今年是南水北调东中线一期工程全面通水十周年。作为南水北调后续工程的首个重大项目——中线引江补汉工程如今正紧锣密鼓地展开。
“有句老话，上天容易入地难。”武汉理工大学环境与资源工程学院的徐琛团队，正在通过精密“诊断治疗”，为盾构机寻找“穿山越岭”的最佳方案。12月15日，武汉热线网记者见到了“超级工程师医生”徐琛。
在模拟隧道场景的实验室，徐琛(右)在迷你拉矿小火车前讲解采矿行业隧道相关知识。
让盾构机能预判即将遇到的地质条件
南水北调引江补汉工程于2022年7月开工建设，是从长江三峡库区引水入汉江，终点位于丹江口水库。因地质复杂，施工过程中随时会面临岩爆、突泥涌水、大型断裂等风险，为盾构机安全破岩提出了难题。
2021年，徐琛在清华大学取得水利工程博士学位来到武汉，很快参与到这一大国工程技术攻关中。他告诉记者，引江补汉工程坐落于我国地势由第二阶梯向第三阶梯过渡的区域，全程采用深埋隧洞方式输水，其最大埋深达到1182米，超过600米埋深的洞段占比高达45%，被称为“我国当前在建的综合难度最大、距离最长的引调水隧洞工程”。
“以往，盾构机掘进完全依赖司机个人经验式，在面对特殊地层时往往力不从心。”徐琛说，如今，他和团队通过人工智能大模型等技术加持，开发了一种盾构机掘进性能智能感知预测决策技术，相当于为盾构机装上了一双“智慧眼”，可以实时洞察岩石的岩性、强度及硬度等关键信息。这样一来，盾构机能够在掘进前就对即将遇到的地质条件作出预判，从而采取更加科学合理的掘进策略，大量节省卡机处理时间。
大模型需要的数据从何而来？徐琛告诉记者，近三年的时间里，他团队成员多次深入武当山深部引水隧道，“有时候要到地下800米深、仅容一人匍匐通过的狭窄隧洞中来回穿插上百次，现场试验、调试相关装置，收集了来自不同岩层的盾构机的受力数据。这些数据收集回来后，团队工程师们可以利用仿真技术，重现盾构机在挖掘过程中的各种状态，分析卡机的原因，从而调整施工参数，帮助盾构机‘脱困’”。
如今，团队这一成果已经获得专利认证，即将通过校企合作在引江补汉工程中实现应用。
实验室里有一个模拟隧道场景
当记者走进徐琛的实验室，仿佛进入了一个模拟隧道：两侧是坚硬的岩石墙，岩层清晰得像教科书插图，地上则摆满了各种“破岩神器”，里面甚至还藏有一辆迷你拉矿小火车。
徐琛正带领学生进行岩石压力测试。他详细解释了测试原理：压力施加的速度越快，岩石所承受的压力就越小。通过精确调控测试时间，他们能够收集到岩石的受力数据，降低隧道坍塌风险。记者看见，在短短八分钟内，这个岩石试样承受了近60吨的压力。
但实验室的模拟远远不够。徐琛说，江河湖畔和群山峻岭之间，才是自己和团队最真实的“战场”。
2022年4月，在十堰市水资源配置工程现场，一台小直径盾构机面对如迷宫般交错的软硬岩层，盾构机不幸“卡壳”。徐琛带着团队迅速响应，立即对左侧岩层进行拓宽挖掘，运用灌浆技术，为前方的破碎岩层穿上了一层坚固的“铠甲”。历经半年多的努力，才帮助盾构机挣脱束缚，这也为团队后续技术开发积累了经验。
徐琛说，自己从读本科就开始在工程第一线，“外人看来，外场工作条件很艰苦，但我觉得，只有真正了解现场的需求和挑战，才能够研发出真正有用的技术，美丽的外场就是最好的实验室”。
编辑：胡之澜
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