70年代后期,“文化大革命”结束后,孙钧就向全体教师提出了“认真读一本书,在学术上赶上时代发展步伐”的求,并推荐了由C·S·德赛(Desai)编著的《有限元素法引论》。他还将书中内容分成专题,指定教师分工精读后在教研室作学术报告,随后开展讨论。在他的倡导和推动下,教研室的学术空气很快复苏,学术论文年出版数达到30篇以上,学术水平在短期内跃居国内领先地位。在师资力量方面,开始时教研室仅有教师12人(其中副教授2人、讲师4人),80年代中叶发展为32人(其中教授5人、副教授17人、讲师10人),加上常有约25~30 名在学博士、硕士研究生和“博士后”等较高层次的研究人员,使由他组建并作为学科负责人的教研室与下属的几个学科组逐渐成为人数众多、梯队级配合理、阵容齐整和十分能团结战斗的集体。孙钧常说,“像我们这样的专业,一定要在所有重大研究领域都有人分兵把关,并形成自己的研究特色。”教研室设有设备良好的专业实验室,并设有结构工程(地下结构方向)、岩土工程、桥梁与隧道(隧道方向)、地震与防护工程(地下防护工程方向)以及地下空间规划与利用共5个硕士学科点,前两个还设有博士点和“博士后”科研流动工作站。该专业归属的同济大学结构工程和岩土工程两个学科,于1987年都被批准为国家首批重点学科,在国际、国内岩土和地下工程界享有声誉。开拓了地下结构工程力学本世纪60年代,奥地利专家L·V腊布西维兹(Rabcewicz)在总结前人经验的基础上提出了一整套用于隧道设计与施工的新技术,简称新奥法(New Austrian Tunnelling Method——NATM)技术。这类技术的基本要点,是依靠由多种量测手段获得的信息对隧洞开挖后围岩的动态进行监控与预测,并据以指导隧道支护结构的设计与施工。在支护结构型式上,新奥法技术摒弃了以整体式混凝土衬砌被动地支撑洞室围岩的传统做法,改由适时构筑的柔性、薄壁、能与围岩紧密贴合的锚喷网支护以保护与加固围岩、而又以围岩的自承与自稳能力为主体的天然承载结构,使其能以依靠自身能力保持持续稳定,从而达到省工、省料和降低造价的目的。70年代以来,国内对这类技术逐渐重视,并开始在工程实践中推广应用。孙钧不仅热心关注在国内推广采用新奥法技术,
孙钧
而且专心致志于以力学原理对其作出理论解释和制定锚喷支护优选方案的研究,深入探讨施锚区围岩抗剪强度的提高等问题,并在逐步取得成果后,开拓了新的学科分支——地下结构工程力学,使新奥法技术不仅更加完美地应用于一般隧道工程建设,而且适用于大型复杂的地下厂房结构等的设计和施工。在创立新学科分支的过程中,孙钧结合所承担重大工程的设计和研究工作,将岩土力学、工程计算力学、地下结构与施工,以及系统分析与优化理论等相关学科交叉融合,对大型复杂地下工程结构物建立了可考虑不同工况、不同施工受力阶段、逐次分步开挖效应以及相邻洞室开挖优化步骤比选的施工模拟理论,包括制定相应的分析手段和编制程序软件。这一重大研究成果不仅丰富了地下结构的理论内涵,而且为现代地下工程实用计算理论的建立、完善并使之走向规范化奠定了基础。有关成果已于“六五”、“七五”和“八五”期间在多处水电站地下厂房、隧洞和矿山井巷工程中被采用,取得了显著的技术与经济效益。在地下结构粘d塑性理论方面,孙钧对非连续岩体“隧洞围岩——支护系统”的蠕变机理与时效应力重分布,软弱岩体和饱和软粘土的非线性流变属性,渗水岩体中膨胀围压、渗流与蠕变的耦合力学效应及其对围岩稳定性和隧洞支护受力影响等地下结构理论的前沿课题进行了系统深入地研究,共完成国家自然科学基金、教委博士点基金与上海市科委基金课题11项,发表学术论文60余篇。在地下防护结构抗爆动力学研究领域,孙钧对锚喷支护的抗爆动力性能以及坑道、地道结构在核爆冲击波作用下与岩土介质动力相互作用的力学机理与力学分析计算等开展了理论研究,建立了新的分析手段与数值计算方法。这项成果不仅得到广泛应用或纳入规范,而且对该分支学科的发展也有深远的影响为地下工程建设默默奉献的尖兵孙钧历来不做空泛的学问,反对“理论一大套,实际不对号”,他的学风严肃而活泼。他十分重视以理论作指导为地下工程建设事业多做贡献,不仅多次亲自主持重大工程的规划与设计,而且总是结合在实际工程中遇到的技术难题开展科学研究。70年代后期起,孙钧在参与云南鲁布革水电站地下厂房设计研究的过程中,承担了国家“六五”科技攻关项目“水电站地下厂房围岩——支护系统的粘d塑性分析”的研究任务,并以这一工程项目为依托,完成了中国科学院基金项目“非连续岩体地下结构粘d塑性问题的理论与实践”。国家自然科学基金委于1987年组织了部级专家评议,认为这个项目“研究工作学术上有创新,其理论分析部分达到了国际水平,并能注意将理论研究成果应用于工程建设,取得了明显的经济效益”。80年代中期,他又结合天生桥一级电站的建设,积极承担了水电部“七五”攻关项目“天生桥一级电站导流隧洞全断面开挖的实验与理论研究”。嗣后又陆续接受或承担的大型水电站地下厂房和各类水工隧洞科研咨询任务有:天生桥二级电站、天荒坪抽水蓄能电站、广州抽水蓄能电站、青海拉西瓦电站、四川二滩电站和云南小湾电站等等。同一期间,孙钧还主持了国家“七五”科技攻关项目“淮南煤矿软岩井巷预制大弧板支护研制与工业性试验”的研究,所得成果对指导软岩巷道掘进与矿山开采有重要价值。他的地下结构施工模拟与开挖时空效应的力学分析理论还被应用于某大型国防极软岩坑道工程的设计与施工,取得了成功。80年代中期起,城市地下空间开发利用的工程建设逐渐掀起热潮。国内各大城市相继兴建地下铁道、地下车库、地下商城和商业街综合体,孙钧担任了北京和上海市地铁建设的技术顾问,以及迄今国内最大的上海市人民广场地下车库与地下商城工程和全国各地许多重大工程建设的技术顾问。此外,他还亲自主持了青岛市地下铁道合理埋深的研究、江阴长江大桥与过江隧道的比选研究以及广州虎门悬索桥锚碇工程质量评价与工程对策研究等项任务,为国家重点工程的建设付出了汗水和辛劳。进入90年代以来,他又作为长江三峡工程的外聘专家,为船闸高边坡岩体的局部稳定与闸室的变形控制,多次下川江、攀上子岭而劳碌奔波;为上海宝钢三期工程外港建设在酷暑中伏笔书写研究报告,肩负了一位院士应该挑起的为国分忧的历史重担。数十年来,孙钧跋山涉水地赶赴一个又一个工地,进行现场勘察和调查研究,获取从事研究工作的第一手资料。90 年代初,他曾一年中几次在沪渝航道上奔波,为了成渝一级公路上几座隧道设计方案的比选,为了搞清华荫山大断裂与地下采掘的内在联系,巴山蜀水之间留下了多少他的足迹。为了检查现场测试仪表装置,他曾步入广州抽水蓄能电站地下洞室内数公里,早年还曾踏遍了吉林边塞地区的许多崇山峻岭,深入淮河南北的地下深处逾千米,针对工程建设中遇到的实际问题出主意、想办法,最终努力探求他所要求的“最优解”。80年代以来,孙钧在结合国家重大工程建设中开展高水平的学术研究,取得的成果已产生巨大的技术与经济效益。例如他通过对成渝一级公路4座长大隧道运营通风、出入口照明和光过渡设计所作的研究,提出了改用纵向全诱导式射流通风取代横向通风以及采用改善洞口照明的计算机监控以取代洞外光过渡的设计构思,使得仅一座隧道就可为国家节约投资约3000万元。
孙钧
兴趣——锲而不舍的动力孙钧取得上述学术成就的原因,他自己认为仅是那么简单而又发人深思:“几十年来,使自己忘我以求、锲而不舍的动力,可说只是‘兴趣’两字。”“因为有了浓厚的兴趣,所以当我数十年如一日孜孜不倦地探索学问上的真理时,就会因为有了一股莫大的、自发的热爱情感而痴心、入迷。”“谁也没有要求我这么做或那么做,但老牛不鞭自奋蹄啊!这已成了我生活中不可或缺的部分,就像每天要吃饭、要睡觉一样。”孙钧还动情地说,“不管学习什么,只要刻苦钻研进去,就会感到知识之广、之深真是浩如烟海,越学越有兴味,钻研与兴趣形成了良性循环。这样,成功也就在向您招手了。”90年代是孙钧功成名就的年代,虽然他年逾古稀,然而他却仍然兴趣不减当年,还是几十年如一日意气风发地率领学科组全体成员努力攀登新的学术高峰。主要论著1 孙钧,吴逸群.岩土介质中应力波传播问题的有限元法分析.岩土工程学报2 孙钧,侯学渊上海地区圆形隧道设计的理论和实践.土木工程学报
孙钧3 孙钧.地下抗爆结构有限元数值分析的若干课题.岩石力学与工程学报4 孙钧,侯学渊主编.《地下结构》上、下册(专著),北京:科学出版社5 孙钧,章旭昌.软弱断层流变对地下洞室围岩力学效应的粘d塑性分析.岩土工程学报6 孙钧,汪炳鉴主编.地下结构有限元法解析(专著).上海:同济大学出版社7 孙钧,黄伟.岩石力学参数d塑性反演的优化方法.岩石力学与工程学报8 孙钧,蒋树屏,袁勇,黄宏伟.《岩土力学反演问题的随机理论与方法》9 孙钧.《地下工程设计理论与实践》(专著),上海:上海科学技术出版社
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