西北大学地质工程学家王家鼎：把脉黄土，夯实安全生命线

中国西北，黄土高原。风起时飞沙走石、漫天尘土，风止时千沟万壑，纵横交错。这片黄土地上，谱写着中华民族五千多年的文明之歌，也与一众地质人结下不解情缘，西北大学地质学系王家鼎就是其中一位。

“黄土结构疏松，具有湿陷性、振陷性、崩解性，因此易发生滑坡、塌陷、泥石流等重大灾害，黄土地区大型工程下的防灾减灾问题，就是我三十年来研究的课题。”近日，王家鼎团队申报的《特殊岩土体小变形大风险智能化监测防治技术及中外工程应用》获得2023年度陕西省科技进步一等奖，这也是他投身地质工程研究30余年来的众多硕果之一。

“踏去来，五岳三江”：成为地质郎

王家鼎出生在陕西蓝田，在爷爷与父亲的文学启蒙和熏陶下，诗情文采俱佳。高中时期，王家鼎尤其喜爱听堂兄给他讲青海地质队的故事。堂兄口中壮丽的山河、奇妙的经历，化成了他心中对“浪漫野外”的无限憧憬和对地质专业的浓厚兴趣。

1979年王家鼎参加高考，顺利考入西安地质学院（现为长安大学）应用地球物理专业。1983年本科毕业，他凭借着扎实的专业基础，考入中国科学院兰州地震研究所，攻读地震工程专业硕士，专注抗震减灾的方向。留所工作后，正式开启了“踏去来，五岳三江”的地质人生。

兰州多年，他手拿地质锤，走过戈壁荒滩，也攀过悬崖峭壁。“这辈子从事了地质工作，就得要有奉献精神、吃苦精神，否则真是干不了这一行。”28岁那年，王家鼎为勘测采样攀在悬崖壁上，工作即将完成之际，遇到上方塌方，头顶不断有碎石滚落，返回的路线也被冲的不见踪影……千钧一发之际，是同事用绳索硬将他拉了上来。回想起30多年前的遇险经历，他仍心有余悸。

在王家鼎的地质生涯中，与灾害搏斗、与时间赛跑的防灾减灾工作占很大比重。他曾多次深入甘肃、陕西等山区为地质灾害提供灾情研判和救援指导。“何处家山，残垣断壁，遍野人哭彻”，人民受苦、村落受灾的种种惨象烙印在王家鼎心间，“自责啊！恨自己没有更好的办法让村民们免于灾难”，这些刺激转化为研究的动力不断鞭策着王家鼎，后来，他以原创性的理论参与泥石流滑坡预报，打通生命通道，受到各级表彰。

悠悠岁月，静听锤爽。多年的野外磨炼让王家鼎蜕变成长为一名意志坚定，技术过硬的地质人。1994年，王家鼎怀着对家乡的眷恋，带着一身专业本领和一批重大科研成果调入西北大学。

“铁龙飞过不黄天”：也做高铁人

2004年，中国开始进入高速铁路的大规模建设时期，郑西高铁是我国在黄土地区建设的第一条高铁。然而在大面积湿陷性黄土地区修建高速铁路，是一个世界性难题。铁道部公开招标关于如何解决高速铁路的机车振动引起路基沉陷问题的重大科研项目，由王家鼎牵头的西北大学团队也参与其中。

回想筹备竞标的过程，王家鼎直言艰辛且难忘，“那是夏天最热的时候，我和硕博学生们在实验室待了一个半月”，伴随着降不下的气温和做不完的实验，厚厚一沓论证书也终于问世，王家鼎团队多年来有关黄土动力学的研究成果凝聚其中，论证清晰，数据严谨。功夫不负有心人，凭借扎实的基础与得天独厚的优势，王家鼎团队高分中标，并获得院士评委的好评：“把项目交给西北大学是非常正确的选择，他们在黄土家门口研究黄土，真正把问题说透了。”

项目紧急，任务艰巨，王家鼎不敢有丝毫松懈，大年初五便前往郑州。从郑州到西安500多公里，每个重点路段都要勘探、采样、进行振动和波速测试，为取原状土研究，最深挖掘至30米。那个夏天，王家鼎开车沿郑西线走了3趟，取回的土样堆满了地质学系的后院。

（实验室中部分原始土）

没有前人经验，没有数据参考，王家鼎与团队艰苦攻关，终于拿出了第一份湿陷性黄土地基的动力特性与设计参数，“这一路上500多公里，土质不一样、黄土厚度不一样、收缩程度不一样，我们一段一段做了实验，整理了满满三大张表。当我把这个表交出去的时候，我的手都在发颤。从来没有人研究过火车的震动参数到底有多大，到底能引起多大的下沉，这个数据拿出去，我们是要负责任的！”实践证明，他们为郑西高铁的设计和施工提供了可靠的技术支撑。

（郑西高铁）

有了郑西高铁的经验，团队后续的研究工作从容了很多，随后又参与了大西高铁、宝兰高铁、郑太高铁的建设设计，并独立承担了黄土边坡失稳（滑坡）研究、黄土路基振（震）陷研究、黄土湿陷研究等科研项目。王家鼎在研究中创新了机车振动引起黄土路基振陷理论、首创了深部黄土湿陷的岩桥 (古土壤层) 滞后塌陷理论、提出了柔性生态护坡工法及边开挖边防护理念等。

为攻克黄土振动促渗的定量测试难题，王家鼎率领团队在国家重大科研仪器研制项目的资助下自主研制了首台达到国际先进水平的振动促渗仪，利用该仪器进行的大量试验也帮助团队创新性地提出了振动和水联合作用对黄土边坡的促松、促裂、促渗和促滑机理，刷新了黄土滑坡成因理论，填补了该领域空白。除此之外，团队自主研制的高精度、高采样率的24通道同步高速采集装置获得了国际专利，解决了机车宽幅振动的多参数感知难题。

震动促渗测试系统原理图

“五促效应”演化示意图

“游目骋怀莽陇原，铁龙飞过不黄天”王家鼎在诗中描写了宝兰高铁通车后的所见所感。“受邀坐上自己参与建设的高铁，平稳安全又没有扬尘，那种喜悦和自豪的感觉难以言表！我们用专业解决了工程实践中重大科学问题，并将科技成果应用到国计民生，这种成就感，什么都换不来！”。王家鼎骄傲地称自己也是高铁人：“我们高铁人的座右铭就是‘不为利益来，而为人民往’！”一份成就感，一颗事业心，这便是王家鼎多年来初心不改，赤诚依旧的秘诀。

（王家鼎团队成果在国内黄土地区铁路网的应用情况）

攻克“疑难杂症”：获赞“黄土郎中”

在郑西高铁、大西高铁相继顺利通车后，王家鼎又率领团队投身重载铁路工程上。“最重的铁路如何行驶在最软的地基上”，成为他面前的新难题。

我国第一条按照30吨轴重重载铁路标准建设的瓦日铁路（山西中南部铁路通道）2009年开工建设。瓦日铁路经过的滑坡、溜塌、采空区等不良地质发育地区多，建造隧道易发生变形与塌方，为此，王家鼎团队研制出特殊探头，识别和预报围岩涌水塌方，解决了这种特殊地层隧道的灾害感知技术难题。

施工到吕梁山脉时，在实地又遇到了重大难题：铁路边上一处滑坡无论如何也找不到滑动面，若采取避绕处理，需增加13亿投入。一筹莫展之际，王家鼎来到现场。反复勘测后，他将目光锁定在滑坡舌部可能剪出口部位的山沟。为寻找“症结”所在，王家鼎在腰间绑上安全绳，沿着山沟陡峭的崖壁，深入40多米深的谷底泥潭。时间一分一秒地过去，寒风凛冽，泥水透过胶鞋传来刺骨的冰冷。就在大家几乎想要放弃的时候，“找到了！”王家鼎凭着独有的经验找到了滑动面。

“就像是没有明显症状的疑难杂症，要找到病根，只能凭借医生丰富的经验和细致敏锐的观察判断。”王家鼎十分自豪，“辛苦点怕啥，我们为国家节省了13个亿”。类似的境况王家鼎还遇见过很多，经常应各设计院、勘察院的邀请到工程现场“出诊”。“设计单位的工程实践加上我们科研院校的研究成果，充分融合就能解决真正的工程问题。”

（成果理论体系）多年来，王家鼎团队与国内外设计施工单位合作，开展了我国及“一带一路”共建国家高速铁路、重载铁路和高山机场建设运营中的防灾减灾重大科学难题和技术方法的研究，构建了黄土灾害防预的多项关键技术，不仅填补了行业空白，更服务了国家的重大需求。2020年，由王家鼎团队与中国铁路设计集团、中铁十七局和中铁西北研究院等合作完成的“重大工程黄土灾害机理、感知识别及防控关键技术”获国家科技进步奖二等奖。

“所有的成果都是集体的功劳，各部门的支持与配合以及团队成员的艰苦付出成就了这份荣誉。”王家鼎多年来坚持的“产学研用”道路取得了累累硕果。多方合作的科技成果直接应用于大西高铁、巴基斯坦轻轨、晋中南和蒙华重载铁路等国内外20多条铁路和机场的建设运营中，纳入了行业规范，产生了巨大的社会效益和经济效益，揽获了“菲迪克奖”“越南政府荣誉奖”“老挝政府荣誉奖”“中国优秀测绘工程奖一等奖”等一系列国内外工程大奖。“我的专业是应用学科、工程学科，我们与设计单位、施工单位的关系就像鱼儿离不开水，瓜儿离不开秧。”

公诚勤朴：我是西大人

90年代初调入西北大学时，王家鼎在城市与资源学系负责教授城市规划的相关课程，继续着滑坡、泥石流、楼房勘察、灾害防治的研究。2000年，地质学系开展一级学科博士学位授权点的申报工作，王家鼎应邀参与，补足了地质工程二级学科的缺项。

扎根西大30余年，王家鼎对“公诚勤朴”的理解与践行不断深入。在自主研发的专利仪器上，赫然看到西北大学的校徽以及“XD-SVP2023土振动促渗仪”的命名。

“我是一个教书人，培养地质工程人才是我的使命”，作为西北大学地质工程专业创建人、带头人，王家鼎为学科的建设与发展呕心沥血。主讲多个核心课程、编著课程教材、培养教学梯队……从白手起家到硕果累累，王家鼎走了二十年。

王家鼎的授课以生动鲜活著称，工程实践中大量案例在教学中信手拈来，他希望能将自己的经验与知识毫无保留地回馈给学生。他不仅重视课堂上的教学，也十分注重培养学生的野外实践能力。陡崖上的手把手教学、一对一讲解，让已毕业20年的袁金辉至今记忆犹新。他主张学生多做工程实践，用地质锤写出“硬气文章”。

为西大工程地质在全国范围内保持声誉，王家鼎坚持每年招收足量硕博生，“西大地质要培养有胸怀，能吃苦，肯上进的人才”，二十多年来，他已经将103名硕士、博士、博士后送上一线工作岗位。他们活跃在中国铁路设计集团、中交一院、西北水电等勘察设计院及同济、长安、太原理工等高校，从事工程地质相关工作。“没有谢婉丽、谷天峰、张登飞这一批具有拼搏精神、奉献精神的研究人才，我们的团队不可能取得这样的成果”，托举更多更亮的新星，为地质事业注入源源不断的新力量，成为王家鼎如今最大的心愿。

一山一水，尽览诗囊。自少年起，王家鼎就喜欢将自己的所见所闻所想写进诗中。2010年，王家鼎诗集《生命的行者》由陕西人民出版社出版。他的诗词中，真切的意象饱含对生活之热爱，对理想之追求，清晰的意境闪着矿石一样的光，映出地质与诗词交织的浪漫一场。