【探访天津“地震大装置”】
根据规划,地震大装置将一边通过地震工程模拟试验系统进行物理实验,一边通过高性能计算与智能仿真系统还原最真实的地震数据,进行智能仿真和数据分析,帮助人类实现从灾后救助向灾前预防转变。

《瞭望东方周刊》记者宋瑞 编辑陈融雪

踏入天津大学北洋园校区,教师刘铭劼像往常一样,朝着不远处的建筑工地举起手机,手指轻点后,画面定格。照片中,一幢约10层楼高、红灰相间的巨型钢结构建筑十分显眼,与不远处科技感十足的仿真中心遥相呼应。

这座巨型钢结构建筑是国家大型地震工程模拟研究设施(以下简称“地震大装置”),是我国地震工程领域首个国家重大科技基础设施。

“我亲眼看着地震大装置从无到有,一点点成长起来,内心非常激动。”刘铭劼是该项目建设管理办公室科学工艺部成员,他告诉记者,随着人防、规划、节能、竣工等验收工作陆续完成,地震大装置即将完成土建工程联合验收。

地下“利器”

走进建设现场,只见起重机正将一些大型设备稳稳吊起,运至相应位置供工人们安装。

地上的繁忙是为了“地下工作”。

“地震大装置的秘密就隐藏在这里。”刘铭劼踩了踩脚下,笑着说,“在整个设施中,最核心的部分就是位于地下的大型地震模拟振动台和水下振动台台阵。”

大型地震模拟振动台基础埋深达18米,20米长、16米宽的台面相当于一个标准游泳池1/3的大小,载重能力最大可达1350吨。

“我们在台面下方放置了作动器。试验中,作动器可以模拟横向、纵向的地震动,影响放在台面上的被测建筑,再通过台面上的传感器和周边摄像头,获取精准的振动数据。科研人员利用这些实测数据,可以研究出更具针对性的抗震性能提升方法。”刘铭劼说。

大型地震模拟振动台台面上方的巨大空间可满足大尺寸模型试验。“我们可以在台面上1∶1等比例还原一栋七层楼高的建筑物,比如住宅楼、医院和学校等,以实物形式对其内部进行抗震性能测试。国内外现有的上千条有记载的地震活动都能在此复现。”刘铭劼说罢,指了指实验中心的另一侧,“那边的水下振动台台阵是这个装置的另一‘利器’。”

水下振动台台阵不仅可以模拟不同位置的地震动,还可以模拟河流、海流、海浪等涉水环境,能为跨海大桥、海底隧道、水工大坝和海上风电等海洋中的“超级工程”提供实验环境,助力工程建设。

精雕细琢

“地基不稳,实验不准”。施工过程中出现的一点小纰漏,都会极大地影响未来实验的精准度。为实现“造地震”的设想,“打地基”工作成为重中之重。

“两个大型设备要在地下10多米的深基坑内安全、有效运转,光工艺设备埋件就多达7000余个,最大预埋件的单件重量超过10吨。更重要的是,要保证预埋件设计精度达到±1毫米,获得的地震模拟试验数据才精确有效。”刘铭劼说,这好比让重量堪比“400头大象”的实验器物“震起来”,但运动的精度却要求是毫米级的,难度可想而知。

据介绍,为实现地下施工的精之又精,2万立方米的混凝土进行了一次性浇筑,混凝土浇筑设备连续运转了60多个小时,近300人明确分工,项目成员轮岗值守,实时监测混凝土性能指标,严格控制温度影响。不仅如此,每寸施工材料都被“精雕细琢”,通过数值模拟分析、试验承重和牢固等方式,确保地震大装置在高频抗震试验过程实现功能。

项目建设管理办公室综合事务部成员杨政龙告诉本刊记者,该团队已连续攻克重大技术难题40余项,设施的技术指标和综合性能已进入国际同类装置领先行列。

“国外常见水下振动台台阵是圆形,防水效果更佳,但为了达到更好的地震模拟试验效果,我们将台阵设计为方形,这就对如何提升防水性能提出了挑战。”刘铭劼说。

从2017年着手研究,到2021年设计定型,项目团队与材料、力学、机械、流体等领域的校内外专家和设备生产厂家团队进行了多轮论证,尝试了几十种材料和分析方法,一遍遍将设计方案推倒重来,反复试验,终于取得成功。

值得一提的是,该项目科研团队的平均年龄仅36岁。

29岁的何金明从研究生期间就开始参与到项目中。他对本刊记者说:“我以工地为家,到现在已住了近3年,工地的每个角落都能如数家珍。每天一推开窗,就能看到项目的进展,像是在见证一个孩子的成长。”

一张简易床、一个办公桌,是他屋内仅有的大件家具。“一到冬天,活动板房里的室温和屋外一样冷,电暖气是唯一的取暖依靠,偶尔遇上停电,只有蜷缩成一团再盖上好几层棉被才能睡着。到了夏天,屋里又像桑拿房,酷热难耐,大伙儿经常‘抢’唯一的淋浴喷头。”何金明说。

“但我们都十分幸运,能够参与‘国之重器’的建设,内心无比自豪、干劲十足。”何金明说,“地震大装置是一本土木工程的‘百科全书’。世界范围内可遵循的建设经验不多,很多难题是第一次面对。每天的工作就是解决一个个新问题,面对一个个新挑战。”

“为了将停留在纸面的科学设想落在实处,每个工作人员都必须有钉钉子的精神,将建设中的各个细节反复演练,预判可能出现的隐患风险并做出有效化解。”何金明说。

十年磨一剑

为什么要“人造地震”?

刘铭劼的思绪回到2008年。2008年5月12日,四川汶川发生特大地震。正是从那时起,天津大学的学者下定决心,要建立一个“人造地震”的重大科技基础设施。

“我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带的交汇部位,地震活动频度高、强度大、分布广,而工程结构的失效和倒塌是造成地震中人员伤亡、财产损失和发展受阻的最重要原因。我们想从科学的角度搞清楚,楼房在地震中的薄弱环节到底在哪里?怎样才能抵御地震的破坏?”项目建设管理办公室科学工艺部成员燕翔对本刊记者说。

随着经济社会的发展需求,我国大型基础工程建设日益增多,高层超高层建筑、跨海超长桥隧、大型水利工程、大型能源工程等重大项目都对抗震能力提出更高要求。

据刘铭劼介绍,最初抗震研究主要通过震后观测开展——研究人员将观测仪器设置在震区的房屋结构上,等地震到来时观测记录房屋结构在强地震作用下的反应。但实际发生的强地震相对较少,靠真实的地震来获取研究数据,不仅机会非常少而且周期长。

后来,国内外开始建设地震模拟振动台,但大多规模较小且实验功能单一,不能同时模拟地震与波浪、水流共同作用下的真实境况,无法满足我国重大工程对抗震安全的迫切需求。

因此,建设地震大装置的想法应运而生。团队的设想是:通过建设大型地震模拟振动台和水下振动台台阵,真实再现多种形式的地震,直观了解工程结构在地震中被破坏的机理和特征,为建筑工程结构的抗震减灾技术发展提供数据支撑,进而找到提高工程结构抵御地震的方法。

从行不行到怎么行,从理论到实践,项目团队十年酝酿,经历了上百次论证,终于在2018年8月,世界最大的地震工程模拟研究设施由国家发改委批复立项。2019年10月,项目由天津大学牵头启动建设。

“为了让项目建设精准完成,我们专人专岗,各司其职,团队制定了详细的工作计划,甚至把日程安排具体到每一天。每个阶段的规划都与上一个阶段的规划环环相扣,我们力图完善每一处细节,按时完成每一项节点任务。”杨政龙说,各个部门都建立了清单和工作台账,将节点、任务、负责人、监督人、协调人等事项逐一精细化,“大大小小的清单、台账摞起来有半个人高”。

2022年8月,地震大装置即将迎来土建工程联合验收。

用好是关键

2022年以来,四川雅安“6·1”芦山地震和四川阿坝州“6·10”马尔康地震牵动着项目团队的心。

“从了解到的情况看,当地不少房屋建筑和桥梁隧道在地震中抗震性能良好,这显示出我国工程领域近年来抗震水平不断提升。”刘铭劼认为,如果建筑物不会在地震中被损毁,地震就不再那么可怕。

“我们要做出前人做不出的成果。地震大装置建成后,用得好才是关键。”他说,项目团队最大的愿望是在建成第一天就能立刻投入地震模拟实验。

根据规划,地震大装置将一边通过地震工程模拟试验系统进行物理实验,一边通过高性能计算与智能仿真系统还原最真实的地震数据,进行智能仿真和数据分析,帮助人类实现从灾后救助向灾前预防转变。

不仅如此,年轻的团队还希望其能发挥更大的作用——为全世界地震领域的科学家提供开放共享的实验平台,为全社会普及防震减灾的科学知识。

“我们设计了对外开放端口,希望通过设施、数据、成果共享,吸引世界上更多的科学家和工程技术专家共同研究,为人类科学技术发展作出贡献。”杨政龙说。

据介绍,现在已有上百家工程设计院、施工单位和建筑公司关注着地震大装置的建设进展,前来调研并提出合作设想。项目组为此专门成立了用户库,希望通过前期调研和沟通交流,了解现实需求,为后续更好地服务国家重大工程建设做准备。

“我们‘制造’的‘地动山摇’,是为了让世界更加平安美好。”刘铭劼说。

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#菏小法播报# 【【菏评】“菏”心战“疫”!让我们看到什么?】夏秋之交,万物并秀。
8月9日,一个看似寻常的日子,却被无数菏泽人奔走相告:全市报告无新增本土确诊病例,无新增本土无症状感染者。
菏泽中华路、人民路等主干道上,车水马龙;商场、超市、菜市场内,购菜的大妈精挑细选;工厂工地,生产正酣,抢时间赶进度;农田里,玉米、高粱生机勃发。这座城市迎来了久违的烟火气。
从7月24日发现一例新冠肺炎确诊病例,到8月8日实现感染者“零新增”,我们在最短时间内打了一场战“疫”漂亮仗。
与时间赛跑,与病毒较量。回顾过去半个多月的时间,这一切来之不易——
这是省委、省政府高度重视,市委、市政府坚强领导,迅速决策、果断施策的成果。7月24日菏泽发现首例新冠肺炎确诊病例,当晚市委书记张新文主持召开省市县疫情防控指挥部第一次会议,第二天省市县疫情处置工作菏泽现场指挥部召开第二次会议,分析研判形势,安排下步工作任务,确保坚决打赢疫情防控歼灭战、阻击战。面对突如其来的疫情,上上下下同心抗疫,迅速形成风雨同舟、共克时艰的强大“菏力”。
这是省市疫情防控指挥部统一指挥,整合资源、协调各方力量的成果。此轮疫情发生后,省市县一体化疫情防控指挥部立即组织应急处置,省指挥部第一时间派出防控专家现场指导工作,动员全市各级各单位立即进入应急状态,严防疫情扩散蔓延。省市医疗专家全程指导患者救治工作,全市定点医院均成立指挥部和中医救治专家组,对入院每一名患者进行专家会诊,实行“一人一案一策”。
这是兄弟市和省有关部门心系菏泽、守望相助的成果。本轮疫情发生以来,截至8月3日,15个兄弟市和省有关部门火速驰援,调派三公(工)流调队与社区防控人员1307人,调集移动核酸检测车(方舱)26辆、核酸检测人员489人、核酸采样人员1120人、医护人员157人等前来支援,济宁、临沂、枣庄、聊城4市接收我市部分集中隔离人员。在这个看不见硝烟的战场上,他们用点点滴滴的付出,为“一方有难、八方支援”的无私大爱和向险而行的大无畏精神作出了生动的注解。
这是广大抗疫一线人员坚守岗位、默默奉献的成果。非常之时当施非常之策,本轮疫情发生后,我们一边让城市静下来,一边与病毒赛跑、与时间赛跑。领导干部靠前指挥,防控人员奋战一线,医护人员逆行出征,公安民警昼夜值守,绿色通道急民所急,民生供应保障有力,真正做到了万众一心、众志成城,形成了同心同德共抗疫情的强大力量。
这是无数志愿者志愿服务、无私奉献的成果。本轮疫情发生以来,居家办公的党政机关、企事业单位党员干部、普通职工纷纷挺身而出,就地转岗报到,积极参与疫情防控工作,全市各类志愿服务组织和广大志愿者闻令而动、冲锋在前,让“志愿红”闪亮在抗疫最前沿。截至8月1日,全市3600余支志愿服务队、62.7万余名志愿者参与到疫情防控志愿服务中来。红马甲志愿者和“白衣天使”,共同形成这座城市最亮丽的风景线。他们深入到菏泽的每一条街道、每一个社区,甚至每家每户、这座城市的每一根“毛细血管”,不辞劳苦、不惧风险、不图回报。
这是社会各界捐款捐物、倾力支持的成果。汇聚每份爱,点燃颗颗心。本轮疫情发生以来,爱心企业、爱心人士通过红十字会、慈善总会捐款捐物,捐赠中药预防汤剂。截至目前,我市共接收捐赠款物1100余万元,其中市慈善总会接收捐款捐物404.1135万元,市红十字会共接收捐赠款物705.1352万元。这些善款和物资,为菏泽抗击疫情提供了强有力的支持,展现了各界爱心人士心系菏泽、守望相助的血脉深情。菏泽人民心存感激、永远铭记。
这是全体市民顾全大局、高度配合的成果。停工、停产、停市,广大市民毫无怨言,全力配合疫情防控、核酸检测。他们发自内心地认识到,非常时期,居家休息、不聚集不扎堆就是对抗疫最大的贡献。从这场疫情保卫战中,我们看到菏泽是一座英雄的城市,市民是讲大局、讲奉献的市民。
回顾过去半个多月的时间,菏泽没有出现物资严重短缺、物价离谱上涨、“团长”竞相赚差价的现象,有的是团结友爱、互帮互助,心往一处想、劲往一处使的氛围。此时此刻,一种生命至上、上下同心、舍生忘死、无私奉献的伟大抗疫精神正在菏泽大地上升华。
防控成果来之不易,“社会面动态清零、感染者零新增”背后,是菏泽统筹好疫情防控和经济社会发展,用最小代价实现最大防控成果的努力。
展望未来,全市人民勠力同心,各级各部门要切实增强统筹疫情防控和经济运行的责任感、紧迫感,严格落实中央关于“疫情要防住、经济要稳住、发展要安全”的总体部署,以及省委提出的“三个不停”工作要求,坚决做到疫情防控不能松、经济发展不能停,努力夺取疫情防控和经济社会发展“双胜利”。
家是最小国,国是千万家。疫情面前,大家坚持戴口罩、守住“一米线”、不聚集不扎堆、中高风险区入菏返菏及时报备。念兹在兹,爱自己就是爱菏泽,爱菏泽就是爱自己。https://t.cn/A6SwUX4l


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