陶志刚和他的“岩土”事业—— 记中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院副教授陶志刚

◎ 文/曹 莉

初见陶老师，给人的印象是英姿勃勃，健谈爽朗，对教学、科研和生活充满热情。他最大的心愿就是头顶蓝天、脚踏大地，把科研理想植入岩土，让其闪光，服务社会，造福人类。

他长期在教学、科研一线。在中国科学院何满潮院士的指导下，他围绕“双体灾变力学”理论的深化和应用，在滑坡、发震断层活动性、隧道围岩大变形灾害监测-预警-控制等方面做出了突出贡献。累计在全国17 个省市（地区）建设滑坡灾害牛顿力监测点432 个，成功参与预报了12 次滑坡灾害，均提前4 至13 小时发出临滑预警信息，挽救百余人生命和数以亿计财产损失。

他就是中国矿业大学（北京）“深部岩土力学与地下工程国家重点实验室”实验管理部部长、副教授、硕士生导师陶志刚。2018 年，他被评为中国能源研究会优秀青年能源科技工作者，兼任中国岩石力学与工程学会软岩工程与深部灾害控制分会副秘书长、山西省柳林能源与环境院士工作站副站长。他的主要研究方向包括滑坡地质灾害监测预警、发震断裂带活动性监测预警、隧道围岩大变形控制、NPR 锚索超常力学特性实验研究等。作为第一作者（含通讯）发表论文53 篇，其中36 篇被SCI/EI 检索，有14 篇中文核心。参编著作或教材4 部，参编标准1 部。他的研究成果先后获得省部级科技奖励3 项，获得中国、日本、美国、欧洲发明专利授权16 项，实用新型授权12 项，软件著作权5 项。

人生：由“交通”向“地质”转变

陶志刚的求学经历不同寻常。他在河北理工大学上的大学，本科学的是交通工程中的道路桥梁。但当时招他们的老师都是学矿山出身。由于学校的矿山、地质专业都不景气，有的专业已被取消，招地质、矿山的老师也全部转到“交通工程”这个新开的专业。

让他没有想到的是在学习过程中，老师教学都是沿着矿山的路子来授课，本来教路基路面、道路建筑材料的老师，讲课的内容都是矿山巷道的道路设计、轨道设计等。在上研究生的时候，他干脆跟老师改学地质专业。

在他的印象中，本科教授普通地质学的老师人特别好，上课非常细致，通过双语教学和实验操作吸引学生的注意力，他觉得跟老师学得很带劲，比学“交通工程”好。研究生期间，他学了两年半的地质学。他的硕士生导师不仅搞科研，还担任学校职能部门行政领导，既要当领导搞管理也要搞科研。硕士生导师的特殊身份使陶志刚有机会参与做课题研究，因此受到了很大的锻炼。导师有意培养他，还让他带学生，并撰写课题申请书和结题报告。久而久之，陶志刚便对地质学有了较深的了解并产生了浓厚的兴趣。

地质是一门基础学科，不管是土木、交通、水利、矿山等都需要地质。鉴于这种基础学科的性质，要想从根本上创新显得十分困难。陶志刚想，自己要想发展必须引入交叉学科的研究。比如，把地质用到岩土、交通、水利等学科，结合起来才会有所建树。他立志要为自己找“出路”。

二本和三本高校的学生学习都十分刻苦，因为他们知道只有考上“985”“211”学校才有出路。他把目标锁定在对口矿业类的大学上，即中国矿业大学（北京），这是中国矿业中的最高学府。在心中已有明确目标的他学习上更加刻苦。他直言不讳地告诉我们，从上本科时他就想考到北京了，在考研时一定要试一试。后来，他以高分考中理想中的大学。

考上博士时，他师从何满潮老师（院士）。令他感到幸运的是那一年考上何老师的博士生就他一个人，面试很简单何老师直率地对他说：“你跟我搞边坡吧。”从那以后，陶志刚就跟何老师搞边坡。实际上，边坡是岩体力学和岩石力学相结合的一个学科。何满潮老师（院士）就这样把他带到了这一个“地质工程”和“边坡工程”的交叉领域中，这是一份难得的“机缘”。

在何老师的严厉带教下，他的学习之路虽有坎坷，但学会了怎么去搞科学研究，学会了如何确立科研思路、找准方法，学会了如何脚踏实地、深入现场搞科研。他的心里，欣慰于自己的及时转向，并对导师充满着深深的敬意，更坚定了自己要干出点“名堂”的决心。

团队：在当好“岩土医生”中壮大

多年来从事岩石力学领域研究的陶志刚，在介绍滑坡地质灾害监测预警、发震断裂带活动性监测预警、隧道围岩大变形控制等方向研究工作时，用“岩土医生”这个形象的比喻告诉我们他的工作颇有意义。

在他看来，他现在干的工作就是医生干的工作。只不过，医生是给人类看病的，而他们是给地球看病的。地球本身是没有病，但是人类介入后地球的各种病害层出不穷。诱发滑坡、塌方的人为因素很多，如人工爆破扰动、人工坡脚开挖、坡顶加载等。在何满潮院士的指导下，陶志刚带领团队深入研究一些诱因后总结出一套给地球看病的方法。当然，医生给人类看病是用仪器的，他给地球看病也是要有仪器的。如果一个人的心脏出了问题，医生就会给病人加个支架、做个心电图，其实就是加动态的脉搏传感器，以此了解病情。地球也一样，生病了也需要有相应的传感器传出病因数据。陶志刚他们所做的工作就是要把他们研发的一套传感器技术埋进地球的体内，通过传感器检测地球是否有病、哪儿有病。通过这种方法，他们就能探测出滑坡什么时候滑、发震断裂什么时候活动、隧道什么时候塌方，等等。这种工作与医生的工作是一模一样。

南芬露天铁矿是亚洲最大的单体露天矿山之一，是我国一座老工业基地的矿山，有百年的开采历史。根据目前探矿储量来看，未来开采50 年未见底。由于整体边坡高度约700 多米，滑坡灾害频发，严重威胁着采场底部施工设备、人员的安全。滑坡体下部压覆矿石1000 多万吨、价值26 个亿。为给国家采出这些矿并创造价值，在何满潮院士的指导下，陶志刚驻场4 个多月，研制出一种具有恒阻大变形超常力学特性的NPR 锚索材料，这种锚索最大恒阻力850kN，最大变形量2000mm，满足了滑坡大变形全过程监测需求。2010 年到2018 年，“滑坡监测预警项目”在南芬露天铁矿已完成六期，顺利地从科学研究阶段迈入工程实践阶段。目前，已成功预报滑坡灾害12 次，每次均提前4 至13 小时发出临滑预警信息。成果虽然显著，但危险常伴其中。不过，无论遇到什么样的落石或滚石危险，陶志刚都能从容应对，他在现场工作和指导从没有出现过人员伤亡，这是他作为“岩土医生”治好地球病的一个特例。

当然，要研发给地球看病的仪器不是一个人就能完成的，要靠团队的力量才能实现。他们的团队是何老师（院士）领导下的一个大团队。团队起步很难，没有仪器，没有设备。如今，经过20 年的发展，团队已慢慢地从一个岩土所发展到了现在的国家重点实验室，团队力量逐年壮大，最明显的标志就是设备不断充实，有了这些仪器设备，何老师（院士）好多好的创新思想在工作中都能得以实现。第一步从1990 年到2000 年的10 年间是理论研究阶段，从2000 年到2008 年的8 年间是集中精力研发仪器阶段，所有仪器都是团队自主研发，是标准的“国字号”仪器。这些仪器凝聚了何满潮院士的心血和他们团队成员的智慧。

他们的成功，赢得了教育部和科技部的支持，给他们团队投入了相当数量的研究经费。2008 年至2019 年10 年间，他们根据科学技术不断发展的规律进行查漏补缺，在已研发22 台仪器的基础上开始新一轮研发，一些企业得知后，主动与他们合作进行难题攻关研究，形成了目前集20 多项国家（省部）级奖、50 多项发明专利授权和300 多名专业人才的大团队。

成果：在不畏艰难中跨入先进行列

他对自主创新见解独到：科研不能沿袭别人，必须要有自己独创的东西。

当我们浏览他近5 年的教学与科研成果时，眼眸被深深地吸引。作为项目负责人，他主持国家自然科学基金项目、中国博士后科学基金项目、浙江省山体地质灾害防治协同创新中心开放基金、中央高校基本科研专项等4 项；作为骨干人员，他参加国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目、北京市自然科学基金项目和浙江省重点研发项目12 项；作为技术负责人，他先后完成三峡集团、中煤集团、中国黄金、本钢、包钢、武钢和北京、辽宁、张家口、潍坊、云南等省市地矿局、地震局以及陕西、甘肃国土资源厅、交通厅与新疆水勘院的典型滑坡、发震断裂、大跨度隧道大变形灾害监测、预警、控制课题35 项，参与军工项目2 项。累计发表的120 多篇学术研究论文有65 篇被SCI、EI、ISTP检索。

他作为“软岩边坡监测预警实验分室”和深部岩土力学与地下工程国家实验室实验管理部的负责人，与团队成员一道奋战在攻克有一定硬度而艰难的科研课题上，取得了一些重大科研创新成果。

被专家鉴定为具有国际先进水平的“恒阻大变形缆索研发及滑坡监测预警系统”和“恒阻大变形锚杆（索）研发及实验系统”是他们科研团队智慧的力作。陶志刚作为两项课题的技术负责人潜心研究，有力攻克了项目研究中的技术难题。

据了解，本溪钢铁（集团）矿业公司南芬露天铁矿是亚洲最大的单体露天矿山，1999 年以来，在特殊地形和长期矿山开采综合影响下，造成十多年不能开采的困局，使企业蒙受重大损失。为了对近千万吨矿石进行科学回采，保障生产安全，中国矿业大学（北京）深部岩土力学与地下工程国家重点实验室和南芬露天铁矿的专家、教授和科研人员组成攻关小组在教育部“长江学者和创新团队发展计划”和本溪钢铁（集团）矿业公司南芬露天铁矿的共同资助下对此进行专项研究，取得重大创新研究成果，其中，对恒阻大变形缆索进行现场力学特性试验结果证明：恒阻大变形缆索具有恒阻特性，即恒阻力可以达到850kN 时，保持恒阻的变形量可达2000mm，填补了国内外空白。他们的创新技术经辽宁省南芬露天铁矿采场下帮边坡滑动力监测预警工程实践检验，实现了加固-防治-监测-预警一体化的研究目标。鉴定委员会给出结论：该项成果总体达到了国际领先水平，建议加大推广应用力度，使恒阻大变形技术在工程实践中产生更大作用和效益。

恒阻大变形锚杆（索）研发及实验系统，主要解决矿山、水利、交通等领域涉及大量洞室围岩稳定性问题，特别是要解决在工程实践中遇到的大量塌方、岩爆、冲击地压等灾害问题。中国矿业大学（北京）深部岩土力学与地下工程国家重点实验室何满潮院士带领攻关小组对此课题进行专项研究。陶志刚在该课题研究中把所有心思和精力都用在课题技术设计、研究和系统攻关上，2011 年3 月，经教育部科技发展中心专家组鉴定验收认为，恒阻器设计原理和结构以及实验系统研发达到“国际领先水平”。

科研中遇到困难在所难免。他解决科研攻关中的困难除了实验室就是在第一现场。去年，他们接手隧道围岩大变形支护控制工程，与甘肃长达公司、中铁隧道集团和中铁21 局集团合作，遇到最大的问题是软硬夹层岩体中的钻进。常规钻头单纯打硬岩没问题，打软岩也没有问题，但是遇到软硬夹层就显得力不从心。为攻克这一难关，他在现场连续住了10 多天，每天观察施工人员用不同型号钻头一个一个试着打孔，仔细地记录着时间和总进尺，经过多次试验，终于找出既适合硬岩又适合软岩且质量较好的钻头，并且确定了最佳的风压、水压配比，大大提高了钻进效率。

他的科研成果不凡，在教学方面也是严谨治学。现在担任4 门本科生的课、1 门研究生的课，每年有150 学时左右，除了备课还要讲课，在教学上从不马虎和懈怠。他坚持本科生导师制，主动教学生如何去搞科研，让他们有认识、有感知。他支持硕士、博士经常出国参加学术交流，开阔眼界。岩土力学十分辛苦，他寄语学生要“勤奋踏实、坐得住、走得动”，如此，才能学好专业，服务社会。

一位追求卓越的教学与科研的人，之所以能够成果迭出，源于他对科研工作的最深沉的使命感，也源于他有很强的团队协作精神。展望明天，陶志刚信心满满，他已经做好了迎接机遇和挑战的准备，必将在这条“接地气”的科研道路上不断奋进，创造出更大的辉煌业绩。