陶志剛和他的“巖土”事業
—— 記中國礦業大學（北京）力學與建筑工程學院副教授陶志剛

◎ 文/曹 莉

初見陶老師，給人的印象是英姿勃勃，健談爽朗，對教學、科研和生活充滿熱情。他最大的心愿就是頭頂藍天、腳踏大地，把科研理想植入巖土，讓其閃光，服務社會，造福人類。

他長期在教學、科研一線。在中國科學院何滿潮院士的指導下，他圍繞“雙體災變力學”理論的深化和應用，在滑坡、發震斷層活動性、隧道圍巖大變形災害監測-預警-控制等方面做出了突出貢獻。累計在全國17 個省市（地區）建設滑坡災害牛頓力監測點432 個，成功參與預報了12 次滑坡災害，均提前4 至13 小時發出臨滑預警信息，挽救百余人生命和數以億計財產損失。

他就是中國礦業大學（北京）“深部巖土力學與地下工程國家重點實驗室”實驗管理部部長、副教授、碩士生導師陶志剛。2018 年，他被評為中國能源研究會優秀青年能源科技工作者，兼任中國巖石力學與工程學會軟巖工程與深部災害控制分會副秘書長、山西省柳林能源與環境院士工作站副站長。他的主要研究方向包括滑坡地質災害監測預警、發震斷裂帶活動性監測預警、隧道圍巖大變形控制、NPR 錨索超常力學特性實驗研究等。作為第一作者（含通訊）發表論文53 篇，其中36 篇被SCI/EI 檢索，有14 篇中文核心。參編著作或教材4 部，參編標準1 部。他的研究成果先后獲得省部級科技獎勵3 項，獲得中國、日本、美國、歐洲發明專利授權16 項，實用新型授權12 項，軟件著作權5 項。

人生：由“交通”向“地質”轉變

陶志剛的求學經歷不同尋常。他在河北理工大學上的大學，本科學的是交通工程中的道路橋梁。但當時招他們的老師都是學礦山出身。由于學校的礦山、地質專業都不景氣，有的專業已被取消，招地質、礦山的老師也全部轉到“交通工程”這個新開的專業。

讓他沒有想到的是在學習過程中，老師教學都是沿著礦山的路子來授課，本來教路基路面、道路建筑材料的老師，講課的內容都是礦山巷道的道路設計、軌道設計等。在上研究生的時候，他干脆跟老師改學地質專業。

在他的印象中，本科教授普通地質學的老師人特別好，上課非常細致，通過雙語教學和實驗操作吸引學生的注意力，他覺得跟老師學得很帶勁，比學“交通工程”好。研究生期間，他學了兩年半的地質學。他的碩士生導師不僅搞科研，還擔任學校職能部門行政領導，既要當領導搞管理也要搞科研。碩士生導師的特殊身份使陶志剛有機會參與做課題研究，因此受到了很大的鍛煉。導師有意培養他，還讓他帶學生，并撰寫課題申請書和結題報告。久而久之，陶志剛便對地質學有了較深的了解并產生了濃厚的興趣。

地質是一門基礎學科，不管是土木、交通、水利、礦山等都需要地質。鑒于這種基礎學科的性質，要想從根本上創新顯得十分困難。陶志剛想，自己要想發展必須引入交叉學科的研究。比如，把地質用到巖土、交通、水利等學科，結合起來才會有所建樹。他立志要為自己找“出路”。

二本和三本高校的學生學習都十分刻苦，因為他們知道只有考上“985”“211”學校才有出路。他把目標鎖定在對口礦業類的大學上，即中國礦業大學（北京），這是中國礦業中的最高學府。在心中已有明確目標的他學習上更加刻苦。他直言不諱地告訴我們，從上本科時他就想考到北京了，在考研時一定要試一試。后來，他以高分考中理想中的大學。

考上博士時，他師從何滿潮老師（院士）。令他感到幸運的是那一年考上何老師的博士生就他一個人，面試很簡單何老師直率地對他說：“你跟我搞邊坡吧。”從那以后，陶志剛就跟何老師搞邊坡。實際上，邊坡是巖體力學和巖石力學相結合的一個學科。何滿潮老師（院士）就這樣把他帶到了這一個“地質工程”和“邊坡工程”的交叉領域中，這是一份難得的“機緣”。

在何老師的嚴厲帶教下，他的學習之路雖有坎坷，但學會了怎么去搞科學研究，學會了如何確立科研思路、找準方法，學會了如何腳踏實地、深入現場搞科研。他的心里，欣慰于自己的及時轉向，并對導師充滿著深深的敬意，更堅定了自己要干出點“名堂”的決心。

團隊：在當好“巖土醫生”中壯大

多年來從事巖石力學領域研究的陶志剛，在介紹滑坡地質災害監測預警、發震斷裂帶活動性監測預警、隧道圍巖大變形控制等方向研究工作時，用“巖土醫生”這個形象的比喻告訴我們他的工作頗有意義。

在他看來，他現在干的工作就是醫生干的工作。只不過，醫生是給人類看病的，而他們是給地球看病的。地球本身是沒有病，但是人類介入后地球的各種病害層出不窮。誘發滑坡、塌方的人為因素很多，如人工爆破擾動、人工坡腳開挖、坡頂加載等。在何滿潮院士的指導下，陶志剛帶領團隊深入研究一些誘因后總結出一套給地球看病的方法。當然，醫生給人類看病是用儀器的，他給地球看病也是要有儀器的。如果一個人的心臟出了問題，醫生就會給病人加個支架、做個心電圖，其實就是加動態的脈搏傳感器，以此了解病情。地球也一樣，生病了也需要有相應的傳感器傳出病因數據。陶志剛他們所做的工作就是要把他們研發的一套傳感器技術埋進地球的體內，通過傳感器檢測地球是否有病、哪兒有病。通過這種方法，他們就能探測出滑坡什么時候滑、發震斷裂什么時候活動、隧道什么時候塌方，等等。這種工作與醫生的工作是一模一樣。

南芬露天鐵礦是亞洲最大的單體露天礦山之一，是我國一座老工業基地的礦山，有百年的開采歷史。根據目前探礦儲量來看，未來開采50 年未見底。由于整體邊坡高度約700 多米，滑坡災害頻發，嚴重威脅著采場底部施工設備、人員的安全。滑坡體下部壓覆礦石1000 多萬噸、價值26 個億。為給國家采出這些礦并創造價值，在何滿潮院士的指導下，陶志剛駐場4 個多月，研制出一種具有恒阻大變形超常力學特性的NPR 錨索材料，這種錨索最大恒阻力850kN，最大變形量2000mm，滿足了滑坡大變形全過程監測需求。2010 年到2018 年，“滑坡監測預警項目”在南芬露天鐵礦已完成六期，順利地從科學研究階段邁入工程實踐階段。目前，已成功預報滑坡災害12 次，每次均提前4 至13 小時發出臨滑預警信息。成果雖然顯著，但危險常伴其中。不過，無論遇到什么樣的落石或滾石危險，陶志剛都能從容應對，他在現場工作和指導從沒有出現過人員傷亡，這是他作為“巖土醫生”治好地球病的一個特例。

當然，要研發給地球看病的儀器不是一個人就能完成的，要靠團隊的力量才能實現。他們的團隊是何老師（院士）領導下的一個大團隊。團隊起步很難，沒有儀器，沒有設備。如今，經過20 年的發展，團隊已慢慢地從一個巖土所發展到了現在的國家重點實驗室，團隊力量逐年壯大，最明顯的標志就是設備不斷充實，有了這些儀器設備，何老師（院士）好多好的創新思想在工作中都能得以實現。第一步從1990 年到2000 年的10 年間是理論研究階段，從2000 年到2008 年的8 年間是集中精力研發儀器階段，所有儀器都是團隊自主研發，是標準的“國字號”儀器。這些儀器凝聚了何滿潮院士的心血和他們團隊成員的智慧。

他們的成功，贏得了教育部和科技部的支持，給他們團隊投入了相當數量的研究經費。2008 年至2019 年10 年間，他們根據科學技術不斷發展的規律進行查漏補缺，在已研發22 臺儀器的基礎上開始新一輪研發，一些企業得知后，主動與他們合作進行難題攻關研究，形成了目前集20 多項國家（省部）級獎、50 多項發明專利授權和300 多名專業人才的大團隊。

成果：在不畏艱難中跨入先進行列

他對自主創新見解獨到：科研不能沿襲別人，必須要有自己獨創的東西。

當我們瀏覽他近5 年的教學與科研成果時，眼眸被深深地吸引。作為項目負責人，他主持國家自然科學基金項目、中國博士后科學基金項目、浙江省山體地質災害防治協同創新中心開放基金、中央高校基本科研專項等4 項；作為骨干人員，他參加國家重點研發計劃、國家自然科學基金重點項目、國家自然科學基金面上項目、北京市自然科學基金項目和浙江省重點研發項目12 項；作為技術負責人，他先后完成三峽集團、中煤集團、中國黃金、本鋼、包鋼、武鋼和北京、遼寧、張家口、濰坊、云南等省市地礦局、地震局以及陜西、甘肅國土資源廳、交通廳與新疆水勘院的典型滑坡、發震斷裂、大跨度隧道大變形災害監測、預警、控制課題35 項，參與軍工項目2 項。累計發表的120 多篇學術研究論文有65 篇被SCI、EI、ISTP檢索。

他作為“軟巖邊坡監測預警實驗分室”和深部巖土力學與地下工程國家實驗室實驗管理部的負責人，與團隊成員一道奮戰在攻克有一定硬度而艱難的科研課題上，取得了一些重大科研創新成果。

被專家鑒定為具有國際先進水平的“恒阻大變形纜索研發及滑坡監測預警系統”和“恒阻大變形錨桿（索）研發及實驗系統”是他們科研團隊智慧的力作。陶志剛作為兩項課題的技術負責人潛心研究，有力攻克了項目研究中的技術難題。

據了解，本溪鋼鐵（集團）礦業公司南芬露天鐵礦是亞洲最大的單體露天礦山，1999 年以來，在特殊地形和長期礦山開采綜合影響下，造成十多年不能開采的困局，使企業蒙受重大損失。為了對近千萬噸礦石進行科學回采，保障生產安全，中國礦業大學（北京）深部巖土力學與地下工程國家重點實驗室和南芬露天鐵礦的專家、教授和科研人員組成攻關小組在教育部“長江學者和創新團隊發展計劃”和本溪鋼鐵（集團）礦業公司南芬露天鐵礦的共同資助下對此進行專項研究，取得重大創新研究成果，其中，對恒阻大變形纜索進行現場力學特性試驗結果證明：恒阻大變形纜索具有恒阻特性，即恒阻力可以達到850kN 時，保持恒阻的變形量可達2000mm，填補了國內外空白。他們的創新技術經遼寧省南芬露天鐵礦采場下幫邊坡滑動力監測預警工程實踐檢驗，實現了加固-防治-監測-預警一體化的研究目標。鑒定委員會給出結論：該項成果總體達到了國際領先水平，建議加大推廣應用力度，使恒阻大變形技術在工程實踐中產生更大作用和效益。

恒阻大變形錨桿（索）研發及實驗系統，主要解決礦山、水利、交通等領域涉及大量洞室圍巖穩定性問題，特別是要解決在工程實踐中遇到的大量塌方、巖爆、沖擊地壓等災害問題。中國礦業大學（北京）深部巖土力學與地下工程國家重點實驗室何滿潮院士帶領攻關小組對此課題進行專項研究。陶志剛在該課題研究中把所有心思和精力都用在課題技術設計、研究和系統攻關上，2011 年3 月，經教育部科技發展中心專家組鑒定驗收認為，恒阻器設計原理和結構以及實驗系統研發達到“國際領先水平”。

科研中遇到困難在所難免。他解決科研攻關中的困難除了實驗室就是在第一現場。去年，他們接手隧道圍巖大變形支護控制工程，與甘肅長達公司、中鐵隧道集團和中鐵21 局集團合作，遇到最大的問題是軟硬夾層巖體中的鉆進。常規鉆頭單純打硬巖沒問題，打軟巖也沒有問題，但是遇到軟硬夾層就顯得力不從心。為攻克這一難關，他在現場連續住了10 多天，每天觀察施工人員用不同型號鉆頭一個一個試著打孔，仔細地記錄著時間和總進尺，經過多次試驗，終于找出既適合硬巖又適合軟巖且質量較好的鉆頭，并且確定了最佳的風壓、水壓配比，大大提高了鉆進效率。

他的科研成果不凡，在教學方面也是嚴謹治學。現在擔任4 門本科生的課、1 門研究生的課，每年有150 學時左右，除了備課還要講課，在教學上從不馬虎和懈怠。他堅持本科生導師制，主動教學生如何去搞科研，讓他們有認識、有感知。他支持碩士、博士經常出國參加學術交流，開闊眼界。巖土力學十分辛苦，他寄語學生要“勤奮踏實、坐得住、走得動”，如此，才能學好專業，服務社會。

一位追求卓越的教學與科研的人，之所以能夠成果迭出，源于他對科研工作的最深沉的使命感，也源于他有很強的團隊協作精神。展望明天，陶志剛信心滿滿，他已經做好了迎接機遇和挑戰的準備，必將在這條“接地氣”的科研道路上不斷奮進，創造出更大的輝煌業績。