2400米,世界最深地下实验室落地华东院设计的锦屏辅助洞

2019.07.26
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7月20日,国家重大科技基础设施“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施”启动仪式在华东院承担勘测设计的四川锦屏辅助洞顺利举行,标志着中国首个、世界最深的锦屏地下实验室进入加快建设新阶段。建成后将成为世界上最深、宇宙线通量最小、可用空间最大、综合条件齐全的地下实验室,为中国科学家提供在粒子物理和核物理领域等重大基础前沿研究“弯道超车”的机会,也将为全世界粒子物理学家的前沿物理实验贡献一个更为纯净的“开放共享”平台。

锦屏地下实验室所在锦屏辅助洞是连接锦屏一级和二级水电站的2条交通洞,它们与锦屏二级4条引水隧洞和1条施工排水洞,共同组成了世界规模最大的水工隧洞群。其中,引水隧洞最大埋深2525米,埋深大于1500米的洞段占隧洞总长超过75%,是世界上平均埋深最大的水工隧洞群工程。

中国锦屏地下实验室,是一所从事暗物质探测和开展相关学科研究的实验室,其中还包括低本底的测量和研究。该实验室的暗物质探测器和低本底测量装置都安装在世界岩石覆盖最深处,垂直深度可达2400米。概括来说,实验室将探究极深地下近零宇宙射线本底条件下、各类基础前沿领域,将探测新机理、新方法、新技术,发展极低辐射本底屏蔽新方法与新技术,为我国粒子物理和核物理领域研究提供平台支撑。

从上世纪六十年代开始,华东院人就远赴人迹罕至的锦屏山,开展锦屏水电站前期查勘和建设工作。半个多世纪以来,“锦屏梦”一直萦绕在华东院人的脑海里,“像意境深邃的梦幻时时撩拨着华东院人的心扉”。

2000年后,紧跟国家西部大开发的坚定步伐,华东院人再次踏上这片“魂萦梦绕半世纪、艰苦奋斗三代人”的土地。为了解决工程对外交通问题,为四条世界级的引水隧洞作超前勘探,华东院创新提出了提前建设锦屏辅助洞,即现在的锦屏交通洞的设想。

八年里,为了解决辅助洞涌水问题,华东院技术专家和设计人员搬到潮湿寒冷的隧洞里与施工人员同吃同住数月有余;他们离家别子、潜心钻研、攻营拔寨、勇克难关,与大山为伴,与大河同行,黑发变成了白发,白发夹带着黑发,与雅砻江流域水电开发有限公司共同书写了锦屏建设史上壮美的华章,刷新了多项全国记录、乃至世界记录。

2008年8月8日,第一条成功横穿锦屏山的隧道——锦屏辅助洞B洞率先贯通。建设者们用汗水、鲜血甚至生命第一次洞穿锦屏山,也将我国长隧道技建设技术推向新的高峰。

2009年,清华大学与雅砻江流域水电开发有限公司合作,在锦屏辅助洞中间位置的地下2400米处修建极深地下实验室。1年后,“中国锦屏地下实验室”建成投入使用,成为我国首个,也是全球最深的地下实验室。

辅助洞的成功贯通大大鼓舞了所有参建人员的士气。随后不到三年时间,锦屏4条引水隧洞和1条施工排水洞相继贯通,成功实现“一年五通”!世界最大规模水工隧洞群在这里诞生!

2014年11月,锦屏二级水电站全面建成投产,华东院人“穿山引水”,追逐了半个多世纪的锦屏梦终于梦想成真。

历经数十载的攻坚克难,依托锦屏二级水电站建设,雅砻江公司、华东院联合多家科研单位,紧密围绕国家能源科技“十二五”规划中对于深埋、高地应力、高外水压力长隧洞关键技术需求,以国家自然科学基金、雅砻江联合研究基金为支撑,以“产学研用”模式开展联合科技攻关,成功攻克了超埋深超高地应力、超高压大流量岩溶地下水、超深埋隧洞成洞、复杂水力瞬变流等世界性技术难题:创建了超深埋特大隧洞强烈岩爆风险预测与防控集成技术体系;提出了超高压大流量岩溶突涌水灾害预测预警与防治成套技术;建立了超深埋特大隧洞成洞设计方法;创新了长大引水发电系统机电一体化水力设计方法和调控方法等。

研究成果获省部级科技进步特等奖2项、一等奖4项、二等奖2项;授权发明专利37项,软件著作权6项;出版专著7部,SCI、EI收录论文118篇,纳入6部国家(行业)规范、2部行业手册,极大推进了本领域的科技进步,并作为技术攻关成功范例写入《电力发展“十三五”规划》,对我国深埋地下工程建设具有重要引领和示范作用。

2018年1月8日上午,中共中央、国务院在北京隆重举行国家科学技术奖励大会,由华东院与雅砻江流域水电开发有限公司共同牵头完成的“锦屏二级超深埋特大引水隧洞发电工程关键技术”荣获2017年度国家科技进步二等奖。

依托在地下工程领域形成的核心技术,华东院积极拓展市政交通、隧道、综合管廊、轨道交通等业务,累计完成市政交通工程1300余项,总长度超过2000公里;完成隧道工程200余条,总长度超过500公里;先后承担了国内外20多个城市的轨道交通和城际铁路勘测、设计、咨询、监测和设备制作任务,展现了精湛的技术水平和服务能力。

锦屏地下洞室群