致敬“大先生” | 彭建兵院士：毕生精力追灾凶 一片丹心卫高原！

彭建兵于1953年4月18日出生在湖北省麻城市大别山区一个贫困的山村里，由于9口之家仅靠父亲一人劳作维持生计，在那极为贫困的年代里，彭建兵的童年和少年曾饱受饥寒和困苦，因此从小就有了走出大山、走向远方的愿想。父母的辛劳与期盼，童年和少年的苦难，也成为他一生自强不息、奋斗不止、至今仍不懈怠的原动力。

彭建兵与黄土高原结缘，起自于少年时代他读的柳青的长篇小说《创业史》，从那里他第一次得知我们泱泱大国还有一片黄色的土地，后来慢慢知悉那还是我们祖先发源之地，有十三朝古都西安，有共和国摇篮延安，有中华民族母亲河黄河，渐渐对那块土地就有了一份向往和憧憬。于是，大学毕业时，他就和大学同学女朋友从江城武汉来到了黄土古城西安，一同任教于当时的西安地质学院，一待就是四十余年。

▲大学毕业后彭建兵入职西安地质学院

1988 年是他科学研究起步之年，那年他开始协助我国工程地质学奠基人之一的刘国昌教授完成国家自然科学基金项目“西安市环境地质研究”，这个项目既涉及西安市区的地裂缝，又涉及西安郊外的黄土滑坡，从此开启了他长达30 余年的地裂缝和黄土滑坡灾害的“追凶” 之旅。因此，他一直感恩刘国昌教授把他带进了一条充满智慧和创新的地质灾害研究之路。

30多年来，凭借着他的不懈探索精神，带领团队走过了青藏高原、黄土高原和华北大地的许多地方，寻找着大自然留给人类的复杂信号，探寻着自然现象之下的地学密码，为破解灾害成因与防灾减灾难题贡献着地学人的智慧和力量，取得了一系列重要创新成果。

地裂缝是出露在地球表面的破裂带，所过之处撕裂楼房、错断道路、毁坏管道，严重危及人类安全。我国16个省市遭遇这类灾害，其中西安地裂缝举世闻名，14条地裂缝使城市支离破碎，严重影响城市发展和人居安宁。自1988年一直到2001年，彭建兵一直断断续续地关注着、研究着西安和渭河盆地的地裂缝，一直企盼着有机会对汾渭地裂缝开展系统的科学研究。

▲汾渭盆地三原县地裂缝调查

于是，2002年他开始以汾渭盆地地裂缝为题，申请国家基金委的重点基金项目, 从2002年到2005年，他像贾平凹先生写小说那样，每年隆冬时节把自己封闭在长安县的一个小宾馆里长达月余，根据网评专家反馈意见反复修改申报书，年年递交申报书。直到2005年，申报的“汾渭盆地地裂缝成因与大陆动力学”重点基金项目历经四年终于获得了批准。

▲考察研究山西盆地新降地裂缝探槽剖面结构

回想那四年，他感慨地说，正是因为那四年的磨砺，才奠定了他对汾渭盆地地裂缝科学本质问题的把握，也铸就了他以后在申报各类重大项目时较好地把握关键科学问题和合理拟定研究方案的思维习性，也才有了后来获得的一项又一项重大科研资助。

正是依托20余项国家和省部级科研项目，他和团队才得以甩开膀子，撸起袖子，撒开脚丫子，在汾渭大地和华北平原上开展系统的地裂缝科学研究，共发现地裂缝2200余条，编制了不同比例尺地裂缝分布图278幅，涵盖汾渭盆地、华北平原5个省区11万平方千米，形成了我国地裂缝研究的系统基础资料。

▲野外指导研究生观察地裂缝破裂带结构

他在专著后记中深情地写道：“一个个盆地，一条条土梁，一道道沟谷，一座座村镇，一位位汾渭人，都承载、记录和讲述着地裂缝的故事。大陆构造动力造成汾渭盆地数千万年的持续沉降，盆地构造动力自下而上驱动着盆地表土层伸展破裂，断裂构造蠕动形成了地裂缝的破裂原型, 异常的水动力激发了地裂缝的扩展和复活，一道道裂缝将平地破解成台地和洼地，将城市肢解得七零八落……我们研究地裂缝不是为了荣誉或名利，而是因为乐在其中——发现大自然的运行规律，保障汾渭这片沃土上的城市、工程和人民的安宁，这就是我们持之以恒的动力。”

▲勘探研究北京地裂缝破裂特征

一系列重大的研究成果使彭建兵团队对中国地裂缝的认识逐步上升到一个全新的高度，他提出了“构造控缝、应力导缝、抽水扩缝和浸水开缝”的地裂缝成因系统理论，并被国际学术界认为是目前地裂缝成因最为流行和广泛接受的理论，该成果获得了国家科技进步二等奖，彭建兵是第一完成人。

▲现场勘探揭示东非裂谷地裂缝破裂状况

如今，他的地裂缝研究又走向了国际，在国际合作交流项目的支持下，他开始系统地研究东非裂谷地裂缝，不仅支撑了 “一带一路”东非铁路建设，而且引领着国际地裂缝前沿研究。

黄土高原是滑坡的高发区，严重威胁着黄土地上的城镇、重大工程和人居安全。面对千沟万壑的黄土，人们既为大自然的神奇力量而感叹，同时也困惑不已：是什么样的力量导致黄土滑坡频繁发生？如何才能有效地避免此类灾害发生？带着这样的疑问， 彭建兵带领研究团队踏上了黄土滑坡“追凶”之旅。

早在1988年彭建兵就开始了黄土滑坡研究,，但其研究高潮却始于2011 年，当年他的第二个国家重点基金项目“人类活动的黄土滑坡响应机理与灾害预警”获批，拉开了追寻黄土滑坡“真凶”的主序幕；2013 年，注定是他们黄土滑坡“追凶” 之旅的关键之年，当年全国21个研究团队竞争国家973计划项目中的安全与灾害领域一个资助指标，很幸运他们获得了唯一的资助，得以联合国内多家单位的科学家全面地开展“黄土重大灾害及灾害链的发生、演化机制与防控理论” 的系统研究；2017 年又在激烈的竞争中喜获国家自然科学基金重大项目资助，再度联合起国内一批科学家系统攻关“黄土重大工程灾变机理与防控”。

▲野外指导泾阳黄土滑坡调查勘探

“追凶”是异常艰辛的。为了揭开谜底，彭建兵率领团队几十年来辗转于黄土高原的陇西、陇东、陕北和汾渭各地，常年穿行在黄土高原的塚面、顶梁、昴头和沟畔，丈量着黄土高原上的大部分土地，实地调查了数百个黄土滑坡，去破解黄土滑坡的地质密码，追踪黄土滑坡的孕育、形成和演化的蛛丝马迹，寻找黄土滑坡的 “真凶”。

▲率领973项目团队考察延安黄土地质灾害

他发现区域构造应力、黄土边坡构造应力和黄土的结构应力是黄土滑坡的三个”元凶”，这三大“元凶”孕育和形成了黄土滑坡的原型；动水渗透应力是黄土滑坡的“主凶”，它驱动了黄土滑坡的启动和运动；工程扰动应力是黄土滑坡的“帮凶”，它导致了灾难性黄土滑坡的频发。由此，他提出了构造应力驱动、边坡结构控制、动水液化启动和工程应力促发的黄土滑坡多因耦合成因理论。

▲率领重大基金项目团队考察兰州平山造城工程

彭建兵的黄土滑坡系统研究成果聚集在120万字的《黄土高原滑坡灾害》专著和系列中外文期刊中，在国内外产生了重要影响。他感叹：“这30年是我一生中最美好、最出成果的30年，但拿得出手的东西，却都是50多岁以后做出的，以前的岁月都是踩着黄土积累、积累、再积累。因为揭示复杂的地质灾害奥秘，绝对需要长久坚持才能把零碎的想法整合成完整的理论。”

为了保证国家重大工程建在地质比较安全稳定的地方，彭建兵带领科研团队历时15年，先后承担国家及省部级科技攻关项目多项,依托我国西部地区的重大水电工程，建立了区域稳定动力学研究的理论与方法体系。

1991年至2002年的12年间，他曾先后十余次进入黄河黑山峡河段，被那里的复杂工程地质问题深深吸引，与同事、与学生海阔天空地铺开黑山峡河段开发论题，丈量着黑山峡的山山岭岭，伴随着思索者的遐想，沉湎在区域稳定动力学思想体系的构思中，最终写就了《区域稳定动力学研究》和《区域稳定动力学的应用实践研究》两本学术专著，独创性地建立了区域稳定动力学的新概念，提出由区域深层稳定动力学、区域浅层稳定动力学、区域表层稳定动力学、区域活动构造动力学和区域地震动力学等五个层次构成的动力学子系统，构架成区域稳定动力学系统。

▲先后十余次进入黄河黑山峡进行工程地质专题研究

基于所创立的理论，彭建兵确立了黄河黑山峡地区深层、浅层、活动构造、地震的非稳定动力学模式，其成果已成为该河段开发的重要科学依据；在黄河积石峡水库滑坡的系统研究工作中，他提出了高速飞行弹射型滑坡的成因模式，解决了坝址及库区十个滑坡的成因、稳定性评价及控滑措施等关键问题；在陕西省黑河水库工程地质论证研究中，他发现并厘定了侧翼锁固的旋转变形体及其动力学机制，解决了坝址高边坡稳定性、硐室围岩稳定性、大坝渗透稳定性、库区滑坡稳定性评价等重要技术问题。此外，他还先后主持完成了湖南桃江核电站构造稳定性研究和西气东输工程活断层评价研究项目，为这些重大工程建设做出了贡献。

“地质灾害过程充满了不确定因素，是难以预报和难以控制的，这也是它极富吸引力和挑战性的原因。”彭建兵教授一直坚持科学研究面向国家需求，与国家经济发展同频共振，把解决国家工程建设中的重大地质问题作为最重要的科学论文来写。西安14条地裂缝、北京6条地裂缝不断地肢解着这些城市的肌体。彭建兵带领团队在查明地裂缝发育规律和成因的基础上，通过大型物理模拟试验发现地裂缝引起工程建构筑物变形破坏模式，提出了控制采水、合理避让、适应变形和局部加固的地裂缝综合减灾理论，形成了城镇地裂缝防控理论和技术，大大降低了西安市和北京市地裂缝的灾害风险。

▲课题组集体讨论地裂缝破坏地铁隧道的模型试验结果

▲课题组成员应邀首乘西安地铁试验列车

他带领团队成功突破了我国地铁、高铁建设中的地裂缝防控重大难题。西安14条地裂缝与拟建的15条地铁线路相交点达上百处，地铁隧道可能被地裂缝剪断，这个挑战在世界上是绝无仅有的。针对这一重大技术挑战，他带领团队历时6年开展了多组大型物理模拟试验和数值模拟，再现了地裂缝活动下地铁隧道三维变形破坏的细节过程，在此基础上提出了“分段设缝、扩大断面、预留静空、结构防水”的地铁隧道适应地裂缝变形的结构应对措施，成功解决了西安地铁建设中的重大技术难题。

▲与施工单位专家研讨地裂缝影响高速铁路工程的模型试验

针对大同一西安高铁线路有24处与活动地裂缝相交，面临着重大灾难风险，彭建兵团队通过大型物理模拟试验再现了地裂缝活动下高铁路基和桥梁的变形破坏细节过程，提出了基于适应变形和动态调整的高铁跨地裂缝的科学方案，为大西高铁工程建设提供了技术支撑，其成果也在我国其他长输生命线工程中得到推广应用。

▲回访大同-西安高铁跨越山西太谷地裂缝施工现场

基于所提出的黄土滑坡成因理论，彭建兵团队以甘肃黑方台和陕西泾阳南塬两个滑坡高发区为示范试验基地，构建了天—空—地一体化的黄土滑坡隐患早期识别技术体系，多次成功预警了甘肃黑方台滑坡的发生，避免了重大人员伤亡。他和团队还成功治理了多个大型黄土滑坡，并形成了黄土滑坡防治工程示范，从而在黄土滑坡风险预测、临灾预警和工程防治方面取得重大突破。他怀着浓浓的家国情怀和深深的责任感，秉承科研报国之初心，不断地攻克着黄土滑坡防控技术难题，在黄土高原防灾减灾道路上留下自己的足迹和贡献。

▲陪同中国地调局专家研讨黄土滑坡微型桩模型试验

▲陪同中国地调局专家考察汾渭盆地地裂缝监测工程

▲野外指导本科生专业实习

彭建兵自1992年开始指导研究生以来，已培养硕士、博士和博士后130余名，他十分注意对研究生科学研究能力、创新性思维、严谨求实的研究作风的培养，强化研究生大工程观念和实践能力；他十分重视野外教学，注重培养学生的实践及动手能力。他经常把刘国昌先生的一句话传承给学生：“我们搞地质的不去野外，就搞不了地质”，并且不断发扬光大。他有一个鲜明的特点：一有空就出野外，一出野外就很兴奋，在野外，每一个细节都要追根问底，对学生一讲就滔滔不绝。

▲野外指导研究生地裂缝调查

他主持承担了多项国家和省部级重大、重点项目，参与了西气东输、高速铁路、高速公路、西安地铁和城市建设等一大批重大工程实施, 形成了重大项目与重大工程交叉融合的格局。在教学科研实践中，他安排博士生和硕士生参与到这些重大项目和重大工程之中，建立了研究生参加重大项目研究和重大工程实践的团队运行机制,构建了重大项目+重大工程双驱动下的研究生创新能力联动培养体系，培养成效显著，有效提高了学生掌握专业知识的效率和学生的动手能力及协作能力。

▲注重培养研究生的大型物理模型试验技能

同时，他注意为人师表，言传身教，以宽广的知识、扎实的学问功底、一丝不苟的教学态度和良好的教风、孜孜不倦的敬业精神影响和感染学生，令学生们感动，并视为楷模。他培养已毕业的博、硕士生们均成为教学科研和生产单位的技术骨干或单位领导，为国家培养高层次地学科技人才作出了重要贡献。

▲依托东非地裂缝项目培养研究生国际视野

▲科研团队常常”华山论剑”沟通交流

2019年9月18日习近平总书记提出黄河流域生态保护和高质量发展国家战略,两个月后的11月22日彭建兵当选为中国科学院院士，他为赶上这个难得的发展机遇而兴奋。实际上，他30多年的科研工作主要上是沿着黄河作了三件事：在上游-研究地动, 由青藏高原提出区域稳定动力学理论，服务国家水电工程建设；在中游—研究山崩, 由黄土高原提出黄土滑坡成因理论，服务国家防灾减灾；黄河下游—研究地裂，由华北平原提出地裂缝成因理论，服务国家重大工程建设, 形成了在国内外有重要学术影响的研究优势。

▲早年黄河壶口瀑布科学考察

现今，为呼应党中央黄河流域生态保护和高质量发展国家战略，彭建兵院士提出依托长安大学多学科交叉融合的优势，实施由安全黄河、生态黄河、畅通黄河、文化黄河、智慧黄河、和谐黄河所组成的宜居黄河大科学计划。目前他们正在以国家自然科学基金重大项目为依托，聚焦黄土高原平山造城、治沟造地与固沟保塬等重大工程，攻关黄土重大工程灾变效应的基础科学问题，探寻黄土高原工程灾害防控科学模式和人地协调机制，为建设和谐、富裕、美丽和长久宜居的黄土高原继续贡献自己的力量。

在安全黄河方面，他们将沿着黄河再做三件事: 在上游，研究黄河两岸巨型滑坡形成动力学机制与防治；在中游，研究黄土高原水土灾害成灾动力学机制与防控；在下游, 研究悬河地段巨型洪灾风险预警与管控。

▲再度考察待建的黄河黑山峡大柳树坝址

回顾黄河和黄土高原40年，他十分感慨地说：“黄河、黄土和黄土高原如此生动鲜活，给了我们一个辽阔的精神世界和一个奇妙的自然世界，诱惑并驱使我们持续专注着这块神奇的河流和浑厚、广漠的土地，年年行走在黄河之畔和高原之上，去解读和破解他们奥秘。坚守黄河和黄土高原40年，我们深受黄河和黄土高原大气积淀的文化影响，高原意识、高原精神、黄河文明和黄河灵魂慢慢渗入我们的骨子里，润入我们的心灵中，使我们的涵养、胸襟和格局不断得以升华。”

展望未来，他说他将带领黄河科学研究院的同行们，以地球系统科学为理论引擎，以服务国家发展为目标, 谱写好“和谐人地宜居久，万里黄河万载康”这篇大文章，为唱响新时代黄河流域生态保护和高质量发展的黄河大合唱作出新贡献！