太沙基与土力学的发展

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1、太沙基与土力学的发展专题研讨---刘强强太沙基K(KarlTerzaghi,1883～1963）美籍奥地利土力学家，现代土力学的奠基人之一，被公认为现代土力学创始人。现代土力学之父一、求学探索时期卡尔·太沙基(KarlTerzaghi)在格拉兹工业大学时期攻读机械工程学。他逐渐认识到机械工程这门学问与自己的性格不相符合。之后再次入校攻读了一年地质学，接着从事了一系列的土木工程实际工作。在从事各种土木建筑工程的过程中,太沙基痛感当时的基础工程技术明显地落后于钢筋混凝土技术，他认为土的性状之所以不能准确地预测,关键就在于不能明确地掌握地质条件和工程上的问题,认为将失败的工程实例与地基的地

2、质条件加以详细比较，就能够解决问题。太沙基的生平--求学探索时期二、现代土力学诞生时期太沙基的生平—土力学诞生时期1916-1925年，太沙基在土耳其任教，这段时期也是诞生现代土力学的时期。他做了系统的研究工作，给工程地质方面的土,下了一个明确的定义,并得出需要进行定量测定的结论，并制作了大量实验装置。1921年,他根据粘土试验成果,发现了土力学的基本原理-土体固结理论，发表了《土力学》一书。三、土力学普及时期太沙基的生平—土力学普及时期1925年，太沙基在麻省理工讲学，杂志上以“土力学原理”为题连续发表文章，逐渐成为土木工程学中新领域的创始人。但当时具有强烈的经验主义倾向的基础工程

3、方面的技术人员,对于以物理学、胶体化学和微分方程式贯穿起来的土力学,抱有不信任感。1930年回国在维也纳工业大学任教，1938年二战时，迁居美国。这一时期，太沙基的土力学逐渐被人所认可。定居美国后，太沙基担任了一系列重大工程建设的顾问，在不断地工程实践中完善了他的理论。太沙基的土力学—从理论到实践太沙基一直秉持着土力学是服务于工程实践的理论，他反对为了研究而研究。他曾经这样说过“虽然早期阶段曾经大量地运用了理论的方法,可是近年来,我认为即使不作那些琐碎的计算,同样可以解决几乎所有的实际问题”“Unfortunately,soilsaremadebynatureandnotbyman,

4、andtheproductsofnaturearealwayscomplex….Itspropertieschangefrompointtopointwhileourknowledgeofitspropertiesarelimitedtothosefewspotsatwhichthesampleshavebeencollected.Insoilmechanicstheaccuracyofcomputedresultsneverexceedsthatofacrudeestimate，andtheprincipalfunctionoftheoryconsistsinteachingusw

5、hatandhowtoobserveinthefield.”“土壤乃自然天成而非人力所为。天工造物自有其复杂性……天然状态下的土壤毫无均一性可言。不同位置的土壤，性状大不相同。我们对他的认识，仅仅局限于取样的几个点。在土力学中，计算结果的精确程度并不比粗略的估算高多少。理论的主要功能，仅在于教导我们在现场需要观察什么，和如何观察”土力学的发展—古典土力学的基本问题古典土力学两个理论饱和土固结理论土体极限平衡理论一个原理有效应力原理Terzaghi理论(1923)Biot静力固结理论(1941)Biot动力固结理论(1956)Durcker运动学理论(1952)土力学的发展—现代土力学

6、的基本问题现代土力学三个理论逐渐破坏理论液体破坏理论非饱和土固结理论一个模型本构模型土力学的发展—从古典土力学到现代土力学古典土力学现代土力学线弹性多孔介质刚塑性介质Duncan、剑桥模型等非线性本构Terzaghi、Biot两相饱和土固结理论Fredlund等三相非饱和土固结理论土体极限平衡理论软化材料逐渐破坏理论液化破坏理论本构模型固结理论破坏理论土力学的发展—从古典土力学到现代土力学本构模型刚塑性模型线弹性模型结构性模型非线性-弹塑性模型土力学的发展—从古典土力学到现代土力学固结理论固体骨架土中水土中气体饱和土非饱和土饱和土固结理论是以土体连续变形的为基本假设。对于非饱和土，气

7、体具有很高压缩性，同时，部分气体溶解于水中，很难满足严格的连续条件。非饱和土的渗透性包括透气性和透水性，渗透性与非饱和土的基质吸力和含水量密切相关。非饱和土的有效应力参量和有效应力原理的适用性较窄，有效应力公式中含有与基质吸力有关的参量不易确定。非饱和土的水气接触是一个复杂的物理-化学界面，Fredlund称之为第四相。土力学的发展—从古典土力学到现代土力学固结理论土力学的发展—从古典土力学到现代土力学破坏理论逐渐破坏理论应变软化材料在遭受多次的加载和卸载