APP下载

葛修润:不屈不挠,开创边坡新局面

2024-04-22综合

科学导报 2024年17期
关键词:武钢铁矿力学

综合

葛修润是我国岩石力学与工程学科的主要开拓者和杰出贡献者,创新性地提出了三峡“一号国宝”白鹤梁“无压容器”原址保护方案,使世界第一古代水文站绝处逢生;极大促进了我国岩石力学理论与工程技术的发展,为三峡水利枢纽等一批国家重大工程建设和历史文物保护作出了巨大贡献。

1、不屈不挠,首创矢量和分析方法

很多重要科研成果表明,人们常需要经过较长时间的努力奋斗才能得到结果。因此,培养坚持不懈和不屈不挠的精神对一名科研工作者来说十分重要。从20世纪60年代初开始,葛修润接触了一个重要课题抗滑稳定分析理论与方法。这对于研究和评估山体和人工边坡抗滑稳定性、大坝抗滑稳定及地下碉室边墙稳定问题的分析都十分重要。直到现在,在这方面占统治地位的方法就是刚体极限平衡分析法。此方法的发展已有近90年的历史,在此领域,国外许多学者取得了重要进展,形成了许多流派,也产生了许多知名的岩土力学家。此方法虽然有许多优点,但葛修润觉得尚有较多不足之处。葛修润感到国际上这些不同流派的方法有一个共性问题它必须采用强度折减方法,即通过不断调整强度折减系数,通过迭代算法,使研究对象达到极限平衡时的强度折减系数值即抗滑稳定安全系数值。

葛修润在从事武钢大治铁矿南邦边坡稳定研究时就已经意识到了这一问题,并立志改变现状。他当时做了局部改进,提出了一种叫 Ks 法的方法,它可以不作迭代计算,也不需强度折减,直接就能算出抗滑稳定安全系数。1983年,葛修润又继续对这样的课题作进一步研究,并提出了不采用强度折减原理的抗滑稳定分析研究方法的一些原则,并推导了一些核心公式。由于当时其他研究任务繁重,他没有更多时间专门来搞此课题,但一直将其放在心中,有些时间时就作一些思考和探索。直到2005年,他正式提出了抗滑稳定分析新方法一一矢量和法,并指导了两位博士研究生对该方法进行了深入研究。2008年,他在学术刊物《土木工程学报》“黄文熙讲座上作了有关矢量和等问题的讲座。用矢量和法只需根据当前现实的材料特性和作用荷载就可得出计算平面问题抗滑稳定安全系数,对三维问题只需数次计算就可得到抗滑稳定安全系数。回顾这一课题的研究,断断续续进行了近50年,终于摘得了硕果。如果半途而废显然之前的努力都将化为泡影。

2、勇于奉献,开创我国边坡研究新局面

20世纪60年代初,葛修润参加了我国著名的“大冶铁矿南帮边坡稳定性研究”重大课题,他主持完成了现场试验、资料整理总结及大冶南邦边坡稳定分析工作,用创新性思维提出了二维、三维及动力问题分析方法,使这项已投资200多万元的边坡研究重大课题圆满结题。该项研究是我国最早结合大型原位试验的边坡工程为各地培训了大批人才,对我国岩石力学界产生了深远影响,为葛修润自己今后全面主持重大工程课题研究打下了坚实的基础。

武钢大冶铁矿狮子山帮A区尖F9断层上盘边坡由于岩体受成矿挤压破碎蚀变作用,岩性变化和工程地质条件更加复杂,随着边坡高度的增加,边坡稳定性不断恶化。1990年4月30日产生了滑体次年11月断层破碎带中又发生了局部滑坡,已经严重影响到下部采坑的正常生产。为确保下部采场以后10年的生产安全,他接受了武钢和大冶铁矿的委托。截至1991年12月底,24米高程以上加固和监测工程全部完成,并得到了加固后的稳定性监测资料和加固效果的计算分析结果。

1990年5月,武钢公司主力矿山之一——武钢大冶矿露天矿区狮子山北邦发生大规模滑坡,严重威胁矿区主要公路运输状况和全矿区的安全生产。受武钢公司的委托,葛修润主持狮子山北邦滑动区治理和边坡的加固工程。武钢主管矿山的总工程师郑重托付他要把此项整治加固工作与生产同步,坚持到20世纪末。葛修润带领工作团队深入矿山调查研究并进行加固治理的现场调研,用多种手段在边坡上布置先进的检测网,为确保矿山的安全生产作出了贡献在此期间,作为第一完成人,他曾获湖北省科学技术进步奖一等奖。

针对“大冶铁矿南邦边坡稳定性研究”这一重大课题,葛修润负责了枢纽试验工作的规整和冬种试验工作的总结,具体主抓了该研究最后的总结报告,共12本,这在当时是少有的,成了全国的范本。如今已成为首座国家矿山公园的大冶铁矿边坡被人们戏称为我国“岩体力学的黄埔军校”。

3、潜心钻研,开展线性和非线性有限元程序攻关

葛修润是较早将有限元法引入我国岩体工程的学者之一。

1971年,他得知国家急需将世界上最先进的应力分析法“有限元法”引进并应用于岩土工程课題,用仿真模拟求解真实的工程问题。在没有可参考程序的情况下,葛修润立刻带领科研小组开展了有关有限元线性和非线性程序的攻关。

当时,国内已独立自主研制出了三台晶体管式计算机,其中一台就在武汉大学数学研究所。由于葛修润不能直接进入“X-1” 机大厅操作和运算,他就抓紧时间学习该计算机的说明书、操作指令及与有限元相关的一些文献。

经过连续三四个月的刻苦钻研,以葛修润为主的科研小组成功编写了平面问题有限元线性和非线性程序,并于1971年年底调试通过了计算分析程序,对我国西南地区某大型地下火电厂三个酮室群的平面变形问题进行了线性和非线性计算,此成果被国内同行认为是我国将有限元分析用于大型地下碉室群分析的首例。

钻研有限元方法的日子对于葛修润来说是紧张且艰难的。那几年,为了有限元法,他日夜工作。那时葛修润得了严重的肝炎,身体特别不好,爱人也不在身边。病重时,葛修润只能躺在床上休息,但只要稍微清醒,他就会爬起来做运算,有时实在爬不起来,就躺着想问题。

1974年,葛修润为葛洲坝二江泄水闸做抗滑稳定非线性分析为该工程作出重大贡献。有限单元法在岩体力学中的应用及非线性分析方法获1978年中国科学院重大科技成果奖。

猜你喜欢

武钢铁矿力学
力学
弟子规·余力学文(十)
弟子规·余力学文(四)
漫画与幽默
武钢今昔
力学 等
2个月已发布11次外部招聘信息武钢人员分流压力山大?
冀东南部铁矿区重力异常特征
武钢第六代桥梁钢板投入工程应用
武钢成钢开发高端汽车用弹簧W55SiCrC