【发现中国原创技术】中交集团破解世界级岩土理论难题

带动近3亿元产值

《中国经济周刊》 记者 曹煦|天津报道

中交天津港湾工程研究院教授级高级工程师黄传志

“基础不牢，地动山摇”，不要说超级工程港珠澳大桥，就算是任何一个小码头，解决地基承载力问题都是最基础却又最重要的课题。由于岩土的复杂性，土坡稳定、地基承载力等问题，困扰着百余年来世界各地的岩土工程师。

在这样一个相对冷僻的领域，中交天津港湾工程研究院（下称“港研院”）教授级高级工程师黄传志花了30年时间，提出了“土体广义极限平衡理论”。这一理论解决了不同类别、不同状态地基承载力的计算难题，提出的计算方法适用范围更广泛、计算结果更可靠，它可以使工程设计更科学、更完善。

虽然该理论不直接产生经济效益，但对社会贡献不可小觑。现在，中交第一航务工程勘察设计院（下称“中交一航院”）几乎每天都在应用该理论，有近3亿的产值都与此相关。

从理论走向实践，在中国所有水运工程设计中使用

在黄传志的理论面世前，工程师们计算土坡稳定、地基承载力的传统方法，是根据半经验、半理论的分析确定所设计建造工程的稳定性。传统方法虽然直观方便，但却存在一个天然缺陷，那就是靠假定值估算而获得的结果并不精确。有时候，加大了安全考虑，会增加成本；有时候，对承载力估计不足，有可能会留下安全隐患。

比如，在某深水航道治理工程中，按照传统计算方法，工程是安全的，可按照黄传志的方法计算，工程接近了安全临界状态，这样施工是不安全的。后来，这个工程在遇到寒潮极端恶劣天气的状况下，由于出现地基承载力方面的问题，造成工程结构的破坏。

再比如，在某防波堤施工过程中，传统方法计算的结论是，按照常规施工速率，会导致工程不安全。最终，工程设计单位采取了降低施工速率的措施。这让业主和施工单位大为挠头，上百人的施工队伍因为“不安全”而窝工。可工期不等人，紧急中，他们找到了黄传志。

黄传志用他的理论计算，确定“正常的施工速率不影响工程安全”。他主动找设计单位沟通，最终工程进展终于恢复正常，工程如期完工。如今，这条防波堤依然在茫茫大海上岿然不动。

一项新的理论需要在实践中得到精确验证才能全面推广。据中交第一航务工程局副总工程师、港研院总工程师叶国良介绍，港研院采用“广义极限平衡理论”和传统方法对50余项实际工程资料分别进行了计算，分析结果表明，前者的计算方法比后者更为科学合理，适用条件更广泛。

如今，在中国水运工程建设的每一项工程设计中，设计师们都根据黄传志的理论选择更加经济合理、安全可靠的设计方案。而且该项理论不仅仅适用于水运工程。

2010年，经过专家的充分论证评审，采用“广义极限平衡理论”的边坡稳定、地基承载力的计算方法被纳入《港口工程地基规范》（JTS147-1-2010），该规范获得2012年中国水运建设行业协会科学技术奖一等奖。这标志着“广义极限平衡理论”在实践层面得到确立和肯定。

带动近3亿产值

随着我国港口建设深水化、大型化发展，港口建设过程中挖出的海底软土多被吹送到岸，填造土地。这既满足了港口建设的需求，增加了宝贵的国土面积，又避免了软土的乱排乱抛造成的环境污染。而吹填软土的地基处理和其上的工程建设，地基的安全稳定是非常重要的。

随着《港口工程地基规范》（JTS147-1-2010）的颁布实施，“广义极限平衡理论”已经在大量的工程设计和建设中得到应用。

根据该理论，港研院组织开发了“港口工程地基计算系统2008版”软件，目前已全面推广到全国各大水运工程设计院和大专院校港航专业使用，为一座座码头、桥梁、大厦的设计安全奠定坚实的理论基础。现在，中交一航院几乎每天都在用这套软件，近3亿的产值都和此软件有关。

长期使用该软件作为设计工具的中交一航院副总工程师李元音告诉《中国经济周刊》：“广义极限平衡理论”已在国内大连港、天津港、青岛港、洋山港、广州港等沿海港口的建设中得到全面应用和验证，可以说支撑和引领了我国“十一五”以来的离岸深水港建设。

专家点评

天津大学岩土工程研究所所长闫澍旺：工程领域的理论探索更需要坚持和耐力

岩土工程学科自诞生以来，一直都是以“极限平衡理论”作为解决问题的理论基础，多少年来，无数名家、智者在这方面已经殚思极虑。各种传统的计算边坡稳定的方法中，由于未知数个数多于方程个数，不得不做某些假定。黄传志提出的理论方法成功地解决了这个问题，不需要做这些容易带来误差的假定，因而成为一种精确的方法。他不但取得了理论上的创新性的成果，而且将其应用到工程设计中，使水运工程的边坡设计方法更加精确。

在冷门学科进行理论上的探索而欲有所收获，近乎渔于竭泽、猎于沙丘，需要承受孤独和失败，需要抵御市场经济环境中的物质诱惑。而且，工程领域科学难题的解决不像解决自然科学难题那样具有轰动效应，而且认知度也比较低。竭毕生之力做一件名不彰利不厚之事，确实是需要一点精神的，探索者黄传志成功了。