西南交大土力学及基础工程学科资深专家吴炳焜

　　吴炳焜，岩土工程专家，资深教授，我国土力学及基础工程学科的开拓者之一。长期致力于土力学及基础工程的教学和科学研究工作，尤在桩基理论方面具有深厚的造诣，并取得了丰硕的成果，为该学科的发展和我国的铁路工程建设作出了重要贡献。

　　吴炳焜，1914年10月4日出生于浙江省杭州市。幼年在浙江镇海读小学，1927年入杭州安定中学，1930年入浙江省立杭州高级中学。1933年考入天津北洋工学院(现天津大学)土木系，修水利专业。在此期间，他参加了著名的一二•九运动，作为学生会常务干事，他积极发表演讲，宣传抗日救国道理。1937年夏毕业后，在南京资源委员会水利处工作。随后抗日战争爆发，单位内迁至武汉，他未随行前往，并自1938年始，先后在昆明大昌建筑公司、重庆工务局、兵工署建库委员会等单位工作。1940年回昆明与同学、朋友们创建了致远建筑公司，并出任经理，主要承担机场跑道及房屋建筑的建设。1947年赴美留学，在耶鲁大学研究生院学习结构工程和土力学，次年转至威斯康新大学水利系学习，并于1949年初获科学硕士学位。其时，正值解放大军渡江在即，他毅然放弃继续深造的机会，回国迎接解放。同年8月，受聘为中国交通大学唐山工学院(现西南交通大学)水利工程教授。到校后，讲授水工课程并筹建水力学实验室。1950年，开设土力学课程，随后相继筹建了土力学实验室和土力学地基及基础工程教研室，并任教研室主任。1978年后，曾担任西南交通大学应用力学研究所所长。他在50年代主要从事土力学理论及黄土方面的研究工作。60年代至80年代初的20多年中，则致力于桩基础的理论研究工作。80年代始，他独辟蹊径，开始了从概率角度研究粒性介质力学进而建立土力学基本理论的艰难探索，直到生命的最后一刻。

　　吴炳焜自1957年中国土木工程学会土力学及基础工程委员会成立时，即当选为理事， 1986年后为名誉理事。1980年由学会推荐，成为国际土力学与基础工程学会会员。他还曾任唐山市

献身科学 矢志不渝

　　1949年在唐山工学院任教后，吴炳焜就积极开展了土力学理论的研究工作。1954年，他在《土木工程学报》上发表论文《散体的限界平衡》，将索柯洛夫斯基的粒性介质理论系统地介绍到我国。稍后，又在《土木工程学报》上发表讨论文章，对土力学中两个经典土压理论提出了自己的独到见解，澄清了人们的一些模糊认识。第一个五年计划期间，在大西北进行的大规模基本建设中，因对该地区广泛分布的黄土的工程力学性质认识不清，造成铁路路基及厂矿建筑基础病害频频，为此，国内开展了对黄土的研究。他则于1956年带领学校一批年轻教师参加了铁道部组织的考察组，前往西北地区进行实地调查，并最终选定在具有典型湿陷性质的兰州近郊东岗镇第四级台地上进行现场荷载试验。在历时1年半的试验期间，他多次亲临工地指导和参加试验工作。试验完成后，根据试验数据，他对黄土地基的承载特性进行了深入的理论分析，相应的研究成果以长篇论文《由地基加载试验研究兰州台地浅层黄土的变形》发表于《黄土资料》(人民铁道出版社)。同一时期，还自东岗镇和距兰州五六十公里的邵家堂取回大量原状土样，应用当时最先进的土工仪器——三轴试验仪进行了共计80余组的三轴压力试验。之后，他应用塑性理论对试验结果进行分析研究，确定出黄土的强度及变形性质，其成果以长篇论文《兰州黄土的变形性质和抗剪强度》发表于第一届全国土力学与基础工程论文报告会上。上述研究成果为当时我国黄土地基基础规范的制定作出了重要贡献。

　　20世纪50至60年代，我国修建武汉长江大桥和南京长江大桥时，桥下基础采用了管柱这种新型基础形式，吴炳焜承担了相应的科研工作。他对管柱振沉过程中土阻力的变化规律及管柱岩石地基承载力这两个重要问题分别进行了深入系统的研究。对第一个问题，他建立了不同的土阻力模型，并应用非线性振动理论计算分析了管柱的下沉及管柱应力等问题，研究了土阻力系数的确定方法，对大桥工程局和铁道科学研究院的管柱振沉资料进行了分析，其研究成果于1962年以长篇论文《管柱振沉运动》发表于《全国铁路论文报告会土建组论文集》。在此基础上，进一步的研究成果还于1965年以论文《The Resistance of Soils in Vibro-sinking of Precast Reinforced Concrete Pipe Piles of Large Diameter》(大直径钢筋混凝土管柱振沉过程中的土阻力)发表于第六届国际土力学与基础工程会议论文集，产生较大学术影响，国外学者的著作中多有引述，第二年又以中文刊登于中国土木工程学报岩土力学及基础工程分册。对第二个问题，即管柱岩石地基承载力的确定，此时尚无章可循，于是他应用塑性力学中的界限分析法对此进行了深入的理论分析，提出极限荷载的计算公式。另一方面，他还应用回归法对大桥工程局在武汉和南京进行的大型模型试验的试验数据进行了计算分析，最后提出相应的承载力计算公式，上述内容可见于已收入其论文选集的《岩石地基的承载力》及《管柱钻孔岩石地基的承载力(浦镇页岩模型试验资料分析)》两篇研究报告，这些成果为后来铁道部制定嵌岩柱基岩石承载力规范公式提供了参考依据。由于贡献突出，他于1985年获得“南京长江大桥建桥新技术”首届国家科学技术进步特等奖的荣誉奖。

　　进入70年代，吴炳焜对桩基的研究工作主要集中在两个方面：一是桩的承载特性及土阻力、横向抗力的确定，二是桩基的结构计算。对第一个问题，他主要研究了如何对试桩的测试数据进行合理处理和分析，从而得到正确和合理的结论。事实上，早在1963年，他就提出了用数理统计理论确定桩的容许荷载的新方法，并以论文《由静载试验决定桩的容许荷载》发表于《唐山铁道学院学报》。到70年代后期，他与四川省交通厅科研所合作，对大量的试桩数据进行分析，并分别将样条函数和非线性规划方法用于试桩容许荷载和土阻力及横向抗力的确定，为试桩数据的分析提供了有效的方法。其论文《Nonlinear Programming Method in the Analysis of Test Pile Data》(试桩资料分析中的非线性规划方法)于1979年提交于英国土木工程学会桩和桩基学术交流会议，论文《从试桩数据估算土支承力系数》则收入1981年的《中国土木工程学会第三届土力学及基础工程学术会议论文选集》。在桩基计算方面，则以高承台桩基为主要研究对象，这也是当时的一个热点问题。他首先就桩的横向抗力计算模型及相应的求解方法进行了理论分析，然后应用无量纲化方法，以桩基的刚度系数为核心，对桩基础的计算方法进行了系统深入的研究，研究成果相继发表于《关于横向受力桩的理论解》(西南交通大学科研专题论文，1974，已收入其论文选集)、《桩和桩基的刚度系数及其应用》(桥梁建设，1977)等论文中，后一篇还被第一届全国科技大会评为优秀科技论文。他的这些成果对促进我国桩基理论的研究起到了重要的作用。此外，在此期间的1971～1972年，他还赴天津的铁道部第三勘测设计院参加铁路桥梁规范的修改工作，并负责地基部分。在工作中，他提出用数理统计方法重新整理编制各种地基土的承载力表，并编写《回归分析》讲义供有关人员学习，还亲自讲授。最终胜利完成规改任务，也为以后的工作打下坚实的理论基础。

　　80年代，已逾古稀之年的他又开始了新的攀登。以粒性力学为基础，建立土力学的基本理论，是他自50、60年代起就一直思考的问题，为此，他一直坚持大量阅读数学、力学、物理等有关书籍，为以后的研究工作奠定了牢固的基础。终于，经过数年潜心的研究，自1993年始，相继发表了《The Probabilistic Aspects of Stress Tensors in Mechanics Of Particulate Media》(粒性力学中应力张量的概率形态，刊于西南交通大学学报英文版)等4篇研究论文。在这些论文中，他从概率的角度出发，针对粒性介质的特点，重新定义了应力的概念，并建立了相应的平衡方程。在此基础上，又引入静定应力张量的概念，对半无限体在带状荷载作用下的应力分布等问题进行了求解。他对这一问题的研究一直未断，可惜后期的研究成果尚未整理发表，便溘然长逝了，给我们留下了无尽的遗憾。

　　在1998年，中国铁道出版社编辑出版了《吴炳焜土力学与基础工程论文选集》。厚厚的文集记载着吴炳焜为祖国建设和探求科学真理而奋斗的历程。纵观吴炳焜50余年的学术生涯，我们不难发现，他的研究工作与国家工程建设的需要密切结合，如对黄土的研究、对管柱基础、对桩及桩基理论的研究。同时，他又总能将先进的数学、力学等方面的理论用于土力学及基础工程问题的研究，例如，50年代以塑性理论研究黄土的力学性质，60年代用塑性理论中的限界分析法研究管桩承载力，70年代将样条函数、非线性规划方法等用于桩的理论分析等等。80、90年代对粒性力学的研究，更是体现了他深厚的数学及力学功底。而这一切，来自于他一生的勤学不辍。

教书育人 一生耕耘

　　吴炳焜为人民教育事业辛勤工作了50余年。1949年回国在校任教后，他即开始讲授水工课程并筹建水力学实验室。次年，开出土力学课程，随后筹建土力学实验室，不久又建立了土力学地基及基础教研室，并任教研室主任。他学识渊博，在教学中，对问题的阐述高屋建瓴，同时，对工作一丝不苟，注重研究新的教学方法，不断更新教学内容，对学生则严格要求，同学们普遍感到学得踏实，毕业工作后更觉受益匪浅。他为国家培养了大量的优秀人才。

　　吴炳焜非常注重教材在教学中的作用，根据当时的实际情况，他认为高校教科书应与我国生产实践密切结合，同时还应及时反映本学科国内外的最新成就；既要便于学生自学和教师的讲授，也要能指导现场生产实践。因此教材的内容应系统详尽，文字通顺，并多附实例。1958年他主持编写了《土力学地基和基础》(高等教育出版社出版，后于1962年再行改编，并由人民铁道出版社出版)，此书不仅为各铁路高校广泛采用，还深受从事铁路建设的技术人员的欢迎，其影响深远，直到70年代还供不应求。1965年，为贯彻高教部新的教学方针，要求教材内容应少而精。为适应新形势的要求，他于另一位教师合作，重新编写了《土力学地基及基础》，由人民铁道出版社出版。该书内容新颖精练，理论严谨。但受“文化大革命”冲击，大学停课，该书未有机会广泛使用，颇为遗憾。

　　他非常注意青年教师的培养。首先，严把试讲、备课、讲授各教学关。其次，鼓励并指导他们参加科学研究工作，提高业务水平，并定期组织读书会，交流心得，讨论疑难问题。他还亲自开设专题讲座，如主讲“散体静力学”等，活跃了学术气氛，提高了教师的业务水平。为使青年教师有更多的机会下现场，将理论与实践相结合，他将大量的教学工作压在自己肩上，曾一人同时讲授三个不同专业班级的课程。除此之外，在50、60年代，不少高校相继派青年教师来我校土力学教研室进修，在他的辛勤培养下，这些教师的业务水平有了大幅度的提高，回校后大多成为教学和科研的带头人。

　　50、60年代，铁道部在学校建立高级干部班，抽调工作经验丰富但专业水平相对较低的中高级领导干部前来学习，吴炳焜担任了“土力学及基础工程”课程的讲授。针对他们“年纪大，文化水平较低，学习期限短，但觉悟高，学习刻苦，且有一定生产知识”的特点，他重新制定教学大纲，另编教材，最终取得了良好的效果。

　　早在60年代初，吴炳焜就开始招收土力学基础工程学科的研究生。1979年我国开始实行学位制度后，他成为国家批准的首批博士生导师。他对研究生的要求非常严格，特别强调“认真”二字，要求学生具有严谨的科学态度和一丝不苟的学习和工作作风，事实上，他本人的一生就是如此，这点对学生的影响极大。在学习中，他既要求学生打好理论基础，更要求理论联系实际，学以致用。他培养研究生不求量多，但必保质量。即使在已逾八十高龄之际，无论是制定培养计划，讲授课程，还是论文辅导，都是亲自动手，决不委托他人。

博览群书 孜孜不倦

　　吴炳焜一生勤奋好学。49年回国任教后，为便于学习和研究工作，他每年都要定购大量书刊，其内容除专业技术外，尚有大量数学、力学、物理以及文学、哲学、大百科全书等。他的语言天赋很高，在中学时已熟练掌握了英语，并学习了德语，在以后的学习和工作中，又相继掌握了俄语、法语、日语，因此，其藏书也是各种语言的。80年代以前，其购书费几乎占去了他工资的30%，藏书最多时曾逾万册。他的理解力及记忆力极强，大多数书都浏览过，而相当一部分则作为他平时进行研究的工具。凡是和他接触过的人，无不惊佩于他深厚的理论功底和渊博的学识，他很高的外语水平，也使他能及时掌握世界科技的最新理论和动态，将最新的理论和技术用于自己的研究中。

　　50年代的政治运动中，他受到严重冲击，但未放弃读书学习，而是继续潜心钻研。“文化大革命”中，他受到粗暴对待，但仍然坚持科技和教育强国的信念，利用一切机会学习和研究。同时，对历史、文学书籍的喜爱，也帮助他度过了那些艰难的岁月。

　　“文化大革命”结束后，有了更好的工作环境，他更珍惜自己的时间。80年代后期，已入古稀之年的他，又向新的高峰——粒性力学的基本理论攀登，为此，他继续不断地钻研相关的数学、力学理论，即使在年高体弱之际也未停止，直到生命的最后一刻。

　　简 历

　　1914年10月4日 生于浙江省杭州市。

　　1933-1937年 国立北洋工学院土木系学习。

　　1937年 资源委员会水利处技佐。

　　1938年 昆明大昌建筑公司。

　　1939年 重庆市公务局技佐、兵工署建库委员会附员。

　　1940-1945年 昆明致远建筑公司经理。

　　1947年 美国耶鲁大学研究生院学习。

　　1948-1949年 美国威斯康新大学水利系学习，获科学硕士学位。

　　1949-1986年 唐山工学院(后唐山铁道学院，现西南交通大学)教授，1953年始担任土力学地基和基础教研室主任。1978年后，曾担任校应用力学研究所所长。

　　1986年12月 退休。

　　2003年11月6日 病逝。

　　主 要 论 著

　　1 吴炳焜. 散体的限界平衡. 土木工程学报，1954(2)：131～162

　　2 吴炳焜等.兰州黄土的变形性质和抗剪强度.第一届全国土力学及基础工程论文报告会论文集，1958.

　　3 吴炳焜等. 由地基加载试验研究兰州台地浅层黄土的变形. 黄土资料(第三辑). 北京：人民铁道出版社，1959.

　　4 吴炳焜.由静载试验决定桩的容许荷载.唐山铁道学院学报，1963(1)：1～9

　　5 岩石地基的承载力. 西南交通大学科研报告，1963. ( 见吴炳焜土力学与基础工程论文选集189～214)

　　6 Wu Bingkun. The Resistance of Soils in Vibro-sinking of Precast Reinforced Concrete Pipe Piles of Large Diameter》.第六届国际土力学与基础工程会议论文集，1965.

　　7 吴炳焜.管柱振沉运动.全国铁路科研论文集，桥梁墩台基础及水工文辑.北京：人民铁道出版社，1965.

　　8 吴炳焜.管柱振沉时土的阻力.土木工程学报，岩土力学及基础工程分册，1966.

　　9 吴炳焜. 关于横向受力桩的理论解.西南交通大学，1974.( 见吴炳焜土力学与基础工程论文选集299～310)

　　10 吴炳焜.样条函数的应用.西南交通大学科研报告，1975. ( 见吴炳焜土力学与基础工程论文选集264～298)

　　11 吴炳焜.平板网络分析. 西南交通大学学报，1977(1)：43～54

　　12 桩和桩基的刚度系数及其应用. 桥梁建设，1977(3)：1～33，72～99

　　13 Wu Bingkun. Nonlinear Programming Method in the Analysis of Test Pile Data. 英国土木工程学会桩和桩基会议交流论文，1979.

　　14 吴炳焜.从试桩数据估算土支承力参数. 中国土木工程学会第三届土力学及基础工程学术会议论文选集. 北京：中国建筑工业出版社，1981.

　　15 吴炳焜.桁架网络的环路分析. 西南交通大学学报，1986(1)：17～31

　　16 Wu Bingkun. The Probabilistic Aspects of Stress Tensors in Mechanics of Particulate Media. Journal of Southwest Jiaotong University. 1993,(1)：1～16,(2)：91～108

　　17 Wu Bingkun. Statically Determinate Equations of Equilibrium in Particulate Mechanics. Journal of Southwest Jiaotong University. 1996(1)：1～14

　　18 Wu Bingkun. An Analytical Study on Distribution of Statically Determinate Stresses in Particulate Half Space. Journal of Southwest Jiaotong University. 1996,(2)：101～119

　　19 Wu Bingkun. Distribution of Stresses in Particulate Half Space under Surface Pressure. Journal of Southwest Jiaotong University. 1997(1)：1～19

　　20 吴炳焜. 吴炳焜土力学与基础工程论文选集. 北京：中国铁道出版社，1998.