周鏡,男,漢族,1925年12月21日出生于江西省南昌市,江蘇省宜興市人,巖土工程專家,中國工程院院士,中國鐵道科學研究院研究員。1949年,周鏡畢業于俄亥俄州立大學,并獲碩士學位。長期從事土的基本性質、路基穩定和軟土地基處理技術的研究,是鐵路路基土工技術主要開拓者之一。他提出了按黃土結構力學性質確定路塹邊坡坡度的原則、第二滑動面計算衡重式擋土墻上墻土壓力的方法及擋土墻后滑動面出現范圍的判別式。主持靜力觸探應用技術研究,并為推動土力學及巖土工程專業的發展做出了重大貢獻。
人物經歷
1942年—1944年,在中央大學土木工程系學習。
1944年—1947年,在交通大學土木工程系學習,畢業后獲得學士。
1948年—1949年,在美國俄亥俄州立大學土木工程系學習,畢業后獲得碩士學位。
1949年3月—1950年5月,在美國俄亥俄州公路局材料研究所工作。
1950年冬天,25歲的周鏡來到位于唐山的鐵道研究所(中國鐵道科學研究院前身)土木研究組工作,任助理研究員。
1984年1月—1986年3月,擔任中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所所長。
1985年1月—1991年1月,在學位委員會第二節學科研義組工作。
1986年3月,在中國鐵道科學研究院工作。
1988年1月—1993年1月,國家科學技術發明獎評審委員工程組工作。
1994年,當選為中國工程院院士(土木、水利與建筑工程學部)。
1995年—2002年,擔任中國工程院主席團成員。
2004年1月,在國務院南水北調工程建設委員會專家委員會工作。
主要成就
科研成就
科研綜述
周鏡提出了按黃土結構力學性質確定邊坡的成果;提出了第二破裂面計算衡重式擋土墻土壓力的原理和判別墻后滑動面出現范圍的公式;最早采用樁排架支擋、短密砂井和生石灰樁處理軟土路基取得成功,提出了靜力觸探確定樁承載力的綜合修正系數法,并較系統地組織解決了靜力觸探應用中的技術問題,結合工程,指導研究生研究軟土連續加荷固結試驗技術,土工織物加固軟土的破壞機理,實用的軟土沉降計算方法等。
20世紀50年代,修建天蘭和包蘭鐵路,通過黃土高原,施工中出現大量問題。以周鏡為組長,結合西南交通大學材料科學與工程學院老師和第一設計院的工程師參加,在陜、甘、晉、豫四省,進行了大量的現場調研和系統的物理力學性質試驗,提出了按黃土結構力學性質確定路塹邊坡陡度的原則,為以后進一步研究黃上邊坡打下了基礎。
1963年,周鏡提出了第二滑動面計算衡重式擋墻土壓力的方法和確定墻后滑動面出現范圍的判別式,簡化了土壓力的計算過程。
20世紀60年代,修建滬昆高速鐵路,其中含軟土路基地段,施工時,許多工點發生路基滑事故。以周鏡為副組長的工作組通過多種方法,使該段軟土路基的處理取得成功,采用的處理中,用樁排架作軟土路堤斜坡腳下埋式支擋的方法。
20世紀70年代海城市、唐山地震后,砂土地基地震時發生破壞,即振動液化的問題引起普遍重視。周鏡在參與九江和南京長江鐵路大橋的引橋砂地基的液化可能性研究工作時,從砂樣的試驗數據中,發現該砂樣的比重為2.72,遠大于一般石英質砂的比重2.65。周鏡經過礦物分析,發現長江中下游平原沿江廣泛分布的砂層,其礦物組成以重礦物和云母的風化碎屑為主,多為片狀,不同于一般角礫狀的石英質砂,故比重較大。在國家自然科學基金的資助下,周鏡與同事組織研究生對南京片狀砂和福建省石英質標準砂的靜、動力性質,進行了系統的對比試驗研究。結果表明,在同一相對密度下,二者的靜、動力性質有顯著的差異。南京片狀砂在剪應力下的壓縮量為石英質砂的10倍以上,片狀砂的動有效內摩擦角較靜力下小數度,片狀砂的抗液化強度也遠小于石英質砂,根據石英質砂的研究成果而提出的評價砂土液化可能性的標準和經驗,不能盲目地用于片狀砂地層。這一實例說明巖土是非常復雜的材料,即使是砂或飽和軟土,也會因沉積環境和母巖成分的不同而具有不同的工程特性。
在市場經濟條件下,周鏡認為巖土工程的發展重點是,結合地區大型工程建設,有計劃的研究各地區土的工程特性,然后在大量室內實驗數據和工程實踐驗證的基礎上,探索各區域土的本構關系,為經濟建設服務。
1999年,周鏡擔任黃文熙講座撰稿人,闡述了對研究解決“巖土工程中的幾個問題”的觀點。
主要論著
截至2011年12月,周鏡在公開刊物發表論文四十余篇,其中包括:
1. 周鏡執筆。黃土路塹邊坡的調查研究。路基土工研究(第一集).北京:人民鐵道出版社,1959。
2. 周鏡,李惠康,鄭明成。衡重式擋墻的模型試驗及其土壓力計算。土木工程學報,1963,9(1)(Scientia Sinia,Vol.XⅢ,No.7,1964轉載)。
3. 周鏡執筆。靜力觸探確定打入混凝土樁承載力。巖土工程學報,1979(創刊號)。
4. 周鏡。單樁承載力的探討。石油建筑設計,1981(3)。
5. 周鏡等。塘沽區軟土路基試驗。鐵道建筑研究所論文(第一集),北京:中國鐵道出版社有限公司,1985。
6. 周鏡。軟土地基路基沉降的計算。內部研究報告,北京:鐵道部科學研究院鐵道建筑研究所,1992。
7. 周鏡,楊燦文。片狀砂的動靜力學性質及其應用。海峽兩岸土力學及基礎工程、地工技術學術研討會論文集,西安市:1994。
8. 周鏡。巖土工程中的幾個問題。巖土工程學報,1999,21(1)。
科研獲獎
榮譽表彰
社會任職
周鏡兼任《巖土工程學報》編委會主任,中國土木工程學會顧問,中國鐵道學會理事,《土木工程學報》主編,中國土木工程學會土力學及基礎工程學會理事長。
人物貢獻
我國第一個土工試驗室
1950年周鏡夫婦從美國回來,安排在鐵道研究所(今鐵道部科學研究院)工作。當時,鐵道研究所在唐山。他們住在一間新建的泥頂平房里,冬季寒冷,室內靠生火爐取暖,北墻上一層冰霜,整個冬天都不消融。辦公室設在一間倉庫房里,與回國前在美國工作的環境相比,不可同日而語,但是他毫無怨言,報到伊始,他就和盧肇鈞等人一起積極籌建土工試驗室。當時,經費緊缺,固結儀加載架是利用廢鋼軌加工而成的,玻璃器皿等輔助器具也只能一只一個地選購。在大家的共同努力下,很快建成了我國鐵路系統的第一個土工試驗室,是當時國內最早的幾個土工試驗室之一。
我國第一本《土工試驗》規程
20世紀50年代,在蘇聯專家的幫助下,鐵路開始進行工程水文地質工作,要求作勘探抽樣和化驗。在此之前,很少人了解這方面的知識,為此鐵道部組織培訓工程地質技術人員,他積極參加這項工作,在培訓班上講授土的基本性質,并培訓土工試驗技術人員,編寫出版了我國第一本《土工試驗》規程,并協助鐵路系統各設計院建立了土工試驗室。
巖土工程第一批博士生導師
1978年恢復了培養研究生的制度。鐵道部科學研究院巖土工程專業被批準為第一批博士點,周鏡是第一批博士生導師之一。巖土工程是一門應用科學,要進行深入研究,必須具備較先進的試驗設備,當時國內的土工試驗設備還停留在50~60年代的水平。他積極籌劃引進設備,將原有的試驗室改建成具有當時國際先進水平的土工試驗室,為培養研究生提供了良好的試驗條件,也吸引了大批研究生前來報考。20世紀80年代初,從國外引進的當時較先進的土力學性質試驗設備的自動記錄部分,仍采用多筆式記錄儀,而鐵道部科學研究院的土工試驗室,通過培養研究生,使土的力學性質試驗設備與數據采集系統、計算機系統連接,試驗人員能根據試驗方案的要求,編寫控制程序,使整個試驗過程從試驗方式、各種測試數據的采集、整理分析到結果的輸出,在計算機控制下全部自動完成。成為當時國內自動化程度最高的土工試驗室。
長江下游兩岸廣泛分布著一種片狀粉細砂。周鏡在現場工作,發現它的礦物成分與通常的石英質砂不同,主要由重礦物的風化碎片組成。在國家自然科學基金的資助下,他和楊燦文、歐陽姓葆元兩位研究員,分別指導研究生對片狀粉細砂的工程性質,進行了較系統的試驗研究。由于有了先進的試驗手段,能開展復雜條件下片狀砂與石英砂的工程性質對比試驗研究。研究結果證實,片狀砂的力學性質,特別是動力學性質與石英質砂有顯著的不同;過去根據對石英質砂的試驗研究所得到的規律和經驗,不能盲目地搬用到片狀砂地層。他還指導研究生對飽和軟土的基本性質、固結參數的連續加荷測定技術,土工合成材料加強軟土路基的破壞機理方面進行了較系統的研究。在公開刊物發表論文30余篇,已培養碩士生7人,博士生2人。
20世紀50年代,修建天蘭和包蘭鐵路,通過黃土高原。依照蘇聯專家的建議和前蘇聯規范,原生黃土邊坡用陡坡,黃土類土的邊坡用緩坡,施工中出現大量問題。以周鏡為組長,結合西南交通大學老師和中鐵第一勘察設計院集團有限公司的工程師參加,在陜、甘、晉、豫四省,不畏路途艱險,徒步考察了黃土地區的鐵路、公路路塹邊坡和各類黃土的自然邊坡,并在四省的各類黃土層中,取原狀土樣,進行了系統的物理力學性質試驗。提出了按黃土結構力學性質確定路塹邊坡陡度的原則,為以后進一步研究黃土邊坡打下了良好的基礎。在西南山區的鐵路建造中,鐵道部第二勘測設計院提出了一種新的重力式擋土墻,即衡重式擋墻,但土壓力計算方法不夠完善。周鏡負責主持該部控科研項目,他通過用鋁棍模擬填料平面問題,用攝影法觀測小模型墻后填料滑動過程,觀測到衡重式擋墻后填料中滑動網出現第二滑動面的特征,并在較大的砂填料模型中得到驗證。在此基礎上,他提出了第二滑動面計算衡重式擋墻上墻土壓力的方法,解決了我國山區鐵路建設的一個重大技術難題,該方法已被鐵路標準圖設計所采用。
一般情況下,當地面作用有局部荷載時,墻后填料中最不利滑動面可能出現的范圍(荷載范圍內、外或通過荷載邊緣),必須經過繁瑣的試算過程。他提出了確定墻后滑動面出現范圍的判別式,顯著地簡化了土壓力的計算過程。該研究成果具創新性,于1963年在《土木工程學報》發表后,被推薦在1964年《中國科學:D輯》對外英文版上刊登,引起國內外同行的關注。
濫水段的軟土路基的處理
20世紀60年代修建滬昆高速鐵路,其中濫壩至水城區段30余公里長路基通過喀斯特山間洼地,普遍沉積有飽和軟粘土。施工時,該段范圍內,許多工點發生路基坍滑事故。鐵道部為此組成了軟土戰斗組,負責該段線路的技術決策,周鏡是戰斗組副組長之一。通過多種方法,使濫水段的軟土路基的處理取得成功,為貴昆鐵路按時鋪軌作出了貢獻。為表彰他的突出成績,在1966年中華人民共和國國慶節,他作為鐵路系統的兩名科技代表之一,被邀請上天安門城樓與中央領導一起觀禮。在所采用的軟土路基處理技術中,有不少創新,如成功地用樁排架作斜坡軟土路堤坡腳下埋式支擋,在國內是首例,國外也未見報道。滬昆高速鐵路鋪軌一個月后,他立即主持編寫了濫水段軟土路基病害處理總結,全面介紹了各個處理工點的技術資料,是一份寶貴的技術檔案。
軟土地基的破壞試驗
新港港區地基為新吹填的飽和淤泥質軟土,厚度超過20米,處理難度大。他提出短密砂樁和氧化鈣樁處理的方案,在現場的原型鐵路線上,用運梁平板車裝載鋼軌進行列車運行動載試驗和軟土地基的破壞試驗,觀測加固效果。這類原型試驗在國內尚屬首次,取得了較滿意的結果。唐山地震,新港屬八度異常區。震后調查,經短密砂樁處理的鐵路線路基本保持良好,而鄰近未處理的路堤出現坍滑,特別是有些地段采用大換填砂處理的線路,軌道發生劇烈的水平和垂直向的扭曲變形。鮮明的對比,證明了該處理方法的優越性,在新港得到大面積推廣。氧化鈣樁后來也被工業與民用建筑系統采用。
飛機場站坪的軟基加固工程
他指導了深圳飛機場軟土地基的試驗工程,以及飛機場站坪的軟基加固工程。在大面積軟土地基采用排水固結法處理時,由于水平砂墊層排水路徑過長,阻力大,使地基沉降曲線過早出現趨于穩定的假象。他發現并及時抓住了這一現象,提出設計集水溝人工抽水的方法,消除了這一假象,保證了施工質量。
人物評價
周鏡是“成昆鐵路新技術”項目的主要參加者之一,為路基土工的理論和技術的提高和發展,作出了較系統和突出的貢獻。(中國工程院評)
周鏡院士是鐵路路基土工技術主要開拓者之一,為中國巖土工程的發展奠定了不可磨滅的貢獻。(中國鐵道科學研究院集團有限公司評)
周鏡院士是新一代科研人員學習的榜樣,科研人員要傳承學習周鏡院士等老一輩科研工作者矢志報國、科學求真的可貴精神和高尚境界。(中國鐵道科學研究院黨委書記王君歷評)
參考資料 >
周鏡.中國工程院.2024-09-14