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陈祖煜
(1943-)

    陈祖煜,中国科学院院士,中国水利水电科学研究院教授级高级工程师。水利水电、土木工程专家。

    陈院士生于1943年2月。1960年在上海向明中学完成了高中学业,同年考入了清华大学, 1966年毕业于清华大学水利系。毕业后,曾有十余年在水利水电的第一线从事地基处理和水库的设计、施工工作。在此期间曾荣获“北京市科技先进工作者”称号。1979年作为我国第一批访问学者赴加拿大Alberta大学进修,从师于著名的土力学专家Morgenstern教授。在两年的留学生活中,他旁听了土木系岩土专业的全部研究生课程,同时开展研究工作。1981年返回祖国,在中国水利水电科学研究院工作。

   我国是一个地质灾害发生十分频繁、损失极为严重的国家,而屡屡发生的滑坡地质灾害已经造成重大的人员伤亡和巨大经济损失,一直是各级领导和工程技术界广泛关注和高度重视的重要领域。陈院士用毕生的精力,投入到了这一领域的研究中。他在学术上执着探索,不断取得新的成就。

    陈院士早期的工作是在理论和分析计算方法两个方面完善了边坡稳定分析领域中著名的Morgenstern-Price法。其主要贡献为对这一方法的数学力学表达和理论内涵做出了重要改进,给出了力和力矩平衡方程式的解析解,并根据剪应力成对原理提出了求解该方程所必需的边界条件。用严格的解析方法推导出土体力和力矩平衡微分方程式,并获得闭合解;推导了用牛顿法求解力和力矩平衡方程所需的各项导数的计算公式,解决了各种稳定分析严格方法长期未能解决的数值计算收敛困难的问题;提出对土条侧向力的假定必须满足的边界条件,以保证剪应力成对的原理不受破坏,以此全面改进了在边坡稳定分析领域中具有重要学术地位的Morgenstern-Price法。1983年,在Morgenstern-Price法发表以后的18年,一个以Chen和Morgenstern署名的新方法出现在加拿大岩土工程学报,这一新的完善的方法引起了国际土力学界的重视。并已于2003年纳入“碾压式土石坝设计规范”(SL272-2001)。

    回国后,他继续开展边坡稳定分析研究工作,在加拿大岩土工程学报上发表两篇论文,提出确定临界滑裂面的数值方法。在使用非直接搜索法即牛顿法进行最优化方法计算时,提出对海色矩阵负阵的迭代初值不同于常规方法的处理,解决了牛顿法在边坡分析中的收敛问题。第一次提出通过随机搜索和最优化方法结合的途径确定最小安全系数,有效地解决了在自由度较多的情况下无法找到整体极值的问题。
1998年,他将改进后的Morgenstern-Price法推广到主动土压力领域,克服了传统的库仑主动土压力理论不适用于柔性支挡结构(如锚拉、支撑、悬臂墙)的缺点,实现了土力学创始人Terzaghi 教授提出的通过引入力矩平衡条件建立统一的主动土压力分析方法的构想。论文发表于加拿大岩土工程学报。

    从上世纪90年代开始,陈院士将研究工作重点放在建立一个理论体系更为严格的边坡稳定分析方法上面,提出了建立在斜条分法基础上的极限分析上限解的微分方程以及相应的解析解,获得了和20年代Prandtl和50年代苏联索科洛夫斯基提出的闭合解完全一致的结果(误差小于1%)。这一理论体系严格的新方法为传统的地基承载力领域摆脱一系列经验修正系数创造了条件。
进入二十年代初,陈院士的研究工作又实现了新的突破。他与他的合作者将上述从二维推广到三维。分别在加拿大岩土工程学报和国际岩石力学与采矿工程学报上发表了相应的研究成果。

    在长期的理论研究和实际工作中,陈院士一直在思考一个有关滑坡机理的根本性认识问题。在滑坡发生那一刻,一个原先十分完整的岩体为什么会突然“粉身碎骨”。两院院士潘家铮教授为此提出过一个著名的“最大最小原理”。他认为,边坡和有生命的物体一样,受“生存原则”的支配。也就是说,在边坡“死亡”、滑坡发生那一刻,它的抵抗力将达到最大。

    在“国际岩石力学与采矿工程学报”发表的论文中,陈院士提出的一个楔体稳定分析的广义解,对这一特定的领域,他以无懈可击的数学力学推导,证明了在剪胀角等于摩擦角,即 , (摩尔-库仑相关联流动法则成立)时,,从而使最大原理在楔体稳定领域得证。也修正了已经在国内外使用了半个世纪的教科书经典方法,获得了中国学者向传统方法挑战的独创性学术成果。

    陈院士出版著作7部(独著1部,合著3部,参与编写专著3部),发表论文120余篇,上述研究成果构成了一个具有坚实理论基础和严密数学力学内涵,覆盖边坡稳定、土压力和地基承载力三个领域的二、三维极限分析方法体系。

    陈祖煜十分重视研究工作的推广应用。他编制的边坡稳定分析程序STAB经过水利部水电规划设计院鉴定,列为土石坝设计专用程序,经过近20年的推广和应用,该程序已成为拥有141个合法用户的重要的行业专用计算机软件。已在国内外一百多家工程、科研单位和高校获得广泛的应用。提出了解决小湾、天生桥、漫湾、二滩、天荒坪等大型工程滑坡险情的工程措施并成功实施。

    在从事理论研究工作的同时,陈院士一直十分重视研究和解决工程建设中的有关建筑物和边坡抗滑稳定的问题。1989年,正在建设中的天生桥和漫湾水电站发生滑坡,他分别作为电力部重点科研项目的主要参加人和负责人,在全面分析滑坡机理的基础上提出了正确的边坡抢险和加固对策,使工程摆脱了困境,确保了工程顺利进展。

    云南务坪水库大坝是修建在深32m厚的淤泥质粘土上成功的范例,将软基筑坝的世界纪录从43m提高到52m。陈院士和他的同事们深入研究并总结处理软基上筑坝的经验和措施,为以后软基上筑坝提供了理论基础和可贵的施工经验。

    陈祖煜长年奔波于滑坡和水电建设工地,在韩城、漫湾、天生桥二级、二滩、天荒坪、大水沟、恶滩等工程面临滑坡险情时,亲赴现场,运用他渊博的知识协助解决难题。他曾任三峡、小浪底、李家峡、东风、宝珠寺、徐村、紫坪铺等大型水利工程的大坝安全鉴定专家组成员。1998年以来,他作为世界银行长江干堤加固项目督导团成员,先后9次赴现场检查设计和施工质量,在工程咨询中,他充分运用科研工作中创造性的理论成果和丰富经验,解决工程决策中的难题,如应用他关于Sarma法忽视了条间作用力方向两种可能性的发现,纠正了三峡3坝段抗滑稳定分析中一个不正确的成果;应用他在土压力和三维分析方面的研究成果,论证宜兴抽水蓄能电站混合坝的可行性等。

    1990至1995年,陈祖煜作为国家“八五”攻关项目“岩质高边坡稳定分析和软件系统”的负责人,以李家峡和龙羊峡工程为重点,主编了四卷八册500余万字的研究报告。研究成果确保了这些国家重点建设工程的顺利进展,经鉴定达到国际领先水平。国家计委、国家科委、财政部授予他国家“八五”攻关先进个人称号。

    陈院士曾荣获国家科技进步二、三等奖各1项、电力部科技进步一等奖2项、水利部科技进步二等奖1项、云南省科技进步二等奖1项、“茅以升土力学与基础工程大奖”1项。

    从1992年开始,陈祖煜一直为在中国召开一次国际滑坡会议而努力。先后赴新西兰、英国参加申办工作。2004年6月27日,陈院士终于成功申请到第10届国际滑坡会议主办权。中国终于圆了一个长达12年的梦。同年7月,中国学会收到国际学会的正式通知书,任命陈祖煜为第10届国际滑坡会议组织委员会主席。中国人将第一次以会议主席的名义站在讲台上,并作主题报告。

 

    简  历

    1943年2月13日出生于重庆市。
    1966年毕业于清华大学水利系。
    1967~1979 水利电力部第二工程局工作,参加官厅水库等工程。
    1979~1981 加拿大Alberta大学土木系进修。
    1982~至今 中国水利水电科学研究院工作,任工程师、高级工程师、教授级高级工程师。
    1984~1989 任中国水利水电科学研究院副院长职务。
    1989~1991 清华大学水利水电系学习,获工学博士学位。
    1992年6~10月 澳大利亚Monash大学土木系高级研究员。
    1994~2005 清华大学兼职教授
    1995年 被批准为博士研究生指导教师
    2005年 当选中国科学院院士。

    目前担任的学术兼职

    中国岩石力学与工程学会理事、常务理事。
    中国土木工程学会理事。
    中国土木工程学会土力学与岩土工程分会副理事。
    中国科学院力学研究所工程科学部科技委员会委员。
    岩土工程学报编辑委员会副主编。
    岩石力学与工程学报编辑委员会委员。

    荣誉和科技成果获奖情况

    1977年10月在北京市科技大会上被授予北京市科技先进工作者称号。
    1989年“边坡稳定分析的极限平衡法”研究项目获能源部科技进步(论文)一等奖(1)。
    1992年“天生桥二级水电站岩质高边坡分析与治理研究”,电力部重点科研项目,获电力部科技进步应用二等奖。
    1993年“漫湾水电站左岸边坡稳定分析研究”,电力部重点科研项目,获电力部科技进步应用二等奖。
    1994年论文“边坡稳定分析的塑性力学上限解”,获第三届(1994-1995年度)中国土木工程学会优秀论文一等奖。
    1995年“漫湾水电站左岸边坡稳定分析研究”,电力部重点科研项目,获国家科技进步应用三等奖(1)。
    1995年“天生桥二级水电站岩质高边坡分析与治理研究”,电力部重点科研项目,获国家科技进步应用二等奖(6)。
    1995年被人事部授予国家有突出贡献的中青年专家称号。
    1996年“岩质高边坡稳定分析和软件系统”,国家“七五”攻关科研项目,获电力部科技进步应用一等奖(1)。
    1996年,国家计委、国家科委、财政部授予国家“八五”攻关先进个人称号。
    1997年“沟后面板砂砾坝失稳机理及溃决过程研究”,获水利部科技进步二等奖(2)。
    1998年获茅以升土力学与基础工程大奖。
    2004年“云南省务坪水库软基筑坝技术”,获云南省科技进步应用二等奖(1)。


    主要论著

    1. 陈祖煜,“土质边坡稳定分析-原理、方法、程序” ,中国水利水电出版社,2003(独著, 共560页,84万字)。
    2. 陈祖煜,汪小刚,杨健,贾志欣,王玉杰,“岩质边坡稳定分析-原理、方法、程序” ,中国水利水电出版社,2005(共810页,104万字)。
    3. 陈祖煜,周晓光,张天明,陈立宏,“务坪水库软基筑坝技术” ,中国水利水电出版社,2005(共200页,25万字)
    4. 朱伯芳、高季章、陈祖煜、厉易生, “拱坝设计与研究”, 中国水利水电出版社,2003(合著, 本人完成第7、第8章,共20万字).
    5. 陈祖煜,边坡稳定分析,“土工计算机分析”第5章,主编:龚晓南. 中国建筑工业出版社, 2000. 215-231.
    6. 陈祖煜,汪小刚,极限分析数值方法,“土工计算机分析”,第6章,主编:龚晓南. 中国建筑工业出版社, 2000. 232-258.
    7. 陈祖煜,汪小刚, “岩质边坡工程”,中国大坝50年,第12章,中国水利水电出版社,主编:潘家铮、何璟. 2000,654-674.
    8. 陈祖煜,汪小刚,岩石高边坡失稳机理和分析方法,“岩石高边坡的变形与稳定”第5章, 主编:张有天、周维垣. 中国水利水电出版社, 1999, 86-107.
    9. 陈祖煜,汪小刚,岩质高边坡的加固技术,“中国水力发电工程,施工卷第二篇”第7章, 中国电力出版社. 主编:谭靖夷, 2000, 129-147.
    10. 陈祖煜,土工数值分析(一):土体稳定极限平衡和极限分析. 高等土力学. 主编:李广信.. 中国水利水电出版社,2004. 323-399.
    11. 陈祖煜,土工数值分析(二):渗流、应力应变和固结的有限元方法.. 高等土力学.主编:李广信.. 中国水利水电出版社. 2004. 400-446.
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    64. 陈祖煜, 张建红, 汪小刚. 岩石边坡倾倒破坏稳定分析的简化方法, 岩土工程学报, 1996,第18卷, 第6期,92-95.
    65. 陈祖煜, 高锋,地基承载力的数值分析, 岩土工程学报, 1997, 第5期, 1-8.
    66. 陈祖煜, 潘家铮最大最小原理的证明, 清华大学学报, 1998 , 第1期, 6-13.
    67. 陈祖煜, 岩质高边坡稳定分析和软件系统, 水力发电,1998,第1期,48-51.
    68. 陈祖煜,水电建设中的高边坡工程,水力发电, 1999  No.10
    69. 陈祖煜,孙玉生,2000,长江堤防崩岸机理和工程措施探讨。中国水利,第2期,28-29。
    70. 陈祖煜, 汪小刚, 王玉杰, 王剑, 陆峰. 拱座稳定的三维极限分析, 水利学报,2001,第8期,1-6.
    71. 陈祖煜, 弥宏亮, 汪小刚. 边坡三维稳定分析的极限平衡法, 岩土工程学报,2001,第5期,525-529.
    72. 陈祖煜,陈立宏,对重力坝设计规范中双斜面抗滑稳定分析公式的讨论意见,水力发电学报,2002,No.2, 101-108.
    73. 陈祖煜,黄文熙讲座:土力学经典问题的塑性力学上、下限解,岩土工程学报,2002,24(1): 1-11.
    74. 陈祖煜、陈立宏. 对重力坝设计规范中双斜面抗滑稳定分析公式的讨论意见,水力发电学报, 2002 No.2 101-107
    75. 陈祖煜, 陈立宏, 孙平,. 2004. 非线性强度指标边坡稳定安全系数取值标准的研究. 水力发电. 30(2): 17-20.
    76. 陈祖煜, 张文正, 浦婉华 ,黄达龙,三峡三期围堰斜墙土料采用剑桥模型及其在固结计算中的应用,中国土木学会, 土的抗剪强度与本构关系学术讨论会论文集, 1985, 266-274.
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    78. 陈祖煜, 邵长明,用最优化方法搜索最小安全系数的一个改进,岩石力学在工程中的应用,第二次全国石力学与工程学术会议论文集,知识出版社,1989, 第12期,71-75.
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