土力学学科发展的现状与展望
土力学理论的发展和面临的挑战

土力学理论的发展和面临的挑战摘要:土力学是一门实践性很强的学科,研究对象为工程建设活动密切相关的土体,被广泛应用于基础设计、挡土构筑物、土工建筑物、水工建筑物(土石坝)、边坡、基坑及隧道等设计中,是土木工程的重要分枝,有其固有的特点和规律。
鉴于此,文章主要针对土力学理论的发展和面临的挑战进行了分析,以供借鉴。
关键词:土力学理论;发展;面临问题;发展方向1导言土力学是土木工程的重要分支,有其固有的特点和规律。
文章分析了当前并未形成严格、统一与完备的土力学理论、处理非饱和土问题方式不完善、多种环境载荷效果下,多场耦合一致与完备的理论并未构成等问题;并指出为了未来发展的预测,希望为土力学理论未来的发展提供有利论证。
2土力学理论的发展土力学发展可分为几个阶段:18世纪中叶以前土力学发展以感性认识为主,在此阶段涌现重要影响的建筑物。
比如,中国的万里长城、京杭大运河及大型宫殿等伟大建筑物;古埃及和巴比伦农田水利工程;古罗马的桥梁工程和腓尼基的海港工程等。
第二阶段始于工业革命时期,在此期间,提出了至今仍在广泛应用的土力学理论。
比如,法国科学家库仑提出的土的抗剪强度理论和土压力理论;法国的Darcy提出的渗透定律;法国的布辛内斯克提出的半无限弹性体中应力分布的计算公式。
通过工程实践的积累,对土的强度、土的变形和土渗透性等课题做了初步的理论探讨。
第三阶段始于20世纪初,通过巨大工程的兴建、地基勘探、土工试验、监测及计算机技术的发展,促使人们发展理论研究并系统地总结实验成果,特别是太沙基提出的有效应力原理,使土力学成为一门独立学科的重要标志。
第四阶段。
此时,最突出的工作是用新的非线性应力应变关系代替过去的理想弹塑性体。
随着应力应变模型建立,以此为基础建立了新的理论体系。
1957年,D.C.Drucker提出了土力学与加工硬化塑性理论,对土的本构模型研究起了很大的推动作用。
许多学者纷纷进行研究,并召开多次学术会议,提出了各种应力应变模型。
高等土力学-岩土工程的发展与展望

5.1 岩土工程理念及学科范围的 变化
美国的土木工程师协会(ASCE)下所主办的本 学科期刊创办时名为“土力学及基础工程” (Soil mechanics and foundation engineering); 1974年以后更名为“土力学及岩土工程” (Soil mechanics and geotechnical engineering),相应的学会也改成此名; 20世纪90年代以后,期刊又更名为“岩土工程 与环境岩土工程” (Geotechnical & environmental engineering)。
城市交通
1989年美国加利福尼 亚州的强震时旧金山 滨海地区的高架路大 多被震毁,美国基本 放弃了高架高速路, 代之以公共街区交通。 日本阪神地震,高架 桥路的毁坏。
地震与城市交通
阪神地震
美国波斯顿从1991开始拆除高架路, 恢复地面,发展地下公共交通
上海人民广场
日本大阪体育馆
城市的桥与隧道
央视大火:2009年2.9元宵节20时
上海高楼大火-2010年11月15日14时
沈阳高楼大火-2011年2月3日24时
城市超高层建筑的弊病
造价极高; 运营管理费用; 安全; 能源与资源的浪费; 环境。
与环境友好的地下工程
城市地面以下0-5米为的公用管线层,设置共同 沟; 5-20米为城市地下交通层和市政设施; 20米以下为战备和存储空间,包括能源、水资源、 粮食等
人与自然的和谐共处
“天行有常,不为尧存,不为桀亡。应之以治 则吉,应之以乱则凶。”(荀子· 天论), 天何言哉?四时行焉,万物生焉(论语· 阳 货) 。 “天不变,道亦不变”(董仲舒) 凡是现实的都是合理的。(黑格尔)
土力学的研究内容与学科发展

土力学的研究内容与学科发展土力学是工程地质学的一个重要分支,它研究的是土的力学特性和行为问题,主要涉及地质结构、地表地质灾害、岩土工程、岩土动力学和新型结构材料等研究领域。
它与其它的岩土力学研究学科有着密切的联系,深入研究土的物理特性、力学特性和变态特性,以及研究这些特性对岩土工程及其它相关地质工程的影响。
土力学的研究内容可以归纳为两个部分:一是土的力学性质研究,包括土的物理性质、力学性质、变形性质以及变形机制的研究;二是土的工程行为研究,包括土的变形和土的应力应变特性,以及土的地质结构和工程行为的研究。
研究者可以从实验、分析和仿真模型三个方面综合探讨土力学的相关问题,从而改善和完善现有的土力学概念和理论,为优化和设计土、岩土工程提供技术支持。
土力学作为一门新兴学科,近年来得到了广泛的关注和应用,取得了较为明显的发展和进步。
首先,土力学的研究内容得到了扩大的视野,从传统的静态力学理论走向研究动态力学和波动力学,探讨震、地质构造等活动性地质作用下的土的行为规律,取得重要突破;其次,工程地质勘察范围扩大,而土力学研究也从最初的单一工程地质规律进化到更复杂的各种地质结构,勘察技术取得了重大突破;此外,土力学技术也逐渐成熟,相关研究方法得到了不断改进,科学实用化水平不断提高,开发出更多有效的计算机软件,可以更加快速、准确地研究和分析土力学问题,为解决复杂工程现场难题提供有益的参考。
土力学的发展也为地质工程的建设和生态环境保护提供了可靠的技术支持,比如地质灾害的处理、深基础设计和文物保护等。
未来,土力学仍然将是一个重要和广阔的学科,有望取得更大的成果和进步。
综上所述,土力学是工程地质学的一个重要分支,它致力于研究土的物理特性、力学特性和变态特性,以及这些特性对岩土工程及其它相关地质工程的影响。
它的研究内容主要是土的力学性质研究和土的工程行为研究,有利于改善和完善现有的土力学概念和理论,并可从实验、分析和仿真模型来研究相关问题。
海洋土力学现状及发展

01 一、现状分析
目录
02 二、具体领域分析
03 三、研究方法总结
04 四、未来展望
05 五、结论
海洋土力学是研究海洋土壤力学性质及其在海洋工程中应用的一门学科。自 20世纪以来,随着海洋科学的快速发展,海洋土力学逐渐成为了一个备受的研究 领域。本次演示将概述海洋土力学的现状和发展趋势,以期为相关领域的研究提 供参考。
尽管海洋土力学的研究取得了显著的进展,但仍存在一些问题。首先,海洋 土壤性质的复杂性和多样性给研究带来了一定的困难。此外,实验研究和数值模 拟的结果往往与实际情况存在一定误差,需要进一步加以改进。
二、具体领域分析
1、海洋工程领域
海洋工程是海洋土力学应用的重要领域之一。在海洋工程中,基础设计、防 波堤建设、海上风电等都需要对海洋土壤的力学性质进行深入分析。目前,研究 者已针对不同类型和状态的海洋土壤在承载力、压缩性、抗滑稳定性等方面进行 了大量研究,为海洋工程的设计和施工提供了有力支持。然而,在复杂多变的海 洋环境中,海洋土壤的力学性质仍需进一步探究。
因此,单一的研究方法难以满足海洋土力学研究的需要,需要将多种方法相 结合以获得更全面的认识。
四、未来展望
随着科技的不断进步,海洋土力学的研究将迎来更多的发展机遇。未来,海 洋土力学的研究将更加注重跨学科交叉,推动多学科协同创新。此外,新的研究 方法和技术手段也将不断涌现,如利用人工智能、大数据等先进技术对海洋土壤 的力学性质进行精准预测和评估。
三、研究方法总结
目前,理论分析、实验研究和数值模拟是海洋土力学的主要研究方法。理论 分析可以揭示海洋土壤力学性质的内在规律,但需要简化复杂的实际情况。实验 研究能够提供直观的数据和实验现象,但实验条件和结果的代表性可能存在局限。 数值模拟方法可以在一定程度上弥补理论分析和实验研究的不足,但模拟结果的 准确性和可靠性仍需进一步验证。
土力学的回顾、现状与展望

土力学的回顾1) 土力学学科的形成一般认为,土力学自太沙基在1925年发表《土力学原理》后才成为一门独立的学科。
但是,关于土的理论并非在l925年才有。
实际上,1925年以前,土力学的某些规律和理论已经被发现、创立和运用。
按太沙基的说法,土力学始于1776年库仑土压力理论的发表(比1925年早149年)。
此外,反映水在多孔介质中流动规律的达西定律、描述土体极限平衡状态的理论等等也都是土力学早期理论上成就的突出例子。
太沙基认为,就土力学原理来说,它是两门早已确立的工程学科分科——材料试验和应用力学的派生物。
可见土力学不仅来自自身的实践,而且也充分地借鉴了相关学科的成就。
不难看.在太沙基之前,人们对土实际上早已有相当的认识,提出了诸多关于土的理论和规律。
但当时这些理论和规律还是零散的、不系统的,对土的认识也还仅仅是局部的或者是唯象的。
可以说当时土力学的发展还缺乏许多反映土的本质和真实面目的东西,因此尚未形成一门独立的学科。
太沙基主要功绩之一,是他将当时已有的孤立的规律、原理或理论,按土的特性将它们联系和系统化起来,总结提出了土的3个特性,即“粘性”、“弹性”和“渗透性”,并且凭借丰富的实践经验和深邃的洞察力发展了土力学原理,拓宽了土力学领域,使之形成一门独立的学科。
其中有几个重要的贡献是特别值得提出的。
首先他强调土的分类,并依据其物理力学性质将“粘土”和“砂土”区别开来。
他认识到“砂土”的强度属纯摩擦材料的强度,而“粘土”的强度则是其“粘性”所致。
虽然用现在的眼光看,这样的认识似乎太简单化,但它毕竟是从土本身特性出发的,不再是简单地借用别的学科的原理。
这样,土力学就具有了自己的个性;其次是建立了有效应力原理和一维固结微分方程。
如果说一维固结微分方程可能与太沙基曾作为热传导教授的经历有关,从而带有热传导方程的某些痕迹的话(诚然,这种借鉴别的学科成就来丰富本学科内容的做法也是学科发展的必由道路之一),那么有效应力原理则完全是从土的本性出发,确切地反映了土的力学性状本质的。
浅谈土力学的发展过程及发展趋势

浅谈土力学的发展过程及发展趋势浅谈土力学的发展过程及发展趋势摘要:本文主要介绍了土力学的发展过程以及未来的发展趋势。
通过查找相关资料,简要总结了土力学的发展历史,同时分析了土力学发展的现状,提出了土力学未来的发展趋势。
关键词:土力学发展过程趋势一、引言随着城市建设的发展,随着人们生活质量的提升,人类对居住环境的要求越来越高。
随着城市范围的扩大,城市建设用地越来越紧张,迫使人类不得不向高空、向地下、向沟塘或废墟上发展。
这样就必然促使人们对土有更深的了解,对土工处理技术的质量、方法、效益要求越来越严格,无论是地基处理技术还是边坡支护技术以及土坡突破治理技术等都要有新的发展。
二、发展过程早在新石器时代,人类已建造原始的地基基础,西安市半坡村遗址的土台和石础即为一例。
公元前2世纪修建的万里长城,后来修建的南北大运河、黄河大堤以及宏伟的宫殿、寺庙、宝塔等建筑,都有坚固的地基基础,经历地震强风考验,留存至今。
隋唐修建的河北省赵州桥,为世界最早最长的石拱桥,全桥仅一孔石拱横越洨河,净跨达37.02m。
此石拱桥两端主拱肩部设有两对小拱,结构合理,造型美观,节料减重,简化桥台,增加稳定性,桥宽8.4m,桥下通航,桥上行车。
桥台位于粉土天然地基上,基地压力达500-600kpa,从1390年以来沉降与位移甚微,至今安然无恙。
公元989年建造开封开宝寺木塔时,预见塔基土质不均会引起不均匀沉降,施工时特意做成倾斜,待沉降稳定后塔身正好竖直。
此外,在西北地区黄土中大量建窑洞,以及采用料石基垫、灰土地基等,积累了丰富的地基处理经验。
18世纪中期以前﹐人类的建筑工程实践主要是根据建筑者的经验进行的。
18世纪中叶至20世纪初期﹐工程建筑事业迅猛发展﹐许多学者相继总结前人和自己实践经验﹐发表了迄今仍然行之有效的﹑多方面的重要研究成果。
例如1773年法国科学家库仑发表了土压力滑动楔体理论;1776年库仑根据一系列土的强度试验创立了著名的土的抗剪强度库仑定律﹔1856年法国的达西在研究水在砂土中渗透的基础上提出了著名线性渗透定律﹔1857年英国的朗肯分析半无限空间土体在自重作用下达到极限平衡状态时的应力条件﹐提出了另一著名的土压力理论﹐与库仑理论一起构成了古典土压力理论﹔1885年法国的布辛奈斯克提出的半无限弹性体中应力分布的计算公式﹐成为地基土体中应力分布的重要计算方法﹔1900年德国的莫尔提出了至今仍广泛应用的土的强度理论﹔19世纪末至20世纪初期瑞典的A.M.阿特贝里提出了黏性土的塑性界限和按塑性指数的分类﹐至今仍在实践中广泛应用。
浅谈土力学发展史及未来前景

浅谈土力学发展史及未来前景浅谈土力学发展史及未来前景摘要:从1773年法国库仑创立了著名的土的抗剪强度的库仑定律和土压力理论,到1963年,Roscoe发表著名的剑桥模型,土力学经历了萌发期、古典土力学、现代土力学三个历史时期。
随着现代科技的发展,土力学从广度和深度方面都有了长足发展。
在这个过程中人们充分认识到了试验、实践和经验的重要性。
在未来土力学的发展中信息化施工方法将成为一个趋势,开展土力学工程问题计算机分析研究也将成为一个重要的研究方向。
关键词:古典土力学本构模型信息化施工数值模拟一、土力学发展的三个历史时期1、萌发期(1773—1923)1773年法国库仑根据试验,创立了著名的土的抗剪强度的库仑定律和土压力理论。
发表了《极大极小准则在若干静力学问题中的应用》,为土体破坏理论奠定基础。
1857年英国朗肯提出又一种土压力理论。
1885年法国布辛尼斯克求得半无限空间弹性体,在竖向集中力作用下,全部6个应力分量和3个变形的理论解。
在此后的漫长的150年中,而且只限于研究土体的破坏问题。
2、古典土力学(1923—1963)1923年,Terzaghi发表了著名的论文《粘土中动水应力的消散计算》,提出了土体一维固结理论,开创了土体变形研究。
接着又在另一文献中提出了著名的有效应力原理,从而建立起一门独特的学科—土力学。
古典土力学可归结为:一个原理——有效应力原理两个理论——以弹性介质和弹性多孔介质为出发点的变形理论以刚塑性模型为出发点的破坏理论(极限平衡理论)传统力学的研究内容可用框图表示如下:3、现代土力学(1963—今)1963年,Roscoe发表了著名的剑桥模型,才提出第一个可以全面考虑土的压硬性和剪胀性的数学模型,因而可以看作现代土力学的开端。
下列几方面取得重要进展:1、非线性模型和弹塑性模型2、损伤力学模型与结构性模型3、非饱和土固结理论4、砂土液化理论的研究5、剪切带理论及渐进破损6、土的细观力学二、土力学的发展现状土木工程功能化、城市立体化、交通高速化,以及改善综合居往环境成为现代土木工程建设的特点。
土力学方面的研究进展和未来展望

土力学方面的研究进展和未来展望土力学,又称土体力学,是土力学与岩土力学中的一门基础学科。
它主要研究土体的物理、力学性质,以及土体在受力作用下的变形特性和破坏规律。
土力学是岩土工程的核心领域之一,扮演着重要的角色。
随着现代建筑技术的不断发展,土力学的研究范围和深度也在不断扩展。
近年来,土力学方面的研究进展及其未来展望备受关注。
本文旨在概括当前土力学的研究进展和未来发展趋势,以期提供有关研究方向和思路的参考。
一、土体物理力学性质的研究进展土体物理力学性质是土力学研究的一个重要方面。
它主要研究土体的密度、孔隙度、水分含量等性质对土体力学性能和行为的影响。
在这方面的研究中,X射线断层扫描技术被广泛用于观察土体细观结构和孔隙度变化,为对土体力学性质的分析提供了依据。
此外,随着计算机技术的不断进步,离散元法、有限元法等数值方法也被广泛应用于土体物理力学性质的模拟和分析中。
值得一提的是,随着对粘性土体物理力学性质的深入研究,普通的粘性土模型已经无法满足实际需求了。
因此,一些新的粘性土体模型被提出,如钩子模型、BBM模型等,这些模型在实际应用中获得了较好的效果。
二、土体力学性能的研究进展土体力学性能主要研究土体在受力作用下的变形特性和破坏规律。
在这方面的研究中,与土体力学性质类似,计算机模拟方法也被广泛应用于土体受力和变形行为的模拟和分析。
同时,一些新的数值方法也被发展出来,如差分方程法、灰色系统理论等,用于处理各种土体力学性能的分析和预测。
此外,针对土体动态力学特性研究,如耐震和抗风等,一些新的分析方法也被提出,如动态有限元法、声学波传播方法等,这些方法在工程实际中的应用已经逐渐得到了推广。
三、未来趋势未来土力学的发展方向主要表现为以下几个方面:1. 全球变化环境的研究气候变化、资源的快速消耗和人口的爆炸性增长等问题,对土壤和水资源的保护带来了巨大的挑战。
因此,探究土壤生态系统在环境变化中的动态变化规律,以及不同治理方式对土壤环境的影响,是目前以及未来的一个重要研究方向。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2012-4-25土力学学科发展的现状与展望殷宗泽摘要分析了土力学学科发展的现状,讨论了今后发展的趋势,对于主要几个研究领域中比较成熟的部分和比较活跃的部分进行了分析,提出了如何发展土力学学科的看法.关键词土力学;土体的变形与稳定;非饱和土;环境土工;地基加固1925年太沙基出版了世界上第一本土力学专著,从而开创了一门新的学科.70 多年来,这门学科蓬勃发展,形成了完整的理论体系,并在工程实践中发挥了重大作用.现代的建筑工程愈来愈多样化、复杂化、大型化. 房屋从一般楼房发展到多层、高层、超高层;交通设施由普通公路、铁路发展为高速公路、高速铁路;土石坝的高度已由几十米发展到百米级、二百米级,乃至三百米级;桥梁、码头、机场也愈来愈大;此外还有大型的地下工程. 这些都对土力学学科提出了更高的要求,从而大大刺激了学科的迅速发展.土力学所要回答的两大基本问题仍然是土体的变形和稳定. 不过,复杂的工程问题所要回答的不再是一维竖向变形,以及沿给定面上的抗剪强度,而是要考虑各种因素对变形和稳定的影响,譬如荷载的多维性、荷载随时间的变化、重复荷载、振动荷载,地层条件和边界形状的复杂性,土体类型和结构的复杂性,饱和程度的变化,物理状态的变化,渗流和孔隙压力的存在,土与结构的相互作用,时间、温度等因素的作用等等. 这引出了土力学学科许多领域,如土体本构理论、强度理论、固结理论、流变理论、非饱和土力学理论、土压力理论、边坡稳定和地基承载力理论、土动力学、环境土力学、地基加固的方法与理论等.土力学的这些领域在21世纪都要发展,都会发展,而且各领域是互相联系、互相影响的,不可偏废. 但也要承认,发展是不平衡的,有些领域会相对地比较稳定,有些则可能会有突破性发展. 分清哪些领域有较大发展余地,即所谓发展前沿领域,哪些相对稳定,对于我们确定今后的研究工作重点是很有必要的.所谓前沿领域,须具备两个条件:(a )有重要的学术意义和工程实用价值,在该领域的突破能推动学科的发展,并在工程中发挥重大效益;(b )当前在理论上还不够成熟,有突破的可能性. 有些理论已经相当成熟了,就很难有新的突破,如数学中的微积分,力学中的理论力学等. 同样,土力学中也存在相对较成熟的领域,只是由于土的复杂性以及土力学还比较年轻,至今还没有哪一个学科领域成熟到能与微积分学相比的地步. 正是由于年轻,土力学中的许多学科领域还不成熟,还有较大发展余地. 研究工作的重点自然应该放在那些相对地不太成熟的领域和课题上. 因此,分清哪些相对成熟,哪些有较大发展余地很有必要.本文拟对此作粗浅的讨论. 文中没有覆盖土力学学科的全部领域,笔者了解较少不敢妄加评论的内容没有列入.1 土工测试土体力学规律不是凭空想出来的,它依据试验,包括室内和现场试验,又可分样品试验和模型试验. 样品试验,无论试样大小,都只能代表土体中的一个点.一个点在各种状态下的性能由试验给出,再用数学方法给出土体中各点所处的状态(受力、变形、渗流),则总体规律可得. 模型试验是一个缩小了的总体,仍然要通过某种方法推广到原型总体.而现场观测是对实在总体作直接研究,也是一种 1 ∶1 的模型试验. 各种试验方法有各自的特色和相互无法代替的用处,这就决定了它们需要全面发展.2 固结理论可以说饱和土的固结理论已经成熟. 太沙基把土体的压密与渗透结合起来,推导了一维的固结微分方程. 它恰当地反映了土体固结的机理. 在一维条件下,它是精确的[1 ]. 依据该微分方程,已经给出了各种实用情况下的解析解,包括边界的透水与不透水、荷载随时间线性增加、双层土地基、土层厚度随时间变化等[2 ],还可以反映简单的非线性固结问题. 对于较复杂的边界条件、加荷条件,可用有限元或差分法求解..3 土坡与地基稳定性自从弗伦纽斯提出圆弧滑动法以来,已经出现了数十种土坡稳定分析的方法,包括极限平衡的方法、极限分析方法、有限元法等. 其中摩根斯坦的方法、陈祖煜修正的方法以及杨布方法,都较完善地处理了力的平衡关系,且可考虑任意形状滑面. 孙君实从极限分析和模糊极值理论建立了稳定分析方法,其计算结果与摩根斯坦的也很接近[1 ]. 不少研究表明,满足总体平衡几个条件的方法,不管作了什么样的补充假定,其计算结果都比较接近,误差不超过5%,即使简化毕肖普法误差也不大[8 ,9 ]. 可以说,计算土坡稳定安全系数的方法已经达到了相当高的精度,而且其上限、下限也已能估计出来,再作什么改进也不会有质的飞跃了.4 土体的强度和本构关系土体的强度和本构关系是土体的基本力学性质,两者又是紧密相联系的. 讲应力应变关系不能不涉及强度,有人从广义的角度来谈本构关系,也包含强度. 因此,这里将两者放在一起讨论.关于土体的变形,起初人们只注意到竖向变形,即沉降.大学教材中至今也只讲沉降. 对于建筑物较小、地基条件不复杂的情况,确实只要考虑竖向变形就行了. 然而,随着建筑的多样化、大型化、复杂化,不考虑侧向变形就难以正确设计建筑物. 以土坝为例,过去坝较低,二三十米,以均质坝为主,只要边坡稳定就行. 估计一下沉降量仅仅为了知道要补充多少填土的方量. 现在是百米乃至二百米高土石坝,不再是均质的,常设有混凝土防渗墙,坝产生多大水平位移,防渗墙能否适应这样的水平位移,就成了设计中的关键问题. 因此,必须要考虑二维乃至三维的变形,这就要求发展土体的本构模型理论.9 结论土力学作为独立的学科,已有70 年的历史.70 年对一门学科的发展来说,犹如早晨八九点钟的太阳,正处在蓬勃发展的阶段. 土体十分复杂,这给土力学学科的发展增加了难度,也提供了宽阔的余地. 土力学学科中已有些成熟的理论,但更多的是不完善、不成熟,大部分领域都有值得深入研究的课题. 随着科学技术的飞速发展,预期在新的世纪土力学学科也必将出现多方面的重大突破.作者单位:河海大学土木工程学院南京210098作者简介:殷宗泽,男,教授,博士生导师,岩土工程专业,主要从事土力学研究.参考文献[1] 钱家欢,殷宗泽 . 土工原理与计算. 第2 版.北京:中国水利电力出版社,1996.216 ~218[2] 黄文熙. 土的工程性质. 北京:水利电力出版社,1983.148 ~161[3] 殷宗泽. 土体的沉降与固结. 北京:中国电力出版社,1998.39~42[4] 陈正汉. 非饱和土固结的混合物理论——数学模型、试验研究、边值问题:[学位论文]. 西安:陕西机械学院,1991[3] 赵成刚等.土力学原理[M],北京:清华大学出版社和北京交通大学出版社,2004:329-330.赵成刚(北京交通大学土木建筑工程学院, 北京100044)1、土力学的发展状况土力学是岩土工程的理论基础。
由于土体的工程性质非常复杂和易变,其不确定性非常大,迄今也未能摆脱经验的成分。
太沙基1948(Terzaghi)[1]指出‘岩土工程与土木工程中的其它工程相比更加依赖于实际经验。
岩土工程一般得按一些简化的经验规律进行设计,但是只有已获得丰富经验的工程师才能安全地使用这些规律。
’由此可见经验的重要性。
如果把土力学的发展过程比作人的一生的话,则土力学目前处于发展的幼儿阶段,距稍微成熟的青年期还尚有一段距离。
其主要原因在于它还没有建立起一个坚实的理论基础,各种概念和方法之间缺少有机的联系和统一的理论基础;经验主义和经验公式还随处可见并居于重要的地位,这就是土力学不成熟的标志。
因此,通常认为土力学是一门半科学、半艺术的学问。
这就是经典土力学或太沙基时代(1925-1963)土力学的情况。
随着研究的深入,现代土力学迅速地发展,土力学在由经验逐步过渡到理论方面取得了重要的进展。
到目前为止,是否可以说土力学也和土木工程中的其它学科(例如钢结构、钢筋混凝土结构等)一样已经摆脱了半理论半经验的状况呢?我个人认为目前还没有摆脱这种状况。
让我们考察一下土力学处于半理论半经验状况的原因[2]:1)没有坚实的理论基础,各种概念和方法之间缺少有机的联系和统一的理论基础;2)土是自然沉积而形成的,通常是不均匀的;仅靠少数几个空间点的土样试验结果难以全面地描述不均匀建筑场地整体的物理力学性能;3)土的三相性导致土体的物理力学性质非常复杂和易变,难以准确地用数学模型描述;4)土的边界条件难以准确的给出或确定;5)由于扰动、易变以及测试误差的存在,土性参数很粗糙,它很难准确和高质量地得到;6)受目前测试仪器和测试水平的限制,难以满足复杂本构模型对测试参数在多样性和质量上的要求。
7)土的抗剪强度的工程测定方法几十年没有本质的变化(指饱和土),难以对建筑场地中土的强度给出全面而准确的评价,其测定的结果不确定性很大。
大师关于土力学发展与展望的综合述评卢肇钧院士认为,土力学应当是一门兼顾基础和应用的技术科学。
基础研究以认识客观世界的物质结构、各种基本运动形态和运动规律为已任、它不着眼于当前的应用。
但在另一方面.应用研究则—般有明确的目的.是为了进一步发展某门技术,在科学的指导下总结实践经验.得到生产过程中所需要的设计方法,施工技术.规范管理等系统技术知识,以发展和提高生产力。
科学产生技术,技术推动科学。
这两者互相促进,有非常密切的关系。
应用研究也要从认识规律出发,只有认识了才能更好地运用它去发展生产技术。
所以在应用研究中间也需要有一部分“应用基础研究”。
这就是土力学的发展必须兼顾基础与应用两个方面的原因.为了展望土力学未来的研究发展方向.土力学及基础工程学会邀请我国各方面有代表性的学者发表了他们的学术见解,并加入部分外国学者见解.黄熙龄院士(中国建筑科学研究院研究员)的看法摘要土力学的发展有两条路径.一是土的物理力学性质及在自然力作用下沉积变化的规律,所谓自然力指地球形成过程中影响物质组合和运动的诸因素.二是工程中的土力学问题,它在规定的条件下,规定的时间内。
已定的地质条件和工程要求,针对土体可能发生的变形以及工程对变形的敏感性、采取某些技术措施,限制土的变形使不致危及工程的安全或功能的损失.包括人的生命和安全感,就房屋工程而言.高重建筑只不过百余年来发展起来的,为解决地基的承载力不足、箱基、筏基、地基处理、桩基相继发展,从而带来许多新的力学课题,边坡治理,围海造地等等。
这些统称为基础工程.所以土力学发展与工程规模的扩大是同步进行的、是实践中逐步发展的。
从目前中国的建设情况看,土力学发展主要方面有以下不成熟的设想。
(1)发展原位测试技术、现有原位测试方法如标贯、触探只能用于中小型工程、钻孔取土愈深、土的结构破坏愈大.房屋的损坏是沉降不均引起的。
如何解决在正常使用状态下的地基承载力应列为重点研究对象。
(3) 上部结构与地基共同作用问题,这是房屋地基设计及基础计算中的重要课题,它涉及地基应力分布.地基变形计算,上部结构对沉降敏感性及调整变形能力等.必须注意到,目前采用后浇带或局部桩基的办法代价很高,后浇带的质量也令人怀疑。