孙荀英教授介绍王仁先生生平
王仁先生1921年1月2日出生于浙江省吴兴县一个知识分子家庭。1938年毕业于上海沪江大学附中,1943年毕业于西南联大航空工程系,获工学学士学位。1948年赴美留学,在西雅图华盛顿大学航空工程系学习,1950年获理学硕士学位。同年获得洛克菲勒奖学金,入布朗大学应用数学部深造,1953年毕业,获得哲学博士学位。1955年春克服重重困难回国,应周培源之邀任北京大学数学力学系副教授,负责筹建固体力学教研室。1962年,任数学力学系副系主任。1969年至1971年在江西干校农场劳动,回校后转地质地理系工作。1980年当选为中国科学院地学部学部委员。1983年任北京大学力学系主任。1993年任地球动力学研究中心主任。1996年被选为国际理论和应用力学联合国执行局委员。曾任国家自然科学基金委员会副主任委员,中国力学学会第一届理事会理事、第二届理事会常务理事、第三届理事会副理事长和第四届理事会理事长,中国地震学会副理事长、荣誉理事,中国地球物理学会理事。2001年4月8日去世,享年八十岁。
中国科学院大学地球与行星科学学院教授、王仁先生“文革”后的首批研究生之一石耀霖院士,首先谈到已故国际著名地震学家安艺敬一(K.Aki)对王仁先生学术的赞扬和评价,他称王仁先生为“中国地球动力学之父”,然后展示了王仁先生在地球动力学领域的杰出贡献:
1.地球构造运动的驱动力问题。我国地质力学创立者李四光先生认为地球自转速率的变化是地球构造运动的主要力源。为了从理论上探讨这个问题,王仁先生先后建立了地球的“快速运动模型”和“缓慢运动模型”,他利用严格的弹性理论分别给出了13层海洋型和15层大陆型地球“快速运动模型”在日月引潮力作用下,由于地球自转变速率变化引起的地表变形场和应力场。证明最大应力还不到1MPa,一般不足以引起构造运动;对于“缓慢运动模型”,如果地球自转速率稳定加速一百万年以上,应力可以积累到5到6 MPa(兆帕)的数量级,有可能推动构造运动。
2.地震预报。1976年唐山7.8级大地震后,王仁先生急国家之所急,首次提出了用力学的方法预测地震危险区的科学思想。同地质系老师合作,反演了唐山大地震前10年5次大地震和唐山地震前700年华北地区14次大地震的迁移规律,由此得到了唐山地震后的地震危险区和安全区,结果表明京津地区处在安全区内。这项工作为稳定民心、恢复生产提供了科学依据。这项研究要比国际目前盛行的类似工作早近10年。
3.地球构造应力场。地震预报、重大工程建设和矿藏、油气开采需要知道地下应力状态。由于观测和实验条件的限制,不能直接得到震源深度处的应力分布和工程场地的应力场。王仁先生提出利用地质、地球物理、大地测量和岩石力学试验等资料和有限元方法联合反演构造应力场,对于弹性问题,使用最小二乘直接反演区域边界的应力分布及其模型内部的应力场;对于非线性问题(例如有塑性变形),采用试凑法进行反演。这个方法成功地反演了东亚和北美应力场和边界的驱动力。
此外,王仁先生领导的研究组在岩石力学试验方面还发现了单轴压缩条件下岩石的逆向破裂,并用研究组自己开发的弹塑性有限元软件(NOLM)成功地模拟了这一现象;他们还发现室温条件下,单轴压缩产生的裂纹在颗粒边界发育,裂纹密度随应力增高;裂纹形成主破裂带,其周围裂纹回闭合,卸载时裂纹闭合,破裂带变窄。这些工作,对于地震预报和地下工程的建造具有重要意义。