孫鈞(工程力學家)

孫鈞(工程力學家)

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孫鈞,男,1926年10月23日生於江蘇蘇州,祖籍浙江紹興,中共黨員。

中國著名工程力學家,隧道與地下結構工程專家。同濟大學土木工程學院岩土與隧道工程研究所榮譽一級教授、中國科學院院士。

孫鈞長期從事高校地下建築工程專業教學,進行地下結構理論研究,對發展地下結構流變力學、粘彈塑性理論和防護工程抗爆動力學等學科有重大貢獻。

基本介紹

  • 中文名:孫鈞
  • 別名:秉之
  • 國籍:中國
  • 民族:漢族
  • 出生地:江蘇蘇州
  • 出生日期:1926年10月23日
  • 職業:教授、院士
  • 畢業院校:上海交通大學
  • 信仰:中國共產黨
  • 主要成就:開拓了地下結構工程力學
  • 代表作品:《地下結構》《地下工程設計理論與實踐》等
  • 祖籍:浙江紹興
基本資料,生平介紹,技術成就,主要論著,社會職務,現任職務,曾任職務,人物影響,

基本資料

1926年10月23日 出生於江蘇蘇州。
孫鈞
1938-1944年 就讀於江蘇省立上海中學,高中工科畢業。
1944-1949年 先就讀於上海聖約翰大學,後轉入上海國立交通大學土木工程系結構專業,獲工學士學位。
1949-1951年 先後在上海華東航空處和公共房屋管理處任技術工作。
1951-1952年 任上海交通大學助教。
1952-1980年 任同濟大學講師、副教授、地下工程系副主任、同濟大學教務處處長。
1980-1981年美國北卡羅萊納州立大學(NCSU)土木工程系訪問教授
1980年——任同濟大學教授、結構工程系系主任、地下建築工程系名譽系主任、校務委員會委員、校學術委員會副主任委員。
1991年11月- 選任為中國科學院學部委員(現改稱院士)。

生平介紹

孫鈞,字秉之,1926年10月23日出生於蘇州,祖籍浙江紹興。1937年“七七”事變後,隨家遷往上海,1938年,考入江蘇省立上海中學國中,1944年,畢業於該校高中工科,同年9月考入上海聖約翰大學,1945年秋,轉入國立交通大學土木工程系學習,1949年5月,畢業於該繫結構工程專業。
孫鈞出身於書香門第,更兼青少年時期接受過著名學府的系統基礎教育,自幼養成了勤奮好學的良好習慣。在大學讀書期間受師長薰陶,牢記“要趁年輕求知慾旺盛且又精力充沛,多讀幾本經典著作,做它幾千道習題,以後一輩子受用不盡”,“做學問也要像建造房屋和橋樑,先要有堅實牢固的基礎”等教誨,曾潛心攻讀S.鐵木辛柯Timoshenko)的著作《彈性理論》、《板殼力學》、《結構穩定與振動》,以及K·太沙基(Terzaghi)的《理論土力學》,蔡方蔭的《普通結構學》等經典著作,從中汲取豐富的學術營養,為他後來在土木結構工程領域繼續深造和開展學科前沿研究奠定了紮實的基礎。
1949年夏,大學畢業後的孫鈞在上海華東人民革命大學參加培訓,接受馬列主義和辯證唯物主義的革命思想教育。結業後先後在華東航空處研究室和上海市公共房屋管理處擔任技術工作。1951年秋,調至上海交通大學土木工程系任助教。1952年,全國高校院系調整,他又被調至同濟大學並升任講師,從事工程力學教學和研究工作。由於諳熟俄語,1954年9月他擔任了在同濟大學工作的前蘇聯橋樑專家的翻譯,學科領域隨之改為橋樑結構與施工,後來就留在橋樑隧道教研室工作。其間結合當年武漢和南京長江大橋的工程建設,曾進行預應力混凝土迭合梁和夾板拱木支架及電熱法預應力管柱生產、設計工藝等方面的研究。1958年,加入中國共產黨。1960年初,國家建築工程部要求同濟大學籌辦國內高校第一所地下建築工程專業,孫鈞受命組建地下建築教研室,任教研室主任並晉升為副教授,學科方向轉為隧道與地下建築工程,並從此開始了他在地下工程學術領域從事教育與科學研究工作的漫長生涯。1980年,晉升為教授。在探索地層奧秘、開發利用地下空間資源這塊沃土上,他辛勤耕耘,以累累碩果成長為國內外該學科領域的知名學者。80年代,他歷任同濟大學地下工程系和結構工程系主任、校教務處長和校學術委員會副主任職務。
1960年至1961年,孫鈞率領部分教師和首屆地下建築工程專業學生數十人,負責了我國第一座特大型軍用地下飛機洞庫工程的建設。1965年至1966年,他作為總體設計負責人,主持了上海市第一座地下鐵道車站——迄今國內外最大的預應力混凝土氣壓沉箱工程的勘測和設計工作,並擔任上海打浦路黃浦江越江隧道工程設計和施工的技術顧問,親自參與了該隧道備用車道連續沉井的設計工作。70年代,孫鈞對我國人民防空工程的建設作出了重要貢獻,不僅培養了大批學生,充實了人防工程設計、施工和科研部門的技術隊伍,而且為上海市人防工程示範性地規劃、設計了多處不同等級的人防樣板工程,包括分幾批培訓技術幹部。結合這一時期為數眾多的工程實踐,孫鈞對地下結構設計計算理論進行了系統深入的研究,並進而涉獵地下防護工程抗爆結構動力分析等複雜力學領域。
1980年至1981年,作為訪問教授,孫鈞去美國北卡羅萊納州立大學NCSU土木工程系進一步探索研究具有國際水平的地下結構學科理論,並蒐集了一批寶貴的實驗、測試資料以及最新參考文獻。回國後不久,他被審批為國內首批博士研究生導師。他作為學科負責人,在同濟大學領導的“結構工程”和“岩土工程”兩個學科被雙雙批准為我國首批重點學科,並於1985年批准建立國內首批“博士後”科研流動工作站。從80年代初開始,他帶領教師和一批博士、碩士研究生,結合近20項重大工程的建設任務和國家“六五”、“七五”、“八五”重大科技攻關任務以及10多項國家與部委下達的科學基金課題,就發展地下結構流變力學和粘彈塑性理論,以及地下防護工程抗爆動力學等前沿學科進行了深入系統地研究。截至1992年底,他個人或與他人合作已發表的學術論文和研究、試驗報告有120餘篇,出版專著5部,其中1988 年由科學出版社出版的《地下結構》上、下冊一書,曾在1989 年莫斯科國際書展中被評為優秀圖書,並獲1992年度國家建築類優秀圖書二等獎。近20年來,他的研究成果已榮獲國家科技進步二、三等獎3項,以及部委級科技進步一、二、三等獎6項,由國外頒發的榮譽一等獎1項,連同其他獎勵共約20餘次。許多成果經技術鑑定居國內領先地位或達到了國際先進水平。
1991年11月,孫鈞當選為中國科學院技術科學部院士,同時,他還兼職許多學術職務:國務院學位委員會土建、水利、測繪學科評議組召集人,國家自然科學基金委員會材料與工程學部土建學科評議組召集人,國家自然科學獎評審,全國“博士後”科研流動站管委會專家組成員,國際岩石力學學會副主席,中國岩石力學與工程學會理事長暨中國國家小組主席,中國土木工程學會副理事長,中國科協全國委員會委員等等。另外還受聘為長江三峽工程、江陰長江公路大橋(國內最長懸索橋)、北京和上海市地下鐵道工程等等許多重大工程的技術專家和顧問,以及國內若干所重點大學的名譽教授和國外一些大學的客座研究員。

技術成就

創建高校第一所地下建築工程專業
在世界各國的文明史上,地下空間的利用可追溯到上古時代(天然洞穴),而現代地下結構工程的大量興建卻僅自20 世紀初才開始。建國初期,我國高校設定有橋樑與隧道工程、採礦工程和水工建築物等有關專業。50年代末起,國內開始規劃籌建各類大型國防和人民防空地下防護工程、地下鐵道、越江隧道、水電站地下廠房和各類水工隧洞等等,迫切需要在最具備條件的同濟大學創辦國內外都還沒有過的“地下建築工程專業”,以培養可以從事上述有關工作的專門科技人才。歷史的重任落到了孫鈞肩上,他擔任了地下建築工程教研室主任,以後又擔任地下工程系副主任和結構工程系主任(地下建築工程專業劃歸入結構工程系)。在該學科領域,地下建築工程交叉融合了工業與民用建築、結構工程、土力學與地基基礎、岩石力學以及工程地質與水文地質等學科的特色,屬於新興邊緣學科。專業創始之初,孫鈞舉步維艱,對教師們提出了“在戰鬥中成長”的口號,結合參加國家重大地下工程建設的實踐,一面編寫新課教材,一面開展科學研究,並籌集經費建立地下結構實驗室。他身體力行,除主持學科建設以外,還親自開設了“地下建築規劃與設計”和“地下特種工程(防護結構)”兩門新課,同時招收“地下結構”方面的研究生。到1996年9月為止,該專業已培養本科生1500餘人,他本人已培養畢業碩士生25人,畢業博士生28人,出站“博士後”7人,(學碩、博士生18人,博士後2人)。這些人才遍布全國各地的勘測、設計、科研、施工和教學部門,已經或正在成長為我國地下工程建設的中堅力量。
孫鈞十分重視師資培養和學科建設。70年代後期,“文化大革命”結束後,孫鈞就向全體教師提出了“認真讀一本書,在學術上趕上時代發展步伐”的要求,並推薦了由C·S·德賽(Desai)編著的《有限元素法引論》。他還將書中內容分成專題,指定教師分工精讀後在教研室作學術報告,隨後開展討論。在他的倡導和推動下,教研室的學術空氣很快復甦,學術論文年出版數達到30篇以上,學術水平在短期內躍居國內領先地位。在師資力量方面,開始時教研室僅有教師12人(其中副教授2人、講師4人),80年代中葉發展為32人(其中教授5人、副教授17人、講師10人),加上常有約25~30 名在學博士、碩士研究生和“博士後”等較高層次的研究人員,使由他組建並作為學科負責人的教研室與下屬的幾個學科組逐漸成為人數眾多、梯隊級配合理、陣容齊整和十分能團結戰鬥的集體。孫鈞常說,“像我們這樣的專業,一定要在所有重大研究領域都有人分兵把關,並形成自己的研究特色。”教研室設有設備良好的專業實驗室,並設有結構工程(地下結構方向)、岩土工程、橋樑與隧道(隧道方向)、地震與防護工程(地下防護工程方向)以及地下空間規劃與利用共5個碩士學科點,前兩個還設有博士點和“博士後”科研流動工作站。該專業歸屬的同濟大學結構工程和岩土工程兩個學科,於1987年都被批准為國家首批重點學科,在國際、國內岩土和地下工程界享有聲譽。
孫鈞孫鈞
開拓了地下結構工程力學
本世紀60年代,奧地利專家L·V臘布西維茲(Rabcewicz)在總結前人經驗的基礎上提出了一整套用於隧道設計與施工的新技術,簡稱新奧法(New Austrian Tunnelling Method——NATM)技術。這類技術的基本要點,是依靠由多種量測手段獲得的信息對隧洞開挖後圍岩的動態進行監控與預測,並據以指導隧道支護結構的設計與施工。在支護結構型式上,新奧法技術摒棄了以整體式混凝土襯砌被動地支撐洞室圍岩的傳統做法,改由適時構築的柔性、薄壁、能與圍岩緊密貼合的錨噴網支護以保護與加固圍岩、而又以圍岩的自承與自穩能力為主體的天然承載結構,使其能以依靠自身能力保持持續穩定,從而達到省工、省料和降低造價的目的。70年代以來,國內對這類技術逐漸重視,並開始在工程實踐中推廣套用。
孫鈞不僅熱心關注在國內推廣採用新奧法技術,而且專心致志於以力學原理對其作出理論解釋和制定錨噴支護優選方案的研究,深入探討施錨區圍岩抗剪強度的提高等問題,並在逐步取得成果後,開拓了新的學科分支——地下結構工程力學,使新奧法技術不僅更加地套用於一般隧道工程建設,而且適用於大型複雜的地下廠房結構等的設計和施工。在創立新學科分支的過程中,孫鈞結合所承擔重大工程的設計和研究工作,將岩土力學、工程計算力學、地下結構與施工,以及系統分析與最佳化理論等相關學科交叉融合,對大型複雜地下工程結構物建立了可考慮不同工況、不同施工受力階段、逐次分步開挖效應以及相鄰洞室開挖最佳化步驟比選的施工模擬理論,包括制定相應的分析手段和編製程序軟體。這一重大研究成果不僅豐富了地下結構的理論內涵,而且為現代地下工程實用計算理論的建立、完善並使之走向規範化奠定了基礎。有關成果已於“六五”、“七五”和“八五”期間在多處水電站地下廠房、隧洞和礦山井巷工程中被採用,取得了顯著的技術與經濟效益。在地下結構粘彈塑性理論方面,孫鈞對非連續岩體“隧洞圍岩——支護系統”的蠕變機理與時效應力重分布,軟弱岩體和飽和軟粘土的非線性流變屬性,滲水岩體中膨脹圍壓、滲流與蠕變的耦合力學效應及其對圍岩穩定性和隧洞支護受力影響等地下結構理論的前沿課題進行了系統深入地研究,共完成國家自然科學基金、教委博士點基金與上海市科委基金課題11項,發表學術論文60餘篇。在地下防護結構抗爆動力學研究領域,孫鈞對錨噴支護的抗爆動力性能以及坑道、地道結構在核爆衝擊波作用下與岩土介質動力相互作用的力學機理與力學分析計算等開展了理論研究,建立了新的分析手段與數值計算方法。這項成果不僅得到廣泛套用或納入規範,而且對該分支學科的發展也有深遠的影響
孫鈞孫鈞
為地下工程建設默默奉獻的尖兵
孫鈞歷來不做空泛的學問,反對“理論一大套,實際不對號”,他的學風嚴肅而活潑。他十分重視以理論作指導為地下工程建設事業多做貢獻,不僅多次親自主持重大工程的規劃與設計,而且總是結合在實際工程中遇到的技術難題開展科學研究。70年代後期起,孫鈞在參與雲南魯布革水電站地下廠房設計研究的過程中,承擔了國家“六五”科技攻關項目“水電站地下廠房圍岩——支護系統的粘彈塑性分析”的研究任務,並以這一工程項目為依託,完成了中國科學院基金項目“非連續岩體地下結構粘彈塑性問題的理論與實踐”。國家自然科學基金委於1987年組織了部級專家評議,認為這個項目“研究工作學術上有創新,其理論分析部分達到了國際水平,並能注意將理論研究成果套用於工程建設,取得了明顯的經濟效益”。80年代中期,他又結合天生橋一級電站的建設,積極承擔了水電部“七五”攻關項目“天生橋一級電站導流隧洞全斷面開挖的實驗與理論研究”。嗣後又陸續接受或承擔的大型水電站地下廠房和各類水工隧洞科研諮詢任務有:天生橋二級電站、天荒坪抽水蓄能電站、廣州抽水蓄能電站、青海拉西瓦電站、四川二灘電站和雲南小灣電站等等。同一期間,孫鈞還主持了國家“七五”科技攻關項目“淮南煤礦軟岩井巷預製大弧板支護研製與工業性試驗”的研究,所得成果對指導軟岩巷道掘進與礦山開採有重要價值。他的地下結構施工模擬與開挖時空效應的力學分析理論還被套用於某大型國防極軟岩坑道工程的設計與施工,取得了成功。
80年代中期起,城市地下空間開發利用的工程建設逐漸掀起熱潮。國內各大城市相繼興建地下鐵道、地下車庫、地下商城和商業街綜合體,孫鈞擔任了北京和上海市捷運建設的技術顧問,以及迄今國內最大的上海市人民廣場地下車庫與地下商城工程和全國各地許多重大工程建設的技術顧問。此外,他還親自主持了青島市地下鐵道合理埋深的研究、江陰長江大橋與過江隧道的比選研究以及廣州虎門懸索橋錨碇工程質量評價與工程對策研究等項任務,為國家重點工程的建設付出了汗水和辛勞。進入90年代以來,他又作為長江三峽工程的外聘專家,為船閘高邊坡岩體的局部穩定與閘室的變形控制,多次下川江、攀上子嶺而勞碌奔波;為上海寶鋼三期工程外港建設在酷暑中伏筆書寫研究報告,肩負了一位院士應該挑起的為國分憂的歷史重擔。數十年來,孫鈞跋山涉水地趕赴一個又一個工地,進行現場勘察和調查研究,獲取從事研究工作的第一手資料。90 年代初,他曾一年中幾次在滬渝航道上奔波,為了成渝一級公路上幾座隧道設計方案的比選,為了搞清華蔭山大斷裂與地下採掘的內在聯繫,巴山蜀水之間留下了多少他的足跡。為了檢查現場測試儀表裝置,他曾步入廣州抽水蓄能電站地下洞室內數公里,早年還曾踏遍了吉林邊塞地區的許多崇山峻岭,深入淮河南北的地下深處逾千米,針對工程建設中遇到的實際問題出主意、想辦法,最終努力探求他所要求的“最優解”。80年代以來,孫鈞在結合國家重大工程建設中開展高水平的學術研究,取得的成果已產生巨大的技術與經濟效益。例如他通過對成渝一級公路4座長大隧道運營通風、出入口照明和光過渡設計所作的研究,提出了改用縱向全誘導式射流通風取代橫向通風以及採用改善洞口照明的計算機監控以取代洞外光過渡的設計構思,使得僅一座隧道就可為國家節約投資約3000萬元。
孫鈞孫鈞
興趣——鍥而不捨的動力
孫鈞取得上述學術成就的原因,他自己認為僅是那么簡單而又發人深思:“幾十年來,使自己忘我以求、鍥而不捨的動力,可說只是‘興趣’兩字。”“因為有了濃厚的興趣,所以當我數十年如一日孜孜不倦地探索學問上的真理時,就會因為有了一股莫大的、自發的熱愛情感而痴心、入迷。”“誰也沒有要求我這么做或那么做,但老牛不鞭自奮蹄啊!這已成了我生活中不可或缺的部分,就像每天要吃飯、要睡覺一樣。”孫鈞還動情地說,“不管學習什麼,只要刻苦鑽研進去,就會感到知識之廣、之深真是浩如煙海,越學越有興味,鑽研與興趣形成了良性循環。這樣,成功也就在向您招手了。”90年代是孫鈞功成名就的年代,雖然他年逾古稀,然而他卻仍然興趣不減當年,還是幾十年如一日意氣風發地率領學科組全體成員努力攀登新的學術高峰。

主要論著

1 孫鈞,吳逸群.岩土介質應力波傳播問題的有限元法分析.岩土工程學報
2 孫鈞,侯學淵.上海地區圓形隧道設計的理論和實踐.土木工程學報
孫鈞孫鈞
3 孫鈞.地下抗爆結構有限元數值分析的若干課題.岩石力學與工程學報
4 孫鈞,侯學淵主編.《地下結構》上、下冊(專著),北京:科學出版社
5 孫鈞,章旭昌.軟弱斷層流變對地下洞室圍岩力學效應的粘彈塑性分析.岩土工程學報
6 孫鈞,汪炳鑒主編.地下結構有限元法解析(專著).上海:同濟大學出版社
7 孫鈞,黃偉.岩石力學參數彈塑性反演的最佳化方法.岩石力學與工程學報
8 孫鈞,蔣樹屏袁勇黃宏偉.《岩土力學反演問題的隨機理論與方法》
9 孫鈞.《地下工程設計理論與實踐》(專著),上海:上海科學技術出版社

社會職務

現任職務

同濟大學地下建築工程系和岩土工程研究所教授、名譽系主任。
中國岩石力學與工程學會名譽理事長、中國土木工程學會顧問、名譽理事。
上海交通大學、西安交通大學、西南交通大學、北京交通大學、浙江大學、四川大學兼職教授。
清華大學結構與振動開放實驗室學術委員會委員、上海建築科學研究院結構新技術開放實驗室學術委員會主任委員。

曾任職務

國際岩石力學學會副主席暨中國國家小組主席
中國科協全國委員會委員
中國岩石力學與工程學會理事長
中國土木工程學會顧問、副理事長
全國“博士後”管委會專家組成員
中國自然科學獎和科技進步獎評審

人物影響

  • 紀念文集
《耄耋駐春 祝賀孫鈞院士執教六十五春秋文集》是同濟大學地下建築與工程系、孫鈞學術講座基金會為紀念孫鈞院士執教65周年而編纂的文集。

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