让岩土工程“搬”进实验室做“CT”！刘汉龙院士发明透明土！

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见习记者 李雨恒 摄/视觉重庆

大家好！我是乐哥！

刘汉龙这个名字您是否熟悉？

他不仅是岩土领域 软弱地基加固与桩基工程、环境岩土力学与防灾减灾工程的专家，更是在 202 3年 11 月22日成为工程院院士，成为岩土领域2023年获得院士称号的岩土界6位代表之一。

刘汉龙 院士 简介

长期从事软弱地基加固与桩基工程、环境岩土力学与防灾减灾工程等方向的教学与科研工作。

今天这篇文章转载自重庆日报，讲述刘汉龙院士近期在做的一项工作。

你见过的土，是什么颜色？是黄色、红色，还是黑色？有没有见过透明的呢？12月12日，记者从重庆大学获悉，该校刘汉龙院士团队研发出人工合成透明土，与天然土壤的物理力学性质基本一致，可以让岩土工程“搬”进实验室做“CT”，实现微米级高精度分析测试，及时“揪”出看不见、摸不着的岩土灾害，保障国家工程安全。

走进重庆大学岩土工程实验室，记者看到，一根透明的“浆固碎石桩”格外显眼。方形玻璃器皿内，有三分之二被透明土填满，激光照射下，“地基”内部清晰可见。

“我们用透明土模拟自然土壤，开展岩土工程可视化模型试验研究。”重庆大学土木工程学院教授周航说。

建设工程都要打地基，“基础不牢，地动山摇”。为了保证稳定安全，无论是建设中、还是投用后，这些工程都要定期做“CT”，测定地基土体是否超过允许变形范围，防范安全隐患。

然而，“CT”做起来有难度——

自然土壤不透明，即便是现场试验，采用传感器从工程外部进行土体监测，受限于传感器精度和布设密度，存在较大的测量误差，且试验耗时长、投入大。

为此，早在2010年左右，刘汉龙院士团队就启动岩土工程模型试验的可视化研究，研发透明土技术与仪器设备。

这在岩土工程领域是个新概念，那时，国内外鲜有报道，只有零星文献。在刘汉龙院士的指导下，周航等团队成员“啃”遍所有相关文献，开始一步步摸索。

选材是人工合成透明土最大的“拦路虎”。“我们按照国外文献去找材料，不管怎么配，透明土都不透明。”周航回忆道，原因就算是同一种材料，国内外厂家生产出来，纯度不尽相同，直接影响了透明度。

怎么办？团队花了一年半时间，全国各地到处跑，各个工厂到处找，反复试错了上百次，终于找到理想材料和配方，自主研制出的透明土，像玻璃一样透明。

“我们是用二氧化硅的粉末和颗粒模拟岩土，并用矿物油模拟土体中的水。”周航表示，这样，透明土既与自然土壤的物理力学性质基本一致，又达到可视化效果。

在此基础上，团队通过学科交叉融合，结合激光制斑技术和数字图像处理技术，使“CT”分析检测达到微米级精度。如此一来，岩土工程就可以被“搬”进实验室，更好地测试分析变形破坏问题。

“对于现场隐蔽性岩土工程来说，透明土模型试验可以清晰揭示内部变形机理，提高测试精度，在岩土工程灾变机理研究中具有广阔应用前景。”周航透露，透明土技术已在三峡库区边坡、重庆科学城隧道、重庆李家沱长江大桥等工程中推广应用，为工程安全设计提供了重要依据。

▲刘汉龙院士团队成员观察记录透明土实验结果。见习记者 李雨恒 摄/视觉重庆

目前，团队承担了国家重大科研仪器研制项目，开展多功能透明土模型试验系统研制。该系统的研发，将为岩土与地下工程问题提供强有力的分析工具，解决隐蔽性地下工程变形破坏“看不见、摸不着”的难题。