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篇1

周維垣教授推出高壩結構細觀開裂模型及宏觀破壞路徑搜索法，求結構隨機安全度。1990年“拱壩壩肩巖體破壞及可靠度分析”獲全國水利學會優秀論文獎，創新細觀損傷斷裂到開裂破壞模型。用細觀損傷力學引入有限元數值模擬節理巖體的本構彈塑性力學關系，開創節理巖體的數值模擬力學方法。他在我國首先引入流形元法，無網格數值方法，應用于錦屏、溪洛渡、拉西瓦等300m級高拱壩壩肩巖流層的穩定分析；并提出滲流的多重網格，分析小灣及拉西瓦拱壩的裂隙巖體滲流場。推出滲流場與應力損傷場耦合模型。損傷局部化梯度力學模型方面的創新：建立塑性局部化多重屈服面模型，多尺度屈服面效應；對于開裂高梯度計算做了分析，并獲2007年度國家教委自然科學―等獎。

近三十年我國新建一批高拱壩，為此需要研究大壩整體穩定設計及計算方法，創建高壩整體穩定破壞數值仿真設計系統。周維垣教授帶領研究小組參加為二灘組織的“75”、“85”科技攻關項目，研究建立三維有限元彈塑性，斷裂損傷仿真破壞設計方法。1984年起首次對二灘高拱壩進行了整體穩定破壞仿真分析。由自編的TFINE程序論證了二灘雙曲拱壩的可行性和安全度大壩的建基面巖體強度予測參數及大壩淺開挖的可行性，從而可節省開挖60萬方及回填混凝土30萬方。之后為二灘拱壩進行了基礎加固設計計算，壩線優化計算。1990年二灘開工，到工地進行開挖錄像，并在蓄水期進行監控分析。1989年“雙曲拱壩整體應力穩定分析技術”獲國家教委科技進步獎二等獎，從二灘拱壩設計勘探到施工蓄水歷時18年全部過程為其服務，經濟效益巨大，

“高壩壩基巖體穩定性評價及可利用巖體質量的研究”獲國家科技進步一等獎。其創新點在于首次用巖體網格開裂破壞模型仿真壩踵開裂長度和失穩過程。此系統應用予拉西瓦高拱壩，東風雙曲拱壩，節約開挖7萬m3及混凝土16m3，應用于李家峽、緊水灘、溪洛渡、錦屏、小灣拱壩、拉西瓦、大崗山、馬吉，論證了穩定超載能力。經濟效益巨大。近幾年參與論證了溪洛渡拱壩基礎利用¨級巖體和上部高程部分利用Ⅲ2級巖體作為大壩基礎的可行性；建基面優化方案較可研方案減少基礎開挖和大壩混凝土工程量達100多萬m3，節省直接投資約7億元。

篤行實踐：十年十是三個斷面

從試驗技術理論到實踐，周維垣教授都進行了艱苦的探索，大壩脆性結構模型試驗便是其中之一。在這期間我國修建和待建的高拱壩幾乎都運用過他的模型破壞試驗，如二灘拱壩、青石嶺拱壩、古城拱壩安康重力壩、風灘空腹壩、緊水灘，東風，李家峽、銅頭，小灣、漁子溪、錦屏、拉西瓦、溪洛渡、大崗山等32項，周教授因此成為我國大壩地質力學模型破壞試驗的奠基人之一。他還對材料試驗理論，材料相似理論，數據量測理論等進行了摸索創新，對我國的高壩建設做出了貢獻。1986年《高壩水工結構模型試驗》成果曾獲得國家科技進步獎二等獎，主要成果也已編入水利部《混凝土拱壩設計規范》(SL282-2003)，中華人民共和國電力行業標準《混凝土拱壩設計規范》(DL／T5436-2006)。此技術在“二灘雙曲拱壩整體地質力學模型破壞試驗”項目獲能源部1992年科學技術進步一等獎。

周維垣教授對二灘拱壩在十年內進行了13個斷面，和兩個整體模型試驗和計算，首次論證了二灘超高拱壩雙曲拱壩壩型的可能性，使研究高壩水平達到國際先進的地位。為李家峽拱壩做了三個整體破壞模型試驗研究河床巖基軟弱帶的處理，壩肩的錨固處理。為蓄水提供了重要的依據。運用地質力學模型研究高邊坡的穩定度，2007年模擬錦屏l級高邊坡的潰塌機制，開創三維邊坡滑坡模擬的先河。用結構斷裂的極限分析方法在模型試驗中驗證，創新的引入復合體塊模擬巖體力學特性。