沈漢濤
巖土，生命之源，萬(wàn)物之舟。
自從盤古開(kāi)天地，巖土就以她博大的胸懷默默無(wú)聞地承載著、滋養(yǎng)著人類和萬(wàn)物，生生不息，繁衍輪回。然而，巖土也和生活中的你我一樣，有時(shí)也會(huì)生病，也得診治，否則后果不堪設(shè)想——大廈傾倒，橋梁毀壞，鐵路中斷，水庫(kù)決口，礦山坍塌，古跡湮沒(méi)，生靈涂炭……古往今來(lái)，無(wú)數(shù)巖土“病變”引發(fā)的災(zāi)難都證明了這鐵的事實(shí)。
而筆者眼前這位身材高大、滿頭鶴發(fā)、前額寬闊，濃眉下一雙專注眼神的長(zhǎng)者——中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所葛修潤(rùn)院士，就是被人們稱作為巖土把脈問(wèn)診的“大夫”。
風(fēng)霜雪雨博激流
什么是巖土力學(xué)?葛修潤(rùn)院士告訴筆者：巖土力學(xué)是土木工程的學(xué)科，涉及到巖土的物理力學(xué)性質(zhì)、強(qiáng)度、變形計(jì)算、穩(wěn)定性分析、擋土墻及基坑維護(hù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算、地基承載力等巖土力學(xué)基本理論與方法；結(jié)合有關(guān)交通土建、建筑工程、土木與水利工程的理論和施工知識(shí)，分析和解決巖體工程及地基基礎(chǔ)問(wèn)題。
1934年7月，葛修潤(rùn)出生于上海市。l952年，他以優(yōu)異成績(jī)考入清華大學(xué)水利系，一年后，又考進(jìn)前蘇聯(lián)敖德薩建筑工程學(xué)院。l959年以優(yōu)異成績(jī)獲得蘇聯(lián)優(yōu)秀畢業(yè)生證書，并獲得蘇聯(lián)水利工程師稱號(hào)。
令葛修潤(rùn)始料不及的是，剛從蘇聯(lián)留學(xué)歸國(guó)，因?qū)θ翊鬅掍撹F發(fā)表了不同的看法而受到批判。政治審查結(jié)束后，本來(lái)他可以回故鄉(xiāng)上海，但被分配到中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所工作。面對(duì)如火如荼的社會(huì)主義建設(shè)新高潮，26歲的葛修潤(rùn)并未計(jì)較個(gè)人的得失，暗暗發(fā)誓將所學(xué)知識(shí)回報(bào)祖國(guó)。當(dāng)他看見(jiàn)巖土力學(xué)實(shí)驗(yàn)還是靠手工操作的落后現(xiàn)狀，心里非常焦急，于是憑借自己豐富的專業(yè)知識(shí)，與同事們一起日夜攻關(guān)，終于研制出野外試驗(yàn)急需的大噸位加荷液壓枕。在此基礎(chǔ)上，他們?cè)俳釉賲枺殖晒ρ兄瞥鰧Ｓ帽鈿でЫ镯敚两袢匀皇鞘袌?chǎng)上的暢銷不衰產(chǎn)品。人們?cè)诜Q贊這些產(chǎn)品的同時(shí)，也對(duì)這位朝氣蓬勃、埋頭苦干的年輕工程師刮目相看，敬佩有加。
正當(dāng)葛修潤(rùn)準(zhǔn)備把人生理想的航船駛向更加遼闊寬廣的大海時(shí)，暴風(fēng)驟雨般的“文化大革命’’開(kāi)始了。他像許多人一樣，陷入茫然之中。隨著轟轟烈烈的運(yùn)動(dòng)深入開(kāi)展，他做夢(mèng)也沒(méi)想到，相濡以沫的夫人周玉瑛被“組織”借故調(diào)到外地工作。葛修潤(rùn)無(wú)言以對(duì)也無(wú)力抗?fàn)帲钡健拔幕蟾锩苯Y(jié)束，一家人才團(tuán)聚。每當(dāng)有人提起那段不堪回首的往事，他總是淡然一笑。在“文革”l0年中，葛修潤(rùn)忍辱負(fù)重，逆境前行，仍然堅(jiān)持在巖土力學(xué)領(lǐng)域里進(jìn)行艱苦不懈的探索和研究。
1966年下半年，葛修潤(rùn)帶著自己的研究成果，奉命主持湖北大冶鐵礦南部邊坡穩(wěn)定現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的總結(jié)和邊坡穩(wěn)定度的分析計(jì)算任務(wù)。他提出了平面極限平衡問(wèn)題的不需迭代過(guò)程的創(chuàng)新方法、空間五面體滑動(dòng)分析方法和開(kāi)挖爆破的動(dòng)力分析公式，確保了工程施工安全和工程進(jìn)度。
當(dāng)時(shí)，我國(guó)巖土力學(xué)研究理論十分滯后，要想有所突破，必須另辟蹊徑。葛修潤(rùn)把目光投到當(dāng)時(shí)世界上剛剛出現(xiàn)的電子計(jì)算機(jī)編程代碼上，開(kāi)始了“巖土力學(xué)有限單元法”研究。這是個(gè)全新的領(lǐng)域，也是個(gè)陌生的世界。他迎難而上，沉迷到忘我程度，滿腦子都是各種各樣的公式，似乎這些公式是世界上最有趣最迷人的東西。上億個(gè)數(shù)據(jù)，紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)，一個(gè)數(shù)據(jù)一個(gè)數(shù)據(jù)靠他推算、排列、組合、分析、演繹。他在0至7這8個(gè)數(shù)字中邀游、迂回、飛躍。整整5個(gè)月，除了深夜回家睡覺(jué)外，葛修潤(rùn)都沒(méi)離開(kāi)過(guò)實(shí)驗(yàn)室，終于使用國(guó)產(chǎn)電子計(jì)算機(jī)用機(jī)器碼編制出了大型有限元法程序，這是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)計(jì)算大型地下洞室群的唯一的巖土力學(xué)分析程序。隨后，他又投入到無(wú)界元的研究中，大膽提出了節(jié)理無(wú)界元理論，并獲得成功。l973年，他為我國(guó)西部“511”工程大型地下洞室群做的線性和非線性分析，被公認(rèn)為是我國(guó)大型地下工程中采用有限元分析成功的首例。
◆1981年在前聯(lián)邦德國(guó)波恩(總統(tǒng)府)作為洪堡學(xué)者與總統(tǒng)卡斯騰斯在一起
葛修潤(rùn)先后參與主持了三峽工程中的發(fā)電站廠房大壩、地下廠房、船閘的抗滑穩(wěn)定等6項(xiàng)科研任務(wù)。其中，左岸水力發(fā)電廠房的第一號(hào)到第五號(hào)機(jī)組的地質(zhì)狀況最為復(fù)雜，深層滑動(dòng)問(wèn)題一直是三峽工程中最大的巖石力學(xué)難題。許多科研單位派員參加了此難題的研究。葛修潤(rùn)又奉命應(yīng)召出征，不顧年老體衰，帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)深入到工程第一線，勘察分析，以嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，提前完成了復(fù)雜艱難的計(jì)算任務(wù)。“長(zhǎng)江三峽水利樞紐二期工程蓄水、通航、發(fā)電技術(shù)研究與實(shí)踐”課題獲湖北省政府授予的2004年度“科技進(jìn)步獎(jiǎng)”特等獎(jiǎng)，他是獲獎(jiǎng)?wù)咧弧?o:p>
幾度風(fēng)雨幾度春秋，風(fēng)霜雪雨搏激流。從風(fēng)華正茂到兩鬢斑白，幾十年來(lái)，葛修潤(rùn)的足跡遍布祖國(guó)的大江南北和西部的崇山峻嶺，包括世界上最高拱壩小灣水電站、海南省我國(guó)最富有的石碌鐵礦、湖北清江隔河巖水電站、清江水布埡水電站、四川二灘水電站、廣州抽水蓄能電站、深圳地鐵一號(hào)線工程、武鋼大冶鐵礦區(qū)獅子山、江西水平銅礦等地，都有他的精神風(fēng)采和巨大奉獻(xiàn)。
問(wèn)診大地主沉浮
“要?jiǎng)?chuàng)新并敢于攀登科學(xué)高峰”是葛修潤(rùn)在科研工作中的座右銘。他在巖土力學(xué)上有著自己的獨(dú)到見(jiàn)解，在國(guó)際上享有盛譽(yù)。l981年，葛修潤(rùn)獲得了德國(guó)洪堡基金會(huì)研究獎(jiǎng)學(xué)金，與國(guó)際著名專家?jiàn)W地利的米勒教授合作完成的《節(jié)理巖體在反復(fù)加荷情況下的力學(xué)性能研究》一文獲得國(guó)際同行的好評(píng)，此文對(duì)日本黑部川四號(hào)攔壩今后變形發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了科學(xué)預(yù)測(cè)。
在巖土工程加固技術(shù)方面，葛修潤(rùn)也有許多創(chuàng)新發(fā)明，新型的砂固結(jié)內(nèi)錨固頭巖石預(yù)應(yīng)力錨桿，船錨型土工錨索和永久性自由張拉型密集索體的大噸位巖石預(yù)應(yīng)力錨索，先后獲得國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)，在三峽工程采石場(chǎng)，風(fēng)灘水電站等重要工程中廣為應(yīng)用。
葛修潤(rùn)沒(méi)有陶醉在鮮花和榮譽(yù)里，他與同事們花了7年的心血，成功研制出全數(shù)字化由微機(jī)進(jìn)行伺服控制的多功能巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)——RMT剛性伺服控制機(jī)系統(tǒng)。1993年12月，中國(guó)科學(xué)院對(duì)此組織了院級(jí)鑒定，評(píng)語(yǔ)是“在巖石力學(xué)同類試驗(yàn)機(jī)中，性能達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平。”RMT機(jī)已投入生產(chǎn)，榮獲國(guó)家科技部頒發(fā)的科技成果證書，售價(jià)每臺(tái)85萬(wàn)元左右，有l(wèi)4臺(tái)已安裝在國(guó)內(nèi)許多著名大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室和研究院，替代了每臺(tái)高達(dá)200多萬(wàn)元的美國(guó)產(chǎn)MTS試驗(yàn)機(jī)，從而打破了國(guó)外公司在這個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)壟斷。這不僅僅為國(guó)家節(jié)省了大筆外匯，更重要的是，標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族、一個(gè)人自強(qiáng)不息、自主創(chuàng)新的精神。
◆1982年在奧地利薩爾茨堡與國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)創(chuàng)始人米勒教授在一起
“老驥伏櫪，志在千里，烈士暮年，壯心不已。”這是葛修潤(rùn)的真實(shí)寫照。1998年，已是65歲高齡的葛修}IT-JZ主持研制利用醫(yī)用CT機(jī)對(duì)巖石和土的試樣進(jìn)行平面加載和三向加載試驗(yàn)，試驗(yàn)不僅能觀察到巖土加卸載時(shí)裂隙發(fā)展過(guò)程，而且能記錄下試樣完全破壞的全過(guò)程。1999年此項(xiàng)新的研究和試驗(yàn)方法獲得成功后，他撰寫的《煤巖三軸細(xì)觀損傷演化規(guī)律的CT動(dòng)態(tài)試驗(yàn)》論文一經(jīng)發(fā)表，在很短時(shí)問(wèn)內(nèi)被引用次數(shù)就高達(dá)79次，在國(guó)內(nèi)外同行中掀起了一股用CT動(dòng)態(tài)觀測(cè)新方法進(jìn)行各類試驗(yàn)研究的浪潮。
葛修潤(rùn)在創(chuàng)新科研道路上沒(méi)有停步。“數(shù)字式全景鉆孔攝像系統(tǒng)”是他帶領(lǐng)學(xué)生研制成功的又一套設(shè)備，已成為地質(zhì)勘察工作中的必備裝備。“數(shù)字巖芯”解決了地質(zhì)鉆中經(jīng)常發(fā)生的取不到巖芯的難題，使現(xiàn)場(chǎng)人員可從鉆孔中獲得豐富的地質(zhì)信息資料。這套設(shè)備獲“第十三屆全國(guó)發(fā)明展覽會(huì)”金獎(jiǎng)，2006年又被評(píng)為“全國(guó)杰出專利”。截至目前，在三峽工程工地、宜萬(wàn)鐵路線工地、國(guó)家石油儲(chǔ)備體基地等數(shù)十個(gè)工程中都得到了廣泛應(yīng)用，解決了許多工程地質(zhì)勘探中的常見(jiàn)難題。
由于長(zhǎng)期艱苦卓絕的科研工作和野外惡劣的生活環(huán)境，葛修潤(rùn)身患糖尿病、高血壓、冠心病、腿部腫脹等多種疾病，但他仍像忠于職守的士兵堅(jiān)守陣地，像奮不顧身的勇士馳騁在戰(zhàn)場(chǎng)。“只要能為祖國(guó)工作，就是我人生最大的幸福和追求。”葛修潤(rùn)這樣說(shuō)，也是這樣踐行的。
金沙江最大的支流雅礱江流域，錦屏二級(jí)水電站也在開(kāi)發(fā)之中。其工程區(qū)域、地質(zhì)條件非常復(fù)雜，除了高地應(yīng)力和巖爆之外，更有很嚴(yán)重的地下水問(wèn)題，在錦屏水電站巨大的輸水隧道工程中，地應(yīng)力實(shí)測(cè)是其中極為重要的問(wèn)題。在錦屏山下2430米深處，有幾個(gè)單位用了國(guó)內(nèi)外各種方法進(jìn)行測(cè)試都沒(méi)有測(cè)出該地區(qū)的地應(yīng)力資料。2010年8月，葛修潤(rùn)帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)來(lái)到這里。經(jīng)過(guò)l0多天的實(shí)地勘察、論證和研究，葛修潤(rùn)用他l0多年精心研究的一個(gè)創(chuàng)新方案：鉆孔局部壁面應(yīng)力解除法(BWSRM)原理和相應(yīng)的地應(yīng)力測(cè)井機(jī)器人在深達(dá)2430米處的地下巷道內(nèi)的水平鉆孔內(nèi)進(jìn)行地應(yīng)力實(shí)測(cè)，獲得成功，得到了該處的三維地應(yīng)力張量，為錦屏二級(jí)水電站工程的順利進(jìn)行提供了重要數(shù)據(jù)。葛修潤(rùn)是我國(guó)首創(chuàng)BWSRM三維地應(yīng)力測(cè)量方法的第一人。
為了解決青藏鐵路和青藏公路穿越多年凍土帶地區(qū)的工程難題，葛修潤(rùn)對(duì)傳統(tǒng)的“通風(fēng)管”(一種預(yù)制的直徑為數(shù)十厘米的混凝土管道)作出了重大改進(jìn)。他在這種管道壁上設(shè)計(jì)了許多孔洞，正是這種被稱為“透壁式”的通風(fēng)管，蘊(yùn)含著他超人的智慧和巧妙的構(gòu)思。通過(guò)這些孔洞，冷空氣可以與周圍凍土介質(zhì)直接進(jìn)行對(duì)流、交換，可以有效保護(hù)凍土的臨界線不上移，減少凍土地質(zhì)工程的維護(hù)成本。透壁式通風(fēng)管已獲國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)，2006年該專利也被評(píng)為“全國(guó)杰出專利”。
葛修潤(rùn)無(wú)疑是我國(guó)巖土力學(xué)工程領(lǐng)域的學(xué)科帶頭人，是一面先進(jìn)旗幟。他先后申報(bào)和獲得專利授權(quán)20多項(xiàng)，這一項(xiàng)項(xiàng)豐碩成果，體現(xiàn)了他矢志不移的追求，凝聚著他過(guò)人的聰明才智，飽含著他對(duì)祖國(guó)、對(duì)人民的摯愛(ài)之情。
“問(wèn)診大地我主沉浮”，葛修潤(rùn)完全有資格這樣說(shuō)。當(dāng)然，他不會(huì)這么說(shuō)。
白鶴梁水下“重生”
“登山則情滿于山，觀海則意溢于海。”葛修潤(rùn)外表冷竣嚴(yán)肅，內(nèi)心卻充滿火一樣的熱情，他以豐富的專業(yè)知識(shí)傾心于對(duì)祖國(guó)文物遺址的關(guān)注與保護(hù)。
三峽“一號(hào)國(guó)寶”——白鶴梁，是位于長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)上游涪陵城北長(zhǎng)江中一塊長(zhǎng)約l600米、寬約l5米的天然巨型石梁。相傳唐朝時(shí)朱真人在此修煉，吸引許多白鶴棲息于梁上，故而得名。自唐代廣德元年以來(lái)，先人們?cè)诎Q梁上鑿刻了l8尾石魚，文字題刻達(dá)3萬(wàn)多字，大多出自名家之手。平時(shí)石魚隱于水面以下，每隔三五年，當(dāng)長(zhǎng)江水位很枯的年份才在12月到次年3月這短暫時(shí)間內(nèi)露出水面。它記錄了自公元763年至20世紀(jì)初1300年來(lái)的72個(gè)長(zhǎng)江最枯水位。故而，它對(duì)研究長(zhǎng)江中上游的枯水規(guī)律、航運(yùn)以及生產(chǎn)設(shè)置等都有重大的史料價(jià)值，被人們譽(yù)為“水下碑林”和“世界第一古水文站”。
倘若三峽水庫(kù)蓄水到156米高程后，白鶴梁將永沉江底，泥沙淤埋。對(duì)于后人而言，“白鶴繞梁、石魚出水”的豐年美景也將永遠(yuǎn)成為傳說(shuō)。因此，白鶴梁的保護(hù)工作迫在眉睫。
2001年2月，國(guó)家文物局、國(guó)務(wù)院三峽建設(shè)委員會(huì)和重慶市政府決定在涪陵召開(kāi)專家評(píng)審會(huì)正式通過(guò)“就地保護(hù)”方案，并邀請(qǐng)葛修潤(rùn)擔(dān)任專家評(píng)審組組長(zhǎng)。
◆2011年度陳宗基講座主講人
在會(huì)議召開(kāi)前一周，葛修潤(rùn)在國(guó)家文物局第一次看到了關(guān)于白鶴梁“就地保護(hù)”的方案。他思忖片刻后，毫不掩飾地對(duì)這個(gè)方案表示了不很同意的態(tài)度，國(guó)家文物局的同志有些不解，他們請(qǐng)葛修潤(rùn)擔(dān)任專家評(píng)審組長(zhǎng)，其初衷就是要通過(guò)此方案，誰(shuí)知他不認(rèn)可。“因?yàn)檫@個(gè)方案，實(shí)質(zhì)上是把文物淤埋掉。”出于對(duì)祖國(guó)文物保護(hù)的責(zé)任，也出于一個(gè)科技工作者的良知，葛修潤(rùn)毫無(wú)保留地說(shuō)出了自己的想法。
在涪陵會(huì)議召開(kāi)前夜，有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)告訴他“即將通過(guò)的方案是經(jīng)過(guò)l0年研究的結(jié)果，會(huì)議必須通過(guò)”，并希望他主持評(píng)審時(shí)能從大局著眼，不要影響三峽工程整體進(jìn)程。葛修潤(rùn)有些左右為難，在大局面前不得不點(diǎn)頭違心地服從。
就在會(huì)議即將通過(guò)“就地保護(hù)”方案的最后時(shí)刻，葛修潤(rùn)好不容易爭(zhēng)取到半個(gè)小時(shí)表達(dá)了自己的想法作為備案，并當(dāng)場(chǎng)一口氣畫出了8份草圖，向評(píng)委們講述了自己“無(wú)壓容器’’的設(shè)想。即在白鶴梁題刻最集中段上造一個(gè)長(zhǎng)70米、寬25米左右的橢圓型殼體，將題刻罩起來(lái)，江水經(jīng)過(guò)濾后注入，可抵消殼體外的水壓，再建一條水下有壓管道和參觀廊道，永遠(yuǎn)可讓我們的子孫后代透過(guò)玻璃窗觀賞、研究和利用白鶴梁題刻。
葛修潤(rùn)發(fā)言完畢，立刻贏得大家的喝彩和雷鳴般的掌聲。雖然大家對(duì)他提出的“無(wú)壓容器”方案表示認(rèn)可，但是主管此項(xiàng)目的行政領(lǐng)導(dǎo)們感到有些為難。“原有方案已通過(guò)審議和國(guó)家有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門批準(zhǔn)，而且三峽工程很快就要開(kāi)始蓄水了，再搞什么新方案已來(lái)不及了。”實(shí)際上否定了他的“無(wú)壓容器”保護(hù)方案。
葛修潤(rùn)回到上海，一想到白鶴梁將永埋江底的命運(yùn)，夜不能寐，食不甘味，心里十分糾結(jié)，不甘心也不愿意看到我們先人留下的無(wú)價(jià)瑰寶在我們這一代人手中葬送掉。“我們所做的一切要上對(duì)得起先人，下對(duì)得起子孫后代。”葛修潤(rùn)終于決定要把這一情況向上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)反映。他抱病疾書，向總理辦公室、國(guó)務(wù)院等有關(guān)單位領(lǐng)導(dǎo)報(bào)送白鶴梁保護(hù)方案材料，可是信寄出卻猶如石沉大海。在焦急又漫長(zhǎng)的等待中，他再次來(lái)到中國(guó)工程院求助，院領(lǐng)導(dǎo)決定以工程院專報(bào)信息(每年僅有兩次報(bào)送機(jī)會(huì))直接幫他把建議呈送總理辦公室。
在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)半年的5次上書之后，終于引起國(guó)家有關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，批準(zhǔn)葛修潤(rùn)先進(jìn)行“可行性研究”。經(jīng)過(guò)反復(fù)研究論證，最后采用了葛修潤(rùn)院士的“無(wú)壓容器”方案。工程由水下博物館、連接交通廊道、水中防撞墩和岸上陳列館四部分組成。
2003年2月13日，白鶴梁原址水下保護(hù)工程正式開(kāi)工，葛修潤(rùn)十分欣慰地應(yīng)邀擔(dān)任業(yè)主單位和設(shè)計(jì)單位的顧問(wèn)。
2009年5月18目，白鶴梁水下博物館于世界博物館日開(kāi)館，成為世界上唯一的文化遺址水下博物館。2010年聯(lián)合國(guó)教科文組織20多名中外專家對(duì)白鶴梁水下博物館參觀考察，將此地譽(yù)為“保護(hù)最好的世界唯一古代水文站”。此項(xiàng)水下文化遺產(chǎn)的保護(hù)工程被聯(lián)合國(guó)教科文組織認(rèn)為“世界第一”，為國(guó)家水下文化遺產(chǎn)的保護(hù)工作增添了光彩。
此外，葛修潤(rùn)還多次出任中外合作保護(hù)敦煌莫高窟、山西云崗石窟、陜西彬縣大佛寺等項(xiàng)目的中方專家組組長(zhǎng)和專家。主持了大冶銅綠山銅礦古礦遺址的高陡邊坡、陜西彬縣大佛寺古窟及三尊佛像的靜動(dòng)力三維有限元分析并提出加固治理和監(jiān)測(cè)方案，對(duì)整個(gè)工程的完成和保護(hù)起到十分關(guān)鍵的作用。
葛修潤(rùn)，這位為巖土把脈問(wèn)診的優(yōu)秀“大夫”，用知識(shí)分子的良知生動(dòng)詮釋了“鐵肩擔(dān)道義”的真諦，用科學(xué)家的睿智精心為祖國(guó)描繪出一幅幅壯美的畫卷。