都说“上天容易入地难”

人类可以借助天文望远镜观测

成百上千光年远的浩瀚太空

但对地表以下

仅十几公里深处的情况还一头雾水

而三峡大学的刘杰教授

却自主研发了一项新材料新技术

“磁导向自汇聚浆液”

这不仅是全球首创

的一种新型浆液材料

还克服了地下隧洞施工中

突水封堵、带水裂隙填充困难等

世界工程界难题

这项技术的应用

将极大地推动地下工程向前发展

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攻坚克难，破解行业难题

“从事工程科研应该立足于工程应用，注重与工程实际问题相结合。”刘杰自2005年进入武汉大学攻读博士学位后，开始接触水工结构工程等方面的研究工作。作为科研工作者，如何攻克工程难题、解决实际问题是他一直追求的目标。

众所周知，我国的基建能力在全球遥遥领先，“架桥修路”都不在话下，但在地下隧洞施工这个关键环节中却面临一项难题——那就是深部地下施工中突水封堵难、带水深长裂隙填充难，这也是困扰世界工程界的一个难题。

在地下隧洞施工中，由于地下压强大，突水情况严重（突水是指大量地下水突然集中涌入井巷的现象），普通的混凝土难以将洞壁出现的深长裂隙填充完整，造成整个隧洞结构不稳定，施工安全面临极大的挑战。

面对这个世界级难题，刘杰开始发挥自己的智慧“巧做文章”。2005年伊始，他开始研究磁流体防渗堵漏技术，展开磁性浆液的研究。2012年，他通过撰写文章和专利，巩固并发展了磁性浆液，为后期研究打下了基础。2017年，他在国家基金重点项目的支撑下，团队研发了以水泥为基材的磁性浆液。2018年，他首次提出以环氧树脂为主要材料的磁性浆液，实现了技术性的重大突破。

2019年，在李建林教授团队的基础平台上，他首次提出“磁性浆液反重力式注浆技术”和“磁导向微裂隙充填技术”，自主研发出“磁导向自汇聚浆液”。

该材料是全球首创的一种新型浆液材料，解决了富水隧道施工中存在反倾锚固段浆液填充保障率低、裂隙突水封堵难度大等世界级工程难题。

凭借这项技术，刘杰和他的团队也获得了2021年湖北省技术发明二等奖的殊荣。

“这种技术能克服常规注浆过程中的重力影响，可100%排除磁场中所有气体和液体，保证隧洞的安全。在涉水工程、老旧小区改造还可以推广应用，比如老旧小区的结构性裂缝，漏水是难题，运用这种技术，能克服漏水问题。”刘杰介绍道。

同时，他还结合“院士专家企业行”活动，与中国葛洲坝集团路桥工程有限公司、广盛建设集团、沛涵建设集团进行长期技术合作，担任着中国葛洲坝集团第一工程有限公司科技副总，参与了穿黄工程、丹巴水电站、江坪河地下洞室群、拉林铁路的等多个工程项目，对于工程应用方面拥有较为成熟的实战经验。

循循善诱，伴随学生同行

2008年从武汉大学博士毕业后，刘杰来到三峡大学任教，开始了“教书育人，创新争先”的科研生涯。

为了有更好的教学效果，他会随时收集更新课程相关资料，把最前沿工程知识加以总结，用“短视频+核心技术”的模式介绍给学生，唤起学生对新知识的探求欲。在《建筑结构与选型》这门课程中，他穿插了迪拜塔、鸟巢、水立方等代表技术前沿的工程实例，教学效果得到了学生和听课专家的一致好评。

作为研究生导师，刘杰非常注重学生创新思维及实践能力的培养，“陪着学生一起思考”是他的教育理念。

在他的工作中，有一半以上时间用于与团队成员讨论。每个周末的上午是他和学生们的“科研约会”，大家坐在一起交流最近的学习心得、科研思路，经常就一个好的想法进行多次集体讨论，期间会迸发出一系列新想法，有时候会因为一个灵感一直探讨到深夜。对于学生们提出的问题，他也总是耐心解答、引导。

“刘老师特别负责，每隔两三天就会主动询问我们论文撰写情况，每一个标点、每一个词语他都会指导我们反复推敲。”现就职于某大型国企的2018届硕士生雷岚对恩师钦佩不已，至今仍对刘杰老师训练提升她的写作能力充满感激。

为了和学生有讨论问题的切入点，观察和记录问题的习惯已经融入刘杰的生活中。每当有了新的科研灵感，他会立即记录在手机备忘录里，日积月累他的手机备忘录里已经记录了五千多条新点子了。围绕每一个“点子”，他又会带领学生花费大量的时间去思考、去探索，让学生在思考和实践中获得成长。

“陪着学生们一起思考”不仅增进了师生之间的感情，还培养了学生的独立思考能力和创新意识。

“感谢刘老师对我们的培养，他对待科研严谨认真的态度对我影响很深。”提起恩师，2016届研究生、现任长江岩土工程有限公司工程师的夏骏仍是满腹感激。

“现在工作了，我仍然会想起刘老师对我们的谆谆教诲，他的严谨认真也让我在工作中前进了很多。”

2014年以来，刘杰和他的团队已经培养了300多个本科生、30多个研究生以及3个在读博士。在他的辛勤培养下，从刘杰团队走出的学生都有很强的创新竞争力，其中有两个本科生保送中科院攻读硕士学位，还有部分保送到河海大学、武汉理工大学等知名高校。另外，还有数位研究生前往中科院、重庆大学等高等院所继续读博深造。

扎根大地，理论联系实际

“做科研也一定要理论联系实际，从工程中来，再到工程中去。”作为土木领域的专家，刘杰经常深入基层，将“科研论文写在祖国大地上”。

近年来，为进一步验证磁性砂浆作为锚固体的抗拔力提高效果，研究其抗拔力增加的机理，刘杰经常带领学生在三峡库区地质灾害较为频发的区域开展现场试验，希望形成一套切实可行的工程技术。通过多次踏勘选点，最终将试验点选在地质条件较为典型的湖北省秭归县万古寺村。

在试验前期的准备工作中，刘杰和大家一起购置试验材料，准备试验仪器，在现场与学生一起除草、搬卸钢筋水泥等试验材料。

为了保障项目实施，确保实验的准确性，2016年夏天，刘杰带了四五位学生前往秭归试验现场。由于野外试验现场条件较为艰苦，他和学生一起打地铺，和学生同吃同住了整整两个月。

为了得到真实可靠的数据，刘杰顶着40℃的高温和学生一起上工地，亲自搬运笨重的试验材料，满身泥土、一身臭汗，但是他仍然乐此不疲。

“虽然很辛苦，然而每当看到和学生一起努力后获得的成果，所有的辛劳瞬间化为满满的成就感。”刘杰笑着回忆道。

“试验期间，刘老师身体力行、亲身示范，亲自搅拌水泥浆液，浇筑试验锚杆。”2017届毕业生、现就职于中铁大桥设计院的颜溧洲回忆起导师浑身泥泞、带着大家一起做试验的场景，感慨万千，“我们在实践中收获了很多，大家因为这段经历都成为很好的朋友，现在我们仍然回味无穷。”

刘杰不但在科研上认真负责，同时他也提倡学生们“劳逸结合”，在繁忙的科研之余经常带着学生搞锻炼。

“在秭归的试验期间，刘老师不仅带领我们做试验、搞研究，还会忙里偷闲地带领大家一起打篮球、晨跑，他身体力行地告诉我们，不仅仅要做好学问，还得练好身体。”颜溧洲笑着说道。

通过近一年的试验，刘杰团队成功地将“磁性砂浆技术”应用于涉水岸坡锚固工程，科研成果也发表在《中国公路学报》《岩土工程学报》等高水平期刊上。

久久为功，喜看硕果累累

正是这种十余年如一日的坚持，刘杰团队近年获得多项奖励。

近年来，主持军队后勤开放研究科研重点项目专题2项，国家自然科学基金重点项目专题等国家级项目4项，湖北省自然科学基金杰出青年人才计划项目1项，省部级和重点实验室项目11项。

在《中国科学》，《岩石力学与工程学报》等重点期刊、权威期刊上发表相关高水平论文101篇，其中以第一作者发表SCI、EI收录55篇。

在科学出版社、中国水利水电出版社出版相关专著教材6部，其中第一作者专著3部。

以第一发明人申报专利555项，获授权发明专利187项，转让发明专利68项，另有100余项发明专利处于公示阶段。

荣获湖北省科技进步奖等省部级奖励一等奖3项、二等奖2项；获评“汪闻韶院士优秀论文奖”、获得“专岩杯”第五届全国青年岩石力学与岩土工程创新创业大赛二等奖，作为第二负责人获批国家级虚拟仿真教学项目一项。指导学生获得“挑战杯”、“互联网+”等国家级、省部级奖励10余项。

同时，他还担任中国岩石工程学会工程安全与防护分会的副理事长、中国岩石力学与工程学会地面岩石工程专业委员会委员、湖北省岩石力学与工程学会理事、湖北省工程技术研究中心副主任、湖北省科技进步奖会评专家、中国葛洲坝集团第一工程有限公司科技副总，并获评湖北省百名专利发明领军人才、湖北省自然科学杰出青年基金等殊荣。

教书育人，甘之若饴创新争先，永不止步这是刘杰对他目前的职业的理解和实践展望未来他希望继续以“教书育人”为己任为中国的工程事业和教育事业贡献一份三大人的力量

编辑：梁萍