力45噸的錨索在半小時(shí)之內(nèi)打到了圍巖中，就宣告了木寨嶺隧道一定會(huì)順利竣工。道已經(jīng)定了，能否打通只是器和術(shù)的問題，用什么樣的裝備，用什么樣的技術(shù)，用什么樣的方法，我們是可以反復(fù)嘗試的。
Q
新華網(wǎng)：鑾戰(zhàn)八年，最終得以通車，木寨嶺隧道填補(bǔ)了隧道工程界的哪些空白？
何滿潮：人類探討科學(xué)和工程相結(jié)合，讓它起作用的歷史是曲折的，需要幾代人的努力。
人類從淺部不斷地把隧道往深部推進(jìn)，推進(jìn)到淺部的時(shí)候感悟出普氏法，推進(jìn)到中部的時(shí)候遇見巖石了，感悟出新奧法，再往深部推進(jìn)的時(shí)候感悟出開挖補(bǔ)償法。
一種方法、一種理論對(duì)于探求世界的認(rèn)識(shí)，是有條件的，它不是絕對(duì)真理，是相對(duì)真理。當(dāng)面臨新的條件的時(shí)候，舊的理論就不適用了。但是這時(shí)候它最重要的歷史貢獻(xiàn)和作用是為未來問題的答案提供了基礎(chǔ)。新答案的起點(diǎn)是從舊理論為出發(fā)點(diǎn)開始的。所以一個(gè)新理論的產(chǎn)生，最大的貢獻(xiàn)者是原有的理論給予的啟迪。
人類認(rèn)識(shí)自然界的規(guī)律是永無止境的，我們也會(huì)預(yù)見到在未來，科學(xué)家們還會(huì)感悟出另外一種方法，這就是科學(xué)。科學(xué)需要無畏的精神去追求、去探索。
Q
新華網(wǎng)：您覺得木寨嶺隧道的貫通，對(duì)于今后解決類似的隧道施工難題，以及科技強(qiáng)國(guó)帶來了哪些啟示？
何滿潮：科技強(qiáng)國(guó)實(shí)際上就是科技創(chuàng)新的成果在強(qiáng)國(guó)。
我們國(guó)家制定了兩個(gè)15年科技強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略安排。去年我們完成了科技力量的重組，把國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室按照國(guó)家的戰(zhàn)略要求進(jìn)行部署，非常有成效。普氏法、新奧法對(duì)全世界的工程做出了貢獻(xiàn)，而木寨嶺工法將來會(huì)在新奧法的基礎(chǔ)上給人類的工程科學(xué)特別是隧道的軟巖大變形控制方面做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，展示出科技強(qiáng)國(guó)的姿態(tài)、境界和成果。
來源：新華訪談
