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周镜

周镜,岩土工程专家,中国工程院院士,铁路路基土工技术主要开拓者之一。长期从事土的基本性质、路基稳定和软土地基处理技术的研究。提出了按黄土结构力学性质确定路堑边坡坡度的原则、第二滑动面计算衡重式挡土墙上墙土压力的方法及挡土墙后滑动面出现范围的判别式。主持静力触探应用技术研究。他为推动土力学及岩土工程专业的发展做出了重大贡献。

周镜(1925.12.21--)原籍江苏省宜兴市,出生于江西省南昌市。1947年毕业于交通大学,1949年毕业于美国俄亥俄州大学获硕士学位。铁道部科学研究院研究员。1994年当选为中国工程院院士。

长期从事铁路路基建设和科研工作,为路基土工的理论和技术的提高和发展,作出了较系统和突出的贡献:提出了按黄土结构力学性质确定边坡的成果;提出了第二破裂面计算衡重式挡土墙土压力的原理和判别墙后滑动面出现范围的公式;最早采用桩排架支挡、短密砂井和生石灰桩处理软土路基取得成功,为贵昆铁路、塘沽新港铁路大面积软土路基的修筑作出了贡献;提出了静力触探确定桩承载力的综合修正系数法,并较系统地组织解决了静力触探应用中的技术问题,获国家科技进步奖二等奖;是国家科技进步特等奖“成昆铁路新技术”项目的主要参加者之一。结合工程,指导研究生研究软土连续加荷固结试验技术,土工织物加固软土的破坏机理,实用的软土沉降计算方法等。

周镜,1925年12月21日生于江西省南昌市,籍贯江苏宜兴。1947年毕业于上海交通大学土木工程系,1949年春在美国俄亥俄州大学取得硕士学位,后在该州公路局材料研究所工作。

周镜的青少年时期,正处于中国被列强欺凌、统治阶层腐败无能,日寇侵略的动乱时代。他和当时全国大多数青少年一样,有着朴素的爱国思想和对统治政权不满的情绪。在美国三年,看到美国的种族歧视和对有色人种的偏见,更进一步认识到,如果祖国不富强,中国人就永远站不起来,在国外就不会被人尊重。1949年,中华人民共和国刚成立,当时大洋两岸音信不通,交通阻断。到1950 年秋,香港短期开放,允许中国留学生过境回国,他抓住这个机会,毅然放弃国外优越的工作环境和生活条件,怀着满腔的热情回国参加经济建设。

周镜回国后,在铁道研究所(今中国铁道科学研究院)从事铁路路基土工方面的科研和工程技术工作,硕果累累。50年来,为我国铁路建设和土力学的发展作出了重大贡献。

回国初,他和卢肇钧等人一起在艰苦的条件下创建了我国铁路系统第一个土工试验室,并组织编写出版了我国第一本《土工试验》规程。

改革开放后,周镜除了参加铁路系统的科技工作外,还积极参与国家经济建设中的岩土工程咨询开发工作。他是中国国际工程咨询公司的专家之一,参与了多数大型飞机场地基的立项评审。

除了做好本职工作外,周镜还热心于社会与学术团体的工作。自1991年至1995年期间,他被推选为第三届土力学及基础工程学会理事长。为推动土力学的发展,为促进海峡两岸及国际学术交流,他默默地做了许多工作。

他还曾担任中国《土木工程学报》主编,《岩土工程学报》编委会主任。他现为中国土木工程学会顾问,中国铁道学会常务理事。

周镜的工作得到了同行的赞许,在岩土工程界享有崇高的声誉。1985年他被推选为国务院学位委员会第二届学科评议组成员,1988年又被推选为国家科学技术发明奖评审委员会工程组委员(1988~1995)。1991年被聘为国务院参事,1993年第一批被授予“詹天佑成就奖”,1994年被评选为第一届中国工程院院士,1996 年至2001年任中国工程院主席团成员。

我国第一个土工试验室

1950年周镜夫妇从美国回来,安排在铁道研究所(今铁道部科学研究院)工作。当时,铁道研究所在唐山。他们住在一间新建的泥顶平房里,冬季寒冷,室内靠生火炉取暖,北墙上一层冰霜,整个冬天都不消融。办公室设在一间仓库房里,与回国前在美国工作的环境相比,不可同日而语,但是他毫无怨言,报到伊始,他就和卢肇钧等人一起积极筹建土工试验室。当时,经费紧缺,固结仪加载架是利用废钢轨加工而成的,玻璃器皿等辅助器具也只能一只一个地选购。在大家的共同努力下,很快建成了我国铁路系统的第一个土工试验室,是当时国内最早的几个土工试验室之一。

我国第一本《土工试验》规程

20世纪50年代,在前苏联专家的帮助下,铁路开始进行工程水文地质工作,要求作勘探取样和化验。在此之前,很少人了解这方面的知识,为此铁道部组织培训工程地质技术人员,他积极参加这项工作,在培训班上讲授土的基本性质,并培训土工试验技术人员,编写出版了我国第一本《土工试验》规程,并协助铁路系统各设计院建立了土工试验室。

岩土工程第一批博士生导师

1978年中国共产党第十一届三中全会后,我国迈开了改革开放的步伐,也恢复了培养研究生的制度。铁道部科学研究院岩土工程专业被批准为第一批博士点,周镜是第一批博士生导师之一。岩土工程是一门应用科学,要进行深入研究,必须具备较先进的试验设备,当时国内的土工试验设备还停留在50~60年代的水平。他积极筹划引进设备,将原有的试验室改建成具有当时国际先进水平的土工试验室,为培养研究生提供了良好的试验条件,也吸引了大批研究生前来报考。20世纪80年代初,从国外引进的当时较先进的土力学性质试验设备的自动记录部分,仍采用多笔式记录仪,而铁道部科学研究院的土工试验室,通过培养研究生,使土的力学性质试验设备与数据采集系统、计算机系统连接,试验人员能根据试验方案的要求,编写控制程序,使整个试验过程从试验方式、各种测试数据的采集、整理分析到结果的输出,在计算机控制下全部自动完成。成为当时国内自动化程度最高的土工试验室。

长江下游两岸广泛分布着一种片状粉细砂。周镜在现场工作,发现它的矿物成分与通常的石英质砂不同,主要由重矿物的风化碎片组成。在国家自然科学基金的资助下,他和杨灿文、欧阳葆元两位研究员,分别指导研究生对片状粉细砂的工程性质,进行了较系统的试验研究。由于有了先进的试验手段,能开展复杂条件下片状砂与石英砂的工程性质对比试验研究。研究结果证实,片状砂的力学性质,特别是动力学性质与石英质砂有显著的不同;过去根据对石英质砂的试验研究所得到的规律和经验,不能盲目地搬用到片状砂地层。 他还指导研究生对饱和软土的基本性质、固结参数的连续加荷测定技术,土工合成材料加强软土路基的破坏机理方面进行了较系统的研究。在公开刊物发表论文30余篇,已培养硕士生7人,博士生2人。

20世纪50年代,修建天兰和包兰铁路,通过黄土高原。依照前苏联专家的建议和前苏联规范,原生黄土边坡用陡坡,黄土类土的边坡用缓坡,施工中出现大量问题。以周镜为组长,结合唐山铁道学院老师和铁道部第一勘测设计院的工程师参加,在陕、甘、晋、豫四省,不畏路途艰险,徒步考察了黄土地区的铁路、公路路堑边坡和各类黄土的自然边坡,并在四省的各类黄土层中,取原状土样,进行了系统的物理力学性质试验。提出了按黄土结构力学性质确定路堑边坡陡度的原则,为以后进一步研究黄土边坡打下了良好的基础。 在西南山区的铁路建造中,铁道部第二勘测设计院提出了一种新的重力式挡土墙,即衡重式挡墙,但土压力计算方法不够完善。周镜负责主持该部控科研项目,他通过用铝棍模拟填料平面问题,用摄影法观测小模型墙后填料滑动过程,观测到衡重式挡墙后填料中滑动网出现第二滑动面的特征,并在较大的砂填料模型中得到验证。在此基础上,他提出了第二滑动面计算衡重式挡墙上墙土压力的方法,解决了我国山区铁路建设的一个重大技术难题,该方法已被铁路标准图设计所采用。

一般情况下,当地面作用有局部荷载时,墙后填料中最不利滑动面可能出现的范围(荷载范围内、外或通过荷载边缘),必须经过繁琐的试算过程。他提出了确定墙后滑动面出现范围的判别式,显著地简化了土压力的计算过程。该研究成果具创新性,于1963年在《土木工程学报》发表后,被推荐在1964年《中国科学》对外英文版上刊登,引起国内外同行的关注。

滥水段的软土路基的处理

20世纪60年代修建贵昆铁路,其中滥坝至水城段30余公里长路基通过喀斯特山间洼地,普遍沉积有饱和软粘土。施工时,该段范围内,许多工点发生路基坍滑事故。铁道部为此组成了软土战斗组,负责该段线路的技术决策,周镜是战斗组副组长之一。通过多种方法,使滥水段的软土路基的处理取得成功,为贵昆铁路按时铺轨作出了贡献。为表彰他的突出成绩,在1966年国庆节,他作为铁路系统的两名科技代表之一,被邀请上天安门城楼与中央领导一起观礼。在所采用的软土路基处理技术中,有不少创新,如成功地用桩排架作斜坡软土路堤坡脚下埋式支挡,在国内是首例,国外也未见报道。贵昆铁路铺轨一个月后,他立即主持编写了滥水段软土路基病害处理总结,全面介绍了各个处理工点的技术资料,是一份宝贵的技术档案。

软土地基的破坏试验

20世纪70年代初,周总理号召三年改变港口面貌。当时正值“文化大革命”,周镜被迫“靠边站”,但他仍积极参加天津新港铁路软土路基的处理课题。新港港区地基为新吹填的饱和淤泥质软土,厚度超过20米,处理难度大。他提出短密砂桩和生石灰桩处理的方案,在现场的原型铁路线上,用运梁平板车装载钢轨进行列车运行动载试验和软土地基的破坏试验,观测加固效果。这类原型试验在国内尚属首次,取得了较满意的结果。1976年唐山大地震,新港属八度异常区。震后调查,经短密砂桩处理的铁路线路基本保持良好,而邻近未处理的路堤出现坍滑,特别是有些地段采用大换填砂处理的线路,轨道发生剧烈的水平和垂直向的扭曲变形。鲜明的对比,证明了该处理方法的优越性,在新港得到大面积推广。生石灰桩后来也被工业与民用建筑系统采用。

飞机场站坪的软基加固工程

他指导了深圳飞机场软土地基的试验工程,以及飞机场站坪的软基加固工程。在大面积软土地基采用排水固结法处理时,由于水平砂垫层排水路径过长,阻力大,使地基沉降曲线过早出现趋于稳定的假象。他发现并及时抓住了这一现象,提出设计集水沟人工抽水的方法,消除了这一假象,保证了施工质量。

1 周镜执笔.黄土路堑边坡的调查研究.路基土工研究(第一集).北京:人民铁道出版社,1959.

2 周镜,李惠康,郑明成.衡重式挡墙的模型试验及其土压力计算.土木工程学报,1963,9(1)(Scientia Sinia,Vol.XⅢ,No.7,1964转载)

3 周镜执笔.静力触探确定打入混凝土桩承载力.岩土工程学报,1979(创刊号)

4 周镜.单桩承载力的探讨.石油建筑设计,1981(3)

5 周镜等.塘沽软土路基试验.铁道建筑研究所论文(第一集),北京:中国铁道出版社,1985.

6 周镜.软土地基路基沉降的计算.内部研究报告,北京:铁道部科学研究院铁道建筑研究所,1992.

7周镜,杨灿文.片状砂的动静力学性质及其应用.海峡两岸土力学及基础工程、地工技术学术研讨会论文集,西安:1994.

8周镜.岩土工程中的几个问题.岩土工程学报,1999,21(1)

周镜现已年过古稀,但仍不断阅读本专业国内外资料,关心本专业的发展。1999年在岩土工程学报上,他写的“岩土工程中的几个问题”,阐述了他对我国岩土工程发展的观点。他现在担任秦皇岛-沈阳客运专线路基综合试验项目专家组组长,指导高速铁路中有关基床结构、填料改良和软弱地基处理的科研测试工作,并积极参与京沪高速铁路前期工作中有关路基土工技术问题的探讨。希望在有生之年能为铁路的科技事业继续贡献力量。

周镜工作认真负责,一丝不苟。他虚怀若谷,平易近人,热心指导青年科技人员。他慈祥的微笑总是给人留下深刻的印象。


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