周维垣:天道酬勤万水千山只等闲

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　　目前世界各国在建高度60m以上的大坝349座，其中中国88座、土耳其60座。伊朗45座、日本40座、印度11座、西班牙11座，六个国家占了比较大的比例。碾压混凝土坝、面板坝、拱坝和沥青混凝土防渗坝是国内外发展比较快的大坝类型，中国作为一个多水资源国家，如何利用这些资源为我国建设贡献力量，就是一个重要的问题，我国目前在碾压混凝土坝、面板坝和拱坝的关键技术研究和高坝建设等方面已居世界先进水平，在沥青混凝土防渗坝方面也取得了一定进步，而这些成绩，周维垣教授功不可没，数十年的学术经验积累致使他在专业界有着公认的权威。
　　
　　推高中国坝位：从百米到三百米
　　
　　 作为我国著名高坝及岩土工程研究专家，清华大学水利系的周维垣教授，在高坝岩石力学理论与数值方法、高坝结构与复杂岩基工程的研究、高坝整体稳定破坏仿真分析设计系统、地下结构和边坡工程、岩基加固和反馈计算等方面，有着重要建树。他将学识5，~验并用、理论与实践共存，对推动我国高拱坝从百米高度向世界水平的300米高度的跨越过程中作出了重大贡献。
　　 周维垣教授推出高坝结构细观开裂模型及宏观破坏路径搜索法，求结构随机安全度。1990年“拱坝坝肩岩体破坏及可靠度分析”获全国水利学会优秀论文奖，创新细观损伤断裂到开裂破坏模型。用细观损伤力学引入有限元数值模拟节理岩体的本构弹塑性力学关系，开创节理岩体的数值模拟力学方法。他在我国首先引入流形元法，无网格数值方法，应用于锦屏、溪洛渡、拉西瓦等300m级高拱坝坝肩岩流层的稳定分析；并提出渗流的多重网格，分析小湾及拉西瓦拱坝的裂隙岩体渗流场。推出渗流场与应力损伤场耦合模型。损伤局部化梯度力学模型方面的创新：建立塑性局部化多重屈服面模型，多尺度屈服面效应；对于开裂高梯度计算做了分析，并获2007年度国家教委自然科学―等奖。
　　 近三十年我国新建一批高拱坝，为此需要研究大坝整体稳定设计及计算方法，创建高坝整体稳定破坏数值仿真设计系统。周维垣教授带领研究小组参加为二滩组织的“75”、“85”科技攻关项目，研究建立三维有限元弹塑性，断裂损伤仿真破坏设计方法。1984年起首次对二滩高拱坝进行了整体稳定破坏仿真分析。由自编的TFINE程序论证了二滩双曲拱坝的可行性和安全度大坝的建基面岩体强度予测参数及大坝浅开挖的可行性，从而可节省开挖60万方及回填混凝土30万方。之后为二滩拱坝进行了基础加固设计计算，坝线优化计算。1990年二滩开工，到工地进行开挖录像，并在蓄水期进行监控分析。1989年“双曲拱坝整体应力稳定分析技术”获国家教委科技进步奖二等奖，从二滩拱坝设计勘探到施工蓄水历时18年全部过程为其服务，经济效益巨大，
　　“高坝坝基岩体稳定性评价及可利用岩体质量的研究”获国家科技进步一等奖。其创新点在于首次用岩体网格开裂破坏模型仿真坝踵开裂长度和失稳过程。此系统应用予拉西瓦高拱坝，东风双曲拱坝，节约开挖7万m3及混凝土16m3，应用于李家峡、紧水滩、溪洛渡、锦屏、小湾拱坝、拉西瓦、大岗山、马吉，论证了稳定超载能力。经济效益巨大。近几年参与论证了溪洛渡拱坝基础利用¨级岩体和上部高程部分利用Ⅲ2级岩体作为大坝基础的可行性；建基面优化方案较可研方案减少基础开挖和大坝混凝土工程量达100多万m3，节省直接投资约7亿元。
　　
　　笃行实践：十年十是三个断面
　　
　　 从试验技术理论到实践，周维垣教授都进行了艰苦的探索，大坝脆性结构模型试验便是其中之一。在这期间我国修建和待建的高拱坝几乎都运用过他的模型破坏试验，如二滩拱坝、青石岭拱坝、古城拱坝安康重力坝、风滩空腹坝、紧水滩，东风，李家峡、铜头，小湾、渔子溪、锦屏、拉西瓦、溪洛渡、大岗山等32项，周教授因此成为我国大坝地质力学模型破坏试验的奠基人之一。他还对材料试验理论，材料相似理论，数据量测理论等进行了摸索创新，对我国的高坝建设做出了贡献。1986年《高坝水工结构模型试验》成果曾获得国家科技进步奖二等奖，主要成果也已编入水利部《混凝土拱坝设计规范》(SL282-2003)，中华人民共和国电力行业标准《混凝土拱坝设计规范》(DL／T5436-2006)。此技术在“二滩双曲拱坝整体地质力学模型破坏试验”项目获能源部1992年科学技术进步一等奖。
　　 周维垣教授对二滩拱坝在十年内进行了13个断面，和两个整体模型试验和计算，首次论证了二滩超高拱坝双曲拱坝坝型的可能性，使研究高坝水平达到国际先进的地位。为李家峡拱坝做了三个整体破坏模型试验研究河床岩基软弱带的处理，坝肩的锚固处理。为蓄水提供了重要的依据。运用地质力学模型研究高边坡的稳定度，2007年模拟锦屏l级高边坡的溃塌机制，开创三维边坡滑坡模拟的先河。用结构断裂的极限分析方法在模型试验中验证，创新的引入复合体块模拟岩体力学特性。
　　 最近正在针对小湾拱坝把肩的加固处理措施，锦屏一级拱坝的三维整体稳定与高边拨开挖联合作用，大纲上山三维稳定，锦屏二级深埋长隧道开展大量研究工作。2005年在意大利都灵国际计算成就的第11届大会上，周维垣教授获得了“卓越成就奖”，表扬了他在高坝结构及基础整体稳定分析研究方面的贡献。2007年在香港理工大学举办的IACMAC本构关系学术讨论会议上作大会特邀报告。其主编的《高等岩石力学》被学术界引用1000余次，成书20多年来，在水利水电、采矿、交通、铁道、国防等领域的岩石力学科研教学中发挥了很大作用，影响长久不衰，是我国岩石力学发展过程中的奠基之作。
　　 在科学的道路上，周维垣教授以严谨治学、勇于开拓的科学作风，而达至成就斐然。在共事的同事和学生们的心目中，他既是严格的师长，又是德高望重的前辈。周维垣先生为学生的成长倾注了大量的心血，他先后开出岩土力学数值方法、大坝模型试验、岩石力学、计簧机方法等课程，培养研究生26人。他的许多学生已成长为学术界的精英或工程界的栋梁。周维垣教授以实际行动诠释了传道授业、诲人不倦的师者风范。
　　 周维垣教授在高坝建设事业的研究斐然，更为岩石力学和工程事业做出不可磨灭的贡献，岁月不饶人，如今已然83岁高龄的他，却依然没有停止科研的脚步。天道酬勤，更激流勇进，让我们肃然起敬。

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