【探访天津“地震大装置”】
根据规划,地震大装置将一边通过地震工程模拟试验系统进行物理实验,一边通过高性能计算与智能仿真系统还原最真实的地震数据,进行智能仿真和数据分析,帮助人类实现从灾后救助向灾前预防转变。

《瞭望东方周刊》记者宋瑞 编辑陈融雪

踏入天津大学北洋园校区,教师刘铭劼像往常一样,朝着不远处的建筑工地举起手机,手指轻点后,画面定格。照片中,一幢约10层楼高、红灰相间的巨型钢结构建筑十分显眼,与不远处科技感十足的仿真中心遥相呼应。

这座巨型钢结构建筑是国家大型地震工程模拟研究设施(以下简称“地震大装置”),是我国地震工程领域首个国家重大科技基础设施。

“我亲眼看着地震大装置从无到有,一点点成长起来,内心非常激动。”刘铭劼是该项目建设管理办公室科学工艺部成员,他告诉记者,随着人防、规划、节能、竣工等验收工作陆续完成,地震大装置即将完成土建工程联合验收。

地下“利器”

走进建设现场,只见起重机正将一些大型设备稳稳吊起,运至相应位置供工人们安装。

地上的繁忙是为了“地下工作”。

“地震大装置的秘密就隐藏在这里。”刘铭劼踩了踩脚下,笑着说,“在整个设施中,最核心的部分就是位于地下的大型地震模拟振动台和水下振动台台阵。”

大型地震模拟振动台基础埋深达18米,20米长、16米宽的台面相当于一个标准游泳池1/3的大小,载重能力最大可达1350吨。

“我们在台面下方放置了作动器。试验中,作动器可以模拟横向、纵向的地震动,影响放在台面上的被测建筑,再通过台面上的传感器和周边摄像头,获取精准的振动数据。科研人员利用这些实测数据,可以研究出更具针对性的抗震性能提升方法。”刘铭劼说。

大型地震模拟振动台台面上方的巨大空间可满足大尺寸模型试验。“我们可以在台面上1∶1等比例还原一栋七层楼高的建筑物,比如住宅楼、医院和学校等,以实物形式对其内部进行抗震性能测试。国内外现有的上千条有记载的地震活动都能在此复现。”刘铭劼说罢,指了指实验中心的另一侧,“那边的水下振动台台阵是这个装置的另一‘利器’。”

水下振动台台阵不仅可以模拟不同位置的地震动,还可以模拟河流、海流、海浪等涉水环境,能为跨海大桥、海底隧道、水工大坝和海上风电等海洋中的“超级工程”提供实验环境,助力工程建设。

精雕细琢

“地基不稳,实验不准”。施工过程中出现的一点小纰漏,都会极大地影响未来实验的精准度。为实现“造地震”的设想,“打地基”工作成为重中之重。

“两个大型设备要在地下10多米的深基坑内安全、有效运转,光工艺设备埋件就多达7000余个,最大预埋件的单件重量超过10吨。更重要的是,要保证预埋件设计精度达到±1毫米,获得的地震模拟试验数据才精确有效。”刘铭劼说,这好比让重量堪比“400头大象”的实验器物“震起来”,但运动的精度却要求是毫米级的,难度可想而知。

据介绍,为实现地下施工的精之又精,2万立方米的混凝土进行了一次性浇筑,混凝土浇筑设备连续运转了60多个小时,近300人明确分工,项目成员轮岗值守,实时监测混凝土性能指标,严格控制温度影响。不仅如此,每寸施工材料都被“精雕细琢”,通过数值模拟分析、试验承重和牢固等方式,确保地震大装置在高频抗震试验过程实现功能。

项目建设管理办公室综合事务部成员杨政龙告诉本刊记者,该团队已连续攻克重大技术难题40余项,设施的技术指标和综合性能已进入国际同类装置领先行列。

“国外常见水下振动台台阵是圆形,防水效果更佳,但为了达到更好的地震模拟试验效果,我们将台阵设计为方形,这就对如何提升防水性能提出了挑战。”刘铭劼说。

从2017年着手研究,到2021年设计定型,项目团队与材料、力学、机械、流体等领域的校内外专家和设备生产厂家团队进行了多轮论证,尝试了几十种材料和分析方法,一遍遍将设计方案推倒重来,反复试验,终于取得成功。

值得一提的是,该项目科研团队的平均年龄仅36岁。

29岁的何金明从研究生期间就开始参与到项目中。他对本刊记者说:“我以工地为家,到现在已住了近3年,工地的每个角落都能如数家珍。每天一推开窗,就能看到项目的进展,像是在见证一个孩子的成长。”

一张简易床、一个办公桌,是他屋内仅有的大件家具。“一到冬天,活动板房里的室温和屋外一样冷,电暖气是唯一的取暖依靠,偶尔遇上停电,只有蜷缩成一团再盖上好几层棉被才能睡着。到了夏天,屋里又像桑拿房,酷热难耐,大伙儿经常‘抢’唯一的淋浴喷头。”何金明说。

“但我们都十分幸运,能够参与‘国之重器’的建设,内心无比自豪、干劲十足。”何金明说,“地震大装置是一本土木工程的‘百科全书’。世界范围内可遵循的建设经验不多,很多难题是第一次面对。每天的工作就是解决一个个新问题,面对一个个新挑战。”

“为了将停留在纸面的科学设想落在实处,每个工作人员都必须有钉钉子的精神,将建设中的各个细节反复演练,预判可能出现的隐患风险并做出有效化解。”何金明说。

十年磨一剑

为什么要“人造地震”?

刘铭劼的思绪回到2008年。2008年5月12日,四川汶川发生特大地震。正是从那时起,天津大学的学者下定决心,要建立一个“人造地震”的重大科技基础设施。

“我国地处环太平洋地震带和欧亚地震带的交汇部位,地震活动频度高、强度大、分布广,而工程结构的失效和倒塌是造成地震中人员伤亡、财产损失和发展受阻的最重要原因。我们想从科学的角度搞清楚,楼房在地震中的薄弱环节到底在哪里?怎样才能抵御地震的破坏?”项目建设管理办公室科学工艺部成员燕翔对本刊记者说。

随着经济社会的发展需求,我国大型基础工程建设日益增多,高层超高层建筑、跨海超长桥隧、大型水利工程、大型能源工程等重大项目都对抗震能力提出更高要求。

据刘铭劼介绍,最初抗震研究主要通过震后观测开展——研究人员将观测仪器设置在震区的房屋结构上,等地震到来时观测记录房屋结构在强地震作用下的反应。但实际发生的强地震相对较少,靠真实的地震来获取研究数据,不仅机会非常少而且周期长。

后来,国内外开始建设地震模拟振动台,但大多规模较小且实验功能单一,不能同时模拟地震与波浪、水流共同作用下的真实境况,无法满足我国重大工程对抗震安全的迫切需求。

因此,建设地震大装置的想法应运而生。团队的设想是:通过建设大型地震模拟振动台和水下振动台台阵,真实再现多种形式的地震,直观了解工程结构在地震中被破坏的机理和特征,为建筑工程结构的抗震减灾技术发展提供数据支撑,进而找到提高工程结构抵御地震的方法。

从行不行到怎么行,从理论到实践,项目团队十年酝酿,经历了上百次论证,终于在2018年8月,世界最大的地震工程模拟研究设施由国家发改委批复立项。2019年10月,项目由天津大学牵头启动建设。

“为了让项目建设精准完成,我们专人专岗,各司其职,团队制定了详细的工作计划,甚至把日程安排具体到每一天。每个阶段的规划都与上一个阶段的规划环环相扣,我们力图完善每一处细节,按时完成每一项节点任务。”杨政龙说,各个部门都建立了清单和工作台账,将节点、任务、负责人、监督人、协调人等事项逐一精细化,“大大小小的清单、台账摞起来有半个人高”。

2022年8月,地震大装置即将迎来土建工程联合验收。

用好是关键

2022年以来,四川雅安“6·1”芦山地震和四川阿坝州“6·10”马尔康地震牵动着项目团队的心。

“从了解到的情况看,当地不少房屋建筑和桥梁隧道在地震中抗震性能良好,这显示出我国工程领域近年来抗震水平不断提升。”刘铭劼认为,如果建筑物不会在地震中被损毁,地震就不再那么可怕。

“我们要做出前人做不出的成果。地震大装置建成后,用得好才是关键。”他说,项目团队最大的愿望是在建成第一天就能立刻投入地震模拟实验。

根据规划,地震大装置将一边通过地震工程模拟试验系统进行物理实验,一边通过高性能计算与智能仿真系统还原最真实的地震数据,进行智能仿真和数据分析,帮助人类实现从灾后救助向灾前预防转变。

不仅如此,年轻的团队还希望其能发挥更大的作用——为全世界地震领域的科学家提供开放共享的实验平台,为全社会普及防震减灾的科学知识。

“我们设计了对外开放端口,希望通过设施、数据、成果共享,吸引世界上更多的科学家和工程技术专家共同研究,为人类科学技术发展作出贡献。”杨政龙说。

据介绍,现在已有上百家工程设计院、施工单位和建筑公司关注着地震大装置的建设进展,前来调研并提出合作设想。项目组为此专门成立了用户库,希望通过前期调研和沟通交流,了解现实需求,为后续更好地服务国家重大工程建设做准备。

“我们‘制造’的‘地动山摇’,是为了让世界更加平安美好。”刘铭劼说。

可惜你不看星汉灿烂 不懂凌不疑,不懂凌不疑捡起的那根少商弦戴了五年 不懂凌不疑的那句 天若无道,人就该遵循天命. 天若有道,自不会让有情人分离. 不懂楼垚,所有人在劝他退婚的时候 他坚决不退 少商让他退他就退了,又怎么会知道他到底有没有放下嫋嫋 也不懂袁慎 陪了她八年,爱了她一辈子 为了她终身不娶,后来生了大病 所有的人和事都忘了 却唯独记得程少商。不在嫋嫋身边的五年凌不疑一直带着少商弦 知道嫋嫋要嫁给袁家 凌不疑保护了袁家五年 可是一回来看见了嫋嫋 凌不疑就改注意了 非她不娶被三个人爱惨的便是程少商。 https://t.cn/RMJIEJs

【桑兵:大众时代的小众读书法】
治学首要在于读书,不要以找材料的态度读书,而应以读书的态度看各种类型的材料。

所谓以读书的态度看各类材料,首先,治学必须经过放眼读书的阶段,不预设藩篱,尽量不受现在分科的局限以及后人成见的制约,不以分科的眼光看待所谓专门史的界域,不以后出的观念生出专题的问题意识,努力把握学问的基本和大体及其渊源流变。

不读书而治专题研究的流弊之一,就是专而偏,误以当时的系统为历来的系统。所谓研究历史学术文化,实际上是按照后来的架构重新条理解读。抗战结束后,有学人针对当时学界的流弊指出:“晚近治史者,喜称专家。凡治某朝者,即只知某朝之一二事物,而不识某朝一代制度所以损益及其演变之故,其著述论证,多所附会穿凿”。后来钱穆进一步批评道:“民国以来,中国学术界分门别类,务为专家,与中国传统通人通儒之学大相违异。循至返读古籍,格不相入。此其影响将来学术之发展实大。”主张以既有的分科门类,参融旧籍,求其会通。时过境迁,风气流转,专家先是成为学界的尊称,继而畸变为坊间的调侃,影响学术事业何止是大而已。分科教育之下,未经放眼读书,则起步阶段已经偏于一端。不要说放不进学科体系的经学无从解读(望文生义的门外文谈不在考虑之列),即使近代经过对应重新条理的文史哲等科,若是按照今日通行的分界观念,不仅所读之书大为局限,解读之法更是格义附会,越有条理,去古人真相越远。

“学问必先通晓前人之大体,必当知前人所已知,必先对此门类之知识有宽博成系统之认识。然后可以进而为窄而深之研讨,可以继续发现前人所未知”。而要做到这一层,必须放眼读书。这虽然与现时的教育体制及知识系统不无矛盾,很难在上学阶段实现,至少应在毕业之后努力设法弥补。否则终身参野狐禅,很难踏上正轨,登堂入室。治学不读书而一味找材料,只由教科书接受一些常识套话,就进入细小的专题研究,不知前人大体和已知,守成尚且力有不逮,又迫于环境,急于创新超越,凭借翻译介绍的域外义理或讲座讲坛等耳学零碎,追逐新奇,道听途说,横逸斜出。所谓创新,难免无知者无畏。如果只是为了写书而翻书,等于不读书一味找材料。而做什么只看什么,所写不出所读范围,著书不是所知的冰山一角,而将内囊尽了上来,犹如日暮时分盲人骑瞎马行险道,实在是万分危险的事。

其次,应读书以发现问题,不要悬问题以觅材料。否则先入为主,难免偏蔽。不读书而做学问,所研究的问题只能依靠后来预设,治学的顺序前后颠倒,先有论点,再找论据。不仅问题本身或非前人所有,或为自己生造,挑选、取舍和使用材料往往演变成为预设的观念填充作注,而不会从文献中读出历史本相,用事实说话,顺时序地重现史事的发生、联系及其演化。由于读不懂前人著述的意思,便以为前人无意思,总是要将各种文本史事原有的时空联系割裂,打乱成为任意取舍的材料,以便纳入后设的框架,曲解附会。如果遵循固有联系,则反而无法连缀,不能通解。就所撰写的文字看,似乎前后照应,自圆其说,实则断章取义,削足适履。即使稍高明者,能够言出有据,面对材料史事的繁杂,也很难入木三分,力透纸背,容易误入前人所设陷阱而不自知。如此这般被构建出来的历史,自然不可能呈现历史的本相,只能流于作者自己的思想史。所以王国维说:“宜由细心苦读以发现问题,不宜悬问题以觅材料”。

读书以发现问题,所要发现的主要不是书的问题,而是研究对象的事实问题。不要仅仅限于读书得间,一味找漏洞钻空子,而应关注历史发展变化的枢纽大节和线索脉络。最好同时关注多个问题,不要终生固守一个方面甚至孤立的一点。

不读书而只是找材料,必然有材料范围难以捉摸的问题,细分化并不能解决史料边际无从把握的困惑,再小的题目,也很难穷尽史料。以索引找资料,则会遗漏大量从题目、关键词不可见的重要史料。况且关键与否,也要出自泛读博览,而不能单凭后设。因为不知研究对象的范围,也就难以把握所治专题的史料边际及其关联度究竟何在。由此出现相反相同的两种情形,或是动手动脚找不到材料(实则往往视而不见),或材料太多而不能驾驭。犹如秉烛夜行,灯下黑与不远见均不可免。于是研究一个题目究竟要掌握材料到何种程度方可出手,而且能够保证大体不错,将来材料进一步发掘披露,可以补充,可以局部调整,甚至可以个别细节正误,但基本的判断和用力的方向大致正确,后续研究只是加强,而不至于颠覆已有结论,而且所论不仅仅是发表见仁见智的议论,便成为难以拿捏捉摸的普遍难题,也是史学艺术一面的奥妙所在。不能掌握书的规模条理脉络而专题治学,无异于学术上的冒险赌博,成败只能听天由命。

其三,熟读基本书,熟悉旧材料,才能有效运用新材料。近代以来,提倡扩张史料而不读书的流弊之一,是人所共知的书都不看,一心只找前人未见书。殊不知不熟悉旧材料,则不可能恰当地利用新材料。结果往往问题和材料就在眼前,却视而不见,就算找到前人未见的材料,因为不知大体全局,也无法认识得当,只能望文生义、穿凿附会,导致研究流于凿空蹈隙。虽然看似有扩张领域之利,其实不过是图立说容易之便。

片面强调以新材料研究新问题,不读书而一味扩张材料,造成对资料的迷信和垄断,产生两种看似相反而实相同的偏颇,一是不看身边易见书,专找人所不见的材料,不知历史的大体已在一般书中,熟悉旧材料,才能恰当解读新材料;二是过度依赖材料的独占,只看自己拥有的秘笈,不与其他资料比勘互证。如果研究某人某事只看直接资料,以其人的所见所知为全部事实,等于以其是非为是非。或以某一类资料为直接可信,以为材料即事实,于是只看这类材料,甚至排斥其他资料,不能相互参证,非但事倍功半,也容易错解误判。而在打洞式的专题研究之下,学术成果很难被重新验证,使得不读书但找材料,用看得到来掩饰读不懂的偏向不断加剧。今人能够看到的文献远过于前人,而读懂文献的能力则远不及前人。于是价值越高的史料,因为愈是难读,利用者反而愈少,即使查阅,也只是从中挑选自以为“看懂”的东西。正因为找不到看不全弄不懂,研究者干脆不顾史料的全体、异例及反证,敢于断章取义,强材料以就我,以举例为归纳,凿空逞臆,轻率立论。不读书而只是动手动脚找材料,“上穷碧落下黄泉”的结果,自然是“两处茫茫皆不见”。

其四,应如严耕望所说,治学要读人人常见之书,说人人不常说的话。此意与黄侃所说发现与发明有异曲同工之妙。1930年,留学北京大学的吉川幸次郎专程到金陵拜访黄侃,后者针对学界的时趋,“诰以治学之法曰:‘所贵乎学者,在乎发明,不在乎发见。今发见之学行,而发明之学替矣。”此说可以吉川本人的亲身经历为证。吉川在北京期间,对于《经典释文》中“释旧作某”的含义百思不得其解,先后请教过包括章门弟子在内的诸多先生,均不得要领。而与黄侃见面时,一提及此,黄侃便立即指示此处是夹入了宋人的校语。闻言之下豁然开朗的吉川觉得第一次遇到真正的学者。对于一味追求发现新材料的学术趋向,哪怕是各方一致赞誉有加的王国维,黄侃也予以尖锐批评。1928年6月18日,他在日记中写道:“国维少不好读注疏,中年乃治经,仓皇立说,挟其辩给,以眩耀后生,非独一事之误而已。始西域出汉晋简纸,鸣沙石室发得臧书,洹上掊获龟甲有文字,清亡而内阁档案散落于外,诸言小学、校勘、地理、近世史事者,以为忽得异境,可陵傲前人,辐辏于斯,而国维幸得先见。……要之经史正文忽略不讲,而希冀发见新知以掩前古儒先,自矜曰:我不为古人奴,六经注我。此近日风气所趋,世或以整理国故之名予之,悬牛头,卖马脯,举秀才,不知书,信在于今矣。”并进而评判道:“近世之学,沟沈优而释滞拙,翻案出奇更拙。”发明是接着说,发现则容易流于对着干,温故知新与不破不立,虽然在近代学术发展史上都有所贡献,毕竟高下有别。

将重心由找材料转向读书,由看得到转向读得懂,改变以外国义理为准则的趋向,由借助外力条理材料转向理解文本史事的本意本相,通过比较而近真并得其头绪,透过表象探究史事背后的内在联系,以免进一步误读错解前人言行。如此,解读文本,重现史事,才能领会本意,查知本相,得其所哉,立于不败之地,从而改善提升近代中国研究的格局与水准。

本文原载于《学术研究》2013年第11期,转引自“墨香学术”公众号,旨在知识分享,如有侵权,敬请联系删除。转引自:墨香学术 春雨经典


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