谷德振先生(1914.8.13—1982.6.21),河南密縣(現(xiàn)新密市)人,我國著名的地質(zhì)學(xué)家、工程地質(zhì)學(xué)家,中國工程地質(zhì)學(xué)的奠基人和開拓者,1980年當(dāng)選為中國科學(xué)院學(xué)部委員(院士),曾任第三屆全國人大代表。1979年1月加入中國共產(chǎn)黨。
1942年畢業(yè)于西南聯(lián)合大學(xué)地質(zhì)地理氣象學(xué)系,早期從事礦產(chǎn)資源、區(qū)域地質(zhì)研究;爾后成為李四光助手,開始構(gòu)造地質(zhì)與地質(zhì)力學(xué)的研究。1950年服從國家需要走上了工程地質(zhì)事業(yè)的道路,曾任中國地質(zhì)工作計劃指導(dǎo)委員會(地質(zhì)部)治淮工程地質(zhì)隊隊長、地質(zhì)部武漢長江大橋工程地質(zhì)隊隊長、長江流域規(guī)劃辦公室地質(zhì)總工程師、地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究所副所長、中國科學(xué)院地質(zhì)研究所水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究室主任、中國地質(zhì)學(xué)會工程地質(zhì)專業(yè)委員會首屆主任委員等。
他從治淮工程的工程地質(zhì)起始(1951年)到二灘水電站工程地質(zhì)研究為止(1982年),連續(xù)開展工程地質(zhì)研究32年。不僅開展了水利水電工程,而且還從事鐵路、礦山、國防、核爆、核電站等工程地質(zhì)工作,以及喀斯特、水文地質(zhì)、水庫地震等專題研究。經(jīng)多年實踐,創(chuàng)建了具有我國特色的、新的分支學(xué)科——巖體工程地質(zhì)力學(xué)。
2014年谷德振先生誕辰一百周年之際,曾因工作關(guān)系長期與谷先生接觸的原水利電力部部長、中國工程院院士錢正英欣然為谷先生題詞“一代宗師”。
求學(xué)地質(zhì),早期從事礦產(chǎn)資源、
區(qū)域地質(zhì)與構(gòu)造地質(zhì)研究
1914年8月13日,谷德振出生于河南省密縣(現(xiàn)新密市)谷垌村。該地是產(chǎn)煤的地方,其父經(jīng)營煤炭,經(jīng)濟條件較好,為谷德振的求學(xué)提供了經(jīng)濟基礎(chǔ)。他在縣城讀完初中后,就到北京上高中。1936年,谷德振從北京育英中學(xué)畢業(yè),考取國立北京大學(xué)。基于當(dāng)時知識界“實業(yè)救國”的思想和豫西山地豐富的煤炭資源,以及父親從事采煤業(yè)的影響,青年谷德振選擇了地質(zhì)專業(yè)。
正當(dāng)他壯志滿懷、刻苦求知的時候,1937年“七七事變”,平津淪陷。北京大學(xué)、清華大學(xué)、南開大學(xué)三校師生輾轉(zhuǎn)到昆明成立了西南聯(lián)合大學(xué)。此時的谷德振因身染重疾,盤纏不濟,難以隨遷,便休學(xué)回家養(yǎng)病,期間曾駐足河南大學(xué),一為治病,二是不想荒廢學(xué)業(yè)而借機聽課。1937年底谷德振回到家鄉(xiāng)密縣,在家養(yǎng)病期間參加了密縣抗日救國動員委員會、中國青年救國會的抗日宣傳活動,在返校前的幾個月還到小學(xué)任課。
1939年5月,谷德振經(jīng)武漢、長沙、桂林、南寧,取道鎮(zhèn)南關(guān)(今友誼關(guān))進入河內(nèi),轉(zhuǎn)乘火車(滇越鐵路)到達蒙自后轉(zhuǎn)赴昆明,在國立西南聯(lián)合大學(xué)地質(zhì)地理氣象系復(fù)學(xué)。在西南聯(lián)大讀書時,谷德振的同班同學(xué)中后來有劉東生、顧知微、陳夢熊、郝怡純、馬杏垣、穆恩之、韓德馨等先后當(dāng)選為中國科學(xué)院學(xué)部委員(院士)。
1942年,谷德振從西南聯(lián)合大學(xué)畢業(yè)后被四川省地質(zhì)調(diào)查所(所址:重慶上清寺)錄用,先后受聘技佐、技士。1942~1945年間,他在時任四川省地質(zhì)調(diào)查所所長的著名地質(zhì)學(xué)家侯德封的指導(dǎo)下,與錢尚忠、楊敬之、曹國權(quán)等同仁,先后圍繞大渡河下游砂金礦、鋁土頁巖,南江-旺蒼地區(qū)變質(zhì)巖中的石墨、大理巖與石棉、重晶石和金礦,以及四川自流井鹽礦等開展區(qū)域地質(zhì)與礦產(chǎn)資源調(diào)查。
川滇黔地區(qū)山高谷深,舟楫不便,當(dāng)時人煙稀少,工作十分艱難。谷德振曾多次講到當(dāng)時的困難情形,所謂野外補助每天不過幾分錢,連布襪都買不起,常常是光著腳穿草鞋跋山涉水。困難不僅僅是生活上的,而工作條件上的困難更大。一般都是在地質(zhì)工作的“空白”區(qū),別說地質(zhì)資料,連地形圖都沒有,全部靠羅盤,一邊測地形一邊查地質(zhì)。谷德振說他的地質(zhì)基本功就是那時練就的。在此期間,谷德振與同仁合作撰寫并發(fā)表了多篇論文:
“大渡河下游砂金地質(zhì)”(錢尚忠與谷德振)
“南江旺蒼間地質(zhì)”(楊敬之與谷德振)
“四川南江旺蒼間火成巖體之侵入時代”(楊敬之與谷德振)
“大渡河下游沙灣五渡溪一帶鋁土頁巖”(錢尚忠與谷德振)
“四川自流井鹽礦地質(zhì)”(曹國權(quán)與谷德振)
“四川酉陽重晶石、螢石礦地質(zhì)”(段國璋與谷德振)
1944年11月,中國地質(zhì)界元老、著名地質(zhì)學(xué)家李四光,帶領(lǐng)部分中央研究院地質(zhì)研究所人員,從廣西桂林來到重慶,在侯德封的安排下,中研院地質(zhì)研究所人員入住上清寺小龍坎四川省地質(zhì)調(diào)查所內(nèi)。在重慶期間,李四光作了“從地質(zhì)力學(xué)觀點看中國山脈之形成”的學(xué)術(shù)報告,并分五講作了《地質(zhì)力學(xué)的基礎(chǔ)與方法》的學(xué)術(shù)講演,對地質(zhì)力學(xué)理論做了系統(tǒng)闡述。谷德振深受啟發(fā),思考著如何把對構(gòu)造地質(zhì)的興趣與地質(zhì)力學(xué)相結(jié)合,歷史的機遇就此確立了谷德振的研究方向。
1945年冬在中央研究院地質(zhì)研究所門前
(前排中為李四光夫婦,第二排右1為谷德振)
1959年李四光先生七十大壽時師生合影(前排中為李四光夫婦,后排右4為谷德振)
1946年初,谷德振作為李四光的助手轉(zhuǎn)入中央研究院地質(zhì)研究所,先后受聘助理員、助理研究員。抗戰(zhàn)勝利后李四光移居重慶北碚養(yǎng)病,谷德振、吳磊伯常陪李四光去北溫泉公園附近觀察地質(zhì)構(gòu)造,他們在侏羅系石英砂巖中,發(fā)現(xiàn)一個剝落出來的圓柱體,其周圍展布著小型的弧形褶皺和斷裂的地質(zhì)現(xiàn)象。4月間,李四光派谷德振和吳磊伯進一步考察重慶北碚地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造,精確測量侏羅系石英巖中那些彎曲的斷裂面,李四光不僅數(shù)度負病到現(xiàn)場指導(dǎo),還對其研究報告進行審閱。谷德振在工作中有較多機會聆聽李四光的教導(dǎo),更扎實地學(xué)習(xí)和理解地質(zhì)力學(xué)的理論基礎(chǔ)與方法,還在李四光直接指導(dǎo)下,開展構(gòu)造模擬試驗(俗稱泥巴試驗),從不同的實驗材料和力的作用方式下觀察構(gòu)造形變,從而分析地殼運動方式。
20世紀(jì)40年代末在南京
1947年6~7月,谷德振與孫殿卿在浙江省桐廬與諸暨做野外調(diào)查,重點研究李四光先生提出的桐廬帚狀構(gòu)造。1947年11~12月,谷德振多次與馬振圖、孫殿卿等同仁,赴南嶺東段(即贛南地區(qū))分別對贛南山字型構(gòu)造特征、永豐變形礫巖和大吉山、大際坑兩處鎢礦進行深入調(diào)查。1948年奉李四光之命,在室內(nèi)又開展了不同粘土材料、不同含水量和不同糙度基底的、系統(tǒng)的構(gòu)造模擬實驗。谷德振在中研院地質(zhì)所期間發(fā)表的研究成果有:
“從節(jié)理發(fā)育之狀況討論重慶北溫泉附近之地質(zhì)構(gòu)造及溫泉成因”(谷德振)
“江西永豐縣梁坊橋變形礫巖”(谷德振)
“贛南山字型構(gòu)造之脊柱與其他構(gòu)造線之干擾”(馬振圖與谷德振)
“江西南豐大際坑鎢礦”(馬振圖與谷德振)
“浙江桐廬分水間之構(gòu)造系統(tǒng)及其干涉關(guān)系”(孫殿卿與谷德振)
“浙江桐廬附近帚形構(gòu)造與其他小型構(gòu)造之關(guān)系”(孫殿卿與谷德振)
其中,“從節(jié)理發(fā)育之狀況討論重慶北溫泉附近之地質(zhì)構(gòu)造及溫泉成因”和“江西永豐縣梁坊橋變形礫巖”兩篇論文是這個時期的代表作,是兩篇應(yīng)用地質(zhì)力學(xué)基礎(chǔ)理論與方法研究小構(gòu)造的典型范例。
1949年1月13日,中研院地質(zhì)所許杰、趙金科、斯行健、孫殿卿、張文佑、劉之遠、吳磊伯、馬振圖、谷德振、陳慶宣、徐煜堅等11人,在張文佑住處密商地質(zhì)研究所同仁反對搬遷的誓約。4月23日南京解放,研究所在李四光和留所同仁的努力下,完整地保存下來。1949年11月1日,中國科學(xué)院正式成立,原中央研究院地質(zhì)研究所完整地歸屬于中國科學(xué)院并接受后期的調(diào)整。1950年4月,根據(jù)東北建設(shè)需求,喻德淵(后任長春地質(zhì)學(xué)院院長)、谷德振、戴廣秀、李錫之等11人組成中國科學(xué)院北滿地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查隊,赴雙鴨山、北滿等地開展地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查。調(diào)查隊通過4個多月的工作,對完達山及小興安嶺的地質(zhì)構(gòu)造和煤礦、鐵礦資源有了初步了解。調(diào)查工作結(jié)束后,谷德振撰寫了一篇題為“北滿地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查隊小興安嶺之行”的論文,1951年發(fā)表于《科學(xué)通報》第二卷二期。
轉(zhuǎn)行工程地質(zhì),成功地將地質(zhì)力學(xué)理論與方法應(yīng)用于工程地質(zhì)研究
治淮工程(1951-1953年)
1950年8月25日,政務(wù)院會議通過了全國地質(zhì)機構(gòu)設(shè)立意見,即設(shè)立:一會(中國地質(zhì)工作計劃指導(dǎo)委員會)、兩所(中國科學(xué)院地質(zhì)研究所和中國科學(xué)院古生物研究所)、一局(礦產(chǎn)地質(zhì)勘探局)。同年9月,谷德振在結(jié)束北滿地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作回到南京后,他和戴廣秀被借調(diào)到中國地質(zhì)工作計劃指導(dǎo)委員會(當(dāng)時全國地質(zhì)工作的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu))工作。1952年9月1日中央人民政府地質(zhì)部成立,中國地質(zhì)工作計劃指導(dǎo)委員會隨即撤銷,谷德振轉(zhuǎn)入地質(zhì)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)局。
淮河發(fā)源于河南省桐柏山,由于黃河多次奪淮,長期受黃河泛濫淤積,水系紊亂,河溝淤阻,宣泄不暢。加上降雨時空分布很不均勻,域內(nèi)洪澇災(zāi)害頻發(fā),沿淮人民苦不堪言。1950年,中央人民政府決定治理淮河。1951年毛澤東主席發(fā)出了“一定要把淮河修好”的偉大號召。1951年春,谷德振急國家所急,毅然投身于當(dāng)時在中國正處初創(chuàng)時期,力量尚為薄弱的工程地質(zhì)研究中。他“第一次身負重擔(dān)走上了自己從未走過的路,困難是很多的,要學(xué)的知識也很多,但又沒有時間,沒有資料,只好向大自然學(xué)習(xí),起早貪黑翻山越嶺,調(diào)查庫內(nèi)外地質(zhì)”。
20世紀(jì)50年代谷先生在治淮工程做野外調(diào)查
1951~1953年期間,谷德振全身心地投入到轟轟烈烈的治淮工程,他帶領(lǐng)戴廣秀、夏其發(fā)、農(nóng)開清、何鑒榮、張鑒模等人組成的地質(zhì)部淮河工程地質(zhì)隊完成了佛子嶺、響洪甸、梅山、磨子潭、南灣、薄山、白沙、出山店等10個水庫及其大壩的工程地質(zhì)勘查,根據(jù)地質(zhì)條件和工程設(shè)計的技術(shù)要求,進行工程地質(zhì)評價,為壩區(qū)、壩址、壩線的選擇和水工設(shè)計、基礎(chǔ)處理都提供了可靠的依據(jù),并起了關(guān)鍵性的作用。他們編寫了11份勘查報告,發(fā)表了3篇科學(xué)論文,其中“大別山的東北角”發(fā)表于1951年《科學(xué)通報》第2卷第12期;“淮河流域的地質(zhì)構(gòu)造”發(fā)表于1954年《科學(xué)通報》第4期;“淮河上游東西向構(gòu)造線對水工建筑物的影響”發(fā)表于1954年《地質(zhì)知識》第6期。
治淮工程的實踐證實了“根據(jù)具體地質(zhì)現(xiàn)象,應(yīng)用地質(zhì)力學(xué)理論所做的推測工作,是符合工程需要的,布置的勘探工作,大體上是適宜的;所提出的基礎(chǔ)處理意見,也是能切合實際的”。他們的工作深受治淮工程指揮部的領(lǐng)導(dǎo)和設(shè)計工程師們的肯定與支持。
1955年6~7月,時為地質(zhì)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)局技術(shù)負責(zé)人的谷德振應(yīng)淮委之約,懷著對治淮工程的眷戀,又到河南平頂山沙河上游的白龜山水庫和昭平臺水庫,以及汝河紫羅山水庫和灌河鲇魚山水庫、潢河龍山水庫等10多個水庫壩區(qū)開展工程地質(zhì)調(diào)查。1956年秋,谷德振與戴廣秀完成“淮河流域規(guī)劃地質(zhì)總論與工程地質(zhì)分論”的編制,并組織中國科學(xué)院地質(zhì)研究所陳墨香、王鈞、鄧孝等開展淮河中游峽山口壩區(qū)地質(zhì)調(diào)查。此后,他又多次提供出山店、南灣、薄山等水庫相關(guān)工程地質(zhì)問題的咨詢。
在淮河治理工程中,谷德振先生踏遍了淮河及其支流——淠河、潁河、臻頭河、獅河、史河、游河、沙河、汝河等大小8條河流兩岸,為近20座大中型水庫及其大壩的建成付出了辛勤的勞動。他的勞動,早已結(jié)出勝利之果,一座座水庫沿河而出,總庫量達到上百億立方米,有效地控制著洪水,上億畝的農(nóng)田不再受洪水的淹沒,可灌溉的耕地由0.12億畝增長到1.1億畝,初步形成了以京杭運河與淮河干流為骨干的江淮湖海相通的水運網(wǎng)。
長江第一橋——武漢長江大橋的選址
(1954-1955年)
“一橋飛架南北,天塹變通途”,這是人們對長江上建橋的美好愿望。1953年,在武漢1200米江面上建設(shè)八墩九孔鋼結(jié)構(gòu)的長江大橋進入了技術(shù)設(shè)計的緊張階段,不但需要精良的技術(shù)條件,還需要安全可靠的橋基。為了能夠及時提供可靠的技術(shù)設(shè)計所需要的水文地質(zhì)工程地質(zhì)資料,地質(zhì)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)局又組織由谷德振、農(nóng)開清、何鑒榮、張治平、李梅玲等人組成的隊伍,參與這項宏偉的工程建設(shè)。
1954年武漢長江大橋勘查時與地質(zhì)隊員們合影(前排左4為谷德振,左3為蘇聯(lián)專家)
1954年春,谷德振受命負責(zé)武漢長江大橋地質(zhì)勘測工作,任地質(zhì)部武漢長江大橋地質(zhì)隊隊長。當(dāng)他凝視波濤洶涌的江面,梳理到工地后所看到的江底資料和巖芯,發(fā)現(xiàn)與岸上地層無法比對,鉆孔所獲得巖芯都是石灰?guī)r,從何處來?一連串的疑問,使他感覺到?jīng)]有搞清楚地質(zhì)背景,缺乏區(qū)域地質(zhì)基礎(chǔ)的支撐。他果斷決定,暫停水上鉆探,鉆機上岸打地質(zhì)斷面。他請農(nóng)開清、李梅玲等人負責(zé)鉆探,在岸上打幾個剖面,自己和幾位同志跑區(qū)域地質(zhì)。原先鉆孔揭示出的河槽中的石灰?guī)r,在兩岸都沒有出露,弄不清其來源,于是區(qū)域組跑到距武漢上百公里遠處的大冶精細觀察與測量地層,先建立了區(qū)域的地層柱狀剖面,把地層搞清楚了,查清了武昌-漢陽地區(qū)的地質(zhì)背景,原來是該區(qū)發(fā)育有以三疊系為中心的,近東西走向的,強烈向南倒轉(zhuǎn)的向斜構(gòu)造。他們用所建立的大冶地層柱狀圖揭示的地層層序推測江底地層巖性,發(fā)現(xiàn)長江在武昌-漢陽地段是處在一個落差(距)很大的地塹,而且棲霞灰?guī)r變薄也是斷層之故。
地層展布搞明白了,他們重新布鉆,其結(jié)果與大冶地層對比完全一樣,于是他們在分析制圖過程中,把覆蓋層剝?nèi)ィ瑯蚨蓞^(qū)剝皮地質(zhì)圖告成。看上去是花了一些時間跑區(qū)域地質(zhì),但建立了地層柱狀圖,掌握了不同時代地層的巖性組合,工程地質(zhì)問題也就明了了。基于這個基本概念,勘探工程量大大減少。針對各橋渡線的不同地質(zhì)條件布置水上鉆探工作,其結(jié)果證實了他們的推斷,作到了事半功倍。
武漢長江大橋橋址剖面圖
1954年夏天,遇上了長江特大洪水,而且持續(xù)時間長。谷德振、農(nóng)開清和他們的同事們,面對的是水深流急、風(fēng)浪狂襲的深水鉆探作業(yè)條件和緊迫的工期要求。為了獲得技術(shù)設(shè)計所需橋基巖層的工程地質(zhì)條件、覆蓋層物理力學(xué)性質(zhì)和基巖水文地質(zhì)資料,他們拼裝了二組大型鉆探船,每船安裝5臺500型鉆機,以決戰(zhàn)的架勢苦戰(zhàn)天險。地質(zhì)人員與水手、鉆工、測量人員密切配合,經(jīng)歷了狂風(fēng)暴雨、駭浪驚濤、酷暑、嚴(yán)寒的洗禮,終于高質(zhì)量地完成了橋渡線比選的鉆探主體任務(wù),為大橋選擇了最佳橋位,時任鐵道部大橋局局長的彭敏十分欽佩他們的工作。這一成就不能不使當(dāng)時的蘇聯(lián)專家組長K.C.西林和馬舒柯夫等人交口稱贊。
武漢長江大橋橋渡線的水上鉆探
繼后,他們就建議的第五方案橋渡線的工程地質(zhì)條件進行了縝密的研究分析,提出相應(yīng)工程建議,并就7號橋墩破碎炭質(zhì)頁巖夾燧石層的基礎(chǔ)構(gòu)筑方法進行研究。他們采用高壓射水沖擊的方法,將碎石渣沖出,再以重錘把樁打到基巖中十七八米,通過加載試驗,證明結(jié)果是可靠的,這一結(jié)果解決了7號橋墩基礎(chǔ)的構(gòu)筑方法——高壓射水沖刷錘擊及引泥法的下沉鋼筋混凝土管樁。他們的橋渡線勘測結(jié)果,摸清了江底工程地質(zhì)條件,催生了大橋工程局以K.C.西林為首的蘇聯(lián)專家組“大型管樁鉆孔法”,而7號橋墩基礎(chǔ)構(gòu)筑方法的研究結(jié)果又使“大型管樁鉆孔法”遇到的難題得以解決。這樣,橋墩下部基礎(chǔ)改用新型管樁結(jié)構(gòu),替代了氣壓沉箱基礎(chǔ),橋梁建筑最困難的環(huán)節(jié)——基礎(chǔ)工程被突破。
武漢長江大橋在1954~1955年技術(shù)設(shè)計過程中,橋渡區(qū)經(jīng)過詳細勘測,開展了第五、六、七、八橋渡線方案的地質(zhì)鉆探,解決了第五方案7號橋墩破碎的炭質(zhì)頁巖夾燧石層的基礎(chǔ)構(gòu)筑方法后,決定采用第五方案(橋渡線經(jīng)左岸龜山南側(cè)越長江直赴右岸蛇山),并通過了武漢長江大橋橋渡線比選鑒定。1955年7月經(jīng)中央人民政府審查批準(zhǔn),全橋施工歷時2年,經(jīng)最后的技術(shù)鑒定,武漢長江大橋于1957年10月15日正式通車。
近兩年成功高效的工程實例再一次證明,谷德振先生所強調(diào)的,也是他一生所奉行的“基礎(chǔ)地質(zhì)、野外調(diào)查是根本”,“區(qū)域地質(zhì)背景不搞清楚,只搞橋基的勘探工作,是不能把問題弄清楚的”硬道理。深水鉆探、河槽剝皮地質(zhì)圖編制以及協(xié)助設(shè)計并開創(chuàng)大型管樁鉆孔法等,都說明他對工程技術(shù)的把握與駕馭。最后同何鑒榮、農(nóng)開清、張治平等完成“武漢長江大橋工程地質(zhì)報告”,并分別于1956、1958年在《地質(zhì)知識》、《科學(xué)紀(jì)錄》新輯和《水文地質(zhì)工程地質(zhì)》等刊物上發(fā)表了“武漢長江大橋工程地質(zhì)勘探”、“武漢長江大橋工程地質(zhì)”、“從工程地質(zhì)條件談武漢長江大橋的基礎(chǔ)處理”等3篇論文。在武漢長江大橋工作期間,谷德振還受聘為鐵道部大橋局技術(shù)顧問委員會顧問。
武漢長江大橋勝利建成后,我國緊接著在南京、蕪湖、宜都等多處建橋,每座橋建設(shè)都盼望谷先生去定橋址線。谷先生于1958~1959年間指導(dǎo)中科院地質(zhì)所許印官(后改名為許兵)、劉春有對南京長江大橋進行橋址工程地質(zhì)研究,1959~1961年間指派中科院地質(zhì)所高名修,進行宜昌-枝江間選橋工程地質(zhì)研究。谷德振因南京長江大橋的成功建設(shè),獲得了國家科技進步特等獎(集體)。
長江流域規(guī)劃
(1955-1956年)
長江是我國最長的河流,擁有雅礱江、大渡河、岷江、嘉陵江、烏江、湘江、漢江、贛江等眾多的支流,其流域面積廣闊。1953年毛主席提出首先要編制長江流域規(guī)劃,為全面長期治理與利用長江及其資源打基礎(chǔ)。1955年中央決定全面開展長江流域綜合利用規(guī)劃的編制工作。
長江流域示意圖
地質(zhì)工作是制定和實施江河綜合利用規(guī)劃不可或缺的基礎(chǔ)工作。離開流域范圍地質(zhì)論證與評價研究,江河治理與利用規(guī)劃及工程布局都不可能合理。長江流域綜合利用規(guī)劃編制工作始于1955年,以后又根據(jù)不同時期的具體情況和要求進行了修訂。1955~1959年編制的“長江流域綜合利用規(guī)劃要點報告”有五大組成部分:①以防洪發(fā)電為主的綜合利用水利樞紐開發(fā)規(guī)劃,以三峽工程為主體,在長江干流和主要支流上興建70多座具有控制性的水利樞紐工程,總庫容量達2300×108m3,總裝機容量1.45108kW;②以防洪除澇為主的平原湖泊區(qū)綜合利用規(guī)劃;③以灌溉和水土保持為主的水利化規(guī)劃;④以航運為主的干流航道整治與南北運河規(guī)劃;⑤向相鄰流域引水的規(guī)劃。長江三峽工程和南水北調(diào)始終是長江流域綜合利用規(guī)劃的主要內(nèi)容。
編制規(guī)劃所需的地質(zhì)論證與評價工作任務(wù)十分艱巨。谷德振由于治淮工程中取得顯著實效與經(jīng)驗積累,以及武漢長江大橋橋址地質(zhì)難題破解的聲譽,時任長江流域規(guī)劃辦公室(簡稱長辦)主任的林一山慧眼識英雄,要請谷德振先生挑此重擔(dān),1956年6月谷德振被聘為長江流域規(guī)劃辦公室副總工程師。此間,地質(zhì)部成立了長江流域規(guī)劃地質(zhì)組,由谷德振負責(zé)組織領(lǐng)導(dǎo)規(guī)劃的地質(zhì)卷編寫工作,并具體主持地質(zhì)總論及其附圖的編制。為配合規(guī)劃要點報告的編制,在當(dāng)時地質(zhì)資料和地質(zhì)人員極其缺乏的情況下,動員了全國力量支援,其中包括中科院及下屬有關(guān)研究所、地質(zhì)部、電力工業(yè)部及其下屬勘察單位,有關(guān)大專院校等。
地質(zhì)卷共分四大篇:第一篇長江流域地質(zhì)總論,第二篇長江干流水利樞紐及水庫工程地質(zhì),第三篇長江支流水利樞紐及水庫工程地質(zhì),第四篇長江流域內(nèi)及其附近已建水利工程的工程地質(zhì)條件。其中,第一篇總論由谷德振組織編寫,包含序言(谷德振、孫永玉)、流域自然特征及自然區(qū)劃(施雅風(fēng))、地層(谷德振、孫永玉)、地質(zhì)史及古地理情況(谷德振、羅祥康)、大地構(gòu)造(張文佑、黃振輝)、地震(李善邦)、水文地質(zhì)(徐迺安、夏君嚴(yán))、礦產(chǎn)(謝家榮、羅祥康)、工程地質(zhì)分區(qū)(谷德振、張勇、李紹武、王福源)等8章;第二篇包括三峽樞紐、重慶樞紐和宜賓樞紐;第三篇包括贛江、漢江、湘江、資水、沅水、嘉陵江、岷江等幾條主要支流的流域地質(zhì)概論及若干骨干梯級的地質(zhì)條件;第四篇對流域內(nèi)已建的幾個中小型水庫的工程地質(zhì)條件概略介紹。
在地質(zhì)卷編寫過程中,對流域宏觀地質(zhì)條件,主要依靠已有的百萬分之一的地質(zhì)圖及相關(guān)文字資料、各類地質(zhì)文獻進行編制;對規(guī)劃梯級,有條件進行現(xiàn)場查勘的一般都進行實地查勘選址,沒條件的則從相關(guān)地區(qū)有關(guān)地質(zhì)圖件和文獻中查閱;對于重點工程(近期開發(fā)工程),有條件開展地質(zhì)勘測的都安排進行綜合性工程地質(zhì)勘測,有的河段進行了全河段的綜合工程地質(zhì)測繪。
1955年秋,谷德振組織的地質(zhì)卷·地質(zhì)總論及其附圖的編制工作開始了。他們盡最大可能搜集已有的地質(zhì)資料,編制了長江流域地質(zhì)研究程度圖、區(qū)域地層表位置示意圖、古地理圖、大地構(gòu)造概略圖、水文地質(zhì)分區(qū)圖、黑色、有色、特種、非金屬、煤田等礦產(chǎn)分布圖、工程地質(zhì)分區(qū)示意圖等共18種圖件。第一篇按時于1956年12月完成。這些成果不僅滿足了當(dāng)時流域規(guī)劃的需要,也為后來長江流域地質(zhì)研究和水利水電開發(fā)奠定了重要的基礎(chǔ)。
作為流域范圍內(nèi)地質(zhì)論證與評價的綜合表達,和滿足梯級開發(fā)比較方案選擇的需求,在蘇聯(lián)專家阿卡林的建議與協(xié)作下,谷德振和李紹武、張勇、王福源等人又利用這些圖件資料,編制的支撐規(guī)劃的綜合性核心圖件——長江流域工程地質(zhì)分區(qū)圖于1957年夏初步完成。為每個分區(qū)內(nèi)的未來水電工程建設(shè)規(guī)劃提供了宏觀依據(jù)。
追夢三峽工程
(1956-1982年)
長江在重慶市的奉節(jié)縣至湖北省的宜昌市之間為峽谷段,由上游到下游分別有瞿塘峽、巫峽與西陵峽,故稱作三峽。1954年長江發(fā)生百年不遇的特大洪水,淹沒農(nóng)田4775萬畝,淹房428萬間,淹死3.3萬多人,京廣鐵路停運100天,江漢平原與洞庭湖區(qū)損失慘重,中央提出了長江流域規(guī)劃編制與長江三峽水利工程建設(shè)的任務(wù)。谷德振在國家與人民受難時刻,再次接受了治理長江的任務(wù),開始了新的工程地質(zhì)生涯。
1955年8月,地質(zhì)部部長李四光接見長江流域規(guī)劃辦公室和蘇聯(lián)專家組N.Β.波波夫一行,并主持座談長江三峽有關(guān)問題,座談會上李四光請侯德封(時任中國科學(xué)院地質(zhì)研究所所長,1944年曾陪美國墾務(wù)局專家考察過三峽并參加三峽勘測隊工作)介紹了解放前三峽內(nèi)曾選的各壩址地質(zhì)勘測情況,請谷德振(時任地質(zhì)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)局技術(shù)負責(zé)人)介紹了長江流域的地質(zhì)背景。從此谷先生開始考慮三峽工程地質(zhì)勘查問題。
1956年初,谷德振與侯德封、袁復(fù)禮、李承三、張宗祜、張忠胤、任美鍔、馮景蘭等人組成的中國專家組與N.B.波波夫為首的蘇聯(lián)專家組共同組成中蘇地質(zhì)專家鑒定委員會,對嘉陵江北碚、重慶長江干流貓兒峽和三峽工程規(guī)劃河段進行地質(zhì)評估。
侯德封(前排左1)、袁復(fù)禮(前排右2)、谷德振(后排中)、張宗祜(后排左1)等與蘇聯(lián)專家合影
1956年夏,在中蘇地質(zhì)專家鑒定委員會對長江中游相關(guān)水利樞紐區(qū)地質(zhì)條件評估的基礎(chǔ)上,谷德振與侯德封撰寫了“中蘇地質(zhì)專家對長江水利樞紐的工程地質(zhì)報告”并上報,供領(lǐng)導(dǎo)決策參考。
1956年谷德振被地質(zhì)部任命為三峽工程地質(zhì)勘測隊(簡稱三峽隊)總工程師,開始挑起三峽工程地質(zhì)勘查的重任,開始涉足區(qū)域地質(zhì)與水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件的調(diào)查、多個擬選壩址的工程地質(zhì)勘查及庫區(qū)滲漏問題研究等一系列有關(guān)工作。在谷德振先生的指導(dǎo)下,三峽隊胡海濤(時任副總工程師)與李鄂榮等人建立了三峽地區(qū)地層層序,查清了地質(zhì)構(gòu)造,編制出湖北宜昌與四川重慶間的長江流域(三峽地區(qū))1:5萬地質(zhì)圖;籍傳懋等人查清了三峽區(qū)域水文地質(zhì)基本特征,劉廣潤等查清了三峽區(qū)域工程地質(zhì)條件;在此基礎(chǔ)上,胡海濤、劉廣潤、李鄂榮、趙運昌、蘇惠波等重點研究了位于黃陵背斜西部的花崗閃長巖巨大侵入體上的美人沱壩址的地質(zhì)構(gòu)造、風(fēng)化殼、地下水基本特征與工程地質(zhì)條件,郭希哲、盧耀如、朱學(xué)穩(wěn)等重點研究了位于黃陵背斜東部碳酸鹽巖區(qū)內(nèi)的南津關(guān)壩址的地質(zhì)構(gòu)造、喀斯特發(fā)育規(guī)律及其滲透性。該項研究大體上經(jīng)歷了三年,研究成果于1959年由地質(zhì)出版社正式出版了《水文地質(zhì)工程地質(zhì)論文集(2):三峽專集》。這項研究成果,為三峽水利工程建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。
地質(zhì)部三峽工程地質(zhì)勘測隊1956-1958年研究成果
1958年4月,谷德振撰寫了“長江三峽水利樞紐工程地質(zhì)問題”報告,就所暴露和爭議的問題,尤其是南津關(guān)、三斗坪兩個壩區(qū)比選進行了全面論述。在報告中,強調(diào)必須解決兩個核心問題:一是南津關(guān)喀斯特漏水;二是三斗坪火成巖裂隙性狀與風(fēng)化程度對建筑物穩(wěn)定性的影響以及建材問題。為搞清上述兩個基本問題研究,谷德振先生提出了十大專題,經(jīng)侯德封所長批示,轉(zhuǎn)呈中科院張勁夫副院長。此文,對以后長江三峽樞紐工程的地質(zhì)勘測工作起到了指導(dǎo)作用。
1958年6月,作為長江三峽水利樞紐地質(zhì)組牽頭單位,中國科學(xué)院地質(zhì)研究所主持召開了地質(zhì)組首次協(xié)商會議。主要議題是協(xié)商有關(guān)專題的研究計劃。出席會議的有:地質(zhì)研究所張文佑、谷德振、徐煜堅,地理研究所沈玉昌,地質(zhì)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)局張更生,地質(zhì)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究所胡海濤、戴廣秀、盧耀如,北京地質(zhì)學(xué)院王大純、彭一民,北京大學(xué)王乃樑等。這次會議為即將召開的科研會議和深化長江三峽水利樞紐工程地質(zhì)研究起到了促進作用。
繼后,中國科學(xué)院與水利電力部在武漢召開了長江三峽水利樞紐科學(xué)技術(shù)研究會議。邀請了全國各地科研單位和生產(chǎn)部門共82個單位的268人參加。會議圍繞兩個壩區(qū)問題進行了深入分析,確定了相關(guān)專題研究計劃。會后,向中央報送了“關(guān)于三峽水利樞紐科學(xué)技術(shù)研究會議的報告”。
1958年,長江流域規(guī)劃辦公室特別邀請?zhí)K聯(lián)專家到三峽考察。這次考察中,中蘇兩國專家就壩區(qū)選南津關(guān)灰?guī)r區(qū)還是選三斗坪結(jié)晶巖區(qū)問題上發(fā)生爭執(zhí)。以谷德振為代表的中方專家們,多數(shù)認為南津關(guān)壩段的喀斯特發(fā)育特征較復(fù)雜,修壩的復(fù)雜性不堪設(shè)想,認為宜選三斗坪結(jié)晶巖區(qū)。然而,蘇聯(lián)專家們及少數(shù)國內(nèi)專家傾向于選南津關(guān)灰?guī)r區(qū),有些專家還提出結(jié)晶巖區(qū)河床上存在深潭,說明有可能存在順河大斷裂,也有復(fù)雜的工程地質(zhì)問題,建議打過江平硐探查,雙方各持己見。為了解決問題,考察后不久長江流域辦公室李廷緒副主任專門邀請中方專家谷德振、胡海濤、張咸恭、賈福海等圍繞著要不要打過江平硐的問題進行了研討。會上三峽工程地質(zhì)勘測隊介紹了已打三對斜孔,探測江底地質(zhì),發(fā)現(xiàn)巖芯采取率多在90%以上。這說明巖體完整,沒有深大斷裂發(fā)育的跡象;也介紹了中國科學(xué)院地理研究所專門研究河谷地貌的沈玉昌教授專題研究結(jié)果,認為江底深槽是侵入在結(jié)晶巖體中的巖脈受水力侵蝕作用而產(chǎn)生的。谷德振等人再次認為中方的工程勘查是充分的,結(jié)論是有根據(jù)的,他帶頭表態(tài),眾口同聲支持把壩區(qū)選在三斗坪結(jié)晶巖區(qū),沒有必要打過江平硐,長辦接納了中國專家組的意見(20世紀(jì)80年代,中國地震局為順江的深大斷裂問題進行了大規(guī)模地震、重力與航磁等地球物理勘查,結(jié)果表明長江三斗坪結(jié)晶巖區(qū),確無順江發(fā)育的大斷裂)。1958年底,長江流域規(guī)劃辦公室推薦選用三斗坪壩址方案。
1959年開始,集中力量對三斗坪壩址進行深入的工程地質(zhì)勘查。國家科委成立了三峽科研領(lǐng)導(dǎo)小組,下設(shè)地質(zhì)大組。谷德振先生作為長江流域規(guī)劃辦公室顧問和三峽區(qū)工作指揮部總工的身份主持了地質(zhì)大組的工作,協(xié)調(diào)來自全國30多個生產(chǎn)、科研與教學(xué)單位的地質(zhì)、地震、地貌與巖石力學(xué)方面的上百名地學(xué)工作者,開展深入的調(diào)查與研究。谷德振根據(jù)二年來他和胡海濤、劉廣潤領(lǐng)導(dǎo)的三峽隊,對三斗坪壩址的工作所獲,編寫了“從工程地質(zhì)問題討論長江三峽水利樞紐”的論文,在當(dāng)年于武漢召開的三峽工程地質(zhì)科學(xué)討論會上發(fā)表。他從結(jié)晶巖區(qū)與沉積巖區(qū)二個壩址的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造(主要是斷裂及其破碎帶特性)、巖石物理力學(xué)特性、風(fēng)化殼發(fā)育厚度、壩區(qū)巖體的滲透性及其工程布局等多方面進行了綜合對比分析,認為選用結(jié)晶巖區(qū)(美人沱或三斗坪)做壩址比碳酸鹽巖區(qū)(南津關(guān))做壩址更為有利,尤其在壩基穩(wěn)定性與防水庫滲漏等方面具有明顯的優(yōu)勢,為選定三斗坪壩址進行了有力的論證。
1960年4月,谷德振參加了由水利電力部組織的中蘇專家踏勘三峽(其中水電系統(tǒng)的蘇聯(lián)專家有18人,國內(nèi)有關(guān)單位專家百余人),研究壩址選擇。1960年9月,谷德振參與組織長江三峽水利樞紐科研地質(zhì)大組會議。
1961年國家決定放緩三峽工程建設(shè)步伐。1963-1979年間重點進行地震地質(zhì)條件與地震活動性的監(jiān)測。在這個時期,谷德振結(jié)合葛洲壩工程建設(shè)研究了三峽地區(qū)的地震危險性問題。1971年分析了區(qū)域的歷史地震活動及其有關(guān)的斷裂,認為區(qū)域斷裂活動與地震活動對三峽工程不會構(gòu)成大的威脅,基本烈度不會超過Ⅵ度。同時還注意到仙女山斷裂的近期(1959-1970)地震活動,認為沿該斷裂帶存在發(fā)生水庫誘發(fā)地震的問題。
在這個期間,三峽地區(qū)的工程地質(zhì)勘查的重點之二是庫岸巖體穩(wěn)定性問題,比較突出的問題是位于庫首區(qū)內(nèi)的鏈子崖危巖體與新灘滑坡的危險性問題。西陵峽巖崩調(diào)查與防護工作被提到治理長江的議事日程,國務(wù)院于1969年3月指示湖北省要加強調(diào)查研究,積極采取防護措施。1970年3月,谷德振應(yīng)國家科委邀請,詳細考察了二個地點的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造與地下水活動等條件后,大膽地提出新灘滑坡更為危險的論斷,并建議加強監(jiān)測。1970年,湖北省巖崩調(diào)查處成立,協(xié)調(diào)落實國務(wù)院的指示,并組織開展監(jiān)測預(yù)報工作,1980-1982年間新灘滑坡發(fā)生多次體積為幾千立方米的小滑坡,1985年6月發(fā)生體積達3000×104 m3的巨大滑坡。新灘鎮(zhèn)全毀,被推入長江,堵塞江面三分之一,激浪高達54m,涌浪波及上下游42km,使近60只船沉沒江中,造成10人死亡。所幸的是,由于長期監(jiān)測并作出成功預(yù)報,新灘鎮(zhèn)居民及時撤離,全鎮(zhèn)1371人,無一傷亡。
1975年2月,谷德振、劉國昌、張咸恭、戴廣秀、羅國煜等人都參加了在三斗坪召開的太平溪壩址工程地質(zhì)座談會。座談會期間,到壩區(qū)再次進行考察與討論。會議主要是對這一壩址進行評價,以便與三斗坪壩址進行比選。
1975年11月,谷德振帶領(lǐng)徐嘉謨參加了長江三峽水利樞紐三斗坪壩址工程地質(zhì)座談會。期間,再次到壩區(qū)進行考察與討論。會議期間,他十分認真地聽取了長辦有關(guān)人員的情況介紹。會上,他作了多次發(fā)言,從區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、構(gòu)造體系確定與結(jié)構(gòu)面力學(xué)屬性、斷裂活動性、侵入體的巖石特征與風(fēng)化巖分帶及其工程地質(zhì)特性,再次論述了三斗坪壩址的優(yōu)劣條件。同時,還對塌岸、壩基抗滑穩(wěn)定性、裂隙分布規(guī)律以及地下建筑頂板安全厚度等的認識及下一步需要深化的工作也提出了建議。
1975年11月在三斗坪壩區(qū)聽取長辦技術(shù)人員介紹
(中間左2為谷德振,左3為劉國昌)
長江水利樞紐工程,雖放緩了建設(shè)步伐,但無論是黨中央與國務(wù)院,還是長江水利委員會,從來都沒有停止各項勘測與研究工作。1979年5月根據(jù)國務(wù)院的指示,召開了一次大型的三峽樞紐選壩會議。國務(wù)院派王任重副總理到會指導(dǎo),水利電力部錢正英部長親自到會,由長辦主任林一山主持。會議的議題是決定選用三斗坪壩址還是選用太平溪壩址。會議從全國各地請來一大批規(guī)劃、地質(zhì)、水工、航運、施工、防護、機電方面的一流專家,集思廣益,深入探討與科學(xué)論證。谷德振作為地質(zhì)方面的“首席”專家出席了會議,出席會議的還有劉國昌、戴廣秀、劉廣潤、陳德基等專家,專家們從壩址工程地質(zhì)條件進行了比選,決定選用太平溪壩址方案。會議期間,全體參會人員乘坐東方紅36號輪,冒著微風(fēng)細雨,考察了現(xiàn)場。谷德振登上四樓甲板,扶欄眺望西陵峽兩岸峭崖絕壁,回想二十多年三峽工程勘查的歲月,思緒萬千,回想往事,他帶領(lǐng)著工程地質(zhì)勘查人員,風(fēng)餐露宿,披星戴月,爬山涉水,打鉆探,打平硐,今日終將有了結(jié)果,感到無比興奮與非常驕傲。他似乎已看到眼前聳立的三峽高壩。
1979年,三峽工程建設(shè)再次提到日程上來,谷德振格外高興,盡管年事已高,體弱多病,但仍積極參與太平溪和三斗坪的壩址對比論證會,對太平溪壩址的進一步勘查問題提出了一系列建議與意見。1981年11月還親自陪同國際工程地質(zhì)協(xié)會名譽主席、世界著名的工程地質(zhì)學(xué)家M.阿諾到三峽太平溪壩址查看,向世界宣傳宏偉的三峽工程及其工程地質(zhì)勘查的成就。
谷德振(左3)陪同阿諾(左1)考察三峽大口徑鉆機(據(jù)陳德基)
谷德振自1956年開始到1981年間的二十六年間,記不清去過多少次三峽,涉足多少個山巒深谷,流過多少汗水。據(jù)谷德振生前回憶,參加重大科技論證會就不下10次。1981年1月葛洲壩工程的大江截流之后,谷德振登上正在加高的大壩上,面朝西,遙望太平溪,心中再次默默地吟詠毛主席的詩詞,決定為剛剛出生的孫子起名為“谷平湖”,對后代寄予深情。谷德振并沒能親眼看到三峽大壩建成,然而,谷德振的夢想終于成為現(xiàn)實。1992年4月第七屆全國人民代表大會第五次會議通過了“關(guān)于興建長江三峽工程的決議”,1994年12月正式開工,2003年6月正式下閘蓄水并不久開始第一臺機組發(fā)電,2009年全部竣工,中國人民終于建成了三峽大壩。
南水北調(diào)西線工程
(1959-1962年)
我國南方潮濕多雨,北方干燥少雨,水資源的分布極不均衡。1958年中央召開水利工作會議,提出“南水北調(diào)”的宏偉設(shè)想。這個規(guī)劃包括建設(shè)東、中、西三條引水線,把長江的水引到黃河、海河中來。東線工程由江蘇省揚州附近的長江干流提水,沿著京杭大運河通過逐級提水,跨越淮河、黃河引至海河(天津)。中線工程由漢江上的丹江口水庫東岸引水,穿長江與淮河水系的分水嶺(方城埡口),沿唐白河流域和黃淮海平原西部邊緣及京廣鐵路北上,自流到北京頤和園的昆明湖,再向東輸水到天津。西線工程由長江上游的通天河、雅礱江、大渡河筑壩抬高水位,用引水隧洞穿越長江與黃河兩大水系的分水嶺,引水至洮河并補給黃河。南水北調(diào)是我國解決西北與華北地區(qū)水資源短缺的戰(zhàn)略性工程,也是跨世紀(jì)工程。經(jīng)過幾十年的努力,東線與中線工程已經(jīng)完成。谷德振先生他們主要承擔(dān)的是西線工程勘查選線。
1959年2月中國科學(xué)院與水利電力部在北京召開了南水北調(diào)西線工程工作會議。3月中國科學(xué)院召開專項討論會,決定成立中國科學(xué)院西部地區(qū)南水北調(diào)綜合考察隊,由張文佑(時任中科院地質(zhì)所副所長)任總隊長,谷德振任副總隊長兼工程地質(zhì)分隊長。工程地質(zhì)分隊主要由中國科學(xué)院的地質(zhì)研究所(谷德振、許印官、高名修、劉春有、李興唐)、綜合考察委員會(封喜華、孔慶征等)、四川分院(朱靜倩)、地質(zhì)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究所(胡海濤、夏其發(fā)、籍傳懋等)、四川省水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(何慶余)、北京地質(zhì)學(xué)院(陳崇希等)、長春地質(zhì)學(xué)院(賈輝等)、成都地質(zhì)學(xué)院(王蘭生等)、南京大學(xué)(肖楠森、李生林等)、清華大學(xué)(任裕民)組成,另有中國科學(xué)院地理所、地球物理所、河北地理所、蘭州分院及北京大學(xué)、蘭州大學(xué)、西北大學(xué)、甘肅師范學(xué)院等單位也派人參加,共有近20個單位100余人。這是來自五湖四海,多專業(yè)的老、中、青相結(jié)合的隊伍,谷德振作為隊長挑起了團結(jié)協(xié)調(diào),帶領(lǐng)勘查的責(zé)任。
這支勘查隊伍分三個分隊:第一分隊由谷德振親自帶隊,有許印官與劉春有等參加,負責(zé)勘查金沙江至雅礱江一線;第二分隊由肖楠森與夏其發(fā)帶領(lǐng),有李興唐等參加,負責(zé)勘查雅礱江至大渡河一線;第三分隊由胡海濤與賈輝帶領(lǐng),有高名修等參加,由大渡河干流跨夾金山、牛頭山至岷江上游,經(jīng)甘肅臘子口至洮河,其路線與當(dāng)年紅軍長征路經(jīng)該區(qū)的路線大體一致。
南水北調(diào)西線勘查第一分隊出發(fā)前在成都的合影(劉春有提供)
(前排左二為谷德振,后排左二為劉春有,左三為許印官)
南水北調(diào)的西線工程原有三條引水河線方案:第一條為通(天河)—柴(達木)方案,第二條為玉(金沙江玉樹)—積(黃河沿的積石山)方案,第三條為怒(江)—定(西)或怒(江)—洮(河)方案。這次勘查的是第三條線,重點是怒—洮方案,長達千余公里。在這一條線路上進行了1:20萬的渠線綜合地質(zhì)勘查。
南水北調(diào)西線工程怒—洮引水線示意圖(據(jù)勘查成果報告)
勘查區(qū)橫跨多個大地構(gòu)造單元,各單元各有不同的地質(zhì)發(fā)展史,其沉積建造與巖性巖相變化多端,構(gòu)造運動、巖漿活動與變質(zhì)作用十分強烈。長期的地質(zhì)發(fā)展過程中,生成了錯綜復(fù)雜的地質(zhì)現(xiàn)象與獨特的自然地理景觀,真可謂我國西部的地質(zhì)博物館。該區(qū)又是前期地質(zhì)工作十分薄弱的地區(qū),幾乎是地質(zhì)資料空白區(qū)。在這樣的地區(qū)進行勘查不得不從最基本的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作入手。
作為引水線工程的選線,不僅要弄清區(qū)域的地質(zhì)條件,還要弄清區(qū)域的不良地質(zhì)作用、新構(gòu)造運動、地震活動、地下水活動等問題。谷德振帶領(lǐng)大家初步查清了區(qū)域內(nèi)發(fā)育的崩塌、滑坡、碎屑流(瀉溜)、泥石流、喀斯特、水力沖刷、寒凍風(fēng)化、冰蝕作用等的分布、規(guī)模、作用強度。
查清了區(qū)域地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)作用之后,谷德振從區(qū)域缺乏水文地質(zhì)資料與引水線工程的實際需求出發(fā),與眾不同地以大地構(gòu)造單元為基礎(chǔ),參考巖性與自然地理條件,劃分出六個水文地質(zhì)區(qū)。工程區(qū)域穩(wěn)定性是谷德振工程地質(zhì)生涯中始終關(guān)注的重要問題,特別關(guān)注第四紀(jì)以來新構(gòu)造運動的差異性,重點研究第四紀(jì)以來差異性運動強烈的地區(qū)與歷史地震活躍的地區(qū),為此組織了專題研究組進行專項研究。
在區(qū)域地質(zhì)-水文地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上,對40余個壩段、60多個隧洞與近千公里長的底寬160m、水面寬200m、水深15-20m的引水渠進行了工程地質(zhì)測繪,并依此提出了“高壩、大庫、長隧”的怒江—定西方案與怒江—洮河二種方案。無論是怒江—定西還是怒江—洮河方案,無疑都是舉世無雙的最宏偉的工程。
南水北調(diào)西線工程勘查,不僅提出了宏偉的工程方案,而且對每個高壩、隧洞與引水渠工程都逐個進行了工程地質(zhì)條件的分析,分析工程場地地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)作用及地震與新構(gòu)造運動的基礎(chǔ)上,給出工程地質(zhì)評價。
整個勘查工作歷時3年(1959-1961年),從開頭堅持工作到收尾的僅有6人(中國科學(xué)院地質(zhì)所與綜合考察委員會各3人),其中高級知識分子僅谷德振一人,其余均為20-30歲的青年人。3年的勘查,工作量之巨大是難以想象的,絕不是常人能夠承擔(dān)的;而工作條件的艱苦,工作環(huán)境的惡劣更是常人難以承受的。據(jù)參加該項勘選工作的胡海濤(1994)回憶,“沿途查勘,生活艱苦,每人穿一件老羊皮大衣,纏一雙綁腿,背一支步槍或馬槍,走到哪里住到那里,記得曾住過崖洞和僻野;每天吃玉米饃就咸菜,……”。谷德振總結(jié)該項工作時,曾用了“千辛萬苦”來描述當(dāng)時的情景。
經(jīng)過三年的努力,1962年按計劃完成了勘查任務(wù),1963年提交了《中國西部地區(qū)南水北調(diào)引水河線工程地質(zhì)特性》的勘查報告并于1965年由科學(xué)出版社出版。然而,由于該工程之宏偉與艱巨,至今還沒有實施。
南水北調(diào)西線勘查成果
水利水電工程地質(zhì)總結(jié)
(1962-1963年)
新中國成立之后,隨著治淮工程的順利完成,開始大興水利工程之實踐,特別是1958年“大躍進”之后,全國各地中小型水利工程雨后春筍般地興建起來,對各地洪澇災(zāi)害的防御、改善航運、工農(nóng)業(yè)用水、發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)與發(fā)電供電等方面起到了重要的作用。然而,在邊勘測、邊設(shè)計、邊施工的情況下,有些工程也出了問題。這些問題,引起水利電力部的高度重視,認為應(yīng)該系統(tǒng)地查一查,到底存在哪些問題,而且經(jīng)初步分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),出現(xiàn)的問題多與壩區(qū)和庫區(qū)的地質(zhì)條件有關(guān)。因此,錢正英副部長邀谷德振商談,提出請他出面牽頭,搞一下水利水電工程地質(zhì)總結(jié)。谷德振先生當(dāng)場表示同意。于是,水利水電工程地質(zhì)總結(jié)的工作正式啟動,并被列為國家科委的重點項目。
1962年初,召開了第一次工作會議。會議由錢正英副部長和谷德振先生組織,水利水電部水電總局勘測處十幾位同志與中國科學(xué)院地質(zhì)研究所水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究室有關(guān)同志等三十余人參加。會議決定由水電總局提供資料與辦公場地、條件等,由中科院地質(zhì)所提供技術(shù),雙方共同承擔(dān)此項任務(wù);水電總局駱永發(fā)(勘測處地質(zhì)組成員),地質(zhì)所孫玉科(研究室副主任)為日常工作聯(lián)系人;雙方經(jīng)協(xié)商制定了總結(jié)工作方案,提出了工作要求。
總結(jié)工作分四個階段進行。第一個階段是單項工程總結(jié),由水利水電部長江流域規(guī)劃辦公室、黃河規(guī)劃委員會及部屬的八大勘測設(shè)計院同各基層水利水電工程單位共同對120多個單項工程按著統(tǒng)一的總結(jié)提綱進行剖析。谷德振對單項工程總結(jié)很重視,也大體上瀏覽了各份報告,在此基礎(chǔ)上,對第二階段的工作提出了具體的工作方案與工作要求。他首先提出篩選出30個典型工程實例,要求對這些實例做重點總結(jié),其次要求分專題總結(jié),再次提出各專題都要以李四光先生的《地質(zhì)力學(xué)》為指導(dǎo),用巖體結(jié)構(gòu)與水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的觀點進行總結(jié)的要求。按著谷德振的要求,分了七個專題并制定了負責(zé)人。專題總結(jié)工作,約經(jīng)歷一年,完成了專題報告的初稿。
第三個階段是現(xiàn)場調(diào)查與核實。谷德振是工程地質(zhì)學(xué)家,一生都十分重視工程實踐,善于把理論與實踐相結(jié)合,他提出帶著總結(jié)報告的初稿到相關(guān)的各水庫進行進一步調(diào)查與核實,在基層召開有關(guān)人員的座談會征求意見,到各個病害工點去查看,做現(xiàn)場分析,七個專題共調(diào)查與核實66項典型工程。現(xiàn)場調(diào)查與核實工作,進行了二、三個月。在此基礎(chǔ)上,各專題組回京后在整個項目總結(jié)組的大范圍內(nèi)進行匯報與討論,在此基礎(chǔ)上完成了各專題總結(jié)報告。
第四個階段是再次征求部屬八大設(shè)計院與有關(guān)工程單位對總結(jié)報告的意見,大家對總結(jié)報告表示基本滿意與肯定,有20多位同志還提出了一些很好的具體修改與完善的意見。經(jīng)過少量的修改與補充,1963年秋天終于完成了總結(jié)工作。由上可見,水利水電工程地質(zhì)總結(jié)工作是系統(tǒng)的,深入的,廣泛吸收了工程單位的實踐經(jīng)驗,充分發(fā)揮了專家們的智慧,所獲得的成果既突顯出科學(xué)性也具有較強的實用性。
總結(jié)報告完稿之后因為各種原因,該成果過了整整十年后以《水利水電工程地質(zhì)》的書名由科學(xué)出版社出版發(fā)行。
《水利水電工程地質(zhì)》一書
《水利水電工程地質(zhì)》一書,涉及到我國中小型水利水電工程建設(shè)中遇到的主要問題,對各個問題從理論與實踐相結(jié)合的角度分析了產(chǎn)生問題的主要原因、評價的方法與防治的措施,具有很強的實用性。該書出版發(fā)行之后,深受水利水電部門的歡迎,對我國水利水電工程建設(shè)具有很大的影響。《水利水電工程地質(zhì)》一書,是谷德振先生精心指導(dǎo)下完成的一部專著。在一定程度上,也是谷德振先生從治淮開始的十多年水利水電工程實踐的總結(jié),但又不是一般的總結(jié),是把地質(zhì)力學(xué)理論與方法同水利水電工程實踐相結(jié)合的學(xué)術(shù)性很強的總結(jié)。這個總結(jié)中,谷德振提出了巖體結(jié)構(gòu)控制巖體失穩(wěn)的著名科學(xué)論點,是谷德振創(chuàng)立巖體工程地質(zhì)力學(xué)的征途上邁出的,具有里程碑意義的第一步,把工程地質(zhì)科學(xué)推向了新高度。
三條鐵路選線考察
(1965-1966年)
谷德振在1965~1966年間,主要精力集中在川漢、襄渝、成昆三條鐵路線的勘選、考察與病害工程的處理上。
川漢鐵路選線
1965年9月國家科委組織在京的有關(guān)人員到北京站參觀了川漢鐵路的選線模型(由鐵道部第四勘測設(shè)計院做了選線方案)之后即出發(fā)。勘選隊以谷德振為首。勘選隊伍先到長沙,谷德振安排大家先到湖南省地質(zhì)局查閱湘西地區(qū)的地質(zhì)資料,初步了解區(qū)域的地層、構(gòu)造等基本特征。然后經(jīng)常德到大庸開始考察,行進的路程有水路與陸路之分,全線長約1000km。走陸路就是翻山越嶺,請人挑著行李與行軍床,一步一步地踏勘,很是辛苦。走水路,主要是沿著酉水與烏江而下,大家吃住在船上,到設(shè)計的站點與橋隧處下船,沿岸看露頭,做較為詳細的地質(zhì)調(diào)查。這樣一步一個腳印,對每個工程場地都作深入細致的實地調(diào)查,做出工程地質(zhì)評價。在野外連續(xù)工作了近二個月時間,在秀山作了短暫休整與初步總結(jié),到11月集中在四川涪陵(現(xiàn)屬重慶市)做總結(jié),先分組分工分章編寫,然后集體討論,最后由谷先生統(tǒng)稿。由于野外調(diào)查認真細致,掌握了大量第一手資料,總結(jié)報告的內(nèi)容豐富,對問題的論述詳盡,結(jié)論與建議都較明確。
川漢鐵路考察途中留影(右1為谷德振,右2為戴廣秀,右3為張咸恭)
回京后,向國家科委、國家計委與鐵道部匯報,領(lǐng)導(dǎo)們對勘選工作表示肯定與滿意。然而,勘選結(jié)果表明,這條鐵路建設(shè)中可能遇到的工程地質(zhì)問題很多,施工難度也很大,于是暫時放棄施工。
西南鐵路建設(shè)工程地質(zhì)專家組
1964年毛主席發(fā)出“三線”建設(shè)的號召,西南地區(qū)開始了大規(guī)模鐵路建設(shè)。考慮到西南地區(qū)地質(zhì)條件十分復(fù)雜,1966年國家科委決定成立西南鐵路工程地質(zhì)專家組,由谷德振任專家組組長,成員有劉國昌(長春地質(zhì)學(xué)院水文地質(zhì)工程地質(zhì)系主任)、戴廣秀(地質(zhì)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)局工程師)和張咸恭(北京地質(zhì)學(xué)院工程地質(zhì)教研室主任),另派石書嘉(國家科委七局秘書)配合。后來,中央為加快鐵路建設(shè)決定成立西南鐵路建設(shè)指揮部,由時任中共中央西南局第一書記的李井泉任指揮長,由鐵道部呂正操部長、鐵道兵郭維城司令員及劉建章、彭敏、張永勵、熊宇忠等省部級領(lǐng)導(dǎo)任副總指揮,下設(shè)工地指揮部、技術(shù)委員會和支援鐵路建設(shè)委員會等,谷德振任技術(shù)委員會專家組顧問。1966~1967年任專家組組長與顧問期間,一年四季一直奮戰(zhàn)在大西南的群山峽谷中,承擔(dān)了襄渝鐵路勘選與成昆鐵路施工考察。
襄渝鐵路選線
襄渝鐵路由湖北省襄陽開始,經(jīng)陜西省到重慶市,為連接中原與西南的一條鐵路大動脈。國家科委專家組谷德振、劉國昌、張咸恭、戴廣秀和國家科委石書嘉同志一行5人,于1966年3月中旬由北京出發(fā),經(jīng)成都、重慶到達四川省的達縣(現(xiàn)達州市),由鐵道部第二勘測設(shè)計院孟文峰副總工程師陪同,聽取了工程意圖、地質(zhì)簡況及存在的問題,然后到萬源縣。在先期到達并開展一段工作的孫玉科、李興唐、何宇彬等同志配合下,谷德振帶領(lǐng)的專家組于3月下旬至4月初對大巴山特長越嶺隧道區(qū)進行現(xiàn)場考察。20多千米的距離,整整踏勘了九天的時間,足見地質(zhì)構(gòu)造之復(fù)雜和他們工作之詳細。然后又用四天的時間,經(jīng)窩壩、蒿壩等地返回萬源縣。谷德振一路做順手地質(zhì)剖面,收集到大量的一手資料,初步構(gòu)繪出大巴山隧道的地質(zhì)剖面圖。由圖可見,褶皺斷裂十分發(fā)育,背斜與向斜相連,約20km長的地段發(fā)育有6個大背斜與7個大向斜,且多為緊密褶皺,甚至是倒轉(zhuǎn)的褶皺;發(fā)育有十幾條較大規(guī)模的斷裂;灰?guī)r地層中喀斯特較發(fā)育,溶蝕洼地、落水洞隨處可見,多處還見到暗河的出口或進口。
大巴山特大隧道地質(zhì)剖面圖
4月中旬返回重慶,乘飛機到達武漢,接受了國家科委副主任兼鐵道部副部長的彭敏交代的勘查線路的任務(wù)。4月21日谷德振帶領(lǐng)專家組開始踏勘線路。重點是踏勘襄陽至安康段,當(dāng)時初選了二條方案,一條是經(jīng)房縣、竹山、竹溪到平利的南線,另一條是沿漢江經(jīng)老河口、白河到旬陽的北線方案。經(jīng)過討論,決定先踏勘南線,經(jīng)過勘查,專家們認為此方案不佳,區(qū)域穩(wěn)定性到工程巖體穩(wěn)定性均存在較大隱患,不僅施工難度很大,而且工程造價可能也會很高。北線的踏勘從安康開始,乘船沿漢江下行,大家覺得,雖有山體與邊坡穩(wěn)定性問題,但規(guī)模都不大,多數(shù)較好處理,認為北線方案較南線好,建議鐵路走北線。最終,鐵路建設(shè)指揮部決定沿北線修路。
組織大巴山越嶺隧道方案的聯(lián)合攻關(guān)
大巴山越嶺隧道是襄渝鐵路的咽喉工程,是穿越漢水與嘉陵江二大水系分水嶺的深埋長隧道,長約20km,為當(dāng)時國內(nèi)外最長的鐵路隧道。該區(qū)山高谷深,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,喀斯特發(fā)育,地下水活躍。根據(jù)國家科委下達的任務(wù),1966年伊始谷德振、孫玉科便著手組織以中科院地質(zhì)所為主體與鐵三院共同聯(lián)合所內(nèi)外力量組成地質(zhì)攻堅戰(zhàn)斗組,開展襄渝鐵路大巴山越嶺隧道工程地質(zhì)水文地質(zhì)聯(lián)合攻關(guān)。3月初,谷德振先派中科院地質(zhì)所孫玉科、李興唐、何宇彬等同志先行了解情況,全力組織隊伍開展工作,并準(zhǔn)備帶國家科委專家組進行考察。3月下旬專家組到達萬源白沙后,谷德振在主持專家組工作的同時,又直接組織指導(dǎo)隧道區(qū)1:1000比例尺的地質(zhì)測繪工作。
谷德振結(jié)束專家組工作后,便開始指揮聯(lián)合攻堅組的工作。當(dāng)時在勘查區(qū)內(nèi),基本沒有公路,有的地方連山間小道都沒有,居民點也很少,在這種條件下進行野外作業(yè),困難是不言而喻的,每天起早貪黑,每個小組請2-3位老鄉(xiāng)背行李與行軍床,早上出發(fā)前告訴老鄉(xiāng)晚上到某地宿營。谷德振也和年輕人一樣,穿草鞋與布襪,肩背地質(zhì)包與資料,手拿地質(zhì)錘,腰帶上前面掛一個羅盤,后面掛個干糧袋,天天如此,一天接一天連續(xù)奮戰(zhàn)。這次實踐,年輕的地質(zhì)工作者從谷德振身上看到了老一代地質(zhì)學(xué)家們的高尚品德與敬業(yè)精神。
1966年9月在萬源召開了大巴山隧道工程地質(zhì)鑒定會。由鐵道部副部長彭敏主持,有谷德振、劉國昌、張咸恭、戴廣秀、孟文峰等專家參加。鑒定意見認為,前期的工程地質(zhì)勘查工作做得很好,基本弄清了情況,但隧道涌水問題非常驚人,目前的排水技術(shù)難以滿足施工要求。大巴山特長隧道的大比例尺地質(zhì)剖面做出來了,打了幾口深孔,不僅摸清了深部地層與構(gòu)造,把儲水構(gòu)造弄清楚了,而且還測得了主要含水層的水頭,查清了主要灰?guī)r層中喀斯特溶洞的發(fā)育強度等等,為隧道施工設(shè)計提供了重要依據(jù)。
襄渝鐵路,1968年4月開始修建,1970年8月修到達縣,1979年12月全線通車,鐵路線總長度為859.3km。沿線兩岸山高谷深,水流湍急,懸?guī)r峭壁,地勢險峻,地質(zhì)復(fù)雜。全線橋梁716座,隧道405座,工程施工十分艱巨。然而,英雄的鐵道兵與英雄的鄂陜川人民,終于修通了連接中原與西南間的這條鐵路大動脈。
成昆鐵路考察
成昆鐵路始于四川省成都市(八里站),止于云南省的昆明市(昆明西站),全長1096km,是我國西南地區(qū)三線建設(shè)的重點工程。成昆鐵路主要穿梭于川西與滇東山區(qū),山勢陡峭,奇峰林立,深澗密布,溝壑縱橫,地形和地質(zhì)條件極為復(fù)雜,素有“地質(zhì)博物館”之稱。這樣的地形地質(zhì)條件,又有一系列不良地質(zhì)作用,地下水活躍,喀斯特發(fā)育,滑坡與泥石流頻發(fā),斷層帶破碎,含鹽地層與軟弱夾層隨處可見,流沙與涌水,巖爆與瓦斯,幾乎各種危害工程建設(shè)的因素都有發(fā)生。在這樣的條件下,要修通一條鐵路,談何容易。成昆鐵路建設(shè)歷經(jīng)坎坷,幾上幾下。早在1958年7月動工,到1962年修成成都到青龍場后停工。1964年毛主席曾批示“成昆鐵路要快修”,國務(wù)院與中央軍委高度關(guān)注,直接由中共中央西南局直接指揮,當(dāng)時是全國人民熱切期盼的工程。1964年8月復(fù)工,1966年建設(shè)進入高潮,有鐵道兵幾個師的官兵、鐵道部第二工程局及成都鐵路局、昆明鐵路局及來自川滇的民工等近三十六萬多人在全線施工。然而不少區(qū)段的施工出現(xiàn)了這樣那樣的問題,其中突出的是地質(zhì)問題。
谷德振作為國家科委工程地質(zhì)專家組組長與西南鐵路建設(shè)指揮部顧問,于1966年5月13日帶領(lǐng)劉國昌、張咸恭、戴廣秀等專家顧問組,在這一“危難”之際接受了現(xiàn)場考察的重任,由鐵道部第二勘測設(shè)計院李耀芳副總工程師陪同,全線“走”一回。
這次考察,與以往的川漢線與襄渝線勘查不同,施工已開始,要面對各處出現(xiàn)的各種各樣的問題,不僅要在現(xiàn)場分析,而且還要提出治理措施。考察分為北、南二段分期進行,考察先從成都平原西緣的丘陵地帶開始,乘坐吉普車邊走邊看,專家組每到一處病害工點,先聽施工方介紹情況,后親自到工點查看與分析,在此基礎(chǔ)上寫出問題所在與處理意見,考察的工作十分繁忙,但也有序有效。
工程地質(zhì)勘查的重要,還不僅僅是發(fā)現(xiàn)難題,解決難題,還可以“化險為夷”,典型實例是嘎里隧道(白石崖3號隧道)圍巖穩(wěn)定問題的處理。該隧道位于穿過小相嶺的又一個地質(zhì)復(fù)雜地段,隧道全長2340m,但竟要穿過1000m寬的斷層破碎帶,這讓施工人員犯了難,是改線還是邊探洞邊試驗邊施工,不管是哪一個方案都要花費大量時間與投資。怎么辦?鐵路建設(shè)指揮部還是請谷德振先生到現(xiàn)場拿主意。谷先生到了現(xiàn)場仔仔細細做了野外調(diào)查,發(fā)現(xiàn)斷層帶雖規(guī)模大很破碎,但巖體具有鑲崁結(jié)構(gòu),即破碎的巖塊一個咬著一個,具有一定的穩(wěn)定性;另外,調(diào)查當(dāng)?shù)乩相l(xiāng)們1958年開挖的幾個避雨洞,雖也挖在該斷層破碎帶中,但十余年過去了仍然安然無恙,于是谷先生提出建議不必改線,只需施工時注意,采用小炮或不放炮的施工方法,不破壞原有的圍巖結(jié)構(gòu)即可確保圍巖穩(wěn)定性。成昆線上的又一個攔路虎被擊倒,成昆鐵路順利通過了又一個復(fù)雜地段。成昆鐵路北段工程的考察,整整用了半個月的時間,5月底到達西昌,進行階段總結(jié)與休整。
期間,顧問組被水利電力部邀請到雅礱江上的錦屏水電站工作了十多天。6月19日由西昌出發(fā),接著對成昆鐵路南段進行考察。在南段考察,泥石流是一個十分突出的問題,還有含鹽地層問題,第四系卵礫石層中開挖隧道的問題等等,多涉及到區(qū)域穩(wěn)定性及隧道圍巖、站場邊坡、大橋橋基穩(wěn)定性問題,顧問組一一作了現(xiàn)場調(diào)查與分析,提出了應(yīng)做進一步補充勘查與研究的問題及應(yīng)采取的工程處理措施等,有些復(fù)雜工程還專門寫出了書面意見與建議。7月3日到達昆明,進行總結(jié)。
成昆鐵路,在黨中央與國務(wù)院及西南鐵路建設(shè)指揮部的領(lǐng)導(dǎo)下,經(jīng)幾十萬修路大軍六年多的艱苦奮戰(zhàn),終于在1970年7月1日正式通車。全線修筑了991座橋梁,427座隧道,橋隧總長433.7km,占線路總長度的40%;共設(shè)122個車站,42個車站修在隧道內(nèi)或橋梁上;不僅穿過了高溫區(qū)、大風(fēng)區(qū)、常年積雪區(qū),而且有500km長的線路通過了地震基本烈度Ⅷ~Ⅸ度區(qū);戰(zhàn)勝了大型塌方與圍巖變形及巨大的隧道涌水、強烈的河流沖刷、山崩滑坡、泥石流、溶洞、暗河、流沙、瓦斯、巖爆等多種多樣的不良地質(zhì)作用,創(chuàng)造了人類鐵路建設(shè)史上的奇跡。然而,教訓(xùn)也是十分深刻的,西南鐵路建設(shè)指揮部的彭敏副總指揮聽了顧問組的匯報后說,“山區(qū)修路,工程地質(zhì)太重要了”,“忽視地質(zhì)帶來多少的麻煩與浪費”,“我們吃了多少的苦頭。我們由此得到了一條教訓(xùn),山區(qū)鐵路要地質(zhì)選線!”谷德振先生聽了十分感動,但他還是謙虛地說:“其他方面的工作也很重要,還是提綜合選線,地質(zhì)當(dāng)先吧!”。
與谷德振共事多年的張咸恭教授曾經(jīng)說過:“谷德振在工程地質(zhì)界威望高,他的研究,他的結(jié)論,誠信度都很高,你們知道為什么嗎?就是因為他對工程安全的高度責(zé)任感和認真扎實的工作,他掌握了可靠的第一手資料!”這就是同行老專家對谷德振先生的崇敬與肺腹之言。
傾心學(xué)科發(fā)展,帶出一支科研勁旅
(1957-1966年)
1957年3月,中國科學(xué)院復(fù)函,同意中國科學(xué)院地質(zhì)研究所成立水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究室,由谷德振任研究室主任,谷德振正式調(diào)回中科院地質(zhì)所主持研究室工作。1957年初具規(guī)模的研究室,一成立便開始了緊張的科研活動,主要成立了兩個研究隊:一是陳墨香為首的新疆隊,調(diào)查新疆地下水資源;二是以張壽越為首的西江隊,承擔(dān)西江流域規(guī)劃中的水文地質(zhì)工程地質(zhì)調(diào)查工作。此外還承擔(dān)開灤煤礦的水文地質(zhì)條件調(diào)查、北京地鐵的水文工程地質(zhì)研究、三門峽等水庫塌岸研究等任務(wù)。谷德振親自率領(lǐng)西江隊,帶著一批沒有外業(yè)經(jīng)驗的大學(xué)生們,手把手地教,授業(yè)于實干之中。經(jīng)過一年的努力,很好地完成了任務(wù),不僅提交了西江流域地質(zhì)報告與壩址工程地質(zhì)簡報等兩份科學(xué)技術(shù)成果,而且培養(yǎng)了一支能夠獨立工作的隊伍。
1957年3月中國科學(xué)院復(fù)函地質(zhì)研究所成立水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究室
1957年中科院地質(zhì)所沙灘舊址門前水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究室部分人員合影(第二排左4為谷德振)
1957年谷先生在西江流域考察時野外午餐
1958年谷德振指導(dǎo)孫廣忠和孫玉科等開展引洮工程地質(zhì)調(diào)查,指導(dǎo)張壽越和何宇彬等開展廣西地區(qū)喀斯特發(fā)育規(guī)律的研究。他還繼續(xù)長江三峽工程的地質(zhì)勘查研究、南京長江大橋橋址工程地質(zhì)研究等國家重大工程建設(shè)任務(wù)。
1958年在谷德振指導(dǎo)下,研究室開始組建土質(zhì)土力學(xué)與巖石強度實驗室、水化學(xué)實驗室等。1959年谷德振親自帶領(lǐng)李興唐、高名修、許印官、劉春有等人參加中國西部南水北調(diào)引水河線工程地質(zhì)勘查工作,連續(xù)在大西南的高山峽谷進行野外工作半年多。同年,研究室組建了三個學(xué)科組:工程地質(zhì)組(組長孫玉科)、土質(zhì)學(xué)組(組長孫廣忠)、水文地質(zhì)組(組長陳墨香)。
1960年谷德振組織領(lǐng)導(dǎo)的西線南水北調(diào)的勘查、新疆地下水研究、廣西喀斯特研究、引洮工程勘查等國家重大項目進入收尾階段。而新的項目接踵而來,如長山列島的水文地質(zhì)工程地質(zhì)調(diào)查、北京郊區(qū)地下水利用規(guī)劃、黃河龍門壩區(qū)工程地質(zhì)研究、新疆核試驗場的地質(zhì)效應(yīng)研究等等。此時,廣東新豐江連續(xù)發(fā)生水庫地震,谷先生帶領(lǐng)李興唐、高名修等人去現(xiàn)場開展水庫地震及其對大壩影響的研究。研究室又接受了從美國歸來的地下水動力學(xué)專家羅煥炎博士,專業(yè)研究人員多達40多人,成為地質(zhì)研究所規(guī)模最大、人員素質(zhì)最高的研究室之一。
1961-1963年國家面臨“三年經(jīng)濟困難時期”,各行各業(yè)都執(zhí)行“調(diào)整、鞏固、充實、提高”的方針,研究室進行了“三定”(定方向、定任務(wù)、定人員),輔助人員有些壓縮,但研究方向仍然明確,任務(wù)依然不少,承擔(dān)了新豐江壩基穩(wěn)定性研究、柴達木盆地與長江三角洲地區(qū)地下水形成與分布規(guī)律研究、北京地鐵施工的排水疏干理論研究、黃土渠道邊坡穩(wěn)定性研究、通惠南干渠滲漏研究等。與此同時,在原有的實驗室基礎(chǔ)上,結(jié)合承擔(dān)的任務(wù),調(diào)整與建設(shè)了三個實驗室:工程地質(zhì)實驗室、喀斯特實驗室和地下水動力學(xué)實驗室。
1963年之后,研究室迎來新的興旺。除了原有的各項研究繼續(xù)得到深化之外,谷德振受水利電力部錢正英部長的委托帶領(lǐng)孫玉科、王思敬、李興唐、何宇彬、高名修、梁少顏、蔡祖煌等開展“水利水電工程地質(zhì)”(國家科委重點項目)總結(jié)。許印官和崔在東開展“南靖引水渠道工程地質(zhì)評價”、石慧馨和牟會寵進行“上猶江、丹江口電站壩基軟弱夾層研究”、汪集旸進行“四川盆地深層地下水化學(xué)研究”等。這年最顯著的進步是研究室內(nèi)的學(xué)術(shù)活動十分活躍,不僅相互交流研究成果,而且還開展讀書報告、研究設(shè)想等多種形式的學(xué)術(shù)活動。
1964-1965年研究室繼續(xù)發(fā)展壯大。“92工程鹽堿危害與工程防治”、川漢、襄渝、成昆鐵路選線與考察、雅礱江錦屏水電站區(qū)域穩(wěn)定與壩區(qū)工程地質(zhì)條件研究、冀東鐵礦邊坡穩(wěn)定性研究、黃淮海鹽堿地改良的水文地質(zhì)條件研究等,多為國家重點與重要的科研項目。
僅僅十年的時間,在谷德振的親自組織指導(dǎo)下,中國科學(xué)院地質(zhì)研究所水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究室,從小到大,解決問題能力不斷增強,快速成長為國內(nèi)水文地質(zhì)工程地質(zhì)學(xué)界重實踐、富創(chuàng)新、有影響的一支科研隊伍。在這支隊伍中谷德振于1980年當(dāng)選中國科學(xué)院學(xué)部委員,1995年王思敬、汪集旸分別當(dāng)選為中國工程院、中國科學(xué)院院士。
1966-1976年的文化大革命時期,特別是1966-1968年期間,研究室發(fā)展受到一定挫折。基于邢臺發(fā)生Ms7.3級地震,部分科研人員轉(zhuǎn)向地震地下水研究,不久工程地質(zhì)與水文地質(zhì)又分別建室。前者為工程地質(zhì)與抗震研究室,繼續(xù)深化工程地質(zhì)研究,期間開辟了金川鎳礦工程地質(zhì)研究的新領(lǐng)域,在谷先生帶領(lǐng)下創(chuàng)立了巖體工程地質(zhì)力學(xué),把工程地質(zhì)研究推向新的發(fā)展階段。后者轉(zhuǎn)向地?zé)豳Y源的研究。
回顧谷德振領(lǐng)導(dǎo)研究室二十多年的歷程,到處都浸透著他的汗水,閃爍著他的智慧,展示出他的遠見卓識。他引領(lǐng)著這支隊伍走過了光輝的歷程。
谷德振(右1)與張光斗(左1)等考察河南林縣金牛山水庫壩址
1972~1976年間谷德振晝夜奔波于祖國的大江南北與崇山峻嶺。據(jù)不完全統(tǒng)計,深入40多個工程場地,參加十多次論證會,還進行大量的模擬試驗與觀察研究數(shù)以百計的顯微構(gòu)造薄片。不斷地檢驗與豐富、完善巖體工程地質(zhì)力學(xué)的原理與方法。
1987年谷先生及其同事開創(chuàng)和發(fā)展的成果獲得國家自然科學(xué)獎三等獎
1976年之后,工程地質(zhì)研究室深化、拓展“巖體工程地質(zhì)力學(xué)”的研究,繼往開來。受中國地質(zhì)學(xué)會委托1979年組建了中國地質(zhì)學(xué)會工程地質(zhì)專業(yè)委員會。1985年工程地質(zhì)力學(xué)研究實驗室,獲準(zhǔn)納入中國科學(xué)院重點實驗室管理系列,面向國內(nèi)外同行開放研究。1993年經(jīng)國家科委批準(zhǔn),創(chuàng)辦了《工程地質(zhì)學(xué)報》,推進了我國的工程地質(zhì)學(xué)和研究力量的不斷前進與提高。
1993年《工程地質(zhì)學(xué)報》創(chuàng)刊
金川礦山工程地質(zhì)(1970年)
金川超大型硫化銅鎳礦床,是中國三大多金屬共生礦之一。以鎳為主,伴生有銅、鉑、鈷等18種有色金屬和稀有金屬。礦山位于河西走廊北緣之龍首山東段,含礦超基性巖體,沿北西向深大斷裂的次級構(gòu)造,呈不規(guī)則巖墻狀侵入到太古界白家嘴組的混合巖和大理巖之間,長6.5km,寬20~530m不等,出露面積1.34km2,垂直縱深大于1100m。礦山分有五個礦區(qū)。金川礦區(qū)是與大慶油田同時立項的國家重點建設(shè)項目,20世紀(jì)60年代始建并投產(chǎn)。1969年6-9月,谷德振等人接受中國科學(xué)院下達的新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團的專業(yè)調(diào)查任務(wù),圍繞賽里木湖引水、天山西段找煤和邊防哨所找水需求,開展了歷時三個多月的野外地質(zhì)調(diào)查。9月,孫玉科趕到賽里木湖,說明中國科學(xué)院下達金川(現(xiàn)甘肅省金昌市)886廠(今金川有色金屬公司)工程地質(zhì)研究任務(wù)和金川邊坡巖體出現(xiàn)開裂情況,請他即赴金川。他和孫玉科與886廠相關(guān)人員一起考察了露天礦邊坡裂縫分布情況,根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu),初步判斷失穩(wěn)可能性不大,并對龍首礦和二礦區(qū)做了地質(zhì)勘探與886廠負責(zé)人共同商議了金川礦山工程地質(zhì)研究計劃。
1970年3~11月,谷德振和孫玉科、王思敬、許兵、崔在東、牟會寵、李毓瑞、黃鼎成、劉昇恒、楊志法、徐峰、曹陽等十多人,赴金川。先后與886廠以及井巷公司、祁連山地質(zhì)6隊的同志們共同組成研究集體,開展金川礦山工程地質(zhì)研究,歷時近8個月。從此,金川礦山成為這個研究室礦山工程地質(zhì)研究基地。谷德振一行的金川礦山研究正值基建時期。當(dāng)時,金川還是一個礦山小鎮(zhèn),工作環(huán)境和生活條件還很差。1970年他們的主要任務(wù)有三:金川露天礦最終邊坡角、龍首礦崩落角和二礦區(qū)工程地質(zhì)評價。
1970年谷先生在金川鎳礦考察礦區(qū)工程地質(zhì)
谷德振不僅和大家一道在露天礦施工現(xiàn)場觀測邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu),而且三次分別組織了三礦區(qū)大白泉溝、露天礦采場上盤小白泉溝、龍首礦泄洪洞溝3個橫穿礦區(qū)的地質(zhì)剖面詳查。通過繼后近五個月詳細工作,取得了令人信服的成果。特別是通過對采場上下盤邊坡巖體結(jié)構(gòu)分析、一區(qū)高邊坡的精細測量與變形機制分析、龍首礦崩落角以及安全系數(shù)計算等結(jié)果的綜合分析,所確定的50°-40°最終邊坡角為設(shè)計所采用,盡管隨后開采期間出過開裂與位移,但直到閉坑都沒有發(fā)生整體或規(guī)模較大的失穩(wěn)。不僅節(jié)約了大量剝離量,而且加速了開采進度。
金川露天礦全貌
一位年近花甲的老科學(xué)家,為了工作,他長達8個月堅守在現(xiàn)場,以飽滿的熱情與執(zhí)著的精神,忘我的工作著。他與年輕人一樣住在的露天礦筒子樓式的福利樓,四人共一室,早晚排隊買飯,中午帶干糧上山,沒有半點怨氣。在礦坑里看見工人搬材料,他還搭把手幫忙。他的行為在露天礦被傳為佳話,人們見他都愿意打招呼,問個好。爆破工胡師傅夸谷德振為“人民的好科學(xué)家”。8月份他和二礦區(qū)研究組的同志,為了進一步了解同一巖層的巖體結(jié)構(gòu)在地表與地下性狀的差異,下井考察。他根據(jù)地表資料對某一中段井底車場施工現(xiàn)場,做出了可能出現(xiàn)塌方的推斷,同行的礦上同志告知作業(yè)班組,希望謹(jǐn)慎施工。不料第二天塌方事故果然發(fā)生了。得知消息后,谷德振和組里幾位同志立即下井,一邊觀察塌方現(xiàn)場,一邊搬運坑木,因為沒戴手套,他的手劃破了。工人師傅一再勸他,他還是堅持,后來怕因為自己而耽誤時間,他便一邊仔細觀察,一邊幫著出主意,直到塌方被制止。工人師傅們稱道:“谷科學(xué)家務(wù)實,不怕危險,想著我們工人”。第二天886廠廣播站播出了這條消息。
11月初,當(dāng)他即將回京之前還向礦上建議:安排一下,組織這些年青人到別的礦山考察學(xué)習(xí),爭取有更多的積累。這一建議得到礦領(lǐng)導(dǎo)的重視,于1970年底和1971年底分二次組織,對國內(nèi)十多個礦山進行了考察。
谷德振1970年在金川成功地組織了一場礦山工程地質(zhì)大會戰(zhàn),取得了豐碩的成果。金川礦山工作,是一次對巖體結(jié)構(gòu)與巖體結(jié)構(gòu)決定巖體力學(xué)性質(zhì),制約工程巖體穩(wěn)定性這一理論框架的全面實踐與提高的過程,是谷德振領(lǐng)導(dǎo)下工程地質(zhì)學(xué)科發(fā)展的一次飛躍,確定了醞釀多年的巖體工程地質(zhì)力學(xué)理論與方法的主旋律。
解決長江第一壩——葛洲壩的壩基軟弱夾層難題
葛洲壩水利樞紐位于湖北省宜昌市內(nèi)的長江三峽末端西陵峽下游河段上。它是長江上第一座大型水電站,也是世界上最大的低水頭、大流量、徑流式水電站。1970年5月,為緩解華中地區(qū)工業(yè)用電的緊張局面,武漢軍區(qū)和湖北省革命委員會向中央建議修建葛洲壩工程。在研究了葛洲壩工程與三峽工程的關(guān)系和聽取不同意見后,中央于1970年12月批準(zhǔn)興建葛洲壩工程,并指出這是有計劃、有步驟地為建設(shè)三峽工程做實戰(zhàn)準(zhǔn)備。1971年5月開工興建。
1971年6~9月,谷德振應(yīng)葛洲壩工程聯(lián)合設(shè)計團邀請,和商宏寬、楊志法等共赴葛洲壩工地。由于葛洲壩工程也是在“邊設(shè)計、邊施工、邊勘探”的“設(shè)計革命化”方針推擁下,其勘測設(shè)計尚未得到充分論證,便倉促開工。出于對工程安全的強烈責(zé)任感,谷德振憑著他20年的水電工程工作經(jīng)驗,和15年來對長江三峽地質(zhì)背景的把握,又一次果斷地決定自己與同事們一道,先要搞清楚壩基現(xiàn)場這一套白堊系下統(tǒng)紅色砂巖、礫巖和黏土巖互層的地層結(jié)構(gòu)。他們利用自然剖面和壩基開挖揭露的斷面,逐層進行精細地測量、比對分析,建立了精確的紅層標(biāo)準(zhǔn)層序,并依此使鉆孔資料統(tǒng)一了層序。他又并鉆進大口徑鉆孔逐層仔細觀察黏土巖層的性狀,并通過已有鉆探和平硐試驗資料對軟弱夾層的分布和巖性進行分析,認為濱湖相沉積的巖相變化復(fù)雜,壩區(qū)范圍存在不同類型的軟弱夾層,其中泥化夾層對工程的穩(wěn)定性影響最大。而這類夾層是發(fā)生過層間錯動的夾層,具有明顯的錯動面,可分出泥化帶、劈理帶和節(jié)理帶。層間錯動一方面擾動了巖層的原有結(jié)構(gòu),另一方面形成了水的通道,給泥化提供了良好的條件。因此,從黏土巖礦物成分、層間錯動和地下水活動三個方面進一步了解泥化夾層的分布規(guī)律和將來庫水位升高后的發(fā)展趨勢,是有幫助的。繼而,他們確定了2-3-6層頂部的灰色拜來石黏土層,和2-3-6層底部豬肝色蒙脫石黏土巖層為軟弱泥化夾層,并依此層的埋深繪制了等埋深線圖。
1971年9月初,“葛洲壩工程初步設(shè)計審查會議”在宜昌召開。中央有關(guān)部委領(lǐng)導(dǎo)和各方面專家出席會議。會議領(lǐng)導(dǎo)指定谷德振為審查會地質(zhì)組組長。他主持了地質(zhì)組的審查會。讓大家共同分析,也將自己的看法毫無保留地講了出來。可以說,那是一個成功的會議。他在會議總結(jié)階段綜合了與會專家的意見,就地震烈度問題、工程地質(zhì)問題、基礎(chǔ)處理等三個方面做了全面系統(tǒng)的總結(jié)發(fā)言。會議秘書根據(jù)記錄整理出“葛洲壩工程初步設(shè)計審查會議地質(zhì)組討論總結(jié)”報告,上交會議。諸多認識與建議為后來葛洲壩工程的順利進行打下了堅實基礎(chǔ)。
法國著名工程地質(zhì)學(xué)家M·阿諾1981年考察葛洲壩時,驚奇地問:你們對軟弱夾層是如何發(fā)現(xiàn)的?你們是怎樣認識的?他說:“那么薄的層,你們卻搞得那么清楚,我感覺你們很了不起!我們法國的馬爾帕斯壩失事前,若也能發(fā)現(xiàn)壩基下面有1cm厚的泥化夾層就不會出現(xiàn)事故了”。
1981年冬陪來訪的國際工程地質(zhì)協(xié)會主席阿諾考察葛洲壩壩區(qū)軟弱夾層
葛洲壩工程于1972年12月停工。補做初步設(shè)計,并將勘測設(shè)計的整體工作移交長江流域規(guī)劃辦公室負責(zé)。此后,谷德振即以專家身份兼長江流域規(guī)劃辦公室顧問(1973年受聘),常到施工現(xiàn)場視察與指導(dǎo),參加葛洲壩工程勘測設(shè)計方面的一系列重大技術(shù)問題的論證。1973年底,谷德振出席在宜昌召開的葛洲壩船閘、電廠、泄水閘工程技術(shù)設(shè)計論證會,1974年10月葛洲壩工程復(fù)工。開挖出壩基,不久谷德振又去現(xiàn)場,特別關(guān)注軟弱夾層問題。從那時起,軟弱夾層問題,時時浮現(xiàn)在他的腦海中。
谷德振請工程地質(zhì)研究室曲永新專門抓軟巖與軟弱夾層的研究,鼓勵他建立土質(zhì)學(xué)實驗室,專門開展軟巖的礦物組成與微結(jié)構(gòu)的試驗觀測。1973-1978年曲永新等承擔(dān)了“長期滲壓作用下長江葛洲壩工程軟弱夾層變化趨勢研究”任務(wù),在谷德振指導(dǎo)下,他們還結(jié)合成昆鐵路、焦枝鐵路、襄渝鐵路的多個路塹邊坡、丹江引漢干渠、淮河中下游崗地上的切嶺渠道等許多大中型工程建設(shè)進行了軟巖工程地質(zhì)研究,開辟了土體結(jié)構(gòu)及其對工程穩(wěn)定性影響問題研究的新領(lǐng)域。
修筑大壩時谷先生多次到現(xiàn)場視察(曲永新提供)
(左4為谷德振,左5為陳宗基,右3為曲永新)
1981年冬谷先生在葛洲壩水電工程地質(zhì)討論會上(中排左2為谷德振)
在谷德振的推動下,我國軟巖與軟弱夾層問題的研究逐步得到深化。葛洲壩工程,由于解決了壩基中的軟弱夾層難題,順利地修筑了大壩。1980年1月4日,葛洲壩工程完成大江截流,工程勝利合龍。谷德振應(yīng)邀出席了這一舉國盛典,興奮無比。1981年12月葛洲壩水利樞紐二江電站一、二號機組正式投產(chǎn)。1989年12月葛洲壩工程全部竣工,萬里長江上的第一壩建成,正常運營。
谷德振先生去世后,他與中科院地質(zhì)所同事參與的“葛洲壩二、三江工程及其水電機組”項目獲得1987年國家科學(xué)技術(shù)進步獎特等獎(集體)。
創(chuàng)建巖體工程地質(zhì)力學(xué),撰寫一部經(jīng)典著作
1972年春,以中國科學(xué)院地質(zhì)研究所工程地質(zhì)與抗震研究室署名,題為“巖體工程地質(zhì)力學(xué)的原理和方法”論文,在中國最高等級的學(xué)術(shù)刊物《中國科學(xué)》1972年第一期刊出。
谷德振從20世紀(jì)40年代開始師從李四光先生,不斷學(xué)習(xí)地質(zhì)力學(xué),積極發(fā)展地質(zhì)力學(xué),把地質(zhì)力學(xué)成功應(yīng)用到工程實踐中。因此,巖體工程地質(zhì)力學(xué)是地質(zhì)研究與力學(xué)分析相結(jié)合,工程地質(zhì)學(xué)與巖土力學(xué)相融合的產(chǎn)物。
論文的核心思想在于闡述:巖體結(jié)構(gòu)是長期地質(zhì)歷史的產(chǎn)物,只有用地質(zhì)力學(xué)的觀點和方法,才能把復(fù)雜的巖體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的形成過程搞清楚,正確理解他們的配套組合。巖體的力學(xué)屬性是巖體結(jié)構(gòu)的力學(xué)表現(xiàn)。正確認識巖體結(jié)構(gòu),再加上相應(yīng)的力學(xué)試驗,使我們對巖體作為工程建筑基礎(chǔ)的本質(zhì)有了新的認識。在巖體結(jié)構(gòu)分析及力學(xué)研究基礎(chǔ)上,建立巖體穩(wěn)定性分析的方法。
“巖體工程地質(zhì)力學(xué)的原理和方法”一文的發(fā)表,標(biāo)志著以谷德振為首的研究群體,通過他們的長期實踐與廣泛協(xié)作創(chuàng)立的工程地質(zhì)力學(xué)的理論與方法框架已形成,積極地推進了工程地質(zhì)的科學(xué)實踐與學(xué)科發(fā)展。該文發(fā)表后,在我國工程地質(zhì)界甚至工程設(shè)計與施工界引起了很大的反響,到處請谷德振講“巖體工程地質(zhì)力學(xué)”,他更是深入工程現(xiàn)場進行進一步檢驗與完善。
在谷德振身邊工作的同事經(jīng)常聽到谷德振最近又到那兒,解決了什么問題,十分仰慕。然而,不是所有人都有機會在谷德振身邊學(xué)習(xí)和工作。所以,更多的人希望谷德振能把他的經(jīng)驗與認識問題、解決問題的理論與方法寫成書。這種希望構(gòu)成了學(xué)界同行們的呼聲。科學(xué)出版社第三編輯室周文輔同志,通過對水文地質(zhì)工程地質(zhì)室?guī)撞恐鞯木庉嬤^程,深知谷德振所創(chuàng)立的工程地質(zhì)力學(xué)的學(xué)術(shù)價值與工程意義,多次說服谷德振先生集中一段時間來寫書,讓更多人有學(xué)習(xí)機會。
谷德振終于下決心從1977年開始騰出時間寫書。大約經(jīng)過2個多月的進一步梳理,谷德振于1977年春提出了編寫思路和編寫提綱,并與王思敬、許兵、黃鼎成等人進行了討論。著書思路與編寫提綱形成之后,也征求了部分同仁的意見。1977年4月開始了編寫工作,雖然他還是經(jīng)常被邀請出去指導(dǎo)工作、解決工程地質(zhì)難題,但集中精力工作了一年多的時間,渡過了最長的室內(nèi)工作時期。研究室對此事特別關(guān)注,王思敬和許兵等7位同志安排時間協(xié)助谷德振的著書立說。科學(xué)出版社責(zé)任編輯周文輔數(shù)次來所,及時幫助解決一系列具體的技術(shù)問題。通過一年多的努力,1978年10月底《巖體工程地質(zhì)力學(xué)基礎(chǔ)》一書完稿,交付出版。在責(zé)任編輯周文輔全程跟蹤服務(wù)的幫助下,終于在1979年10月正式出版發(fā)行。
《巖體工程地質(zhì)力學(xué)基礎(chǔ)》一書
本書共分為5篇:第一篇主要論述巖體結(jié)構(gòu)形成的物質(zhì)基礎(chǔ);第二篇闡述巖體結(jié)構(gòu)的地質(zhì)力學(xué)分析;第三篇闡述巖體的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu);第四篇是本書的核心,闡述巖體結(jié)構(gòu)的構(gòu)成要素(結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體)、巖體結(jié)構(gòu)特性、巖體結(jié)構(gòu)類型、不同巖體的質(zhì)量指標(biāo);第五篇是巖體穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)與方法,闡述了巖體結(jié)構(gòu)的觀點如何去分析工程區(qū)域的穩(wěn)定性、山體穩(wěn)定性、工程巖體穩(wěn)定性的方法。
上述5篇中,最有創(chuàng)新內(nèi)容的是第二、四、五篇,尤其是第二、四篇突出代表了谷德振的學(xué)術(shù)思想與科學(xué)創(chuàng)新。第二篇巖體結(jié)構(gòu)的地質(zhì)力學(xué)分析,以地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展歷史分析為基礎(chǔ),利用力學(xué)的理論方法,分析了構(gòu)造體系的形成與演變。第四篇巖體結(jié)構(gòu)部分以結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體的成因與次序及其自然特性的分析為基礎(chǔ),建立了巖體結(jié)構(gòu)類型,給出了各類巖體的質(zhì)量指標(biāo)。
構(gòu)造體系形成的地質(zhì)力學(xué)分析示意圖
《巖體工程地質(zhì)力學(xué)基礎(chǔ)》出版發(fā)行后,受到各方面的好評,1982年獲“全國優(yōu)秀科技圖書獎”。《巖體工程地質(zhì)力學(xué)基礎(chǔ)》于1983年5月第二次印刷,總印數(shù)達1萬3千多冊,其印數(shù)之多在科技專著類書籍中少有。自這部專著出版問世以來,巖體工程地質(zhì)力學(xué)的理論與方法,為多部工程地質(zhì)、巖體力學(xué)的高等學(xué)校教材所吸收。有關(guān)巖體結(jié)構(gòu)分類為相關(guān)的國標(biāo)、軍內(nèi)和部頒規(guī)范所采納。
會戰(zhàn)二灘水電站
20世紀(jì)70年代世界各國的發(fā)展,多為能源危機所困擾。谷德振深知國家經(jīng)濟要發(fā)展,能源是第一位。1979年,中國科學(xué)院能源研究委員...
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