浅谈土力学发展史及未来前景

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1、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仁萌发期（1773—1923）1773年法国库仑根据试

2、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。接着乂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一土力

3、学。古典土力学可归结为：一个原理一一有效应力原理两个理论一一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：有效应力原理土压力、土坡稳回地基承载力计算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、

4、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。人们将不断拓展新的生存空间，开发地下空间，向海洋拓宽，修建跨海大桥、海底隧道和人工岛，改造沙漠，修建高速公路和高速铁路等。展望土力学的发展，不能离开对我国现代土木工程建设发展趋势的分析。一个学科的发展还受科技水平及相关学科发展的影响。二次大战后，特别是在20世纪60年代以来，世界科技发展很快。电子技术和计算机技术的发展，计算分析能力和测试能力的提高，使土力学计算机分析能力和室内外测试技术得到提高和进步。科学技术进步还促使土力学新材料和新技术的

5、产生。如近年来土工合成材料的迅速发展成为土力学的一次革命。土力学测试技术一般分为室内试验技术、原位试验技术和现场监测技术等几个方面。在原位测试方面，地基中的位移场、应力场测试，地下结构表面的土压力测试，地基土的强度特性及变形特性测试等方面将会成为研究的重点，随着总体测试技术的进步，这些传统的难点将会取得突破性进展。屜拟测试技术将会在土力学测试技术中得到较广泛的应用。利用电子计算机技术、电子测量技术、光学测试技术、航测技术、电、磁场测试技术、声波测试技术、遥感测试技术等方面的新的进展都有可能在土力学测试方面找到应用的结合点。考察现代土力学的进展可

6、以看到，虽然它取得了长足的进步，但这种进步并没有从根木上改变上述致使土力学处于半理论半经验状况的原因。这就是目前土力学的发展所处的水平荷载的多维性、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,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、流变理论、非饱和土力学理论、土压力理论、边坡稳定理论和地基承载力理论、土动力学、环境土力学、地基加固的方法与理论等。这些理论的发展与研究是遵循一定的规律的。随着研究的深入，现代土力

7、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，但是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

8、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山于上述原因导致土力学中的分