实录丨用数据守护地下的“安全密码”
|
实验室内，静得只能听见仪器轻微的嗡鸣声。一块深褐色的土样正被层层包裹的金属夹具固定，上方连接着精密的传感器。随着操作员按下启动键，仪器骤然发出低沉的震动声——这几台累计价值超百万元的动三轴仪，正在模拟一场发生在千米深处的“微型地震”。屏幕上跳动的数字，将决定一座桥梁能否抵御百年一遇的地震冲击。 这是河北省地质矿产勘查开发局第六地质大队（以下简称“地质六队”）土动力实验室的日常。这支八人团队用一场场“静止的地震”，为城市地下的安全编织着隐形的防护网。2023年，他们成为河北省首家获得“振动三轴试验”CMA认证的机构，已服务北京、新疆、甘肃等十二个省市的三十余家高校、研究所及企事业单位，更支撑着地震安评、交通工程、尾矿库动力稳定性分析等重大项目的决策。 毫米间的“土样女子特工队” 动三轴实验的起点，是一块不起眼的土样。但这份“不起眼”背后，是团队三位女工程师近乎苛刻的执着。 夏日的实验室里，闷热而潮湿。巩晓文正俯身在一台标准筛前，动作娴熟地分拣着砂土。阳光透过窗户，洒在她略显疲惫却专注的脸上。她手中的筛网如同一面“筛子”，筛掉了杂质，留下了规范与严谨。
“土样制备是实验的基础，就像盖房子的地基。”巩晓文说。一粒砂土的大小、形状甚至表面光洁度，都可能影响最终的实验结果。为了达到0.075毫米的颗粒级配要求，她需要反复过筛、烘干、调配，甚至调整颗粒形状。“有时候，一粒砂子的级配不符，就可能导致整组实验报废。” 实验室的另一角，齐静华和张素艳正双手紧紧握住击实锤，一下又一下地敲击着土样。她们的汗水浸透了工作服，但手中的动作丝毫没有减慢。击实，是土样制备中最耗费体力的环节，每层土样需要击实25次，力度误差不得超过2%。“刚开始的时候，手臂都酸得抬不起来。”齐静华笑着说，“但后来就习惯了，击实锤反而成了我们女同志的的健身器材。”她的话里带着几分幽默，但眼神中却满是认真与坚定。 与时间赛跑 动三轴的操作台前，工程师李占杨在控制电脑上轻点。显示屏上的曲线实时变化：应力、应变、孔隙水压……每一个参数都牵动着他的神经。 “最怕的就是突发状况。”他回忆起一次惊险时刻，某次实验中，孔隙水压传感器突然报警。李占杨判断可能是土样液化前兆，立即停止加载，调整参数重新测试。“如果处理不及时，设备可能损坏，数据全部作废。”
这样的“心跳时刻”，在这些年几乎每个工程师都经历过。工程师们戏称自己是“土样的医生”——既要有精湛的技术，又要有冷静的判断力。而随着业务扩大，他们的工作强度与日俱增。今年年初，为赶在项目节点前完成全部实验，团队全体成员争分夺秒。一个月里，每天工作达10个小时。 “动三轴实验通常需要较长时间，尤其是在进行多组实验或复杂条件下的实验时，可能需要连续工作数天甚至数周。实验人员需要时刻关注设备的运行状态、土样的变形情况以及各项参数的变化，确保实验过程顺利进行。”城市地质调查所主任李帅介绍道。长时间的精神高度集中容易导致疲劳，但这些压力并没有击垮他们。“每次看到实验数据被应用到实际工程中，就觉得值了。”土动力试验技术负责人郭振东笑着说。 代码与数据的“跨界联姻” “第42组样品的剪切带形成提前了17秒。”项目负责人路伟快速滑动鼠标，调出历史数据对比，“围压加载曲线在0.3MPa处出现毛刺，传感器可能受潮。” 这可不是普通的数据监控，路伟正在用自研的Python语言生成的程序，将实验室里轰鸣的物理实验转化为一组组可解析的代码语言。动三轴实验产生的海量原始数据，正通过算法实时解析，像CT扫描般剖开土体的内部变化。
在数据采集环节，每一份土样实验产生的数据量高达每秒数百条，传统人工记录难以应付。为此，项目负责人路伟通过自学Python语言，研发了一套自动化程序。为了研发这套程序，路伟在无数个挑灯夜战的日子里坐在电脑前，对着密密麻麻的代码一行行地调试。他不断地查阅资料、研究算法，常常为了一个代码的优化而绞尽脑汁。有时候遇到难题，他会独自在实验室待到深夜，反复试验、不断改进，他的办公桌上堆满了专业书籍和草稿纸。 在他的努力下，程序逐渐完善。不仅能够快速准确地处理数据，还能对数据进行实时分析。他利用Python强大的数据处理和可视化功能，将原本枯燥乏味的数据转化为直观易懂的图表和图形。工作人员只需轻轻点击几下鼠标，就能清晰地看到土体在实验过程中的各种变化情况，如应力—应变曲线的走势、孔隙水压的变化趋势等，这就像给岩土力学实验装上了一双“慧眼”，让研究人员能够更深入地了解土体的力学性质和行为规律。曾经耗时一周的数据整理，如今几个小时即可完成。“现在，数据处理速度提升了10倍，错误率几乎为零。”路伟自豪地说。 后记 动三轴设备仍在不停地微微轰鸣。每一次应力—应变曲线的绘制，都在为工程安全撰写的“说明书”。在振动与数据的交响中，他们让冰冷的岩土有了温度，这是专属于地质人的浪漫。从河北到全国，他们用数据守护着脚下的每一寸土地，用专注与严谨牢牢筑起工程安全之门。（文：王海 地质六队） |
