久有高峽平湖志 歷盡輝煌再登攀——記我國著名巖石力學(xué)專家周維垣教授

○文/舒鵬

周維垣教授1928年11月20日出生于河南開封，由于深受舊社會(huì)的迫害和社會(huì)理想的追求，他于1948年加入中國共產(chǎn)黨，并積極組織學(xué)生們進(jìn)行愛國運(yùn)動(dòng)。解放后，他懷著對(duì)祖國深深的熱愛并由此而產(chǎn)生的強(qiáng)烈的民族責(zé)任感，為祖國的科學(xué)技術(shù)與高等教育事業(yè)傾盡心血，而今他的許多弟子已成長為學(xué)術(shù)界的精英或國家的棟梁。新中國成立以來，百廢待興，周維垣積極從事了清華大學(xué)的黨政工作,以及土木、建筑系的組織工作，在1956年任第一屆清華大學(xué)黨委常委，組織部長，紀(jì)律檢查委員，并作為清華黨代表，出席北京市第一次黨代會(huì)。1959年他任清華大學(xué)土木系總支書，此后，歷任清華大學(xué)水利系副主任、清華大學(xué)水利系教授、中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)常務(wù)理事、物理數(shù)學(xué)模擬專業(yè)委員會(huì)主任、中國巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)編委、國際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)注漿委員會(huì)理事、中國三峽技術(shù)設(shè)計(jì)特邀專家、國際巖土計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)展學(xué)會(huì)（IACMAG）理事，多次擔(dān)任亞洲太平洋計(jì)算力學(xué)大會(huì)顧問，國際錨固灌漿研討會(huì)、國際巖石力學(xué)與工程新進(jìn)展大會(huì)、國際巖土計(jì)算力學(xué)大會(huì)等副主席。至今為國際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)員，國際灌漿專業(yè)委員會(huì)委員，中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)，中國巖土工程研究中心，中國水工建筑物標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)顧問等。

發(fā)展巖體混凝土宏細(xì)觀斷裂損傷力學(xué)模型和設(shè)計(jì)方法及創(chuàng)新地基加固模型

周教授推出高壩結(jié)構(gòu)細(xì)觀開裂模型及宏觀破壞路徑搜索法，探求結(jié)構(gòu)隨機(jī)安全度。1990年“拱壩壩肩巖體破壞及可靠度分析”獲全國水利學(xué)會(huì)優(yōu)秀論文獎(jiǎng)?！皠?chuàng)新細(xì)觀損傷斷裂到開裂破壞模型”研究，用細(xì)觀損傷力學(xué)引入有限元數(shù)值模擬節(jié)理巖體的本構(gòu)彈塑性力學(xué)關(guān)系，開創(chuàng)節(jié)理巖體的數(shù)值模擬力學(xué)方法。在我國首先引入流形元法和無網(wǎng)格數(shù)值方法，應(yīng)用于錦屏、溪洛渡、拉西瓦等300米級(jí)高拱壩壩肩巖流層的穩(wěn)定分析；并提出滲流的多重網(wǎng)格，分析小灣及拉西瓦拱壩的裂隙巖體滲流場。推出滲流場與應(yīng)力損傷場耦合模型。損傷局部化梯度力學(xué)模型方面的創(chuàng)新：建立塑性局部化多重屈服面模型，多尺度屈服面效應(yīng)；對(duì)于開裂高梯度計(jì)算做了分析，并獲2007年度國家教委自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。

潛心科研 博學(xué)篤行

近三十年我國新建一批高拱壩，為此需要研究大壩整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)及計(jì)算方法。周教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組參加為二灘組織的‘75’‘85’科技攻關(guān)項(xiàng)目。研究的結(jié)果建立三維有限元彈塑性，斷裂損傷仿真破壞設(shè)計(jì)方法。從1984年首次對(duì)二灘拱壩設(shè)計(jì)勘探到施工蓄水歷時(shí)18年全部過程為其服務(wù)，節(jié)省開挖60萬方及回填混凝土30萬方,經(jīng)濟(jì)效益巨大。1989年“雙曲拱壩整體應(yīng)力穩(wěn)定分析技術(shù)”獲國家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。同時(shí)，“高壩壩基巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及可利用巖體質(zhì)量的研究”獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

近幾年，周教授參與論證了溪洛渡拱壩基礎(chǔ)利用Ⅲ1級(jí)巖體和上部高程部分利用Ⅲ2級(jí)巖體作為大壩基礎(chǔ)的可行性；建基面得到優(yōu)化，培育研究生26人。桃李滿天下。

高壩地質(zhì)力學(xué)模型破壞試驗(yàn)研究

四十多年來，周教授一直從事大壩脆性結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)，在這期間我國修建和待建的高拱壩幾乎都在這里做過模型破壞試驗(yàn)，成為我國大壩地質(zhì)力學(xué)模型破壞試驗(yàn)的奠基人之一。周教授從試驗(yàn)技術(shù)理論到實(shí)踐，進(jìn)行了艱苦的探索，并對(duì)材料試驗(yàn)理論，材料相似理論，數(shù)據(jù)量測理論等進(jìn)行了摸索創(chuàng)新，對(duì)我國的高壩建設(shè)做出了貢獻(xiàn)?！陡邏嗡そY(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)》成果曾獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，主要成果也已編入水利部《混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL282-2003），中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T5436-2006）。此技術(shù)在“二灘雙曲拱壩整體地質(zhì)力學(xué)模型破壞試驗(yàn)”項(xiàng)目獲能源部1992年科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

創(chuàng)建巖質(zhì)高邊坡工程的穩(wěn)定分析系統(tǒng)及應(yīng)用

周教授主持“八五”科技攻關(guān)專項(xiàng)對(duì)三峽船閘高邊坡開挖的穩(wěn)定變形流變滲流加固做分析。首先進(jìn)行三峽巖體的力學(xué)參數(shù)模擬取值，然后采用連續(xù)介質(zhì)與不連續(xù)的不同方法進(jìn)行變形穩(wěn)定分析，得出高邊坡可行性和加固的敏感分析。他提出了滲流下的安全度以及宏細(xì)觀的復(fù)合模型并做了時(shí)間的斷裂試驗(yàn)，并結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)。為開挖工程的流變提出預(yù)測。發(fā)展結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性指標(biāo)，提出K1, K2，K3穩(wěn)定指標(biāo)系列，成為穩(wěn)定理論的創(chuàng)新。此項(xiàng)研究經(jīng)科委主持的鑒定，為國際先進(jìn)水平，部分國際領(lǐng)先。

淡泊名利 碩果累累

由于多年不懈的努力，周教授獲得國家、部委獎(jiǎng)勵(lì)13項(xiàng)，包括國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)三項(xiàng)，其中一等獎(jiǎng)《高壩壩基巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及可利用巖體質(zhì)量的研究》 (能-1-001-02)；二等獎(jiǎng)《高壩水工結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)》；三等獎(jiǎng)《高壩混凝土斷裂研究》；能源部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，《二灘壩基巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及可利用巖體質(zhì)量的研究》(9111001-D2)；國家教委科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，《加固處理后裂隙巖體力學(xué)特性及建基面準(zhǔn)則研究》(9721015-D2)。巖體工程穩(wěn)定分析與拱壩研究技術(shù)，大壩基巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與巖體分級(jí)，分別獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。1994年他主持三峽船閘陡邊坡關(guān)鍵技術(shù)研究，此項(xiàng)為國家基金重點(diǎn)研究項(xiàng)目。1995年結(jié)束“八五”國家科技攻關(guān)項(xiàng)目“巖體計(jì)算機(jī)節(jié)理統(tǒng)計(jì)技術(shù)”、“高壩斷裂損傷系統(tǒng)”等六個(gè)項(xiàng)目均得到國際領(lǐng)先的鑒定評(píng)審意見，之外，獲部級(jí)以上獎(jiǎng)11項(xiàng)。

周教授在致力于科研的同時(shí)，一直筆耕不輟。其主要著作有《高等巖石力學(xué)》、《拱壩壩肩巖體穩(wěn)定計(jì)算分析》、《巖體力學(xué)計(jì)算方法》等，發(fā)表論文220余篇。其主編的《高等巖石力學(xué)》被引1000余次，成書20多年來，在水利水電、采礦、交通、鐵道、國防等領(lǐng)域的巖石力學(xué)科研教學(xué)中發(fā)揮了很大作用，影響長久不衰，是我國巖石力學(xué)發(fā)展過程中的奠基之作。2005年在意大利都靈國際第11屆計(jì)算大會(huì)（IACMAG）上，周維垣教授獲得了“卓越成就獎(jiǎng)”，表彰他在高壩結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)整體穩(wěn)定分析研究方面的貢獻(xiàn)，這是國內(nèi)學(xué)者首次獲次殊榮?！皩櫲璨惑@，閑看庭前花開花落,去留無意，漫隨天外云卷云舒。”而今已是八十高齡的周老先生以淡泊的襟懷,曠達(dá)的心胸,超逸的性情和閑適的心態(tài)去面對(duì)生活，認(rèn)真過著每一天，對(duì)他來說，每天都是一個(gè)新的開始，新的起點(diǎn)，新的征程。