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《土力學(xué)學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)狀與展望_殷宗澤》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第27卷第1期河海大學(xué)學(xué)報(bào)Vol127No.11999年1月JOURNALOFHOHAIUNIVERSITYJan11999土力學(xué)學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)狀與展望殷宗澤(河海大學(xué)土木工程學(xué)院南京210098)摘要分析了土力學(xué)學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)狀,討論了今后發(fā)展的趨勢(shì),對(duì)于主要幾個(gè)研究領(lǐng)域中比較成熟的部分和比較活躍的部分進(jìn)行了分析,提出了如何發(fā)展土力學(xué)學(xué)科的看法.關(guān)鍵詞土力學(xué);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(hào)TU431925年太沙基出版了世界上第一本土力學(xué)專著,從而開創(chuàng)了一門新的學(xué)科.70多年來,這門學(xué)科
2、蓬勃發(fā)展,形成了完整的理論體系,并在工程實(shí)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(fù)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(shè)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(jí)、二百米級(jí),乃至三百米級(jí);橋梁、碼頭、機(jī)場(chǎng)也愈來愈大;此外還有大型的地下工程.這些都對(duì)土力學(xué)學(xué)科提出了更高的要求,從而大大刺激了學(xué)科的迅速發(fā)展.土力學(xué)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(fù)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(qiáng)度,而是要考
3、慮各種因素對(duì)變形和穩(wěn)定的影響,譬如荷載的多維性、荷載隨時(shí)間的變化、重復(fù)荷載、振動(dòng)荷載,地層條件和邊界形狀的復(fù)雜性,土體類型和結(jié)構(gòu)的復(fù)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(jié)構(gòu)的相互作用,時(shí)間、溫度等因素的作用等等.這引出了土力學(xué)學(xué)科許多領(lǐng)域,如土體本構(gòu)理論、強(qiáng)度理論、固結(jié)理論、流變理論、非飽和土力學(xué)理論、土壓力理論、邊坡穩(wěn)定和地基承載力理論、土動(dòng)力學(xué)、環(huán)境土力學(xué)、地基加固的方法與理論等.土力學(xué)的這些領(lǐng)域在21世紀(jì)都要發(fā)展,都會(huì)發(fā)展,而且各領(lǐng)域是互相聯(lián)系、互相影響的,不可偏廢.但也
4、要承認(rèn),發(fā)展是不平衡的,有些領(lǐng)域會(huì)相對(duì)地比較穩(wěn)定,有些則可能會(huì)有突破性發(fā)展.分清哪些領(lǐng)域有較大發(fā)展余地,即所謂發(fā)展前沿領(lǐng)域,哪些相對(duì)穩(wěn)定,對(duì)于我們確定今后的研究工作重點(diǎn)是很有必要的.所謂前沿領(lǐng)域,須具備兩個(gè)條件:(a)有重要的學(xué)術(shù)意義和工程實(shí)用價(jià)值,在該領(lǐng)域的突破能推動(dòng)學(xué)科的發(fā)展,并在工程中發(fā)揮重大效益;(b)當(dāng)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(dāng)成熟了,就很難有新的突破,如數(shù)學(xué)中的微積分,力學(xué)中的理論力學(xué)等.同樣,土力學(xué)中也存在相對(duì)較成熟的領(lǐng)域,只是由于土的復(fù)雜性以及土力學(xué)還比較年輕,
5、至今還沒有哪一個(gè)學(xué)科領(lǐng)域成熟到能與微積分學(xué)相比的地步.正是由于年輕,土力學(xué)中的許多學(xué)科領(lǐng)域還不成熟,還有較大發(fā)展余地.研究工作的重點(diǎn)自然應(yīng)該放在那些相對(duì)地不太成熟的領(lǐng)域和課題上.因此,分清哪些相對(duì)成熟,哪些有較大發(fā)展余地很有必要.本文擬對(duì)此作粗淺的討論.文中沒有覆蓋土力學(xué)學(xué)科的全部領(lǐng)域,筆者了解較少不敢妄加評(píng)論的內(nèi)容沒有列入.1土工測(cè)試土體力學(xué)規(guī)律不是憑空想出來的,它依據(jù)試驗(yàn),包括室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),又可分樣品試驗(yàn)和模型試驗(yàn).樣品試驗(yàn),無論試樣大小,都只能代表土體中的一個(gè)點(diǎn).一個(gè)點(diǎn)在各種狀態(tài)下的性能由試驗(yàn)給出
6、,再用數(shù)學(xué)方法給出土體中各點(diǎn)所處的狀態(tài)(受力、變形、滲流),則總體規(guī)律可得.模型試驗(yàn)是一個(gè)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(chǎng)觀測(cè)是對(duì)實(shí)在總體作直接研究,也是一種1∶1的模型試驗(yàn).各種試驗(yàn)方法收稿日期:19981111作者簡(jiǎn)介:殷宗澤,男,教授,博士生導(dǎo)師,巖土工程專業(yè),主要從事土力學(xué)研究.2河海大學(xué)學(xué)報(bào)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(dāng)前,土工測(cè)試的上述各方面都有了很大發(fā)展.土體的物理力學(xué)性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)等的試驗(yàn)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(yīng)力路徑三軸儀、K0固結(jié)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(dòng)三軸儀、共振柱三軸儀等,成為土體力學(xué)特性試驗(yàn)的主要設(shè)備.模型試驗(yàn)已發(fā)展了靜力模型、動(dòng)力模型、滲透力模型、離心模型等.現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)設(shè)備和方法已經(jīng)多樣化.但是,當(dāng)前的測(cè)試技術(shù)只適應(yīng)當(dāng)前的學(xué)科水平.在新世紀(jì)土力學(xué)學(xué)科要發(fā)展,還必須發(fā)展實(shí)驗(yàn)技術(shù).土力學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科,離開了實(shí)驗(yàn)和測(cè)試就無法發(fā)展.另一方面,土工試驗(yàn)如果離開了理論的指導(dǎo),也就失去了意義.二者是相輔相成的.有些試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法是
8、在理論指導(dǎo)下提出的,例如三軸儀剪切試驗(yàn),就依據(jù)了庫侖摩爾強(qiáng)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(yàn)設(shè)備和方法的基礎(chǔ)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(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線.土工測(cè)試技術(shù)的發(fā)展須與土力學(xué)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(shè)想,要證明設(shè)想符合實(shí)際必須通過試驗(yàn).于是,研制新儀器,提出新的試驗(yàn)方法,用試驗(yàn)證實(shí)了設(shè)想,則設(shè)想就上升為理論,或者通
