2022年10月08日星期六
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奋斗者·正青春丨吴怀娜:为盾构隧道“看病” 守护城市地下生命线
2022年09月20日 17:54:00 来源:红网时刻 访问:

湖南大学土木工程学院教授吴怀娜正在作学术报告。

“我的研究就像是给盾构隧道‘看病’,找出‘病因’,分析‘病理’,给出‘诊疗’方案。”湖南大学教授吴怀娜是土木工程领域为数不多的女性科研工作者之一。

谈吐斯文、体形娇小的吴怀娜,唯有在讲述自己专业领域的内容时,才能将她和钢筋混凝土联系在一起。

“当初高考结束后填报志愿,我全填的工科类专业。”吴怀娜回忆,她最初来到岳麓山下求学时,所学的城市地下空间工程还是个新专业。如今我国一线城市都在大力推进地下空间开发,城市轨道交通、公路隧道、综合管廊等地下生命线工程大量建设。其中,盾构隧道是城市地下生命线工程最常用的结构形式。

“但盾构隧道拼装结构接缝多,刚度弱,外部扰动极易引发盾构隧道变形,造成管片结构开裂、接缝密封垫渗漏水等病害,威胁隧道结构安全,影响城市生命线工程的正常运营。”吴怀娜说。

吴怀娜将地质环境演变等因素比喻为慢性病,外部施工扰动比喻为急性病。为了准确给隧道“看病”,针对盾构隧道这一复杂拼装结构,她提出了一种考虑环间剪切错台的纵向铁木辛柯梁模型,打破规范模型纯弯变形模式假定误区,显著提高了隧道变形及内力计算精度。这一模型纳入在编规范中国土木工程学会团体标准《既有轨道交通盾构隧道结构安全保护技术规程》,成为外部扰动对既有隧道影响评估的推荐模型。

吴怀娜(左三)和团队成员合影。

很难想象,如今在各类学术会议、隧道现场处变不惊的吴怀娜,也曾经历来自学业的巨大压力。博士三年级那个大年三十的晚上十点,她收到导师对论文的修改意见,彻夜无眠。“那篇论文花了一年多,改了十几版,但导师认为还有很多工作要完善。”吴怀娜说,“现在想来,若不是导师的高标准和严要求,自己也难以完成蜕变”。

“在研究生阶段,很多人都会经历低谷和思维的转变,因为科研需要不断地开拓和创新,这就要求从以前的确定性思维向批判性思维转变。”吴怀娜说,“大多数学生刚入学时更多是被动接受,依赖老师,但要在未知领域探索,需要有独立的思想,这样才可能挖掘自己最大的创新潜能,这是我每年新生入学都会和学生强调的一点。”

吴怀娜认为,土木工程是一门实践性很强的学科,作为一名科研工作者,需要敏锐的洞察力和严谨的科学思维,能挖掘真正服务于国家重大需求的工程问题,并从工程问题抓住它的科学本质。“科研没有坦途,土木工程的研究过程很辛苦,如现场测试、室内试验,哪怕一个看似简单的数值模型都可能经历反复的尝试和失败,科研很需要坚韧的精神。”

吴怀娜的韧性,源于她的成长经历。从小学二年级开始,她做数学习题便有个习惯,从“带星号”的题开始做起。“我那时就觉得数学题很有意思,越是难的越想挑战,很享受其中的乐趣。”

对数学的兴趣,吴怀娜也带到了工程领域里。吴怀娜说:“数学能提高我分析问题的能力,而且工程领域在理论推导过程中,有很多是数学的范畴。”

地下空间开发是解决城市病、提高城市韧性的重要途径,未来将会有更多的城市交通、市政设施地下化,既有隧道安全保护需求将越来越迫切。

“我国各个城市地质环境差异大,随着隧道覆盖率的增加,隧道服役环境变得越发复杂,我们会遇到越来越多的问题和挑战。”吴怀娜说,“与地奋斗,其乐无穷!带着兴趣迎接挑战,为我国城市地下空间开发贡献智慧,是件快乐而有成就感的事情。”

在吴怀娜的办公室里,三角梅枯了又复绿,替她数着繁忙中间歇的频次。书架中摆着她喜欢的茶具,但生在茶乡安溪的她,竟让它们落了灰。

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