在深达数百米乃至数千米的隧道与矿山内部，潜伏着一种灾害——岩爆。它突发性强、破坏力巨大，瞬间释放的能量严重时可堪比一场4级以上地震，能使岩石以极高速度弹射而出。由于发生时间、位置与剧烈程度均难以预测，岩爆长期困扰全球采矿与隧道工程界，被视为“采矿工程界的癌症”。
面对这一全球性挑战，上世纪90年代初，中国科学院院士何满潮率领团队走上了系统性研究岩爆的拓荒之路。彼时，国内外在这一领域处于三无状态，无统一定义、无成熟理论、无实验装备。研究团队只能深入矿井一线，用最原始的方式收集岩爆发生的第一手数据，在未知中摸索规律，为岩爆模拟实验装备的研发做足准备。
历经30余年的薪火相传与接力奋进，实验室成果已跻身国际前沿。师承何满潮院士的刘冬桥，正在这一领域继续深耕探索。作为中国矿业大学（北京）隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室副主任、力学与土木工程学院副院长、ISRM岩爆委员会委员兼秘书长，刘冬桥带领团队以持续攻关回应着这道关乎生命与工程安全的深地考题。他所在团队研发的NPR高吸能支护材料性能全球领先，获国际权威命名。该材料及相关防控体系已成功应用于木寨岭隧道等交通工程、滇中引水等水利工程以及深部矿山等，有效提升了深部地下工程的安全韧性，并积极推动国际标准制定，让中国方案走向世界。
近日，在海淀青年科学家会客厅的访谈中，刘冬桥向我们揭示了这场与深地岩爆较量的科研征程，也分享了从实验室到工程现场的“中国智慧”。
在坚守中创新 在严谨中求真
“祖国的需要就是我的专业。”钱伟长先生的这句话，如同灯塔般照亮了刘冬桥的科研之路。对他而言，投身岩爆研究，最初是响应国家向深地进军的战略召唤。然而，将这份宏观的“需要”真正转化为个人炽热而持久的使命感，却源于一个关于生命的具象故事。
2012年，正在攻读博士学位的刘冬桥，听导师何满潮院士讲起国际岩石力学权威、澳大利亚Fidelis教授的经历：因其兄长在一次煤矿岩爆事故中遇难，Fidelis将毕生精力投入了这项研究。“那一刻，我内心受到极大震撼，”刘冬桥回忆道。他深刻体会到，国家向深地进军的战略背后，实质是对每一个宝贵生命的郑重承诺；科研的终极指向，正是守护生命的安全。这份对生命的敬畏，从此成为支撑他在这条路上坚定前行的最坚实、最温暖的内核。也正是这份触动，让他毅然决定扎根岩爆研究。彼时，何满潮院士团队自主研发的系列岩爆物理模拟实验系统取得重大突破，为整个领域打开了新的窗口，也为刘冬桥及其团队的科研之路奠定了基石。
科研之路从来不是坦途，真正的创新突破往往隐藏在无数次重复与试错之中。刘冬桥至今记得一块被团队戏称为“石坚强”的岩样。在一次长达14小时的实验中，无论团队如何调整加载路径，这块岩石始终“倔强”地不按预设方案破坏。他坦言：“当时确实焦虑，但我们没有把它简单的看作失败。”他们反复分析数据，最终发现，真实岩石的破坏行为远比既有理论描述得更为复杂。刘冬桥感慨道：“恰恰是这次‘异常’，为我们揭示了新的破裂前兆规律。”在他看来，这种在挫折中意外捕捉到新知的时刻，恰恰是科研最迷人的地方。“科研没有纯粹的失败，”刘冬桥强调，这是导师何满潮院士给他留下的印象最深刻的一句话，“每一次与预期不符，都是修正认知、逼近真相的阶梯。”这种对复杂性的深刻洞察、对“意外”的穷追不舍、在反复试错中萃取真知的极致严谨，已成为何满潮院士实验室代际传承的精神底色，也是刘冬桥及其团队恪守的科研准则。
凭借这份融入血脉的严谨与韧性，刘冬桥及其团队不仅逐步攻克难题，更在导师的指导下成功创造了系统性防治岩爆的“中国方案”——一套基于“以柔克刚”哲学智慧的高性能NPR吸能材料及主动支护体系。“这背后蕴含着太极的智慧，”刘冬桥阐释其原理，“当岩爆的巨大能量来袭，我们不选择硬抗，而是通过材料的特殊结构，引导其变形、吸收并耗散能量。就像太极推手，顺势而为，化解巨力于无形。”
这一理念，不仅体现在材料设计的层面，更转化为实实在在的科研突破。何满潮院士团队自主研发的NPR材料，在全球同类产品中能量吸收性能显著领先，被国际岩石力学权威收录并命名为“He-bolt”，标志着中国原创技术实现了从“跟跑”到“领跑”的关键跨越。
基于该材料的成功，团队进一步凝练方法论，提出“开挖补偿法”主动支护体系。该体系能够将高危岩爆化解为轻微破坏甚至是无破坏，实现了从“被动防灾”到“主动可控”的根本性突破，目前已在中国多个深部矿山与隧道工程中成功应用。该体系与技术已获国际学界广泛认可，为我国在深地工程安全领域赢得了国际话语权。
探索跨界交叉 践行时代使命
“科学本身不分学科，”刘冬桥常常强调，“重大复杂问题的突破，必然依赖于多学科的交叉融合。”在他眼里，攻克岩爆本身就是一场多学科协同的攻坚战。在过程中需要地质学厘清赋存环境，岩石力学揭示破坏机理，材料科学创制新型支护，数学建模实现精准量化，最终由工程学完成安全施建。
基于这一深刻认知，多学科交叉融合便成为刘冬桥及其团队贯穿始终的科研脉络。当传统的岩爆预警方法遭遇瓶颈，他们将目光投向AI，利用机器学习算法，从海量、混沌的监测数据中，捕捉到人类感官与既有模型难以辨识的微弱前兆信号。刘冬桥充分肯定AI在处理极端复杂非线性问题上的独特潜力。然而，作为一名秉持严谨求真的科学家，他对AI“黑箱”中可能产生的幻觉保持高度警觉。他坚持用严密的物理逻辑和实验证据进行反复校验与解读，这种对前沿技术审慎而积极地运用，展现了他高阶的交叉能力。
作为ISRM岩爆委员会秘书长，刘冬桥担负起跨国界、跨文化学术“筑桥者”的角色。他牵头构建覆盖了115个国家和地区的全球案例数据库，并组织各国顶尖学者，就岩爆的定义、机理等根本问题展开研讨。“科学无国界，但科学家有祖国，技术标准与话语权息息相关。”他指出，在“一带一路”等跨国重大工程中，建立科学统一的国际防控共识，关乎工程安全，亦体现学术责任。这项工作，本质上是将全球多元的学术传统与工程经验进行创造性整合，旨在凝聚智慧，产出更具普适性的公共知识。
在刘冬桥的课题组里，数学、人工智能、岩土工程等不同专业背景的学生共同攻关。他践行“因人而异、因需而学”的指导理念，不以单一学科标准苛求学生，而是鼓励他们以问题为导向，缺什么补什么，重在理解方法原理与规范应用，旨在锻造一批既具备多学科技术整合能力，又拥有开阔国际视野与深厚家国情怀的战略性复合型人才。
远见平台势能 培育创新未来
基于自身的科研成长经历，刘冬桥对创新生态的支撑作用深有体会。对于“海淀青年科学家会客厅”，他抱有深切期待。
“让科学家安心做科学家。”这句话凝聚了他对理想科研生态的核心主张。在他看来，一个优秀的平台，其根本使命在于系统性地承接信息搜寻、资源对接等外部压力，通过整合政策、产业与学术资源，搭建跨界信任网络，有效连通基础研究与产业应用。这不仅是打造一个“减负”与“赋能”并存的支撑体系，更是为科学家专注探索、释放创造力构筑起坚实的制度与资源后盾。
他特别指出，许多具备卓越实用价值的前沿技术，因科研人员无暇深入推广而未能充分实现社会效益。因此，海淀青年科学家会客厅的深层意义在于构建一个高效的“价值转换器”，不仅是思想交流的客厅，更是催化成果从论文走向实践的关键枢纽。通过优化局部创新生态，激发人才与创新的集群效应，从而为国家科技自立自强与高质量发展储备持久的内生动力。
站在何满潮院士等前辈开拓的科研疆界之上，刘冬桥将目光投向更深远的未知。对他而言，每一次技术突破，都是下一个探索的起点。未来，深地科学与工程将面临更为复杂的挑战，而那些尚未被认知的岩体行为与灾变机理，也将成为他带领团队锚定的攻坚方向。
刘冬桥表示真正的科研价值，终须落脚于对灾害的智慧治理与系统预防之中。他的责任不仅是推动学科向更深、更远处发展，更要将导师的精神之光与学术薪火，坚定而温暖地传递给下一代青年科技人才。这种传承，远不止于具体理论与技术方法的接续，更是一种科研精神与使命感的代际传递。这条科研路永无止境，而传承，是照亮这条征途最恒久的光。
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