【情系科学】我在2040任务组“埋埋块”——参加抛掷爆破试验研究琐记
编者按：力学研究所成立六十多年来，力学人遵循钱学森的工程科学办所思想，为推进中国的近代力学事业、为推动中国的经济国防建设，做出了重要的贡献。老一辈力学人以国家需求为己任、艰苦创业和奋发拼搏的精神，是力学所60年奋斗史的精髓。本刊在“情系科学”栏目里陆续推出离退休老同志回忆文章，以展示普通科技人员的风貌。
我在2040任务组“埋埋块”——参加抛掷爆破试验研究琐记
嘉兰
一、我是怎么参加任务的
记得是1965年6月的一天，我突然接到通知去力学所主楼的301会议室开会。当年大楼的301室是力学所最重要的会议室，我是来所才一年多的新人，能去301参会还是比较稀罕比较意外的。
参会的都是二室爆破组的老师和同学，而当时我是七室（土力学室）的。怎么回事儿呢？原来是上半年的全所社教运动中，顾小芸老师给室里提意见说：嘉兰是专业对口分配来力学所的，却弄到土力学室来，专业不对口了。这样，七室主任钱寿易、支部书记王小诗就同意我回到原专业的领域。正在此时，所里接到了国防科委下达的“爆破法平原堆山”任务，我就顺理成章地被安排参加了这个成立2040任务组的会议。
由于时日久远，没有找到当时的会议记录，只能凭记忆大致记得这次会议介绍了任务的意义：首都北京离我国北部边界较近，而且北面几乎是一马平川，一旦国际形势变迁，坦克部队可能长驱直入，数日即可抵达而兵临城下。因此有必要研究如何在较短时间里迅速在地势平坦地域建造起山丘，山丘内可以埋伏坦克部队、储存生活和战斗物资，以阻止外敌部队的长驱直入。
如何实现在平坦地域迅速建造小山？最快捷的方法就是平地抛掷爆破。当时郭永怀副所长亲临会议，提出了平地爆破堆山的物理模型：在平坦的土地上，在一个圆圈周围同时起爆，以把圆周处的土壤同时抛向圆心，从而在平地造成一个小山。当然，山内的工事房间需事先预置在小山内部的适当位置。这样，我们的任务就是如何实现平地抛掷爆破，把一个地方的土壤瞬间抛掷到指定的地方。
为此，力学所二室组建了二组，参加2040任务。2040任务组的牵头单位是国防科委总字306部队（总参工程兵第三研究所），三所派出了一位室主任邢培直负责，还借调了南京工程兵学院的一位林姓副教授，并派了几位65年大学毕业生参加。力学所是技术负责方，派了有经验的老许、谈老师，再加上老金、国豪等老同志以及一些中科大63、64、65届的毕业生。此外，在测量方面，也是新老搭配，有能独立胜任的老顾、莲子、小陈等等。自此，规模达几十人的2040任务组就算成立了，长达数年的平地抛掷爆破研究就开始了。
二、试验从官厅水库边起步
2040任务组的科研任务是：根据战术技术要求的人造山丘的长宽高，以最快的速度、最少的人力物力，采用爆破法并辅以人工、机械途径，实现堆山且保证山体介质的密度。此外，要求适应的土壤类型有粘土、亚粘土、砂土、砂砾石、淤泥等；并且保证地基不被破坏、工事和各类建筑的安全。力学所的2040任务组包括爆破组、测量组和土力学组（但土力学组未曾与我们一起工作）。首先由爆破组和测量组一起到工程兵试验基地进行试验。这里是总参工程兵310部队，试验基地在官厅水库的南岸。
我和国豪、老庞被分配在谈老师领导的资料分析小组，负责收集保管每一炮的试验资料，分析整理，写出每炮的试验总结。
另外，组里曾分配我负责单药包试验，负责提出试验方案、组织实施单药包试验、收集整理试验结果及撰写试验总结。单药包爆破试验，是为了找出爆破药量系数K。由于在不同的土岩介质中爆破时，相同药量产生的爆破效果是不同的。所以要研究不同土岩介质中的爆破效果，就必须首先做单药包试验，找出此种介质中爆破产生标准爆破漏斗时的爆破药量系数K。这里K=Q/W3，其中Q(kg)为药量，W(米)为药包埋深（即最小抵抗线）。爆炸后自由面平面会形成一个圆形爆坑，若圆形爆坑的半径与W相同，这样的爆破漏斗就是标准爆破漏斗。此时得到的K就是该种土岩介质的爆破药量系数。
这个试验基地的营房是砖混结构的正规平房。这里的生活节奏完全与部队生活相契合，每天听着部队的号声按时起床睡觉、按时吃饭等等。我们每天早饭后就和施工的战士一起爬上解放牌大卡车，开到水库边的工地。下班了就再乘车回到驻地。
试验要用到一些测量仪器，主要是一台苏联产的高速摄影机，装在多个长短轻重差别很大的棕色大木箱里。此外，还有示波器、起爆器等一些其他仪器设备。每天去现场都要把这些设备搬到大卡车上，到工地后卸下，下工回来时仍要再一次装卸车。虽然这多是测量组的设备，但大家都是一起上手的，各尽所能。
我们当时就在部队食堂里吃饭，菜的分量不多，毕竟这里远离市场供应不易。但是炊事班的水准不错，尤其我们吃的是干部食堂，菜很香。可是吃一口就发现和吃老咸菜差不多——原来他们习惯给施工部队做饭，施工人员都是强体力劳动，出大力流大汗，饭食必须补充大量盐分，所有炊事班做的都是高盐饭食。
这个时期，我们大多是20多岁，能参加重要的国防任务，人人心情愉悦、情绪激昂。每天大卡车一启动，大家就会唱起（甚至是吼起）激越的革命歌曲，诸如学习雷锋好榜样、解放军进行曲、地质队员之歌、石油工人之歌、铁道兵战士志在四方等，都是豪气冲天的青春歌曲。有一天，在去工地的路上，大家唱着“解放军进行曲”，老顾就在车上“耍活宝”，抡着两支胳膊学电影里的连长指挥大家唱歌。殊不知，已经有人把一个纸条塞在他的背后的领子下面，他越是得意地转来转去，越是让所有人都看到了他背后背着的纸条在飘动。大家一面高声唱着歌曲、有节奏地鼓掌，一面笑得前仰后合、乐不可支。现在想起来，那是怎样的青春年少！那是怎样的恣意畅快！长期与部队在一起，我心中不免滋生了对军队的向往，虽然再参军是不可能的，但搞一身类似军装的衣服拍张照片还是挺惬意的（见图1）。
图1 进出长城时拍一张“军装”照
三、转移到河北平原
因为任务需要找大一些的平地进行抛掷爆破试验，而且要有不同的土质。1966年，我们首先来到了河北定县，地址是“河北刘村大西丈”。这里的土质是华北平原的壤土。
在这里，我们开始了使用“埋块”标记土壤的抛掷堆积状况。开始做这个任务时，我们查阅国内外文献，只找到一篇苏联科学院西伯利亚分院的文章。文中记载了他们的平地抛掷爆破试验，介绍到有的埋块随土壤一起被抛掷出去了。受此启发我们就开始利用埋块标识被抛掷土壤的抛掷堆积了。
所谓埋块，就是用石膏水泥，按照当地土壤的比重，制作一个个5厘米见方的方块，在上面用红油漆写上编号。试验前，把埋块放入被抛掷土体中的一定位置，爆破后到抛掷堆积物中找回这些埋块，即可知道它原来所在位置的土体的抛掷堆积情况。这是非常简捷直观的测量方法，但又是当时切实可行且最接近真相的测量方法，因此我们选择它。最终，埋块法成为这个任务中取得有效数据的主要途径，为这项研究立下了汗马功劳。使用埋块，就是开始于河北定县的试验。“mamakui”，工程兵的林教授有口音，他总是这样说“埋埋块”的。因此这句话就成了2040组的口头禅。图2，3是我保留的在定县做的准备试验和抛掷试验讨论的工作记录。
图2 每到一地都要做单药包试验
图3 讨论平地抛掷爆破试验方案
我们的驻地是一个村子的老地主的院子。有点像电影《红灯笼》里面那种院子，南北向长、东西向窄的灰砖瓦房。由于参试的女同胞仅一两个人，便和试验仪器一起，住在靠近院门口的东厢房里。
那时候“阶级斗争”的弦绷得特别紧，一进村就告诉我们：这个村阶级斗争形势复杂，要提高警惕防止阶级敌人破坏。我们心里多少有些紧张。女同志晚上临睡前去附近小学的茅厕方便，都要请男同志陪同前往并放哨。这个艰苦的任务就往往由善良谦和的国豪承担了，大家都戏称他为“李阁佬”。现在想起来还是十分感谢他呢！不过“阶级斗争”还是让我有一点损失。就是在310试验场工作期间，况技术员送给我一根尼龙绳捆行李。要知道那是买不到的好东西哟，柔软轻巧结实。可是刚到大西丈，黄吉顺要去打井水，就借了我的尼龙绳，当时忘记拿回来，再去找就没了。真是如语录教导的“严重的问题在于教育农民。”
不知道什么原因，在这里馒头总做不好，好像在吃“埋块”。再有就是这里的厕所都建在猪圈上面，一旦有人如厕，猪们便咕噜噜在下面争抢占位，等待接收人的排泄物，令人快要疯狂了。后来大家都不愿意吃猪肉了，幸好那年月伙食水平有限，肉食供应不多。可喜的是，有最令人难忘的正定大雪花梨！在车站就有卖的，一个一斤多，让我们大开眼界了。好像是两毛三分钱一斤，很多人都买了，而且立即大快朵颐，一口气吃掉一个梨，真过瘾呀！现在的话就叫“够爽！”
四、渤海边岐口海滩的大战
1967年，我们又转战到河北黄骅县的岐口镇，这里是海滩地，土质是淤泥质软粘土。同时还有小部分人去了西北的戈壁沙漠，做另一类土质的试验。有一首歌里唱出了我们的心声：“背起了那个行装，扛起那个枪，雄壮的那个队伍浩浩荡荡。才听塞外牛羊叫，又闻那个江南稻花儿香。同志们哪，迈开大步啊，朝前走啊，铁道兵的战士志在四方！”
我们在岐口是住在一个边防军营里，任务组的科研人员和施工部队都安插在营房里。军营是一个方形大院子，前院四边都是营房，南面正中是大门，北边正中有一个门通到后院。后院只有一排正房，东边是连长、指导员家属的住房。我住在西边的房间，此房还兼作埋块的制作贮存室，所以屋里始终充斥着油漆味。门前走道靠西部有一个狗房，不过这条狗不怎么叫，最多就是“呜，呜”几声。最西头院墙有一扇小门，应该是整个营房的后门，门外有一个单人岗亭，晚上有时能听到换岗的声音。
试验是在远离营房的海滩地上进行。这些地面光滑平整，时常有积水，光脚踩在上面柔软平滑很舒服。但地上也有能刺破皮肤的野草，是可以收集起来做炊帚的那种。有时雨后积水较多，就会有战士提议说：“尚技术员，我们背你过去。”可我怎么好意思呢？就径直淌水走过去。
每次试验时，先由工兵战士开挖出约一两米深的长条形坑，长条形坑一侧有水平面和相邻的45度倾斜面两个相衔接的临空面。在两个临空面上，用洛阳铲打竖洞。根据设计好的布药方案，放入防水药包。回填时根据设计方案在一定深度放入埋块。再就是连接起爆网络，之后所有人员撤离，测量人员准备。最后，时常是老金操着带有朝鲜语口音的东北话发令：“五、四、三、二、一、起爆！”这是一个锻炼人的意志和心脏承受能力的过程。我们几乎隔一两天就要经历一次。尤其是负责布药设计和爆破网络的同志更为紧张。因为这次的布药成功不成功、能不能用？这次的起爆网络是否能全部起爆，会不会有拒爆的？都是影响试验的大问题。起爆后，检查药包是否完全起爆、有没有拒爆药包，是必要又异常危险的工作。这项任务往往是由老许、老金和国豪承担的。
这个时期的试验量很大，我带着三个小战士组成了埋块组，我需要给埋块组战士讲解工作的任务和意义（见图4，5）。每天拿到布药方案后，我要在方格纸上，设计埋块布置方案，使埋块尽可能均匀地布置在将要抛掷的土体中。此外，还要准备好第二日记录埋块编号的记录图纸。一般每次试验用20-40个埋块。在装药回填时，我们就要按照预先的设计在一定位置放置埋块并登记下每个地方的埋块编号。每次爆破成功后，我们四个人就要去堆积体中寻找埋块，记录下每个埋块的编号，测量并记录它距离爆心的纵向和横向距离。由于土体的堆积，埋块时常有被埋没而“牺牲”的，当然找回来的能达到70-90%。
图4 给埋块组战士讲解本组工作的任务和意义
图5 埋块组成员名单
试验完成当晚，我把收集到的埋块的抛掷距离标注到剖面设计图上，据此画出剖面上的等抛距线，从而知道这样的布药律，可能让土体有怎么样的抛掷距离。另外，还可以画出该次试验的抛掷堆积图，即在距离爆心多少距离处堆积的土体数量如何（参见图6）。
图6 设计剖面上的等抛距线和距离爆心的抛掷堆积图（引自周家汉著《爆破及其振动力学分析》p109,110）
这些工作完成之后，全组就聚集在前院西侧的一个大房间里，报告试验结果，展示等抛距线图和抛掷堆积图，大家据此讨论本次布药律的优劣，有什么进步，有什么不足，需要如何改进等。2040组经常在现场的技术人员一般有十几人，多的时候约二十人，大家经常聚在一起讨论、争论，知无不言言无不尽，讨论十分活跃。虽然大家对老同志很尊重，但并不盲从或唯唯诺诺。这样的讨论中，谈
图7 讨论布药律(左)和拒爆问题(右)的手记
图8 2040任务的小结
这样的试验一共有多少次，我已经记不清楚了，但这样的活动规律，却深深留在我的记忆里。至少好多个月，我们都是这样生活与工作的。当用埋块标记抛距的剖面图积累一些之后，就看出在倾斜45°临空面后有抛距相同的一个区域，可以画出等抛距线图，并且画出该次试验的抛掷堆积图。这样就确定了埋块法在爆破抛掷机理与效果研究中的作用。经过大量的试验数据的积累与研究，找到了平地定向抛掷爆破的最佳布药律。虽然，平地堆山最终并没有付诸实施，但我们的试验工作及其找到的规律却是开世界爆破研究的先河的，或者可以自夸为空前绝后的。
同时，组里也采用过焰火弹标识抛掷土壤的飞行轨迹的方法，这是由家汉负责的。这种方法是将焰火弹预先置入一个埋块里，起爆时同时点燃焰火弹，让它在飞行中一直放射出焰火，用彩色胶片记录它的飞行轨迹。他和老顾制作了一个带格子的转盘，使焰火的轨迹在照片上是分段的，以标志飞行的时间。做这样的试验，需做好一切准备：装药、回填时埋埋块、连接起爆网络，等到夕阳西下暮霭降临光线暗淡下来时才能放炮。这个方法从1965年在310试验基地就开始做准备了。因为那时彩色胶片十分昂贵，又要自己冲印，为了积累经验，就请莲子穿了一件湛蓝色的毛衣，在一棵黄色叶子的树旁拍了一张试验照片。不过，这个方法终因太过繁琐和收效不多而放弃了。
这期间，组里还安排我负责野外小型试验组，具体负责砂箱试验和起爆药、药包制作。我提出了试验方案、计划，设计加工了一个箱侧壁为有机玻璃的试验砂箱，准备在砂箱里放小炮，通过透明的有机玻璃，用高速摄影机观测记录起爆后砂箱里不同层面的砂的运动轨迹，寻找抛掷规律。起爆药是叠氮化铅，非常敏感，没有产品销售，只能自制。我接受任务后就在回北京时到图书馆查阅制作工艺和操作规程，到所里仓库领取了需要的化学实验器皿、工具、药品和材料。记得那是一个阳光灿烂、微风和煦的日子，组里在海滩的工地上安置了一个单人小帐篷，相邻的两面墙卷起来，帐篷里面有一张桌子，摆放着所有器皿、工具、药品、材料。由于是高危工作，只能一个人进行，其他人不能靠近。我好像没有紧张，心情平和地按照操作规程规定的步骤顺利进行。一番操作之后，最终用牛角勺从滤纸上刮下了一些白色粉末，用纸包保存。平安顺利地完成了任务。
为了制作砂箱试验的小药包，需要用引火头，于是就我一个人带了工程兵司令部的一台吉普车，去官厅水库边的310部队取“引火头”。那是寒冬腊月，长城外朔风猎猎。我和司机都穿着借来的皮大衣，还戴上了毛军帽。据说长城外的沙山每年都会迁移一米多，可见那里的风有多大。当车行驶到长城外官厅水库南侧的水泥路上时，不宽的路面大约有两米长的一段被流沙淹没，车开不过去。司机下车铲沙，我也赶快下车帮他，顶着夹带大量沙子的7-8级风，我们很快就被吹得透心寒了。幸而司机很有经验，很快就扒出了吉普车可以通行的通道，我们终于在天黑之前到达了310部队的招待所。凑巧的是这天招待所停电！因此没有暖气、没有热水、没有电灯。司机住进了普通房间，我住进了首长房间。首长房间很大，给点了一个蜡烛，弹簧床上被子都是鲜艳的段子被面白洋布被里，很干净。但还是非常冷，我只好不脱衣服把两床被都盖上，还把皮大衣搭在被子上。第二天我们赶快到310部队，领到了引火头装在小保险箱里，拉回北京完成任务。由于现场试验任务效果较好，积累了比较丰富的资料，后来组里就没有再安排做砂箱试验了。在科研工作中，做这样的“无用功”似乎是常态。
在岐口军营的这段生活里，也有一些记忆比较深的事情。我们的伙食比较好，隔些日子会开车去黄骅县城买东西，还会去码头买渔民刚刚打回来的新鲜鱼打牙祭。这在那个“大革命”的年代是极其难得的！记得好像是吃过两次鱼之后的第三次，主持领导工作的306部队的牛永彪主任忽然就不让我吃鱼了。我很想吃鱼，不理解牛主任的意思。他当即说：“你前两次吃这种鱼之后都胃疼生病了，还要吃吗？让炊事班另外给你炒一个肉菜。”我才恍然大悟，原来我自己都没有注意到的事，当领导的却注意到了！这使我异常感动。部队干部真是继承发扬了党和革命军队爱护同志的优良传统！由于大家几个月聚在一起共同生活，也聊到1958年就参加工作的老许。他在1963年说了一句所谓落后的话因而没有涨工资，一直就维持着56元的工资到70年代末。他的农村家中有老婆有孩子，老婆没有劳动能力，生活非常困难。牛主任听到此事后说，作为一个干部他对涨工资之类事情的原则是：有机会就给涨，绝不拉下任何人；因为你这次可以拉下他，但你以后不可能给他涨上去。言下之意就是什么时候涨工资你决定不了。牛主任文化不高，但当干部却当得如此通透，难能可贵，这可能源于他的心地善良。
在岐口做试验的大半年，我们也回过北京几次，来回都是乘工程兵司令部配给我们的“戊”字牌照的解放牌大卡车。有两次从北京去试验地时，中午就到天津狗不理吃包子，之后再经过大港油田去岐口。然而，路过所谓的大港油田时，只能看到一些我们从未见过的进口大型机械。它们色泽光鲜，却被抛置在原野上，似漂亮的金钱豹在趴窝不会动弹。灿烂阳光下的油田竟是一片死气沉沉，这样的场景几十年后都难以忘怀。
五、结语
平地抛掷爆破研究的试验完成后，由于任务牵头的是306部队，所有资料全部交由他们保管。我们除了每人有保密本之外，没有任何正式资料。一直到了1969年夏天，才在四道口一个招待所大楼进行2040任务的业务总结。我是1965-67这几年才回归本专业，醉心于“mamakui”的工作，所以不查任何资料也能完整记述出那时的工作流程。而且这是我大学毕业后参加的第一项科研工作，既非常投入又深感自己科研能力不足，因此迫切希望参加这个总结。可惜，被借口“要喂孩子不方便住在招待所”，以及当时会议室没有空调“男士们要裸背开会”等理由，我心心念念的业务总结便无缘参与了。
1977年，二室的杨振声主任拉着我协助力学学会组织“第一届全国爆炸力学学术交流会议”和“全国第一届土岩爆破学术经验交流会”。我们走遍了在京的协作单位或它们的上级单位，说服他们走出大院参加学术交流，促进这些保密单位迈入对外学术交流的破冰之旅。我很快想到2040任务组做了那么多前无古人的好工作，埋没在三所档案室中太可惜了，就向二室领导提出来派人去洛阳把资料借过来。室里派国豪去洛阳借回了资料。于是才有了在第一届工程爆破学术经验交流会会议文集里出现了关于平地抛掷爆破研究的三篇文章，把这一研究成果公布于世，且受到爆破界的重视。
55年过去了。记述这些陈年往事无非是老来的闲聊，不知老战友们是否有兴趣一起回忆？不知年轻朋友们是否可以从中了解一些那时的“象牙塔”科学院研究所中的真实生活？
（写于2022年3月9日）
关于作者——嘉兰
简历：嘉兰，女，中国科学院力学研究所副研究员。1938年出生，1963年毕业于中国科学技术大学近代力学系，1998年退休。主要从事高应变率固体力学和材料动态力学性能研究。曾参加过多项国家科技任务、基金项目研究工作、多次参加组织国内国际学术会议和培养硕士研究生等工作。在科技杂志和国内外学术会议上发表论文20多篇。
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