情系长江三峡、葛洲坝工程

傅冰骏

　　摘要：

　　从50年代开始，国际著名岩土力学专家、中科院地球物理研究所副所长陈宗基先生(1922-1991)，原中科院地质研究所工程地质研究室主任谷德振先生(1914-1982)等先后带领数百名研究和工程人员进行大量艰苦卓绝的研究和工程实验，解决了一个又一个技术难题，为三峡、葛洲坝工程做出的杰出贡献。

　　1958年，为适应长江三峡水利枢纽建设的需要，在国家科委领导下，成立了三峡岩基专题研究组(简称三峡岩基组)。以长江流域规划办公室和中科院为主体，在国际著名岩土力学专家，中科院地球物理研究所副所长陈宗基先生(1922-1991)指导下，集中了全国水利、水电、建筑、矿冶等18个单位、100多名科技人员，下设坝基、地下结构、岩质边坡、动力特性、灌浆等5个专业组，在室内、室外开展了大量试验研究，如岩体流变试验、隧洞水压试验、地应力试验、振动爆破试验等。此外，还研制成功一批仪器设备：如岩石三轴仪、大型电磁振动台、岩石扭转流变仪等。

　　随着"万里长江第一坝"葛洲坝工程上马，三峡岩基组即挥师东移。葛洲坝是我国于20世纪70年代初在长江干流自行设计、自行施工的第一座巨型水利枢纽，总装机容量271.5万千瓦。坝基中广泛分布有原生或构造软弱夹层，总计80余层。为全面探索夹层的矿物、物理、化学、力学情况，除进行一系列宏观，微观分析外，着重进行了室内和野外抗剪蠕变、松弛、振动爆破及抗力体试验。野外抗剪蠕变试验采用的试体平面尺寸为50cmx60cm，持续时间长达3个月，在试验中考虑到浸水、振动、长期渗透，反复荷载等因素对强度参数的影响。抗力体试验尺寸分别为11.65mx1.70mx2.30m和9.54mx1.70mx230m(长x宽x高)规模之大，在国内外均属罕见。根据试验研究结果，解决了软弱夹层及非连续、层状岩体结构力学问题，并提出了有关数学、力学模型及计算方法，为大坝设计、施工提供了重要依据。

　　在工程地质领域，原中科院地质研究所工程地质研究室主任谷德振先生(1914-1982)根据李四光先生倡导的地质力学学说，率先创建了岩体工程地质力学分支学科，提出了岩体结构特性工程地质力学研究的原理和方法，并成功地应用于葛洲坝工程。在葛洲坝工地现场，谷先生和助手们冒着酷暑、严寒参加野外地质工作，同当地勘测、设计和施工人员密切结合的往事传为佳话。1971年9月10日在葛洲坝初步设计审查会议地质组讨论总结报告中，谷先生分三个部分：地震烈度、工程地质、基础处理进行了系统、详细的论证。其中，占篇幅最多的是工程地质部分，内容涉及泥化夹层、沉陷、抗滑稳定、力学试验、摩擦系数的选择、水文地质条件、冲刷等七个方面。

　　1987年，"葛洲坝二，三江工程及其水电机组"获国家科技进步奖特等奖。

　　在谈到我们研究所如何服务于三峡这个世界上最大的水电站(总装机容量2240万千瓦)和再生能源基地时，首先应该提到国际岩石力学学会中国国家小组(NG China ISRM)成立这一重要事件。

　　1978年12月26日，中科院，外交部联合向国务院提出“关于拟申请参加国际岩石力学学会和出席该学会第四届大会的请示”。时任国务院副总理的方毅同志于12月31日批示"拟同意，请登奎、秋里、耿飚、王震同志批示"。接着其他四位副总理即圈阅同意。遵照方毅等五位副总理的批示精神，我国迅速成立了国际岩石力学学会中国国家小组，出席了国际岩石力学学会第四届大会。在1979年9月4日召开的第四届大会全体会议上，作为大会执行副主席的陈宗基先生发表讲话，简要介绍了我国科技人员在葛洲坝工程建设中取得的重要成果，引起了国际同行的高度重视和普遍赞赏。

　　回国后，陈先生、谷先生嘱我及时向时任水电部规划设计总院总工程师的潘家铮先生做了汇报。提起潘家铮院士(1927-2012)，他历任中国工程院副院长、水电部总工程师、长江三峡总公司技术委员会主任、国务院三峡工程质量检查专家组组长、中国岩石力学与工程学会理事长等职。潘先生的光辉业绩在中国工程界广为传诵，但对他在中国岩石力学与工程领域所做的杰出贡献却鲜为人知。实际上，20世纪80年代伊始，潘先生与陈宗基先生就共同组织国内知名专家倡议成立全国性一级学会中国岩石力学与工程学会。此后，在陈先生、谷先生、潘先生三位著名科学家的悉心指导下，大家群策群力，中国岩石力学与工程学会经中国科协批准，于1985年6月宣告成立。学会成立以后，在历届理事长的领导和依托单位(两所整合前为地球物理所，整合后为地质地球物理所)的大力支持下，充分发挥跨学科、跨行业、人才荟萃、知识密集的优势，为解决国家基础建设中的诸多难题做出重要贡献。

　　具体到三峡工程而言，以岩石力学与工程学会为主体，分别于1993年、1996年在宜昌召开了两次国际学术会议：三峡工程岩石力学与工程国际科学技术讨论会，三峡库区地质环境暨中国地层环境力学国际学术讨论会。其中，第一个国际会议特别值得关注。该会议由中国岩石力学与工程学会与长江三峡工程开发总公司共同主办。国际岩石力学学会主席C.Fairhurst，中国岩石力学与工程学会理事长潘家铮院士、中国长江三峡开发总公司总经理陆佑楣先生任荣誉委员、国际岩石力学学会中国国家小组主席、中国长江三峡开发总公司总工程师哈秋舲教授任组委会主席。会上，哈秋舲总工做了主题为"三峡工程中的岩石工程与力学问题"总报告，然后，C.Fairhurst教授等国内外专家就三峡库区环境、水工枢组、大坝地基、船闸高边坡稳定等突出的岩石力学问题进行了广泛、深入的研讨。会后组织大部分代表到三峡坝址和库区进行了为期四天的实地考察。

　　这次会议在国内外影响巨大。会后，C.Fairhurst教授在国际岩石力学学会信息学报(News Journal ISRM)第一卷第4期封面上刊登了三峡工程的效果图，并以大量篇幅进行了报道。在卷首语中，他指出："在这个世界上迅速发展的国家中国，岩石力学面临数不清的机遇和挑战。中国科学家和工程师的首创、献身精神令人敬佩。除了国际著名的三峡工程外，中国还有其他一些在建或拟建的大工程。通过对这些重大工程的建设，中国会对岩石力学的发展做出重要贡献。"

　　在国内，中国岩石力学与工程学会从1991年开始先后组织国内知名专家对三峡工程，尤其是永久船闸高边坡工程进行了6次咨询活动，其中规模较大的两次，第一次是于1996年春在潘家铮先生的指导下，组成了以孙钧院士为核心的专家组对三峡永久船闸高边坡关键技术问题进行了咨询，工作历时近3个月，经过认真调查研究提出了高质量的咨询报告。第二次是1999年4月7-10日在潘家铮院士的倡导下，学会组织了以王思敬院士为核心的专家组对正在施工的三峡永久船闸重点分三个专题进行了咨询。三个专题为：高边坡稳定性问题、中隔墩岩体裂缝问题和工程技术措施。在短短四天内，专家组在王院士的领导下，会同三峡总公司张超然总工程师等，不怕疲劳、连续作战，顺利地完成了咨询任务，受到中国三峡工程开发总公司的好评。

　　此外，中国岩石力学与工程学会的专家还积极参加了"六五""七五""八五"国家科技攻关项目及国家自然科学基金重大项目中的有关三峡工程岩石力学的各项科研活动，提出了高水平的研究报告。

　　值得特别关注的重要事件还有：1999年6月24-26日，国家自然科学基金委员会、中国长江三峡开发总公司在宜昌三峡坝区召开了"三峡水利枢纽几个关键问题的应用基础研究"重大项目验收会。出席会议的有来自相关单位的领导、专家150余位。会上，项目负责人哈秋舲教授、林秉南院士做了工作报告，项目学术领导小组组长潘家铮院士对研究成果进行了总结。开幕式后，各课题负责人分别就以下课题的研究成果做了介绍：三峡工程泥沙问题研究、通航建筑物应用基础研究、三峡船闸高边坡若干基础理论研究、三峡工程原材料研究和三峡水工建筑物安全监测与反馈设计。

　　中国岩石力学与工程学会主要从事第三课题即"三峡船闸高边坡若干基础理论研究"。课题负责人为张有天、周维垣教授。参加该课题研究的有王思敬院士、孙钧院士、陈祖煜院士等百余位专家、教授。学会参加验收会的专家有钱七虎院士、傅冰骏研究员及验收专家组成员。

　　经过三天夜以继日地不懈努力，与会领导、专家一致通过了验收会专家组提出的验收报告。至此，会议顺利收官。

　　至于依托于我所的工程地质力学开放研究实验室对三峡工程做出的诸多贡献同样可圈可点，令人赞叹。该实验室建于1985年，是在谷德镇先生所倡导的工程地质研究室的基础上，对国内、外开放的工程地质研究机构。自成立以来，就积极参加了长江三峡工程的论证和攻关研究，包括坝区地壳稳定性和断层活动性研究，枢纽岩石质量研究，库区顺层边坡稳定性及库区高速滑坡研究，以及三峡船闸高边坡岩体结构及开挖松弛带的国家科技攻关和国家自然科学基金研究等。上述一系列研究一方面为三峡工程设计施工提供了科学依据，同时也有助于对长远安全问题的认识，如对水库地区的地震活动性，库岸滑坡加剧的可能性等，为采取必要的防范措施打下基础。

　　在国家科技攻关项目中提出了以下成果：

　　国家"七五"攻关项目：三峡水库奉节段顺层高边坡演化机制物理、数值模拟研究，三斗坪坝址船闸边坡开挖位移量测及反分析，三斗坪坝址岩体结构及其质量评价，三峡坝区及外围区域断裂活动性研究，新滩滑坡和链子崖危岩体稳定性分析和防治方案的研究和黄蜡石、宝塔滑坡的滑动速度及危害性研究等。在国家基金项目中承担了"三峡船闸高陡边坡卸荷岩体力学特性研究"。在横向科研任务中，承担了"长江西陵峡链子崖1号洞位移监测系统的研究"的7项任务。

　　1987年，"长江三峡水利枢纽科学技术综合研究"获水电部科技进步奖特等奖。

　　值得提出的是：在上述两个国家级重点工程建设过程中，依托于我所的中国岩石力学与工程学会和工程地质力学开放实验室两个系统自始至终，携手并进，并驾齐驱，大家像一家人一样融为一体，齐心协力，攻坚克难。在人员组成方面，也是你中有我，我中有你，如王思敬院士兼任过中国岩石力学与工程学会理事长，杨志法教授兼任过学会秘书长，笔者兼任过开放实验室学术委员会委员等。

　　在本文即将结束的时候，我们情不自禁地回忆起已经仙逝的陈宗基先生、谷德振先生和潘家铮先生三位泰斗为三峡、葛洲坝工程做出的杰出贡献。恭祝三位先行者的在天之灵永远安息。与此同时，我们寄希望于年轻一代朋友们，一定会在前人的基础上，高举习近平新时代中国特色社会主义思想伟大旗帜，自始至终秉承生态优先、绿色发展理念，谱写出更加绚丽的篇章，创造出更加灿烂的辉煌!

　　注：傅冰骏，89岁，中科院地质与地球物理研究所研究员。

　　本文源自：《定格在记忆中的光辉70年：献给中国科学院70周年华诞》，科学出版社，2019年