湖南大學土木工程學院教授吳懷娜正在作學術報告。
“我的研究就像是給盾構隧道‘看病’,找出‘病因’,分析‘病理’,給出‘診療’方案。”湖南大學教授吳懷娜是土木工程領域為數不多的女性科研工作者之一。
談吐斯文、體形嬌小的吳懷娜,唯有在講述自己專業領域的內容時,才能將她和鋼筋混凝土聯系在一起。
“當初高考結束后填報志愿,我全填的工科類專業。”吳懷娜回憶,她最初來到岳麓山下求學時,所學的城市地下空間工程還是個新專業。如今我國一線城市都在大力推進地下空間開發,城市軌道交通、公路隧道、綜合管廊等地下生命線工程大量建設。其中,盾構隧道是城市地下生命線工程最常用的結構形式。
“但盾構隧道拼裝結構接縫多,剛度弱,外部擾動極易引發盾構隧道變形,造成管片結構開裂、接縫密封墊滲漏水等病害,威脅隧道結構安全,影響城市生命線工程的正常運營。”吳懷娜說。
吳懷娜將地質環境演變等因素比喻為慢性病,外部施工擾動比喻為急性病。為了準確給隧道“看病”,針對盾構隧道這一復雜拼裝結構,她提出了一種考慮環間剪切錯臺的縱向鐵木辛柯梁模型,打破規范模型純彎變形模式假定誤區,顯著提高了隧道變形及內力計算精度。這一模型納入在編規范中國土木工程學會團體標準《既有軌道交通盾構隧道結構安全保護技術規程》,成為外部擾動對既有隧道影響評估的推薦模型。
吳懷娜(左三)和團隊成員合影。
很難想象,如今在各類學術會議、隧道現場處變不驚的吳懷娜,也曾經歷來自學業的巨大壓力。博士三年級那個大年三十的晚上十點,她收到導師對論文的修改意見,徹夜無眠。“那篇論文花了一年多,改了十幾版,但導師認為還有很多工作要完善。”吳懷娜說,“現在想來,若不是導師的高標準和嚴要求,自己也難以完成蛻變”。
“在研究生階段,很多人都會經歷低谷和思維的轉變,因為科研需要不斷地開拓和創新,這就要求從以前的確定性思維向批判性思維轉變。”吳懷娜說,“大多數學生剛入學時更多是被動接受,依賴老師,但要在未知領域探索,需要有獨立的思想,這樣才可能挖掘自己最大的創新潛能,這是我每年新生入學都會和學生強調的一點。”
吳懷娜認為,土木工程是一門實踐性很強的學科,作為一名科研工作者,需要敏銳的洞察力和嚴謹的科學思維,能挖掘真正服務于國家重大需求的工程問題,并從工程問題抓住它的科學本質。“科研沒有坦途,土木工程的研究過程很辛苦,如現場測試、室內試驗,哪怕一個看似簡單的數值模型都可能經歷反復的嘗試和失敗,科研很需要堅韌的精神。”
吳懷娜的韌性,源于她的成長經歷。從小學二年級開始,她做數學習題便有個習慣,從“帶星號”的題開始做起。“我那時就覺得數學題很有意思,越是難的越想挑戰,很享受其中的樂趣。”
對數學的興趣,吳懷娜也帶到了工程領域里。吳懷娜說:“數學能提高我分析問題的能力,而且工程領域在理論推導過程中,有很多是數學的范疇。”
地下空間開發是解決城市病、提高城市韌性的重要途徑,未來將會有更多的城市交通、市政設施地下化,既有隧道安全保護需求將越來越迫切。
“我國各個城市地質環境差異大,隨著隧道覆蓋率的增加,隧道服役環境變得越發復雜,我們會遇到越來越多的問題和挑戰。”吳懷娜說,“與地奮斗,其樂無窮!帶著興趣迎接挑戰,為我國城市地下空間開發貢獻智慧,是件快樂而有成就感的事情。”
在吳懷娜的辦公室里,三角梅枯了又復綠,替她數著繁忙中間歇的頻次。書架中擺著她喜歡的茶具,但生在茶鄉安溪的她,竟讓它們落了灰。
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