中新網南京1月8日電(記者 申冉 通訊員 齊琦)一根頭髮絲粗細的光纖，根據不同地質環境和多場監測要求，穿上不同「定製」外衣，穿山入地、進海過江，就變成了高敏度「大地感知神經」，一旦發生災害異動，遠在千裡的監測系統能立刻發現目標，精準預警。
8日，記者從南京大學獲悉，該校地球科學與工程學院施斌教授團隊創造性地建立了地質工程分布式光纖監測技術體系，在地質工程災害機理和理論判據方面取得新突破，榮獲了2018年國家科學技術進步獎一等獎。這也是中國科研團隊在地質與巖土工程監測領域取得的又一項領先國際水平的科技成果。
項目團隊成員。南京大學供圖
據不完全統計，中國每年因各類自然和工程災害造成的經濟損失高達2000億元人民幣。何以進入了21世紀，各種地質和工程災害造成的損失仍然如此巨大呢？施斌解釋，地質災害和各類巖土工程具有規模大、影響因素複雜、隱蔽性強、跨越區域多、環境惡劣、實時性監測要求高、監測周期長等特點，傳統的點式、電測類監測技術和手段還難以滿足防災減災需求，也給災害的預警預報和防治帶來巨大的挑戰。
從1998年到2018年，施斌團隊經20年的探索創新，在地質與巖土工程多場多參量分布式傳感介質、長距離解調設備、監測方法與系統集成、地質工程災害機理和理論判據等方面取得了十餘個關鍵理論和技術問題的突破。他形象地將這些成果比喻為「神經」「大腦」和「身體」：
提出纖-土耦合時效判據，創製出了30餘種適用於不同地質工程條件監測的傳感光纜，為監測提供了堅韌而敏感的「神經」；
研製出中國第一臺、具有完全自主智慧財產權的商用化的分布式光纖應變單端解調設備，為地質工程光纖監測提供了精準而智能的「大腦」；
創建了邊坡、地面沉降、樁基、隧道等多場分布式光纖監測系統，為地質災害和巖土工程光纖監測提供了強健而高效的「身體」，監測精度大大提高，監測成本大大降低；
提出地層壓縮潛力新判據，確立了土質滑坡預警應變閾值，提出了錨杆與巖土耦合時效判據等，豐富了地質工程災害預警和防治理論體系。
如今，只需要一根頭髮絲粗的光纖，就可以對湖底隧道監測區域內每一點的溫度、受力等細微變化進行實時監測；為「國之重器」港珠澳大橋，配備上能夠抵禦海水浸泡腐蝕的光纖表面應變計和帶式光纖傳感器，滿足沉井長期監測的要求……
據介紹，目前施斌團隊的成果已形成了40餘種產品推向了國內外市場，並在長三角和京津冀地面沉降區、南水北調、三峽庫區、青藏鐵路、港珠澳大橋、北京故宮、錦屏電站、延長油田、城建隧道等300餘個項目中得到應用，相關技術產品已出口到英國、美國、義大利、智利、馬來西亞等國，節省部分工程監測費用70-80%，產生了顯著的社會和經濟效益。
「將光纖變成連接人類與大地之間的『神經』，讓我們能夠感知大地，減輕各類地質與巖土工程災害，造福人類，這是我畢生的追求。」施斌說。
適應不同環境的傳感光纜。南京大學供圖
時間倒回1998年，施斌從美國訪學歸國。這一年恰逢長江特大洪水，施斌與一個日本專家團對長江堤防進行沿途考察，當來到最危險的荊江大堤考察時，他看到幾百號人手牽手在農田裡尋找管湧災害點，施斌感到心情十分沉重：都21世紀了，可災點搜尋還在依靠人海戰術這種十分落後的方式，這遠遠不能滿足國家防災減災的重大需求。
施斌從考察團裡了解到，國際上正在探索研發一種分布式光纖測量技術，能夠長距離、分布式監測被測物的形變和溫度等物理指標。「獲悉後，我當時十分的興奮，因為這一技術很適合像堤防這樣的地質工程災害的監測，於是，我決心將這一技術應用到地質災害預警與巖土工程的安全監測中。可是，當時國際上對中國進行相關技術封鎖；而且將這一技術應用於地質體的監測，許多人認為在技術上幾乎不可能，零點幾毫米的光纖一埋入巖土體就會脆斷，無法使用。」但施斌頂住了種種壓力，克服了重重困難，堅持要將這件事做下去。
2000年，國家「985」工程啟動，在學校的強力支持下，施斌獲得了第一筆研發資金，開始了近20年的科技攻關。
20年來，施斌團隊完成了從基礎研究—核心技術—硬體設備—系統集成—成果轉化—工程應用的全過程創新，並形成了新的技術產業鏈，開創了地質與巖土工程監測新的技術領域，使地質工程監測技術從點式走向分布式，從電測時代走向了光感時代。
施斌認為，「應用型強的學科一定要和國家的重大需求結合在一起：走出實驗室，在具體的工程實踐中發現問題，解決問題，創新技術，形成產品，走向市場，以滿足國家需求。」(完)