走进在渝高校高能级科创平台④

一天内体会盛夏与寒冬，他们在-40℃的实验室里“玩”冻土

平台名片：重庆交通大学前沿技术交叉研究院于2025年揭牌，是重庆第二个获批建设的高校前沿技术交叉研究院，也是市属高校中首个认定挂牌的高校前沿技术交叉研究院，下设极端环境智能建养创新中心、数智交通创新中心2个创新中心，开展8个方向科学研究，聚焦极端环境（极热极寒、地震频发、高盐碱、暴雨/雪、持续高温等）下的交通基础设施智能建养关键科学问题和技术难题、未来空地智联协同立体交通体系建设关键科学问题和技术难题两大研究领域。

盛夏的重庆，室外气温直冲40℃，热浪逼人。重庆交通大学隧道实验楼一楼一角，放置着一个占地约40平方米的白色“集装箱”，这是步入式高低温环境试验室，科研人员在此进行冻土研究。

随着实验室厚重的铁门“嗤”地一声滑开，一个穿着厚厚低温防护服的工作人员裹着白雾从里面走出来。他叫韩风雷，是重庆交通大学前沿技术交叉研究院极端环境智能建养创新中心冻土治理的核心研究人员、未来土木科技研究院副院长。他刚刚在这个零下30多摄氏度的实验室待了近1个小时。

“外面热成蒸笼，里面却冻到手指发麻，从外面到实验室，一天之内过完盛夏与极冬，就是我们‘冻土人’的日常。”韩风雷笑着说。

▲重庆交通大学隧道实验室，团队成员正在做冻土研究。记者郑宇摄

从青藏高原的漫天风雪，到重庆实验室的“可控极寒”，韩风雷和团队常年与冻土这个高原建设“隐形拦路虎”较劲。近日，记者走进重庆交通大学前沿技术交叉研究院，探访冻土研究背后的故事。

上高原时“只刷牙不洗脸”

“当年选冻土工程专业时，同学开玩笑说我是去苦寒之地取冻土‘真经’，真到了高原，才懂这句玩笑背后有多少心酸。”2015年，攻读博士的韩风雷，第一次踏上青藏高原，眼前的景象深深刺痛了他：原本平整通畅的公路，被冻融循环拉扯出一条条裂缝，并且越来越长、越来越宽，直至整块路基塌陷变形。

这背后的原因，被韩风雷形容为“在冻豆腐上做工程”。“我国有200多万平方公里多年冻土区，约占国土面积的22%，这些冻土广泛分布于我国青藏高原、东北地区等地，要在这些地方修路，冻土是一个无法回避的难题。”韩风雷介绍，冻融灾害给道路施工、养护、运输造成了极大的困难。夏天，冻土逐渐融化变软，就像把冻豆腐从冰箱里拿出来会淌水一样。冻土和排不出去的积水混合成稀泥浆，导致路基沉降、开裂、坑洼不平；而冬天一到，冻土内的水分重新结冰膨胀，把路面拱起、撑裂，甚至能把桥梁的桩基从土里拱出来。夏融冬冻反复循环，路面变得像搓衣板，严重时还会发生滑塌。

在青藏高原，一边是蓝天白云、牛羊成群的壮美；另一边却是抢修工人用铁锹和沙袋一遍遍修路补路。书本有关冻土危害的理论知识，赤裸裸地摊在眼前时，韩风雷感到一份沉甸甸的责任。

此后每一年，韩风雷和团队都会前往青藏高原做考察或试验。在海拔4000多米的地方，白天，他们扛仪器、布测点、记录数据，紫外线毒辣，晒得人脸脱皮，大家默契地“只刷牙不洗脸”；夜晚，遇上需要24小时不间断监测的试验，几个人就轮流值守，雪风刮在脸上，像细冰针往皮肤里扎。

“在高原，仪器死机、存储卡损坏也是家常便饭。”韩风雷称，然而，艰苦的环境没有吓退他们，反而成了大家最好的实践课堂。

在重庆交通大学，像韩风雷这样的“冻土取经团队”不止一个，有些团队开始“取经”的时间，甚至更早。

21世纪初，青藏铁路建设全面启动，必须穿越550公里连续多年冻土区。国际冻土工程界曾普遍认为，这几乎是不可能完成的任务。中国科学院院士、重庆交通大学校长、前沿技术交叉研究院院长赖远明曾带领团队经过数千个日夜的试验研究，研发出U形块碎石路基、热棒通风管路基等新型结构，助力青藏铁路顺利通车。这些宝贵的经验和科研成果，为前沿技术交叉研究院的设立奠定了基础。

“青藏铁路的成功不是终点，而是新起点。”赖远明介绍，冻土环境的复杂性，决定了每一项工程都有其特点，绝不是技术、装备的简单“复制粘贴”。随着川藏铁路、新藏铁路、G109青藏公路提质改造等工程相继启动，我国冻土工程面临的挑战更加复杂、更为严峻，也诞生了更多类似韩风雷团队的年轻队伍。

把高原“搬”到重庆

从实验室出来好一阵，韩风雷还裹着羽绒服在走廊来回走动——经过70多摄氏度温差的冲击，他的膝关节隐隐酸胀，耳朵和手指也变得格外敏感，稍有风吹过就感到刺痛酸胀。

实验室最低气温能到零下40多摄氏度，内外温差最高可达80多摄氏度，研究人员在里面少则待十几分钟，多则两小时。韩风雷笑称，如果连续做几天试验，身上都会带股“冷冻味”。

拉开实验室的门，只见中央立着一座立方体试验装置，一截混凝土浇筑的隧道模型嵌在中间，周围填满冻土，外裹隔热材料，还原了隧道真实的埋设环境。隧道周边设置了多套排水管路，各类传感设备能实时捕捉冻土形变、排水效率等细微变化。

前沿技术交叉研究院党委书记兼执行副院长魏巍介绍，实验室于2023年投用，年运行时间超过10个月，在把高原相关区域野外一整年的温度、湿度等数据录入系统后，实验室能在8至15天模拟出野外全年气候对冻土的影响，“一般情况下，2-3个月即可模拟野外5年的冻融影响，大幅压缩了研究时长。”

▲重庆交通大学未来小镇实验室，冻土团队成员正在做高低温核磁实验。记者 郑宇 摄

为什么要在重庆建这样一个实验室？魏巍的答案很直白：高原野外试验最大的短板就是“等时间、靠天气”，天气不可控、灾害不可重现、观测手段有限，很多试验要等一整年才能拿到一组数据，出了错就要再等一年，“有了这间实验室，‘靠天吃饭’的科研，就变成‘可控可重复’的推演,这样不仅可节省大量人力物力财力和时间，也降低了试错成本。”不仅如此，研究过程中发现的问题都暴露在实验室里，而不是暴露在海拔四五千米的现场。

基于此，团队研发出的暖湿化气候下水-热-力协同调控新型路基结构，正服务于G109多年冻土公路工程提质改造；研发出的多种新型抗盐冻混凝土、涂层材料以及冻土地基低碳加固材料，在新疆那巴高速公路、青藏公路病害整治等得到应用。此外，基于室内物理模型试验，团队验证了高原冻土路基控制盐胀、融沉的新方案以及隧道新型排水系统的可靠性。

为天山胜利隧道定制“智能神经系统”

2025年12月26日，重庆交通大学的一块大屏幕上，出现了一组特殊的数据：一条条隧道的围岩应力、衬砌变形、环境温湿度等，正以每秒数千次的频率持续跳动。这些数据来自当天正式通车的世界最长高速公路隧道——全长22.13公里的天山胜利隧道。这项超级工程将乌鲁木齐至库尔勒的通行时间从7小时缩短至3.5小时，彻底改写了“天山横亘，行路艰难”的困局。

这套由该校科研团队牵头打造的隧道结构健康监测与智能养护决策系统，是专为天山胜利隧道定制的“智能神经系统”，也是该校前沿技术交叉研究院多学科交叉的一次实践。

“冻土研究早就不是单纯的土木工程了，已逐步发展成为典型的多学科交叉方向。”魏巍介绍，前沿交叉技术研究院的成立，为冻土研究提供了突破传统学科边界的新平台，并产生了“1+1＞2”的效果。

随着学科交叉融合持续深化，冻土科研技术的应用边界也不断拓宽，比如与人工智能结合，建立冻土灾害智能识别与预测模型；与遥感和测绘结合，利用卫星遥感、InSAR和无人机实现大范围冻土监测；与材料科学结合，研发抗冻融、抗紫外老化的新型工程材料；与环境科学结合，研究气候暖湿化背景下冻土退化规律等。

值得一提的是，虽然重庆本地没有冻土，但相关技术同样能赋能重庆的发展：智能感知与数字孪生技术，可用于重庆山区公路、桥梁、隧道和边坡工程的建设和监控；高耐久混凝土、防老化材料、自修复材料等，能提升山区基础设施的耐久性和安全性；相关成果还将推动城市桥隧检测装备产业向数字化、智能化转型等。

▲重庆交通大学未来小镇实验室，冻土团队成员正在做岩石CT实验。记者 郑宇摄

“这份工作的价值，往大了说，是为国家战略通道建设提供技术支撑，川藏铁路、新藏公路，每一条都是国家的战略命脉；往小了说，是用科技守护每一个人的出行安全，让跑在高原公路上的货车司机、坐在青藏铁路列车上的旅客，能够平平安安到达目的地。”韩风雷说，能在这个领域贡献力量，很幸运，也很自豪。

“除了极端环境智能建养创新中心，前沿技术交叉研究院还有数智交通创新中心，该中心已布局低空智能飞行器技术与装备、智能网联车辆技术与装备、空地一体协同管控技术与装备等方向。”魏巍介绍，未来该中心将打通“路上交通+低空交通”的协同管控，并推动“人-车-路-网-云”一体化智能安全保障体系建设。此外，研究院正培育智慧水利、智慧管道等创新中心，已逐步向极地交通、深地交通等更极端的场景延伸。

不仅如此，为支撑交叉学科的发展，在学科建设方面，重庆交通大学也在不断创新。重庆交通大学副校长、前沿技术交叉研究院常务副院长周建庭介绍，近日，该校现代水利水运、交通新能源材料与装备、交通机器人、轨道—隧道—管道工程技术、通道·经济系统、“两路”精神和现代人文、无人装备与人工智能、低空交通等8个融合创新研究院完成组建并正式挂牌。至此，该校构建起“2个创新中心+4个国家级科研平台+8个融合创新研究院”的矩阵式、交融式学术组织架构，着力打造高端人才的“蓄水池”、科研增量的“主战场”、学科转型的“试验田”。