地基的沉降与承载力是土力学中最基本的问题，也是工程应用最多的问题。太沙基（Terzaghi）1925年创立土力学的近百年来，还没有得到很好的解决。地基沉降算不准，地基承载力定不好的难题一直在困扰着学术和工程界。这一难题被他纳入科研视野，数十年磨一剑，攻克世纪难题。
他不仅重视重要的工程难题，还重视重大的基本理论，在土的本构理论上解决了用数学方法来表述土的复杂力学特性的科学难题，发现了广义（塑性）位势理论，而且创建我国工程设计的“中国方法”，摆脱了“以西方为师”，走出了中国现代岩土力学的新时代，实现了从工程大国到科学技术强国的跨越。
“作为科研工作者，我怀着一个科学家的梦想，总想着创造点有用的知识留给后人。”在第七届“南粤工匠”发布仪式上，他作为“南粤工匠”深情发言。他就是广东省水利水电科学研究院名誉院长杨光华。
“做科研要像追踪电视连续剧那样痴迷的追求科学真理。”杨光华坦诚，科研成果从发现到落地可能需要很长的时间，十年、二十年或许更长的时间，实属不易。只要我们坚定在科学历史上留下中国人贡献的伟大信念，坐好冷板凳，执着坚守，定会体会到艰辛过后的荣光。
今天，让我们循着杨光华的科研足迹，去领略他将在科学史上留下的智慧和印迹，感受他用科技挺起国家脊梁的高尚气节。
发现广义（塑性）位势理论
“现代土力学的核心问题主要是土的本构模型。”杨光华首先从现代土力学的核心问题向我们介绍说：“在国际上，第一个现代土的本构模型，也是影响最大的模型，那是1963年英国剑桥大学提出的剑桥弹塑性模型。我国当然也有开展土的本构模型研究，在上世纪80－90年代研究热潮达到顶峰，几乎所有搞土力学研究的高校和科研单位都有开展土的本构模型的研究。我当时所在的广东省水利水电科学研究所也参与了研究。”
科研总是面临困难和挑战。广东水科所团队当时也开展土的本构模型的研究，建立了弹塑性模型，还自主开发了有限元程序。这段时间里，杨光华一直在学习和思考本构模型的数学理论基础的问题。
“科研需要突破传统的思维认知”。面对用于建立土的本构模型的各种理论，杨光华发现它们多是从物理力学概念出发建立的，它们的数学基础是什么呢？为此，他重新翻阅学过的高等数学，学习张量分析，日夜苦思冥想，终于发现用数学的方法可以打通各种理论的关系。杨光华用矢量理论和张量理论的结合，推导出了广义（塑性）位势理论，于1991年以多重势面理论发表于《岩土工程学报》，引起同行的广泛关注。通常用于建立弹塑性本构模型的塑性势理论在数学上是广义位势理论的一个特例。
“科研成果的发现最大贡献是服务国家、服务社会。”杨光华说，他的科研理论成功用于解决三峡工程的技术难题。
在1993到1995年间，广东水科所参与了由长江科学院牵头的“三峡二期深水围堰的攻关研究。”当时集中了国内在这方面有研究的主要大学和科研单位进行联合攻关。“我们主要围绕围堰的应力应变和连续防渗墙的应力位移情况进行研究攻关。我们计算了几乎所有的工况，是长科院以外参加单位计算内容最多的。除统一用的Duncan－Chang模型外，我们还用了我们自己研发的模型，包括样条函数非线性模型和我提出的多重势面弹塑性模型。最后，工程实测证实：多重势面弹塑性模型比Duncan－Chang模型更符合实测结果，说明我们的理论和计算的科学性。”杨光华回忆道。
2007年，杨光华出版了该理论的专著《土的本构模型的广义位势理论及其应用》，郑颖人院士在其序言中写到：“该理论可以统一反映各种力学的建模理论，既表述了应变增量的流动方向，也表述了应变增量的大小，从而取代了传统塑性势假设和德鲁克（Druker）塑性公设，更具一般性，这是连续介质力学中的一个重要创举”。该理论已被写入研究生教材《高等土力学》等多部教材和著作，成为中国人创立的重要建模理论。
创造中国方法—增量计算法
“源于工程、高于工程、用于工程，这是一条较好的工程科研道路。”杨光华说：“增量计算方法最早提出就是源于1989年国内第一条沉管法过江隧道—广州珠江过江隧道黄沙段深基坑支护的咨询。”
当时在没有规范、基坑深、没有成熟的经验条件下，杨光华创新性提出按施工过程把土压力分步施加，把地下连续墙作为一个竖放的弹性地基梁，并把支撑和土都看作弹簧，用弹簧刚度代替，按施工过程分步计算。就是我们所说的增量计算法。可以真实的模拟了全施工过程的受力。
“这期间，我也注意到了对于增量计算法有不同的声音。1998年发布的广州基坑规程初稿曾写入增量法，后来由于参编人员未能达成共识，最后没有写入该规程”杨光华告诉说。但杨光华坚信增量法是更科学的方法。在当时广东省岩石力学与工程学会和广东省水科所做的深基坑工程咨询和设计中一直采用增量法计算，并开发了最早的增量法计算程序，广州地铁从90年代初的一号线开始，就采用增量法进行设计计算。
杨光华又将增量计算法引入到土钉支护技术中，提出了土钉力计算的增量法，并结合Terzaghi的经验土压力，提出了简化计算法。目前，增量法和土钉力计算的方法，都已成为工程设计中普遍应用的方法，取代了传统的Terzaghzi－Peck法和等值梁法等西方早期的工程计算法。这是中国创造的方法，代表了深基坑计算理论的新水平。
为了系统介绍了增量法，杨光华著有《深基坑支护结构的实用计算方法》（地质出版社，2004年）一书。目前增量法被写入《深基坑工程》、《基坑工程手册》等著作中。广东省深基坑规范也已写入了增量法。
“增量计算法，从89年提出，进一步完善，到2004年总结出版著作，已历经10多年，再到后来得到同行的认可和广泛应用，已经差不多20年了，其中所经历的各种波折，还真是不容易的。”杨光华感慨道。
创新地基沉降计算新方法
“人们常说，土力学是一门半经验半理论的艺术。”科研做久了，杨光华也会时不时道出经验的感悟。地基沉降算不准，这个百年难题，问题到底出在哪里呢？
杨光华发现目前传统的沉降计算主要是依据室内土样试验获得参数而建立的计算方法。而室内的试验土样由于取样过程的扰动后，与现场土已不同，由此扰动土样的试验而建立的方法计算结果与实际存在较大差异，以致沉降计算结果的修正系数变化较大，如规范总结的修正经验系数为0．2－1．4。为此，杨光华创造性的提出依据现场原位试验而建立地基沉降计算方法，这样获得了既比传统方法准确，又比数值方法简便，结果可靠的一整套解决方法，使这一百年难题取得新的突破。杨光华将这部分的主要内容归纳总结于2013年由科学出版社出版了《地基沉降计算的新方法及其应用》的著作中。
“地基沉降计算及地基承载力合理确定，是经过1997年第一篇地基沉降论文发表以来20多年的研究，和团队的学生及同事们一步一步的发展起来的，将会极大的推动地基设计技术的进步，相信会载入史册的。”杨光华满怀期望地说。
创新滑坡分析新方法
“近年我国滑坡灾害比较严峻，深圳渣土场滑坡70多人死亡，内蒙一个矿山滑塌死亡50多人。如何运用科学分析，避免安全风险，是我们科学研究的价值所在。”杨光华时刻充满着安全责任感。
锁定方向，即刻行动。杨光华团队从有限元强度折减法入手开展研究，经过10多年系列研究，形成了比传统极限稳定分析法更科学的滑坡分析方法，也就是基于边坡的应力位移场的方法。这样，根据应力位移场可以更清楚可能滑坡的形态，更科学的确定加固方案，更科学的评估其安全性，减少滑坡的灾害，踏出了滑坡分析方法的一个新途径。
“我们的梦想是做脚踏实地的科研工匠，我们的志向是把论文写在祖国的大地上。南粤大地上，无论东西南北，哪里有工程技术难题，哪里就有我们，包括许多的工程应急抢险、抗洪抢险、汶川地震等。”杨光华语气坚定，落实起来掷地有声。2005年，西江发生特大洪水，威胁广东某县城，保护该县城安全的挡墙在7米多高洪水压力下发生变形、地面隆起，一旦抵挡不住压力垮塌，整个县城都会被洪水淹没，形势非常危急。挡墙能否抵挡洪水？是否有必要组织县城居民大规模转移？当地政府已组织好了大批的警力和干部。杨光华带领专家组察看现场，分析地理气候和挡墙的受力特点，进行专业分析，果断判断：挡墙是安全的。最终，挡墙顺利抗住洪水的冲击，避免了大转移给群众和社会造成的重大影响。
杨光华曾两次入选中国工程院院士有效候选人，最后都未果！回望三十多年的追梦路，看到自己的成果能被写入教材和规范，造福社会，实现了为后人留下有用知识的夙愿，杨光华如此自勉：“科研是造福人类的事业。在未知的地方探索新路，一点一滴、一步一步的前行，需要勇气、智慧和长期的坚持，固然不容易。但当看见后来者沿着你所开拓的新路轻松前行时，你又会感到无比的欣慰和荣光！”
百年土力学，始于太沙基（Terzaghi），加速发展于剑桥，未来能否看中国？希望中国有更多像杨光华这样的科技工匠，潜心做真正有用能用的研究，把中国人的名字留在科学发展史上！这才是科研的正道！（文／李杰）
来源 中国网
