葛修潤(rùn)：不屈不撓，開創(chuàng)邊坡新局面

綜合

葛修潤(rùn)是我國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)科的主要開拓者和杰出貢獻(xiàn)者，創(chuàng)新性地提出了三峽“一號(hào)國(guó)寶”白鶴梁“無(wú)壓容器”原址保護(hù)方案，使世界第一古代水文站絕處逢生；極大促進(jìn)了我國(guó)巖石力學(xué)理論與工程技術(shù)的發(fā)展，為三峽水利樞紐等一批國(guó)家重大工程建設(shè)和歷史文物保護(hù)作出了巨大貢獻(xiàn)。

1、不屈不撓，首創(chuàng)矢量和分析方法

很多重要科研成果表明，人們常需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的努力奮斗才能得到結(jié)果。因此，培養(yǎng)堅(jiān)持不懈和不屈不撓的精神對(duì)一名科研工作者來(lái)說(shuō)十分重要。從20世紀(jì)60年代初開始，葛修潤(rùn)接觸了一個(gè)重要課題抗滑穩(wěn)定分析理論與方法。這對(duì)于研究和評(píng)估山體和人工邊坡抗滑穩(wěn)定性、大壩抗滑穩(wěn)定及地下碉室邊墻穩(wěn)定問(wèn)題的分析都十分重要。直到現(xiàn)在，在這方面占統(tǒng)治地位的方法就是剛體極限平衡分析法。此方法的發(fā)展已有近90年的歷史，在此領(lǐng)域，國(guó)外許多學(xué)者取得了重要進(jìn)展，形成了許多流派，也產(chǎn)生了許多知名的巖土力學(xué)家。此方法雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，但葛修潤(rùn)覺得尚有較多不足之處。葛修潤(rùn)感到國(guó)際上這些不同流派的方法有一個(gè)共性問(wèn)題它必須采用強(qiáng)度折減方法，即通過(guò)不斷調(diào)整強(qiáng)度折減系數(shù)，通過(guò)迭代算法，使研究對(duì)象達(dá)到極限平衡時(shí)的強(qiáng)度折減系數(shù)值即抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)值。

葛修潤(rùn)在從事武鋼大治鐵礦南邦邊坡穩(wěn)定研究時(shí)就已經(jīng)意識(shí)到了這一問(wèn)題，并立志改變現(xiàn)狀。他當(dāng)時(shí)做了局部改進(jìn)，提出了一種叫 Ks 法的方法，它可以不作迭代計(jì)算，也不需強(qiáng)度折減，直接就能算出抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。1983年，葛修潤(rùn)又繼續(xù)對(duì)這樣的課題作進(jìn)一步研究，并提出了不采用強(qiáng)度折減原理的抗滑穩(wěn)定分析研究方法的一些原則，并推導(dǎo)了一些核心公式。由于當(dāng)時(shí)其他研究任務(wù)繁重，他沒(méi)有更多時(shí)間專門來(lái)搞此課題，但一直將其放在心中，有些時(shí)間時(shí)就作一些思考和探索。直到2005年，他正式提出了抗滑穩(wěn)定分析新方法一一矢量和法，并指導(dǎo)了兩位博士研究生對(duì)該方法進(jìn)行了深入研究。2008年，他在學(xué)術(shù)刊物《土木工程學(xué)報(bào)》“黃文熙講座上作了有關(guān)矢量和等問(wèn)題的講座。用矢量和法只需根據(jù)當(dāng)前現(xiàn)實(shí)的材料特性和作用荷載就可得出計(jì)算平面問(wèn)題抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，對(duì)三維問(wèn)題只需數(shù)次計(jì)算就可得到抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。回顧這一課題的研究，斷斷續(xù)續(xù)進(jìn)行了近50年，終于摘得了碩果。如果半途而廢顯然之前的努力都將化為泡影。

2、勇于奉獻(xiàn)，開創(chuàng)我國(guó)邊坡研究新局面

20世紀(jì)60年代初，葛修潤(rùn)參加了我國(guó)著名的“大冶鐵礦南幫邊坡穩(wěn)定性研究”重大課題，他主持完成了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、資料整理總結(jié)及大冶南邦邊坡穩(wěn)定分析工作，用創(chuàng)新性思維提出了二維、三維及動(dòng)力問(wèn)題分析方法，使這項(xiàng)已投資200多萬(wàn)元的邊坡研究重大課題圓滿結(jié)題。該項(xiàng)研究是我國(guó)最早結(jié)合大型原位試驗(yàn)的邊坡工程為各地培訓(xùn)了大批人才，對(duì)我國(guó)巖石力學(xué)界產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，為葛修潤(rùn)自己今后全面主持重大工程課題研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

武鋼大冶鐵礦獅子山幫A區(qū)尖F9斷層上盤邊坡由于巖體受成礦擠壓破碎蝕變作用，巖性變化和工程地質(zhì)條件更加復(fù)雜，隨著邊坡高度的增加，邊坡穩(wěn)定性不斷惡化。1990年4月30日產(chǎn)生了滑體次年11月斷層破碎帶中又發(fā)生了局部滑坡，已經(jīng)嚴(yán)重影響到下部采坑的正常生產(chǎn)。為確保下部采場(chǎng)以后10年的生產(chǎn)安全，他接受了武鋼和大冶鐵礦的委托。截至1991年12月底，24米高程以上加固和監(jiān)測(cè)工程全部完成，并得到了加固后的穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)資料和加固效果的計(jì)算分析結(jié)果。

1990年5月，武鋼公司主力礦山之一——武鋼大冶礦露天礦區(qū)獅子山北邦發(fā)生大規(guī)模滑坡，嚴(yán)重威脅礦區(qū)主要公路運(yùn)輸狀況和全礦區(qū)的安全生產(chǎn)。受武鋼公司的委托，葛修潤(rùn)主持獅子山北邦滑動(dòng)區(qū)治理和邊坡的加固工程。武鋼主管礦山的總工程師鄭重托付他要把此項(xiàng)整治加固工作與生產(chǎn)同步，堅(jiān)持到20世紀(jì)末。葛修潤(rùn)帶領(lǐng)工作團(tuán)隊(duì)深入礦山調(diào)查研究并進(jìn)行加固治理的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，用多種手段在邊坡上布置先進(jìn)的檢測(cè)網(wǎng)，為確保礦山的安全生產(chǎn)作出了貢獻(xiàn)在此期間，作為第一完成人，他曾獲湖北省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

針對(duì)“大冶鐵礦南邦邊坡穩(wěn)定性研究”這一重大課題，葛修潤(rùn)負(fù)責(zé)了樞紐試驗(yàn)工作的規(guī)整和冬種試驗(yàn)工作的總結(jié)，具體主抓了該研究最后的總結(jié)報(bào)告，共12本，這在當(dāng)時(shí)是少有的，成了全國(guó)的范本。如今已成為首座國(guó)家礦山公園的大冶鐵礦邊坡被人們戲稱為我國(guó)“巖體力學(xué)的黃埔軍校”。

3、潛心鉆研，開展線性和非線性有限元程序攻關(guān)

葛修潤(rùn)是較早將有限元法引入我國(guó)巖體工程的學(xué)者之一。

1971年，他得知國(guó)家急需將世界上最先進(jìn)的應(yīng)力分析法“有限元法”引進(jìn)并應(yīng)用于巖土工程課題，用仿真模擬求解真實(shí)的工程問(wèn)題。在沒(méi)有可參考程序的情況下，葛修潤(rùn)立刻帶領(lǐng)科研小組開展了有關(guān)有限元線性和非線性程序的攻關(guān)。

當(dāng)時(shí)，國(guó)內(nèi)已獨(dú)立自主研制出了三臺(tái)晶體管式計(jì)算機(jī)，其中一臺(tái)就在武漢大學(xué)數(shù)學(xué)研究所。由于葛修潤(rùn)不能直接進(jìn)入“X-1” 機(jī)大廳操作和運(yùn)算，他就抓緊時(shí)間學(xué)習(xí)該計(jì)算機(jī)的說(shuō)明書、操作指令及與有限元相關(guān)的一些文獻(xiàn)。

經(jīng)過(guò)連續(xù)三四個(gè)月的刻苦鉆研，以葛修潤(rùn)為主的科研小組成功編寫了平面問(wèn)題有限元線性和非線性程序，并于1971年年底調(diào)試通過(guò)了計(jì)算分析程序，對(duì)我國(guó)西南地區(qū)某大型地下火電廠三個(gè)酮室群的平面變形問(wèn)題進(jìn)行了線性和非線性計(jì)算，此成果被國(guó)內(nèi)同行認(rèn)為是我國(guó)將有限元分析用于大型地下碉室群分析的首例。

鉆研有限元方法的日子對(duì)于葛修潤(rùn)來(lái)說(shuō)是緊張且艱難的。那幾年，為了有限元法，他日夜工作。那時(shí)葛修潤(rùn)得了嚴(yán)重的肝炎，身體特別不好，愛人也不在身邊。病重時(shí)，葛修潤(rùn)只能躺在床上休息，但只要稍微清醒，他就會(huì)爬起來(lái)做運(yùn)算，有時(shí)實(shí)在爬不起來(lái)，就躺著想問(wèn)題。

1974年，葛修潤(rùn)為葛洲壩二江泄水閘做抗滑穩(wěn)定非線性分析為該工程作出重大貢獻(xiàn)。有限單元法在巖體力學(xué)中的應(yīng)用及非線性分析方法獲1978年中國(guó)科學(xué)院重大科技成果獎(jiǎng)。