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《土力學學科發(fā)展的現(xiàn)狀與展望_殷宗澤》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第27卷第1期河海大學學報Vol127No.11999年1月JOURNALOFHOHAIUNIVERSITYJan11999土力學學科發(fā)展的現(xiàn)狀與展望殷宗澤(河海大學土木工程學院南京210098)摘要分析了土力學學科發(fā)展的現(xiàn)狀,討論了今后發(fā)展的趨勢,對于主要幾個研究領域中比較成熟的部分和比較活躍的部分進行了分析,提出了如何發(fā)展土力學學科的看法.關鍵詞土力學;土體的變形與穩(wěn)定;非飽和土;環(huán)境土工;地基加固中圖號TU431925年太沙基出版了世界上第一本土力學專著,從而開創(chuàng)了一門新的學科.70多年來,這門學科
2、蓬勃發(fā)展,形成了完整的理論體系,并在工程實踐中發(fā)揮了重大作用.現(xiàn)代的建筑工程愈來愈多樣化、復雜化、大型化.房屋從一般樓房發(fā)展到多層、高層、超高層;交通設施由普通公路、鐵路發(fā)展為高速公路、高速鐵路;土石壩的高度已由幾十米發(fā)展到百米級、二百米級,乃至三百米級;橋梁、碼頭、機場也愈來愈大;此外還有大型的地下工程.這些都對土力學學科提出了更高的要求,從而大大刺激了學科的迅速發(fā)展.土力學所要回答的兩大基本問題仍然是土體的變形和穩(wěn)定.不過,復雜的工程問題所要回答的不再是一維豎向變形,以及沿給定面上的抗剪強度,而是要考
3、慮各種因素對變形和穩(wěn)定的影響,譬如荷載的多維性、荷載隨時間的變化、重復荷載、振動荷載,地層條件和邊界形狀的復雜性,土體類型和結構的復雜性,飽和程度的變化,物理狀態(tài)的變化,滲流和孔隙壓力的存在,土與結構的相互作用,時間、溫度等因素的作用等等.這引出了土力學學科許多領域,如土體本構理論、強度理論、固結理論、流變理論、非飽和土力學理論、土壓力理論、邊坡穩(wěn)定和地基承載力理論、土動力學、環(huán)境土力學、地基加固的方法與理論等.土力學的這些領域在21世紀都要發(fā)展,都會發(fā)展,而且各領域是互相聯(lián)系、互相影響的,不可偏廢.但也
4、要承認,發(fā)展是不平衡的,有些領域會相對地比較穩(wěn)定,有些則可能會有突破性發(fā)展.分清哪些領域有較大發(fā)展余地,即所謂發(fā)展前沿領域,哪些相對穩(wěn)定,對于我們確定今后的研究工作重點是很有必要的.所謂前沿領域,須具備兩個條件:(a)有重要的學術意義和工程實用價值,在該領域的突破能推動學科的發(fā)展,并在工程中發(fā)揮重大效益;(b)當前在理論上還不夠成熟,有突破的可能性.有些理論已經(jīng)相當成熟了,就很難有新的突破,如數(shù)學中的微積分,力學中的理論力學等.同樣,土力學中也存在相對較成熟的領域,只是由于土的復雜性以及土力學還比較年輕,
5、至今還沒有哪一個學科領域成熟到能與微積分學相比的地步.正是由于年輕,土力學中的許多學科領域還不成熟,還有較大發(fā)展余地.研究工作的重點自然應該放在那些相對地不太成熟的領域和課題上.因此,分清哪些相對成熟,哪些有較大發(fā)展余地很有必要.本文擬對此作粗淺的討論.文中沒有覆蓋土力學學科的全部領域,筆者了解較少不敢妄加評論的內容沒有列入.1土工測試土體力學規(guī)律不是憑空想出來的,它依據(jù)試驗,包括室內和現(xiàn)場試驗,又可分樣品試驗和模型試驗.樣品試驗,無論試樣大小,都只能代表土體中的一個點.一個點在各種狀態(tài)下的性能由試驗給出
6、,再用數(shù)學方法給出土體中各點所處的狀態(tài)(受力、變形、滲流),則總體規(guī)律可得.模型試驗是一個縮小了的總體,仍然要通過某種方法推廣到原型總體.而現(xiàn)場觀測是對實在總體作直接研究,也是一種1∶1的模型試驗.各種試驗方法收稿日期:19981111作者簡介:殷宗澤,男,教授,博士生導師,巖土工程專業(yè),主要從事土力學研究.2河海大學學報1999年1月有各自的特色和相互無法代替的用處,這就決定了它們需要全面發(fā)展.當前,土工測試的上述各方面都有了很大發(fā)展.土體的物理力學性質、微觀結構等的試驗儀器和方法逐步成熟.尤其三軸儀,
7、除了普通三軸儀外,還發(fā)展了應力路徑三軸儀、K0固結三軸儀、非飽和土三軸儀、真三軸儀、高壓三軸儀、大型三軸儀、動三軸儀、共振柱三軸儀等,成為土體力學特性試驗的主要設備.模型試驗已發(fā)展了靜力模型、動力模型、滲透力模型、離心模型等.現(xiàn)場試驗和現(xiàn)場觀測設備和方法已經(jīng)多樣化.但是,當前的測試技術只適應當前的學科水平.在新世紀土力學學科要發(fā)展,還必須發(fā)展實驗技術.土力學是一門實驗性很強的學科,離開了實驗和測試就無法發(fā)展.另一方面,土工試驗如果離開了理論的指導,也就失去了意義.二者是相輔相成的.有些試驗設備和試驗方法是
8、在理論指導下提出的,例如三軸儀剪切試驗,就依據(jù)了庫侖摩爾強度理論,沒有這種理論是想不出三軸儀的;有些理論又是在現(xiàn)有試驗設備和方法的基礎上產(chǎn)生的,如鄧肯雙曲線模型就是利用了現(xiàn)有的三軸儀所作的應力應變關系曲線.土工測試技術的發(fā)展須與土力學理論的發(fā)展緊密配合,要特別重視新儀器、新方法的研究.新理論的產(chǎn)生,起初只是一些設想,要證明設想符合實際必須通過試驗.于是,研制新儀器,提出新的試驗方法,用試驗證實了設想,則設想就上升為理論,或者通
