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1、莫把虛構(gòu)當(dāng)真實(shí)——巖土工程界概念混亂現(xiàn)象剖析發(fā)布時(shí)間：2006-3-118:37:19點(diǎn)擊次數(shù)：211沈珠江作者簡(jiǎn)介:沈珠江(1933?-??,男?,1953?年畢業(yè)于華東水利學(xué)院(現(xiàn)河海大學(xué))?,1960?年在前蘇聯(lián)獲副博士學(xué)位?,中科院院士。主要從事土體極限分析?,土的本構(gòu)模型及數(shù)值模擬研究。0? 前? 言? 分析和綜合是科學(xué)研究的重要手段。牛頓力學(xué)中?取脫離體的方法就是力學(xué)分析的基本手段。分析可以?區(qū)分為實(shí)體分析、成份分析和因素分析等幾種。結(jié)構(gòu)?力學(xué)中取脫離體和連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中取微元進(jìn)行分析都是實(shí)體分析。
2、礦物分析、顆粒分析和把土體分成水體?和骨架兩部則屬于成份分析。顯然?,這些分析過(guò)程中許多概念都是虛構(gòu)的?,即只存在人們頭腦之中。真的把構(gòu)件從結(jié)構(gòu)中取出?,結(jié)構(gòu)就會(huì)坍塌。連續(xù)體中取出一個(gè)微元也是不現(xiàn)實(shí)的。在這些虛構(gòu)的分析過(guò)程中人們虛構(gòu)出許多概念來(lái)?,例如?,離心力、慣性力、浮容重、滲透力、超靜孔隙壓力等。這些虛構(gòu)概念產(chǎn)生的原因不外乎兩個(gè)?,一是為了表達(dá)更加簡(jiǎn)約?,例如離心力和浮容重?,二是為了理解更深入?,例如滲透力和超靜孔隙壓力。但是這些虛構(gòu)概念的出現(xiàn)也容易帶來(lái)概念混亂的?副作用。例如離心力,如果你從字面上去理
3、解?,以為這是離開(kāi)旋轉(zhuǎn)中心的一股力?,一旦轉(zhuǎn)體與中心脫開(kāi)?,轉(zhuǎn)體?就會(huì)沿半徑方向拋出去。那就錯(cuò)了。因?yàn)閷?shí)際發(fā)生的是轉(zhuǎn)體沿圓弧切線方向拋出去?！ ∽罱顝V信教授的“案例趣談”一文《巖土工程界》,2003?年第?6?期)中指出的有些錯(cuò)誤現(xiàn)象就是概念混亂造成的。陳津民教授的文章《巖土工程界》,2003?年第?9?期)中指出的某一教科書中錯(cuò)誤論述也是概念?混亂的典型。李廣信在“浮力計(jì)算與黏土中的有效應(yīng)力原理”一文《巖土工程技術(shù)》,2003?年第?2?期)?中更對(duì)某一作者的概念錯(cuò)誤提出了批評(píng)。筆者主持巖土工程?學(xué)報(bào)多年?
4、,對(duì)許多稿件因概念錯(cuò)誤而退稿一事更有感觸。本文嘗試對(duì)造成這些錯(cuò)誤的原因進(jìn)行剖析?,這對(duì)讀者避免今后再犯類似錯(cuò)誤也許不無(wú)裨益。1? 滲透力或動(dòng)水壓力 (?巖土工程界概念混亂現(xiàn)象最主要表現(xiàn)在滲透力或所謂的動(dòng)水壓力的應(yīng)用上。） 自從巖土工程學(xué)報(bào)?1982年第?3?期上發(fā)表毛昶熙教授等人的論文“滲流作用下?的壩坡穩(wěn)定有限單元法分析”以來(lái)?,一直有人主張土坡?穩(wěn)定分析中考慮滲透力。近幾年?,許多報(bào)刊上發(fā)表過(guò)?類似主張的論文。例如?,1999?年在第八屆土力學(xué)及巖土工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集上有兩篇?,2001?年第?3?期水
5、利?學(xué)報(bào)上有?1?篇?,而巖土工程學(xué)報(bào)?2001?年第?6?期上又發(fā)表毛昶熙的?1?篇論文。更有甚者?,2002?發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》還把考慮動(dòng)水壓力的邊坡穩(wěn)定分析方法納入強(qiáng)制性規(guī)范。? 其實(shí)?,正如在討論?1982?年毛的論文時(shí)就有專家指?出?,在?1948?年出版的?Taylor?著土力學(xué)中?,早就把滲透力算法與孔隙水壓力算法之間的關(guān)系講清楚了。兩者?是等價(jià)的。但滲透力是矢量?,孔隙水壓力是標(biāo)量。矢量的處理比標(biāo)量麻煩?,這是常識(shí)。而且滲透力是體力?,?孔隙壓力是面力,體力積分后才得出面力
6、。面力的計(jì)算當(dāng)然比體力的計(jì)算簡(jiǎn)便?？墒怯腥似c“科學(xué)崇尚簡(jiǎn)潔”的原則背道而馳?,舍簡(jiǎn)求繁地去發(fā)展考慮滲透力的?邊坡穩(wěn)定算法?,似乎還是什么創(chuàng)新的成果?,豈不笑話?！ ?此外?,筆者還見(jiàn)到一篇論文稿?,申言?Terzaghi?固結(jié)理論中忽略了滲透力的作用?,需要修正?,并推導(dǎo)了新的固結(jié)方程和相應(yīng)的解。據(jù)筆者了解?,這樣的“創(chuàng)新”?也還不是第一次。 筆者推測(cè)?,許多人熱衷于滲透力的研究?,可能與對(duì)?“土骨架”這一名稱的不正確理解有關(guān)。飽和土體由固?體顆粒和孔隙水組成?,這是常識(shí)。但是土力學(xué)中把飽?和土體劃分成土
7、骨架和水體兩部分?,卻完全是虛構(gòu)的?,?土骨架并不是固體顆粒?,水體也不是孔隙水?,而是充滿?整個(gè)空間的?,包含固體顆粒所占的空間。這種劃分的?目的是為了滲流分析的需要。因?yàn)闈B流理論中的流速?定義是通過(guò)單位土體面積的流量?,而不是通過(guò)單位孔隙面積的流量。有的文獻(xiàn)稱之為比流量?,似更確切。? 因此?,這一流速不是真實(shí)的孔隙水流速度。其實(shí),流速定義中忽略固體顆粒與應(yīng)力定義中忽略孔隙?,是完全?相當(dāng)?shù)摹B透力方法的鼓吹者把虛構(gòu)的土骨架當(dāng)作土?坡穩(wěn)定分析的對(duì)象?,而不去分析真實(shí)的土體?,其不合理?性是不言自明的。至于
8、動(dòng)水壓力?,這是從俄文翻譯過(guò)?來(lái)的不恰當(dāng)?shù)拿帧Ｒ驗(yàn)閴毫σ话憷斫鉃樽饔妹嫔系?法向壓強(qiáng)?,而滲透力則是作用于土骨架上的切向拖曳力。顯然?,把滲透力稱為動(dòng)水壓力更容易造成混亂。2? 浮容重和有效應(yīng)力? 浮容重的定義是單位體積的土體重減去同體積的水重(即浮力)?,而不是僅僅減去孔隙水重。因此?,浮容?重這一概念與土骨架的概念是相當(dāng)?shù)?都需要把固體顆?粒所占這一部分體積的等量水體去掉。土力
