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裴向军:发明源于积累,创新来自思维

四川科技报 2016-09-28 00:00 大字

人物名片

裴向军,成都理工大学教授,环境与土木工程学院副院长,专长于地质灾害评价及防治。近年来,裴向军主持国家自然科学基金3项、973专题1项、国家支撑计划项目1项、国土资源部公益项目1项、交通部西部建设项目5项、中国地质调查局项目1项,主研参加了973计划项目1项,国家自然基金重点项目1项,主持完成重大地质灾害工程项目30余项,获国家科技进步一等奖、中国专利金奖、国家“发明创业奖·人物奖”等多项国家级、省部级奖项。其主持研制和开发的SJP型系列可控灌浆材料,因解决了速凝材料凝固时间快、后期强度低这一国际难题,被列入2015年国家重点推广低碳项目。

2016年夏初,中国发明协会、科技部、国家知识产权局在人民大会堂召开了第七次全国会员代表大会暨第九届“发明创业奖·人物奖”颁奖大会。裴向军获得了两年一度的国家“发明创业奖·人物奖”。

需求

点亮一项研究灵感的星光

2005年,裴向军在雅砻江锦屏一级水电站进行高边坡稳定性研究工作的时候发现,这座世界最高的双曲拱坝(305m)左坝肩岩体灌浆加固施工中,普通水泥浆难以停留在宽大陡倾的岩体裂缝中,造成很大的工程浪费,工程质量难以保证,工程进度迟滞。这种现象不仅是锦屏一级水电站独有,在裴向军教授参与研究的新疆天山公路、中(中国)巴(巴基斯坦)公路、拉(拉萨)—林(林芝)高速、九寨沟景区云顶工程等均有卸荷拉裂,风化松散、冻融冰劈等复杂地层地质灾害的灌浆难题。

上世纪90年代末我国房地产业逐渐起步,当时研究生二年级在读的裴向军则关注到了建筑楼体的地下室。“那些很深的地下室被称作基坑,这些基坑挖下10米后就会有水不断地往坑里涌。”最初,多用普通水泥进行灌浆补缝,但由于水泥流动时间长达5~7个小时,遇到宽裂缝时往往顺着裂缝流走,产生“灌不住”的现象,所以堵水效果并不明显。“我那时就想,有没有什么办法可以不让水流到坑里去”,他说。

在裴向军看来,科学研究也需要灵感的火花,在一瞬间的灵光中,有人“看山是山”所见即所得,有人“看山不是山”能透过现象看到问题。科学的灵感大家都有,有人一闪而过,有人则驻足思考。而真正去做,这又是一个截然不同的开始。

行动

打通一道成果转化的“可控”关卡

在裴向军的初期研究中,水泥基灌浆材料仍是他最主要的实验用品。为解决灌浆区不吸浆,材料“顺缝跑”的问题,裴向军开始尝试在水泥中添加其它材料以改变水泥的流变特性。

“国内采用较多的速凝剂有水玻璃、氯化钙等,这些要么在加速水泥凝固的同时影响了水泥浆后期的强度,要么就是加速凝固效果不明显”,裴向军说。想要打破现有材质的局限就必须研究出新的技术和材料。

博士后阶段研究的软土加固项目为裴向军提供了一根科研思路的关键“杠杆”——将某些材料加到软土中就可以得到软土加固的效果。“从这个角度出发,我类推:如果把一些无机物和有机物经过一定的化合,再加到水泥中,是不是就可以实现水泥加固的作用?”

想法之后即行动,裴向军开始了无数次的实验、尝试:2000年他和团队开始了粘度时变材料可控灌浆技术研发;2004年他以“粘土实验灌浆材料扩散”的相关研究申请到国家自然基金,成为了国内该研究方向的探路者;在关键的2005~2006年间,他做了不下4000次实验。“有时经过多次尝试,我们研发的产品指标仍旧达不到要求,那时候也有过懊丧的情绪,只能坚持天天做实验,等到柳暗花明时,就是我最高兴的时候。”裴向军说。

行动是留住科研灵感的最好办法,并可以将其具象化、成果化。在与不同种类的减水剂、缓凝剂、速凝剂等水泥外掺剂打交道后,裴向军及团队得出了混合浆液的最优配方;2006年团队在自主研发注浆扩散测试装置之后,更是提出了水化溶剂化膜理论,这标志着实验室研究阶段的工作基本结束。

2008年该技术在锦屏一级水电站的实际工程中开始应用,裴向军及团队也因此将这项专利注册了一个商标SJP。“SJP就是四川锦屏的意思,我们纪念在锦屏研发的日子,更是要从锦屏出发,在未来完成更多的尝试和优化。”至此,一个科研想法有了具体的成果,更有了名称和商标,而此时距离裴向军最初的“发现”已是十年有余。凭借其良好社会效益与成果,粘度时变材料与可控灌浆技术2013年获得中国专利金奖、四川省专利特等奖、新疆自治区科技进步一等奖、四川省科技进步一等奖,2015年国家发改委把此项技术列入《国家重点推广低碳项目》,当年全国仅29项。

双创

助力一场高校科研的“变速跑”

在四川锦屏相关加固的工程中,粘度时变材料与可控灌浆技术的应用使单孔注浆量由70吨减少到6吨,节约水泥近90%,工期更是得到了大大缩短。一个大型工程的成功使得SJP品牌影响力迅速在业内扩散开。在地质灾害治理工程中,该技术先后在“吉木乃口岸边坡加固”“白水河滑坡治理工程”“丹巴县治理”等10余项工程中成功应用。然而,作为专业的高校科研者,裴向军及团队的创新之行并未停止,我国鼓励高校创新创业重要举措,对于科研创新路上先行者们来说,更是前行的助推剂。

如何面对未知挑战,“创新”是裴向军谈及的高频词。“做科研关键点是创新,创新不抽象,就是新东西。针对科学需求和国家导向来思考,别人不能做的、做不好的你能做出来、能做好,这就是创新。特别是青年人,创新的研究要个性化,不要同质化。”裴向军认为,国家“双创’政策对科研者来说是一个非常大的鼓舞,这将推动更多科研团队更好地实现成果转化和服务社会。只有经济增长点在科技含量上不断提升,国家发展的可持续性才会长久。”(成都理工大学)

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