2025年11月22日-23日，中國(guó)工程院工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)暨第十三屆國(guó)際橋梁與隧道技術(shù)大會(huì)（IBTC 2025）在天津成功召開。大會(huì)深入貫徹落實(shí)黨的二十屆四中全會(huì)精神，以“新質(zhì)生產(chǎn)力賦能交通基礎(chǔ)設(shè)施智能建養(yǎng)與韌性安全”為主題開展高質(zhì)量學(xué)術(shù)報(bào)告與研討，涌現(xiàn)出一批具有前瞻性和實(shí)踐價(jià)值的研究成果。
作為中國(guó)乃至國(guó)際范圍內(nèi)反映重大工程建設(shè)與技術(shù)創(chuàng)新的重要交流平臺(tái)，為更好傳播科技前沿成果、推動(dòng)行業(yè)創(chuàng)新進(jìn)步，大會(huì)組委會(huì)特別推出《2025IBTC精選報(bào)告回顧》，分享專家精彩觀點(diǎn)。本期聚焦中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）教授、中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)何滿潮的大會(huì)報(bào)告《生命線工程的安全韌性提升》↓↓↓
▲何滿潮院士在大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)分享報(bào)告
我國(guó)高速公路、鐵路等“生命線工程”總里程已達(dá)34萬(wàn)公里，規(guī)模龐大，但其安全受沿線巖土體穩(wěn)定性的直接影響，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)對(duì)工程安全構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在此背景下，生命線工程的安全韌性既取決于其長(zhǎng)板，也取決于其短板——潛在災(zāi)害點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，提升生命線工程的安全韌性，關(guān)鍵在于對(duì)潛在災(zāi)害點(diǎn)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)識(shí)別、監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)與有效防控。
一、總體思路：依托AI大模型識(shí)別災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)
面對(duì)海量的歷史災(zāi)害與工程數(shù)據(jù)，人類已難以完全依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷。何院士提出應(yīng)借助人工智能技術(shù)，通過訓(xùn)練大模型來(lái)記憶、學(xué)習(xí)與分析全國(guó)生命線工程的大數(shù)據(jù)，從而識(shí)別出潛在的災(zāi)害點(diǎn)位置并評(píng)估其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。自2014年以來(lái)，AI系統(tǒng)的智能水平已超越人類，準(zhǔn)確率持續(xù)提升，具備承擔(dān)此項(xiàng)任務(wù)的可靠性。但AI高度依賴數(shù)據(jù)質(zhì)量，因此必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格清洗與力學(xué)確認(rèn)，以確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。
二、災(zāi)害監(jiān)測(cè)：從位移監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)向牛頓力監(jiān)測(cè)
確定災(zāi)害點(diǎn)后，需對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)報(bào)。傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)多基于位移監(jiān)測(cè)法，往往無(wú)法有效捕捉災(zāi)害前兆。牛頓第二定律描述了一個(gè)質(zhì)量為M的物體如果想要運(yùn)動(dòng)并且獲得加速度a，必須要有力的的產(chǎn)生，這個(gè)力就是合力（牛頓力），滿足物體運(yùn)動(dòng)的充分必要條件?；庐a(chǎn)生的實(shí)質(zhì)是滑體與滑床沿潛在滑動(dòng)面產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，潛在滑動(dòng)面上牛頓力的產(chǎn)生是滑坡災(zāi)變發(fā)生的充分必要條件，其牛頓力的變化能夠表征滑坡真實(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。何滿潮院士團(tuán)隊(duì)研發(fā)了跨滑動(dòng)面牛頓力智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)滑動(dòng)面處牛頓力的直接監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)滑坡等災(zāi)害的早期預(yù)警。
三、工程實(shí)踐：牛頓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)警成效
自2009年建立以來(lái)，該系統(tǒng)已在全國(guó)上千個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)用，并成功預(yù)報(bào)了15次滑坡災(zāi)害。何院士通過多個(gè)實(shí)例說(shuō)明了該技術(shù)的可靠性：
1. 在某開挖邊坡監(jiān)測(cè)中，系統(tǒng)準(zhǔn)確捕捉到局部滑動(dòng)與整體滑坡的前兆信號(hào)，在整體滑坡發(fā)生前約2小時(shí)發(fā)出預(yù)警。
2. 在南芬露天鐵礦等案例中，系統(tǒng)均在滑坡發(fā)生前數(shù)小時(shí)監(jiān)測(cè)到牛頓力的突降，為應(yīng)急處置爭(zhēng)取了寶貴時(shí)間。
3. 特別介紹了2022年廣東梅大高速相鄰高邊坡的案例：通過牛頓力監(jiān)測(cè)，早在2022年4月就發(fā)現(xiàn)邊坡受力異常，并于6月啟動(dòng)反壓控制工程。盡管期間遭遇暴雨，系統(tǒng)仍清晰反映出控制措施的效果，最終成功將一處千萬(wàn)方級(jí)的潛在滑坡控制在萌芽狀態(tài)。相比之下，同期位移監(jiān)測(cè)直到工程啟動(dòng)后才顯示變化，印證了牛頓力監(jiān)測(cè)在早期預(yù)警方面的顯著優(yōu)勢(shì)。
1. AI大模型能夠有效處理生命線工程大數(shù)據(jù)，識(shí)別潛在災(zāi)害點(diǎn)并評(píng)估其危險(xiǎn)等級(jí)，但需以潔凈、可靠的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。
2. 對(duì)識(shí)別出的災(zāi)害點(diǎn)實(shí)施牛頓力監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)滑坡等災(zāi)害的精準(zhǔn)預(yù)報(bào)。
3. 在監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步開展超前預(yù)警、加固與調(diào)控，將災(zāi)害點(diǎn)的“短板”轉(zhuǎn)化為“長(zhǎng)板”，從而系統(tǒng)提升生命線工程的整體安全韌性。
4. 該方法已得到行業(yè)認(rèn)可，被交通運(yùn)輸部發(fā)布的《道路高邊坡監(jiān)測(cè)預(yù)警與應(yīng)急處置實(shí)用技術(shù)匯編》列為推薦技術(shù)。
該研究為實(shí)現(xiàn)生命線工程的監(jiān)測(cè)預(yù)警一體化、提升其抗災(zāi)韌性提供了切實(shí)可行的技術(shù)路徑。
文/大會(huì)組委會(huì)綜合整理
