周镜,男,
汉族,1925年12月21日出生于
江西省南昌市,
江苏省宜兴市人,岩土工程专家,中国工程院院士,中国铁道科学研究院研究员。1949年,周镜毕业于
俄亥俄州立大学,并获硕士学位。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,是铁路路基土工技术主要开拓者之一。他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,并为推动土力学及岩土工程专业的发展做出了重大贡献。
人物经历
1942年—1944年,在
中央大学土木工程系学习。
1944年—1947年,在交通大学土木工程系学习,毕业后获得
学士。
1948年—1949年,在美国
俄亥俄州立大学土木工程系学习,毕业后获得硕士学位。
1949年3月—1950年5月,在美国
俄亥俄州公路局材料研究所工作。
1950年冬天,25岁的周镜来到位于唐山的铁道研究所(中国铁道科学研究院前身)土木研究组工作,任助理研究员。
1984年1月—1986年3月,担任中国铁道科学研究院铁道建筑研究所所长。
1985年1月—1991年1月,在学位委员会第二节学科研义组工作。
1986年3月,在中国铁道科学研究院工作。
1988年1月—1993年1月,国家科学技术发明奖评审委员工程组工作。
1994年,当选为中国工程院院士(土木、水利与
建筑工程学部)。
1995年—2002年,担任中国工程院主席团成员。
2004年1月,在国务院南水北调工程建设委员会专家委员会工作。
主要成就
科研成就
科研综述
周镜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,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,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。
20世纪50年代,修建天兰和
包兰铁路,通过
黄土高原,施工中出现大量问题。以周镜为组长,结合
西南交通大学材料科学与工程学院老师和第一设计院的工程师参加,在陕、甘、晋、豫四省,进行了大量的现场调研和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上边坡打下了基础。
1963年,周镜提出了第二滑动面计算衡重式挡墙土压力的方法和确定墙后滑动面出现范围的判别式,简化了土压力的计算过程。
20世纪60年代,修建
沪昆高速铁路,其中含软土路基地段,施工时,许多工点发生路基滑事故。以周镜为副组长的工作组通过多种方法,使该段软土路基的处理取得成功,采用的处理中,用桩排架作软土路堤斜坡脚下埋式支挡的方法。
20世纪70年代
海城市、
唐山地震后,砂土
地基地震时发生破坏,即振动液化的问题引起普遍重视。周镜在参与九江和南京长江铁路大桥的引桥砂地基的液化可能性研究工作时,从砂样的试验数据中,发现该砂样的比重为2.72,远大于一般石英质砂的比重2.65。周镜经过矿物分析,发现
长江中下游平原沿江广泛分布的砂层,其矿物组成以重矿物和云母的风化碎屑为主,多为片状,不同于一般角砾状的
石英质砂,故比重较大。在国家自然科学基金的资助下,周镜与同事组织研究生对南京片状砂和
福建省石英质标准砂的静、动力性质,进行了系统的对比试验研究。结果表明,在同一相对密度下,二者的静、动力性质有显著的差异。南京片状砂在
剪应力下的压缩量为石英质砂的10倍以上,片状砂的动有效内摩擦角较静力下小数度,片状砂的抗液化强度也远小于石英质砂,根据石英质砂的研究成果而提出的评价砂土液化可能性的标准和经验,不能盲目地用于片状砂
地层。这一实例说明岩土是非常复杂的材料,即使是砂或饱和软土,也会因沉积环境和母岩成分的不同而具有不同的工程特性。
在市场经济条件下,周镜认为岩土工程的发展重点是,结合地区大型工程建设,有计划的研究各地区土的工程特性,然后在大量室内实验数据和工程实践验证的基础上,探索各区域土的本构关系,为经济建设服务。
1999年,周镜担任
黄文熙讲座撰稿人,阐述了对研究解决“岩土工程中的几个问题”的观点。
主要论著
截至2011年12月,周镜在公开刊物发表论文四十余篇,其中包括:
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。
塘沽区软土路基试验。铁道建筑研究所论文(第一集),北京:
中国铁道出版社有限公司,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,
西安市:1994。
8. 周镜。岩土工程中的几个问题。岩土工程学报,1999,21(1)。
科研获奖
荣誉表彰
社会任职
周镜兼任《
岩土工程学报》编委会主任,
中国土木工程学会顾问,
中国铁道学会理事,《
土木工程学报》主编,中国土木工程学会土力学及基础工程学会理事长。
人物贡献
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
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
抽样和化验。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、
欧阳姓葆元两位研究员,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
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
西南交通大学老师和
中铁第一勘察设计院集团有限公司的工程师参加,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:D辑》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
沪昆高速铁路,其中滥坝至
水城区段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
中华人民共和国国庆节,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。
沪昆高速铁路铺轨一个月后,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
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
氧化钙桩处理的方案,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。
唐山地震,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。
氧化钙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。
人物评价
周镜是“
成昆铁路新技术”项目的主要参加者之一,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。(中国工程院评)
周镜院士是铁路路基土工技术主要开拓者之一,为中国岩土工程的发展奠定了不可磨灭的贡献。(
中国铁道科学研究院集团有限公司评)
周镜院士是新一代科研人员学习的榜样,科研人员要传承学习周镜院士等老一辈科研工作者矢志报国、科学求真的可贵精神和高尚境界。(中国铁道科学研究院党委书记王君历评)