地大新聞網訊(記者 王俊芳 尚東光)在人類與自然漫長的博弈中,滑坡地質災害預測被稱為“百年科學難題”。我國是全世界滑坡地質災害最嚴重的國家,“相比其他國家,中國必須研究滑坡,而且要做到最好”,中國科學院院士、中國地質大學(武漢)地質工程學科首席教授唐輝明說。
40余年來,唐輝明扎根中國大地,聚焦滑坡演化與防治,與滑坡對話,破解自然密碼,提出了以演化機理、啟滑預測和過程調控為核心的滑坡演化控制理論;揭示了滑坡地質過程的多尺度多階段演化規律,突破了巴東組易滑地層滑坡預測預報與防治關鍵技術瓶頸;創建了國內外首個以隧洞群為主體、“天-空-地-深”一體化的滑坡大型野外綜合觀測研究試驗場;揭示了動水驅動型滑坡和結構主控型滑坡啟滑機制,提出了基于演化過程的滑坡啟滑判據和滑坡數值預報模式;打造了一支凝心聚力、學科交叉融合的創新團隊,為我國滑坡地質災害防治領域輸送了一大批青年科技人才。

唐輝明與團隊青年教師交流
科研半生,唐輝明屢破難關,三次獲國家科學技術獎,研究成果廣泛應用于國家減災防災和重大工程建設,他與全國研究者一道,讓地質災害防控理論、方法、技術躋身國際前列,讓中國智慧在國際舞臺上鏗鏘回響。
16歲上大學 與工程地質結緣
唐輝明來自江蘇省,1978年,16歲的他考上武漢地質學院,當時是班上年紀最小的學生,“我是恢復高考的第二屆考生,分數考的挺高”,唐輝明回憶高考經歷,“被錄取到工程地質專業,當時對專業一點也不了解?!?/span>
隨著對專業認識的不斷加深,他很快找到了人生的方向,立志在工程地質科研領域闖出一番天地。學生時代的唐輝明出類拔萃,數理基礎扎實,英語出色,“我中學英語老師是南京大學畢業的,給我打下了深厚的英語功底”。大學期間,他又鉆研了俄語和德語,還擅長格律詩創作、愛好書法。
興趣是最好的老師,唐輝明說,本科時候去葛洲壩參觀實習,作為長江首壩,壩址所在地看似平坦、實則地質條件異常復雜,大國工程背后的挑戰與技術創新,讓他很是著迷,對自己所學的專業充滿信心,這也讓他越鉆越深?!拔覍ξ宜鶎W的專業非常感興趣,雖然我的老家是平原地區,小時候很少見到山,但沒想到我和山打了一輩子交道,而且特別熱愛野外工作?!?/span>

晏同珍教授與唐輝明等交流
1982年本科畢業,唐輝明留校任教,他沒有停下繼續探索的腳步,在工作中積累下實踐經驗后,開始攻讀碩士、博士,于1988年、1992年在中國地質大學(武漢)獲得碩士、博士學位。唐輝明有幸師從著名工程地質學家晏同珍教授和潘別桐教授,前輩的家國情懷、使命感與責任感,深深影響著他。
開展原始創新研究 堅定報國信念
唐輝明專注于地質災害研究,主要的研究方向是滑坡演化機理與防治。“通過研究和技術攻關,我們可以更好地理解災害形成的機制,提前預警,有效防災。我們希望能像預報天氣一樣預報地質災害。”唐輝明說。
1989年、1993年,唐輝明兩度赴英國帝國理工學院訪學深造。他十分珍惜走出國門,參與國際前沿工作的機會,埋首復雜的實驗與研究,憑借扎實的專業基礎和不懈的努力,迅速在科研圈嶄露頭角,并獲得國外導師認可,以優渥的條件極力挽留他。抉擇之際,收到晏同珍教授給他寫的信:“按時回國,既符合國情也符合人情,我個人也非常希望你回來?!边@封信如同一束光,多年之后,依然讓他倍感溫暖。他深知,國內的地質災害研究正亟待發展,很多地區時常面臨地質災害的威脅,國家對專業人才的渴望如久旱盼甘霖。
求學之路帶給唐輝明的,除了更加豐富的知識外,還有科研人員最重要的品質——心無旁騖。唐輝明錨定目標,努力攀登,這為他向更深處的研究邁進打下了基礎。他說:“我們要堅持不懈地開展原創研究,想國家所想,急國家所急。我們沒有后路,必須努力。”

2006年,唐輝明帶隊開展清江流域滑坡調查
40年來,唐輝明一直致力于探索有效的預防和減災策略,守護災區同胞的生命財產安全,他先后主持了國家“973”計劃項目、國家自然科學基金重大項目、國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金重點項目、國家自然科學基金重大科研儀器項目和國際滑坡協會IPL項目等,研究成果廣泛應用于國家減災防災和重大工程建設,取得了顯著的社會經濟效益。此外,他主持完成了國務院三峽工程建設委員會委托的《三峽庫區地質災害總結性研究報告》和中國工程院三峽工程第三方獨立評估《三峽庫區巴東新城黃土坡特大滑坡形成機理及防控研究報告》。
唐輝明第一/通訊作者發表SCI論文160篇,出版中英文專著7部,主編地質災害防治規范5部,以第一發明人獲授權國際發明專利5項、國家發明專利24項;獲國家科技進步二等獎3項(2項排名1,1項排名2)、地質災害治理國家級示范工程1項、省部級科學技術一等獎6項,他還領銜獲國家教學成果二等獎2項。
攻克關鍵核心技術 三獲國家科技獎
地質災害研究,荊棘叢生。技術手段的局限、滑坡規律與形成機制的難以捉摸,都為研究工作帶來了巨大的挑戰。唐輝明沒有絲毫退縮,他從最基礎、最艱難的滑坡機理研究入手,立下“要做就做世界最好”的宏愿。
在近20年的漫長時光里,他潛心鉆研,終于取得了重大突破——“三峽庫區重大地質災害防治與監測關鍵技術”項目,不僅揭示了易滑地層的孕滑機理,明確了三峽庫區巴東組易滑地層的工程性質,還創新提出了滑坡演化狀態實時動態評價和滑坡時效穩定性評價方法,提出了“最小剩余推力峰值”動態調控技術,并在三峽庫區十余個大型滑坡治理中成功應用。這一成果不僅榮獲2008年度國家科技進步獎二等獎,更為后續的研究奠定了堅實基礎。
解決滑坡演化難題只是第一步,將研究成果成功應用于滑坡預測預報,是十分關鍵的核心問題。面對國內外沒有系統借鑒資料的困境,他帶領團隊不斷前行,最終撥云見日,取得了“基于演化過程的滑坡地質災害防控技術與應用”這一開拓性成果,為滑坡的預測與防治提供了又一重要的理論,也因此榮獲2013年度國家科技進步獎二等獎。

唐輝明與團隊在野外開展監測工作
此后,在國家自然科學基金委員會重大項目、科技部重點研發項目以及自然資源部等的長期支持下,唐輝明團隊緊密結合國家防災減災重大需求,聚焦基于過程控制的滑坡防治體系關鍵技術研究,提出了滑坡演化階段和狀態判識準則、滑坡災變控制模型和動態評價方法、滑坡啟滑判據,研發了滑坡原位原型精細試驗技術和滑坡多場動態關聯監測技術,提出了重大工程滑坡關鍵治理方法與優化技術,成果廣泛應用于大型水利水電、交通和礦山工程等重大工程滑坡預測預警與治理設計。其中,首創的滑坡數值預報模式和數值預報平臺在實踐中得到驗證和應用,多項技術達到領先水平。
唐輝明帶領團隊不斷拓展研究領域,從三峽走向全國,從中國邁向世界。他也迎來了人生中的第三個大獎——主持完成的“重大工程滑坡動態評價、監測預警與治理關鍵技術”獲得2019年度國家科技進步獎二等獎。 “全世界研究滑坡預測的團隊有很多,但進行演化機理與數據雙驅動的滑坡預測研究是我們的特色和創新,越根本越原創。面向國家重大需求,我們一定要努力將滑坡演化過程預測做到最好。”
直面國際難題 勇當“滑坡逆行者”
“更立西江石壁,截斷巫山云雨,高峽出平湖?!鄙鲜兰o九十年代,三峽工程正式開工,這一舉世矚目的工程,以其巨大的綜合效益造福民生。在這項超級工程的背后,是一項關乎人民安危、生態安全與工程效益的重要工作——庫區地質災害防治。早在1982年,年輕的唐輝明跟隨導師深入巴東縣、秭歸縣、興山縣、奉節縣和巫山縣的山野,投身于地質災害調查工作。
2000年,他在一次國際地質災害學術交流會上,正式提出在黃土坡滑坡體內開鑿隧洞進行科學實驗和監測的設想。“要想準確預測和科學治理庫區地質災害,必須要對它的演化機理有足夠的認識和了解。”唐輝明說。
巴東是三峽庫區地質災害最頻發的地區之一,因三峽水庫蓄水引起滑坡變形導致二次搬遷。2007年,原巴東新縣城中心地帶的黃土坡滑坡體被學界最終認定為有隨時復活可能的巨大滑坡體。巴東二次搬遷完成后,2010年,中國地質大學(武漢)投資3000余萬元,在黃土坡滑坡體內開鑿隧洞,建設了世界上規模最大的野外綜合試驗場,也是全球唯一研究庫區滑坡災害的地下實驗室,建成了“天、空、地面、地下”一體化的滑坡監測示范基地。
巴東大型野外綜合試驗場,主要包括黃土坡滑坡地下試驗隧洞群、地質災害地表與地下監測系統、實驗室與地質災害信息平臺三部分。試驗場距地表深度90米,由一條主隧洞、5條支洞及31個觀測點組成,主隧洞全長908米,貫通整個黃土坡滑坡體,布置了一系列原位試驗與監測設施,開創了國際國內地質災害領域研究新模式。
“如果說黃土坡滑坡體是一個有病的胃,試驗場就是一個深入它體內的大胃鏡。”唐輝明形象地比喻。“每個支洞和試驗洞都承擔著不同的科研任務,為解決三峽庫區及類似條件下巨型涉水滑坡地質災害防治問題提供科學依據,也為整個三峽庫區地質災害特別是滑坡災害防控提供基礎性長期觀測資料。”

唐輝明在巴東地質災害國家野外觀測研究站隧洞內介紹變形耦合管道軌跡慣性測量技術
唐輝明帶領一批批師生,輪流駐守國家野外站,獲取了大量珍貴的一手資料,一批優秀青年科學家脫穎而出,獲得多項原創科研成果??蒲谐晒麘糜诒浪?、滑坡預測預報和工程治理,取得了顯著的社會效益和經濟效益。
巴東連續舉辦五屆國際地質災害學術論壇,成為全球地質災害學術交流和研究重鎮,先后有39個國家和地區的400多位地質專家,見證了巴東防治地質災害23年零傷亡奇跡。如今他們的科研成果已經廣泛應用于三峽庫區、西南山區國家大型工程建設。
“我們在滑坡預測預報和防治中的理論與實踐,得到越來越多同行專家的認可,也為中國在國際相關領域研究中贏得了更多的話語權?!?018年,唐輝明代表中國成功當選國際工程地質與環境協會(IAEG)副主席。
五代傳承,把科研做在祖國大地
滑坡、崩塌和泥石流等地質災害,對人類生命財產造成嚴重威脅,地質災害防治是世界性難題。“搞科研從來不是一個人或者一代人的事,非一朝一夕之功,而是一代又一代科研人員接力才能實現的?!碧戚x明表示,要在科研中攻克“卡脖子”技術,啃下“硬骨頭”,靠的是團隊的力量。
自1952年中國地質大學成立起,地質災害的研究就一直延續至今。唐輝明屈指算了一下,從自己的導師——滑坡學奠基人晏同珍教授,到現在年輕的80后、90后青年教師以及研究生,滑坡災害研究已經傳承了五代。
數十年來,從老一輩長期野外觀測積累的數據,到現今高端儀器全方位采集的數據,唐輝明說,滑坡災害的預測和防治是幾輩人的愿望所系、心血所在。地質災害研究,離不開實地勘察和數據采集,常常要深入地質災害現場,惡劣的天氣,復雜的地形,常常伴隨著潛在的安全風險。為獲取地質災害關鍵現場數據,他多次與危險擦肩而過。即便如此,他和團隊成員從未退縮,始終堅守在科研一線。
唐輝明帶領團隊,常常翻山越嶺,吃住在野外,足跡踏遍湖北、四川、重慶、貴州、云南等我國地質災害高發區域。2008年汶川地震發生后,唐輝明作為中國地質大學(武漢)科技賑災專家組組長,帶領十余人第一時間趕赴災區,冒著生命危險,實地開展調查工作,為災區次生地質災害防治等提供一手資料和切實可行的建議。“通過我們的科研工作,為防災減災提供科學決策依據,科學預測預防并減輕地質災害帶來的破壞,是我們研究堅守的初心。”

2008年汶川地震救災期間,唐輝明向北川抗震救災指揮部門講解北川周邊滑坡、泥石流防范對策
深耕講臺,科研反哺教學
不僅僅是科研,對于教學,唐輝明從不懈怠,從1982年他第一次走上大學的講臺,教師這個樸素而崇高的職業,成為他眾多身份中最為看重的一個。從教四十余年,他深深感受到教師職業的神圣使命,他渴望像自己的恩師一樣,培養出拔尖人才。
他堅持為本科生講授《工程地質學基礎》等課程,為研究生講授《工程學科前沿》等課程,在長期教學實踐、教學研討和科研的基礎上,逐步形成了“傳授知識,培養興趣,激發創新潛能”的教學理念,并以教材體系、教學內容、教學方法和手段改革為基礎貫徹這一理念。他提出了工程地質學科的“新三觀”——系統演化觀、人地協同觀和工程倫理觀,從現代工程能力與地質學知識結合的視角,梳理了現代工程地質學的理論體系,并運用于工程地質學的教學實踐中。這項研究成果集中體現在他主編的《工程地質學基礎》教材中,該教材已為全國30余所高校采用。工程地質學是一門實踐性很強的學科,除了學習理論,必須走出實驗室親身實踐,他提出了“產學研與學研產相結合”的教學模式。同時,他注重加強國際交流,使課程教學內容與國內外最新發展同步,并形成了鮮明的教學特色。

唐輝明指導研究生開展實驗
唐輝明將科研融入教學,使學生能夠接觸到學科最前沿的知識與技術動態。他帶領學生深入三峽庫區、西部重大工程建設現場等一線,將課堂延伸到祖國山河,讓學生在真實的工程環境中觀察、分析、解決地質問題,實現了理論知識向實踐能力的有效轉化,培養了一大批兼具科研素養和工程實踐能力的優秀人才。
“育人忌說教,身教勝言傳”,唐輝明是這樣說的,也是這樣做的。他帶頭編寫專業教材,打磨精品課程;組織資深教師與青年教師開展教學研討,對教學過程進行指導;打造高水平學科交叉教師團隊。他2009年當選為國家教學名師,2011年獲第12次李四光地質科學獎教師獎,他帶領團隊先后承擔了國家教育管理部門“工程地質學基礎精品課程建設”等10余項教學改革項目,主講的《地質災害預測與防治》入選教育部精品視頻公開課。他主持的《現代工程能力導向的地質工科人才培養模式創新與實踐》和《土木工程(巖土)專業人才產學研合作培養方案研究與實踐》教學項目獲國家教學成果二等獎,他負責的《工程地質學基礎》被評為國家精品課程,他負責的工程學院工程地質學教學團隊被評為“國家級教學團隊”。
如今,唐輝明已是桃李滿天下,他培養了百余位優秀研究生,當年受他指導、幫助的年輕人已成長為各領域的學術帶頭人,在各自領域為國家地質工程事業接力奮斗。
“長風破浪會有時,直掛云帆濟滄?!?,回顧走過的路,唐輝明說。他勉勵青年學子,“要關注學科前沿,與國家重大需求緊密結合;要注重學科交叉,錨定關鍵核心問題持續攻關;要立足野外,深入現場,保持‘艱苦樸素、求真務實’的作風,扎扎實實不斷開拓創新,將所學為國所用?!?/span>
年過六旬,這位新晉院士依然保持著旺盛的工作熱情,他早已立下誓言:把自己的全部精力獻給祖國的教育科研事業?!暗刭|災害研究對于我們的國家具有重要意義,我希望更多優秀的年輕人加入我們,為我國的地質工程事業注入新鮮血液?!碧戚x明期待。