陈平  2016年4月

    时间过得真快，不知不觉，张总离开我们已经十年了。

我从1981年来到水科院，跟张总一起工作了近25年。这是人生一段相当长的时间，我跟张总学到了许多东西。一些事情回忆起来，仍历历在目。

    张总是我们科研工作者的一个光辉榜样。他一生历经坎坷、受尽苦难，但始终坚持科研工作，从不计较个人得失。几十年如一日，工作在自已的岗位上。

　　我跟着张总参加了从六五到九五国家科技攻关项目、国家自然科学基金重大项目、国家基金委和三峡总公司联合资助的三峡水利枢纽工程八个关键问题的应用基础研究项目等，这些都是国家级的重大项目。此外还有电力部水利部等项目。限于篇幅所限，我在此只能把跟张总工作的大概情况写下，作为对张总的纪念。

一、在边界元方法上的研究工作

我是在北大力学系固体力学研究生毕业后，到水科院结构所地下结构组参加工作的。张总和王镭热情的接待了我。张总向我介绍组里主要是采用数值计算方法，从事水利工程地下结构及裂隙岩体渗流问题的研究。

我在学校程序语言学的是ALGER，来到这里要学习Fortran，张总和王镭很热心的帮助我，还把他们写的Fortran程序给我参考，让我尽快掌握。有不明白的地方，总是很耐心的给我解释。张总比我大13岁、王镭比我大6岁。我在他们两个学长兼导师的带领下，工作学习生活都非常愉快。

那时候机器计算采用批处理，由工作人员拿进去提交，等计算完后，计算机打印出输出结果，我们拿回去看结果作分析。搞数值计算是热门，大家也很辛苦，但热情高，常常晚饭后，都要到机房去看看作业有没出来？张总虽有家，也常常来看他提交的作业。我们三人晚上工作一段时间后，总会在一起坐坐，聊聊。

张总对我们极其爱护。25年中，从未对我当面严厉批评过，我在工作中有做错的地方，他总是在我们三人坐在一起时，慢慢的对我说。使我认识到哪些话说的不好，哪些事情应该怎么做。我听了后，心服口服。

那个时候，能够争取到一些科研项目是非常不容易的事情。张总所以能够参加这些科研项目，靠的是他自已的努力和取得的成绩，别人才会接纳他参加攻关项目；设计单位才会找到他，请他帮助解决工程设计中所遇到的问题。

我是理科毕业的，没有水工方面的知识和工程施工经验，为此张总就跟带学生一样，可没有少在我的身上下功夫。

张总特别注意岩体渗流方面的科研资料信息。他是图书馆的常客，每过三四个月，他还要去首都图书馆查阅资料。看完资料后，也总要写一点综述性的文字。对于本学科前沿的脉搏，他是始终牢牢的把握住的。从而他带我们所进行的工作，能跟上并在某些范围内代表着世界水平。

1982年初，我刚刚到所里才几个月，张总带我去昆明参加全国第一届地下工程情报网（暨学术会议）会。这是我第一次参加科技会议。张总每天很早就起来，简单的洗漱后，他就看书，是一本英文的边界元方法。相处的时间长了，我发现，他总是抓紧一切可以利用的时间看书学习。他不论坐火车或坐飞机也总是在看书。每次出差都带有书和资料。

有了张总的榜样，我也抓紧时间学习，把会议发的资料都看完。有不明白的地方就问张总，他就跟我说清楚。我也带了一本边界元方法的英文书去看，这样我们也时不时的会讨论一些边界元方法方面的一些问题。由于我们住在一起，这就很自然的问起对方的经历。我才明白了他原来受了那么多的苦，我特别感动的是他在那样艰苦的环境下，竟然做出了许多成绩，心里不禁油然对张总产生了敬意。对张总的这种敬意，一直延续在我的工作和生活中。

鲁布革水电站是我国“六五”至“七五”期间建设的重点工程，水电部设立的“水电站大型地下洞室开挖围岩稳定和支护的研究和实践”的“六五”国家攻关课题，由昆明院负责。那时有关地下洞室开挖的数值计算都处于起步阶段，张总以“边界元方法在工程中的应用”作为该项目的一个子题。计划结合该工程地下厂房的开挖，编制边界元三维线弹性程序；根据厂房洞室群的开挖步骤，研究在初始地应力场的作用下，厂房的围岩开挖稳定问题。张总的立意得到攻关项目小组的欣赏。

   张总让我学习边界元直接法，编写一个二维程序，进而编写三维线弹性程序。

当时没有大机器，算题的规模都不大，而且多是平面问题。张总所以在当时看中边界元，就是看中它的一些优点：如程序编制容易、数据工作量小、在求解一些工程问题时，比有限元简洁等。他在边界元研究过程中，有许多突出的成绩。

张总对边界元和有限元都有深入的研究。他对两种方法的计算精度做过比较。还有渗流计算中的排水孔问题，由于排水孔尺寸很小，采用有限元求解时，会产生很大误差；但若用边界元分析，处理起来则十分方便。他对不同尺寸的排水孔作了计算；对重力坝及坝基的渗流场做过分析，（包括坝体及坝基设置排水孔的情况）这在当时是全国第一，就是在国际上，也未见到有关的文献报道。

张总利用位错单元，模拟岩体中软弱夹层的非线性问题，据此研究重力坝的深层抗滑稳定问题，这是边界元方法在工程应用上的一个重要的开拓。

当时，水电部水电总局为了考核中南院、成都院、天津大学、武汉水电学院、华北水电学院和水科院等6个个单位编制的水工建筑物复杂地基非线性平面有限元程序。前5家均采用有限元法，张总则采用边界元法。水电总局还组织华北水电学院就重力坝深层抗滑稳定问题进行模型试验。要求上述单位对模型试验按同一网格进行非线性分析。这是当时水利行业数值计算界的一件大事。各单位所有的计算参数、边界条件和加载过程都与试验一致。计算与试验的极限荷载，结果基本一致；计算与试验的位移，误差略大一些。但在6家的计算中，张总的边界元计算结果比有限元好，最接近实验结果、计算机时也最少。

张总在边界元研究中，还有一个重要的贡献，就是对边界元中的间接法（即虚荷载法）进行了修正。从理论和应用上解决了边界元的间接法的刚体位移问题，使得间接法也可以应用于内域问题。这在数值计算理论上具有重大意义。

数值计算最后的落脚点都是回到求解线性代数方程组，二维边界元的位移基本解与函数LN(1/r)有关，这里对于外域问题，即当r趋于无穷的时候，上述函数就会出现奇异，与无限远处位移有界的要求不符，为了消除这种不合理的现象，Banerjee等人建议在此线性方程组中增加一个待定常数c1、c2，即所谓的刚体位移值。这一修正是对外域问题提出的，提出者本人也未必认识到这是必要的修正。这一建议长期未能得到重视，也未见有读者对此提出自已的见解。

张总指出：上述修正虽是对外域问题提出的，但对内域问题也同样适用，但这一修正没有考虑刚体转动项，因而也是不全面的。只有考虑了刚体位移，在所求得的位移场中减去刚体位移，才可以求得正确解。张总不仅在理论上提出这个观点，而且编制程序，设计考题，进行计算，完整的解决了这个理论上的问题。

1983年《水力发电》杂志连续六期，登载了张总介绍边界元方法的文章，当时很受广大读者的欢迎。

在张总和王镭的指导和帮助下，我的二维程序很快就调试通过。在此基础上，研究了边界元中的角点处理、锚杆几个问题并写了文章参加了有关会议。此后我编制的三维线弹性的边界元程序，完成了鲁布革电站地下厂房开挖计算，这在当时也是三维计算规模最大的。

在计算初始地应力场时，张总的想法也是独树一帜的。当时天津大学在这个国家攻关项目中，承担了鲁布革电站的初始地应力场的反演计算工作，张总提出“地应力场的趋势分析”的方法。张总与天大的马启超老师多次交流，两人计算的结果还是很相近的。

    “六五”工作胜利结束，这一国家攻关项目获得了“水电部科学技术进步一等奖”及“国家科技进步二等奖”。

“六五”工作结束后，张总把我们做的工作成果作了总结，写成了《边界元方法及其在工程中的应用》一书，在这本书中，还录入了我们编制的边界元方法程序，书印出以后，很受欢迎，很快就脱销。

后来我们转向有限元作数值计算主要是，在实际工程中介质太多，很少能找到单一均质的情况，这样边界元法的优点就打了折扣。

王镭花了一年多的时间，写出了我们自已有独到之处的三维有限元程序。不仅可以计算应力，还能够计算渗流问题。这个程序有许多独创之处，例如用子结构方法解决了混凝土坝和地基联合作用问题。  

二、地下结构的外水荷载问题

张总在地下结构的外水荷载问题的研究上，是独树一帜的，而且应用到许多工程。直到今天，在这个问题上，尚未见到超越张总提出理论的有关研究文献。

水工隧洞计算有一个外水压力荷载的取值问题。我国规范上关于β值的选择范围幅度太大。国外在隧洞设计中对外水荷载的认识也极不一致。

张总认为：只要具备条件，应通过渗流场分析求得外水压力的大小，同时也求得渗透体积力。通过增量渗流荷载隧洞应力分析以判断衬砌与围岩是否共同作用。而且衬砌与围岩联合作用也并非总是有利的。

    张总集设计、施工和科研于一身，他对水工隧洞衬砌问题的认识，就比一般科研人员的认识敏锐、深刻，能抓住问题的本质。

1980年，张总和张武功在《水利学报》上发表了《隧洞水荷载的静力计算》一文，提出了“隧道水荷载静力计算的三条基本原则”。这是水工地下结构专业上第一次有人对此问题提出一套有完整的理论系统的方法。文章发表以后，引起了行业内人士的热烈的讨论，就连潘总也参加了进来。

当时天津院的南水北调东线穿黄隧洞设计咨询张总，虽然有关地质资料不全，但张总考虑了多种情况以计算衬砌的应力。给了设计一个满意的回答。引滦入津工程也碰到了这个衬砌外水压力的取值问题，按原设计配筋之大难以实施。张总帮他们计算，只要按照构造配筋即可。我们还去了工地看施工情况。按此施工，任务就很快就完成。通水后，天津院老总还特地到结构所送来一面锦旗，表示感谢。

另一个中南院委托的东江水电站泄洪隧洞工程。洞中段设有闸室，闸前为有压、闸后为无压。测得的地下水位很高。本地区雨季长，雨水对地下水的补给使地下水位线与山坡斜面大体平行，致使渗流场力有着明显的偏压。鉴于施工期长短很难预料，张总在计算中考虑了两种极端情况。计算表明，浮力荷载影响很大，不可忽视。浮力对圆形有压洞衬砌的受力状态大为改善；对拱形无压洞，若衬砌与围岩在拱顶部位分离时，衬砌应力略有改善；但若顶拱与边墙部位均分离后，衬砌应力将显著恶化。对此，建议采取工程措施，防止衬砌边墙与围岩脱离。

计算结果提交给中南院后，张总还特地带王镭和我去工地向设计院汇报。在汇报会上，中南院的设计人员都在会上发了言，未听到他们的不同意见。给我印象最深的是来我院协助算题的朱工程师的话，大意是：“水科院关于隧洞外水荷载的研究大大领先我们的观念，可能我们永远也追不上。”王总也发了言。张总对我说：“王总的发言，说明他是听懂了。”

在1984年隧洞规范修订时，张总被请去作关于隧洞外水荷载的数值计算方法的报告。后来据成都院的段总说，修订组的人听了张总的介绍后，感到很好，想写到规范中去。但是在举工程实例的时候，天津院引滦工程是一例，而引黄工程当时还未上马，尚不足以为例；更想不到的是中南院不敢采用张总给他们东江泄洪洞的计算，仍然按照结构力学的老办法设计，这就使修订组的人感到为难，就没有把张总的这个研究成果写进规范中去。

考虑到规范对外水压力折减系数的提法已经多年被设计人员采用，张总提出用多项修正系数法以确定地下水作用于衬砌的外水压力，他建议：对无压或有压隧道检修工况，作用于衬砌的外水压力建议按下式估算：

                         P₀=β₁β₂β₃γh₀

式中β₁为初始渗流场隧道轴线处外水压力修正系数；β₂为考虑衬砌与围岩渗透系数相对值对外水压力的修正系数；β₃为虑排水设施外水压力修正系数。

南盘江天生桥二级水电站有3条约10km长的引水隧洞。隧洞上覆岩层最大厚度700m。地下水面线高出洞顶最大值约400m。

隧洞二期工程3#隧洞即将动工。为减小作用于隧洞的外水荷载，及加强施工期排水，设计考虑在3#洞外侧先打一条排水洞，在涌水严重的地段，于3个主洞顶部打横通并与排水洞相连。每隔500m由排水洞向3#洞设施工支洞一条。

贵阳院于92年咨询张总，请他对该隧洞的地下水压力可能值；并对增设排水洞的必要性提出意见。

张总认为对该隧洞β最大值为0.3；衬砌设计外水压力值原则按照1.2MPa设计，厚度完全可以满足强度要求，不必局部加厚衬砌。对增设排水洞问题，认为从降低衬砌外水荷载观点排水洞的作用不是很大，不必增设，但作为施工需要新建一条交通及通风洞还是有必要的。

万家寨引黄一期工程世界银行贷款4亿美元。引黄工程南干线7#隧洞长43km，最大埋深超过400m，最高地下水位高于洞顶325m（这在当时也是国内最高的）。世行贷款项目除施工应进行国际公开招标外，由奥地利D2及加拿大CCPI公司与水利部天津院进行联合设计。D2是以隧洞设计著称的咨询公司，1996年与天津院共同提出标书设计。7#隧洞管片式衬砌厚度采用35cm，管片混凝土采用C55。

张总作为聘请的中方专家对该标书提出意见，认为：该设计存在两个重大问题：（1）外水荷载取值过大，因而衬砌厚度偏大；（2）管片组合衬砌结构按浇筑混凝土衬砌进行分析不符合实际。

为此，山西省万家寨引黄总指挥部委托中国水科院对该段隧洞的外水压力、衬砌厚度以及施工中的最大排水量进行分析研究，由天津院配合进行工程地质与水文地质条件的分析和计算模型拟定。

1997年2月，水科院与天津院提出报告，建议增加浅排水孔以降低作用于衬砌的外水压力，衬砌厚度即可减薄10cm。报告及建议通过专家评审，管理局决定将衬砌厚度减为25cm，要求天津院对标书设计进行了修改；承包商按修改后的标书进行投标。这种修改世行设计的事情不知在我国是否有先例？

1997年9月，D2向管理局及世行反映，不同意减薄衬砌。世行要求D2派员来华了解情况。于是，D2派结构和水文地质专家飞抵太原。10月在太原举行了专门会议，参加人除D2专家外，还有CCPI专家、管理局、中方专家组、水科院和天津院有关人员。张总在会上介绍了减薄衬砌的科学依据和分析，并例举国内有关工程经验，从而取得D2及CCPI专家的赞同，并形成会议纪要，同意将7#洞衬砌厚度减为25cm。当时担任会议的英文翻译陈重华教授说，D2及CCPI专家在听完张总的报告后，没有提出任何意见就同意签名了。后来听张总说，在他散会上楼时，那位地质专家还追上前去对他说，他完全同意他的意见。

D2及CCPI专家不可能不知道他们在设计中的外水压力取值问题，他们对张总的介绍，反而比我们国内的一些人理解还要快一些。

万家寨引黄7#洞至今已承受地下水位考验多年，衬砌工作正常，实测外水压力小于设计值，表明衬砌减薄后仍有满足规范要求的安全系数。

    仅此一项设计改动，最终节约投资1.35亿。此外，由于TBM尺寸减小、管片重量减轻还有利于缩短工期。

万家寨引黄7#隧洞的工程经验表明张总关于在解决高地下水位隧洞衬砌的理论和经验已超出了西方先进国家的水平，对我们国家今后深埋长隧洞的建设来说，有普遍推广价值，社会效益十分显著。

（1）关于抽水蓄能电站

八十年代后期，我国开始筹建大型抽水蓄能电站，当时准备上马研究的是北京十三陵、浙江天荒坪和广州三个抽水蓄能电站。许多问题过去都没有碰到过，国外虽然也建了几个大型的抽水蓄能电站，但许多问题是保密的。张总对于这样有关国家水电工程建设的大事，历来都是视为己任勇挑重担的。在这段时间里，张总全身心的投入了抽水蓄能电站的有关问题研究之中。

十三陵电站由北京院设计，他们与张总很熟悉，委托张总对该地下厂房结构稳定和山体渗流场进行研究。张总特别注意对工程地质资料的掌握和分析，对每个工程，他都要亲自去现场查看地质情况，他就带我多次去工地。张总对于该电站的地质情况的了解程度就连设计人员都很佩服。十三陵电站的设总北京院朱尔容总工就跟我说过，“张总对十三陵电站的地质情况比我还清楚。”

（2）高水头大直径压力钢管的外压失稳问题

十三陵电站采用钢管衬砌。由于高水头、大直径和荷载大，对钢管的壁厚要求很大，首要问题是如何减小钢板厚度及防止钢管外压失稳。

张总总结了防止压力钢管外压失稳的有关措施，结合在裂隙岩体渗流研究的成果和经验，对压力钢管外压失稳的原因作了细致系统的分析。认为钢管外压失稳的主要原因，不是由于正常地下水渗流所形成的外水压力；而是由于混凝土及钢筋混凝土衬砌的内水外渗，并在钢管外形成了封闭高压。张总建议采用贴壁式排水来防止钢管外压失稳。

张总的研究成果对我国抽水蓄能电站的建设是一重大贡献。

（3）关于高压钢筋混凝土岔管设计和水荷载

天荒坪和广州抽水蓄能电站岔管采用钢筋混凝土衬砌，两个电站的水头都比十三陵电站高、装机容量也大。

广州抽水蓄能电站请美国哈扎公司咨询。应哈扎公司要求，1989年在工地进行了钢筋混凝土岔管大比尺（1:2）模型试验。天荒坪则请法国国际电力公司。 1992年法电在天荒坪岔管位置处的岩体中进行了水平长钻孔高压渗透性试验。法电认为，这种压水试验是决定能否采用钢筋混凝土岔管的唯一方法。

张总认为，哈扎公司和法国电力公司都有丰富的水电工程设计经验，但他们对钢筋混凝土岔管的咨询设计均以现场试验为依据，就说明高水头大尺寸钢筋混凝土岔管设计理论和方法均未成熟。他认为，这个问题本身就非常复杂，缺乏系统的研究，有关的观测资料较少，这样各设计单位仅有自身的经验。

为此，张总把收集到的两个电站的有关资料，用先前裂隙岩体渗流方面工作中的成果，从理论高度对高压钢筋混凝土岔管的设计原则和方法进行了总结。

张总指导我们计算了广蓄的洞室开挖前后的渗流场，分析了303高程的探洞及上下游支洞及厂房对渗流场的影响；比较了各种渗流场下的外水压力分布情况，并与哈扎公司的给出的值进行了比较。同时还计算了混凝土岔管内水外渗对厂房区渗流场的影响；模拟了钢管贴壁式排水对渗流场的影响，这些数值分析计算在世界上是第一次。这些工作也得到了广蓄设计人员和工程指挥部的重视。

张总指出：钢筋混凝土岔管只是在一定条件下取代钢岔管的一种结构型式，它只能起到传递内水压力而不可能起到抵抗内水压力防止内水外渗的作用。所以它的壁厚一般均采用0.5~0.8m；其次由于分岔管为非圆形结构且管壁较薄、抗外压能力低，在设计中应考虑到这个问题。

张总还研究了钢筋混凝土岔管对围岩的要求。首先对挪威不衬砌隧洞设计准则能否用于高压钢筋混凝土岔管的设计问题，分析了它的偏于安全和偏于不安全的因素、以及不确定的因素。他认为高压钢筋混凝土分岔管的设计不能直接使用该准则。参照广蓄岔管的设计、施工、科研、充水及运行实践经验，提出：能否采用钢筋混凝土岔管代替钢岔管，应决定于围岩是否满足以下三个条件：（1）岩体地应力能保证内压工况下围岩不出现拉应力；（2）岔管段岩体加固后变形模量应接近岔管混凝土衬砌的弹性模量；（3）岔管段围岩最大单位吸水率ω?0.01升/（分?米?米）。在此基础上他提出了高压钢筋混凝土岔管设计理论和方法。

张总不是仅仅看资料进行分析的。他针对广蓄现场试验中的一些现象，指导我们作了一些数值计算分析，论证了他的想法:即高压内水外渗后，围岩极不透水，渗出的水在压力的作用下，沿着衬砌与围岩的间隙聚集，并在两者结合的薄弱部位，使衬砌与围岩脱开。在外水工况下，衬砌与围岩分离的范围必将扩大，有可能形成衬砌基本单独工作的情况。张总的这一看法，比哈扎公司的设计咨询意见要高出很多。

三、裂隙岩体渗流研究——坝与地基联合作用分析

1984年9月至1985年3月，张总在西德亚琛科技大学土木系岩土力学研究所作访问学者。所里主要用渗流荷载分析拱坝的应力和稳定。张总参加了工作。经分析比较，按渗流荷载计算与传统的试荷载法所得结果差异很大。

张总回国以后，结合自已在隧洞水荷载的历史研究方面取得的成果，有意识的开始了向裂隙岩体渗流方向的研究工作。

当时中南院设计的龙滩巨型水电站准备上马。在设计阶段，推荐了拱坝、面板堆石坝及重力坝3种坝型。

在坝型比选阶段，请了法国Coyne et Bellier公司对拱坝方案进行设计咨询。该公司对龙滩拱坝方案进行了三维有限元弹塑性分析。拱坝体型为法国建议的对数螺旋线变厚双曲重力拱坝。计算模型中考虑了3条断层（F₂，F₆₀及F₆₆）。

张总从中南院带回来一本法方的报告。他认为，法方的计算存在

以下问题：（1）F₁及F₄对工程影响较大，但计算未予考虑；（2）未进行初始渗流场分析。法方假定山体中地下水位与河水齐平。山体中地下水位实际很高，由这一假定可能引出重大误差甚至错误；（3）蓄水后未进行渗流场分析，而是把原本是分散的渗流荷载简化为直接作用在帷幕上的全水头水压力。由于存在以上重大问题，使得法方对地基F₂计算的位错过大，为此他们建议采取规模巨大的工程处理措施，以致使拱坝方案完全失去优越性。

张总向中南院提出上述看法后，中南院委托张总此方案进行复核分析。

我们采用与法方相同的计算和类似的网格剖分，模型中增加了F₄。将坝身由法方的1层单元增为2层单元。还考虑了与F₂平行的岩石层面的非线性特性。计算网格节点数达到4600个，这是当时国内外水电工程所进行的有限元分析中规模最大的一例。

计算结果表明：法方将帷幕上游岩石在蓄水后实际承受浮力被显著夸大。

坝体的复核分析与法方的最大差别是F₂的错位。F₂相对最大错位仅为2.3mm；而按法方F₂达15mm。因而F₂等处理工程量可大幅度减小，坝体应力分析结果也更接近实际。

张总还对龙滩拱坝体型进行了优化分析，提出了三种可兹利用的拱坝优化体型，其工程量与法方的方案相比，可减少52~75万方，说明拱坝方案还有很大潜力。

上述分析均是按照最高库水位为405m时坝与地基的工作状态。由于龙滩总体规划方面考虑，决定按库水位375m建设，后期再按库水位400m加高坝体。为此，张总又按此做了分析。张总对龙滩拱坝方案作了很多工作，论证了拱坝方案的可行性。

经过十几年的反复论证，很可惜龙滩水电站的拱坝方案最终未能采用。尽管如此，张总一直都在关心龙滩水电站的事情。

龙滩水电站后来决定采用碾压混凝土重力坝方案，坝高217m，是当时世界上最高的碾压混凝土重力坝。虽然我国也已建成了一些碾压混凝土坝，但对于把碾压混凝土用于龙滩如此重要的工程，有一系列的如碾压混凝土的渗透系数及防渗对策等重大技术问题亟待研究解决。

在“八五”和“九五”期间，张总写了《碾压混凝土重力坝渗流问题综述》一文。为了论证龙滩碾压混凝土坝的防渗方案，张总派他的博士后窦铁生去江垭水电站工地，收集整理现场碾压混凝土渗透试验的资料。张总掌握了有关数据，对龙滩水电站的碾压混凝土防渗方案进行了论证。论证了在坝剖面不变的情况下，可将层面的抗剪强度减小0.53MPa。从而可以大大减轻大面积碾压混凝土的施工难度。，有很大的意义。

张总还对昆明院设计的漫湾水电站的左岸山体稳定性问题做了研究。

漫湾水电站位于云南省澜沧江，是一座大型水电工程。本地区处亚热带，年降雨量1028mm，多年平均降雨天数155天。由于所处地形及水文地质条件的不同，地下水可以分为三个不同区：（1）右坝头，（2）左坝头，（3）河床，河床岩体有水平卸荷裂隙而形成承压水。

坝址一带测压孔的水位统计资料表明：左岸山体高部位及顶部地下水位变幅小，一般不大于2m；坡脚则因受河水位涨落影响，年变幅可达3~5m。右岸山坡地下水变幅较大。

我们计算考虑了4条断层F₃₀₁，F₃₀₆， F₃₃₀，F₃₅₂，全部采用二次单元，共剖分了1238个单元，节点数4798个。

计算结果表明：对无（减少）侧向补给的山体渗流场，其深部的能头比地下水面能头小很多，不能采用山脊表部地下水高于库水位而采用将帷幕与山脊地下水相接的防渗措施。这一发现对漫湾工程的防渗设计起了重要的指导作用。张总建议设计帷幕向东延伸，切断F₃₀₁及F₃₀₇影响带，以策安全。设计采用了这一建议。其次，当左岸山体表面有水渗入时，即使入渗量很小，也可能使地下水位大幅度抬高对山坡稳定十分不利。

在计算的过程中，电站左岸山体于89年1月发生了较大的坍滑，昆明院重新研究了工程处理措施。并请张总去工地看看，同时委托他对左岸山体的加固设计作计算分析和评论。张总在补充计算后，提出了具体的意见，也为设计采用。

这一时期，我们在裂隙岩体渗流科研方面，取得的成绩很大，1989年，我们的《水工结构与地基渗流荷载分析》课题，获得了能源部电力科技技术进步二等奖；1991年，《龙滩、漫湾混凝土坝与地基联合作用仿真分析》的研究成果，再次获得能源部电力科技技术进步二等奖；1993年，《龙滩、漫湾混凝土坝与地基联合作用仿真分析》获得国家科技进步三等奖。

1992年张总被任命院副总工程师，他肩上的担子越来越重，但是他一直关心我们组的工作。只要不出差，他基本上上午去院总工办，下午回来后就到所里（室里）来工作。

这时我们组人员也有了重大变化。因为人多了，组也变“大坝和地下结构”室。重要的是，我们也成长起来了，能挑重担了，我担任了室主任工作。

四、国家自然科学基金重大项目《岩土与水工建筑物相互作用研究》，第三子题《裂隙岩体中水的运动与水工建筑物相互作用》

1989年，国家基金委设立一个重大项目，《岩土与水工建筑物相互作用研究》，下设七个子题。张总是学术领导小组成员，并主持第三子题《裂隙岩体中水的运动与水工建筑物相互作用》的研究工作。张总作了全面规划，他查阅文献，对裂隙岩体渗流数学模型研究现况作了研究，对裂隙岩体渗流数学模型研究现况进行了综述。根据裂隙岩体的特点讨论了各种数学模型的应用状况和前景，并重点讨论了岩体渗流参数各种实测方法和分析方法。从中指导我们进行有目的地研究。

我国学术界深受苏联影响，分工过细，以水电部门各大研究院所为例，搞渗流研究的不搞结构分析，搞结构分析的不研究渗流。这种过细的分工扼制了科学发展，岩体渗流不但涉及到流体力学，涉及到工程设计，同时也涉及工程地质与水文地质、地质力学、应力分析甚至分维几何学。只有把上述学科揉在一起，才有可能深化认识，取得有水平有价值的成果。张总在这方面，努力吸收各方面知识，发展边缘学科，使多种学科互相渗透，跳出单打一的旧模式，因而开阔了思路。

张总认为搞裂隙岩体渗流研究工作，不能只看文献，也要自已做一些试验工作。他托岩土所的同志从工地上带回一些岩体裂隙面的试件。在对裂隙面粗糙度的研究中，张总在阅读资料学习的过程中，深深感到Barton所引进的节理粗糙度JRC概念，在应用上非常不方便。而分维几何学的发展给平面粗糙度的研究开辟了一条新路，利用裂隙面的分数维以及凸起度均方差来表示粗糙度，不仅可以概括粗糙面的几何特征，而且可以用计算机进行分析，采用计算机生成相同粗糙度的裂隙面样本。张总指导他的研究生刘中编制程序，完成了裂隙面的计算机生成工作。并且进一步对裂隙的渗流特性作了数值分析。

在张总的指导下，我们进行了大量的裂隙网络的渗流数值分析工作，明确了在何种条件下可以采用等效连续介质模型。对于水电工程这种条件一般都可以得到满足。与采用裂隙网络模型来比较，它可使得计算规模大为减小，因此这一结论具有重要的意义。在此基础上，在国内外首次采用初流量法实现了三维裂隙网络有自由面渗流分析，这一成果具有世界水平。张总对裂隙岩体渗透特性的研究不只是在理论上，他研究的目的是要解决工程实际问题。在这方面，他超过了许多国内外的科研学者。

岩体渗流与应力相互影响很大，在张总的具体指导下，我们考虑了裂隙变形的非线性特征，以裂隙平均隙宽为计算参数，对立方定理作了合理修正，完成了渗流与应力耦合分析，编制了程序，并作了考题验算，程序可用于实际工程。

张总在完成以上项目工作以后，抽出了大量时间总结了他的工作，这就是他写出了《水利情》、《岩石水力学与工程》等书，张总把他研究的成果总结上升到理论，提出了岩石水力学概念，把渗流研究成果上升到系统理论的新高度，这在过去是没有人这样说的。这是张总留给我们的最宝贵的遗产，现在，结构所许多年轻人都把这些书作为主要参考书。

我可以告慰张总的是，结构所“大坝和地下结构”这个室还在。现在的室主任是朱银邦和崔炜，他们都是博士，也是教授级高工。他们在岩体渗流和水工建筑物稳定研究方面作了许多工作，已经独立的承担了许多水电工程任务，而且他们还很年轻。可以想见，未来他们会做得更好。我相信，张总带领过的我们这个科研团队，一定会持续发展下去，张总开创的科研理论一定会发扬光大！