土力學(xué)發(fā)展史回顧(編輯修改稿)
2025-07-23 15:01 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 和砂土，也可以是飽和粘土。 (3)漸進(jìn)破壞理論，即描述荷載增加情況下土體真實(shí)破壞過(guò)程的理論，它的建立可能要運(yùn)用損傷力學(xué)、細(xì)觀力學(xué)和分叉理論等現(xiàn)代力學(xué)分支，最后要完成對(duì)應(yīng)變軟化問(wèn)題和剪切帶形成過(guò)程的數(shù)學(xué)模擬。四個(gè)分支即理論土力學(xué)、計(jì)算土力學(xué)、實(shí)驗(yàn)土力學(xué)和應(yīng)用土力學(xué)，后者也可以叫做土工學(xué)(Soil Engineering)，各自的主要內(nèi)容如圖l所示，其中的室內(nèi)模擬試驗(yàn)是指把土樣當(dāng)作邊值問(wèn)題進(jìn)行試驗(yàn)研究，與把土樣當(dāng)作一個(gè)元素進(jìn)行試驗(yàn)有根本的不同?，F(xiàn)代土力學(xué)已有30多年的歷史，可能還需要30年才能大體上完成其基本框架?，F(xiàn)代土力學(xué)(1963~2023?)應(yīng)用土力學(xué)理論土力學(xué)實(shí)驗(yàn)土力學(xué)計(jì)算土力學(xué)本構(gòu)模型理論土力學(xué)的地位 “從實(shí)踐中來(lái)，到實(shí)踐中去”，這是任何學(xué)科發(fā)展的必由之路，當(dāng)然也是實(shí)用性很強(qiáng)的土力學(xué)的發(fā)展的必由之路。固結(jié)理論是從地基沉降計(jì)算的需要出發(fā)而建立起來(lái)的，在指導(dǎo)地基設(shè)計(jì)中得到不斷發(fā)展和完善，便是對(duì)這一命題的最好說(shuō)明。這里“來(lái)”包含兩重意義，一是理論為生產(chǎn)實(shí)踐的需要而提出，二是從具體事例中抽象出來(lái)；“去”也包含兩重意義， 一是對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)，二是到實(shí)際中進(jìn)行檢驗(yàn)。不符合上述原則的理論是脫離實(shí)際的，它要么是無(wú)用的，要么是錯(cuò)誤的。已提出的許多本構(gòu)模型中大部分沒(méi)有多大的實(shí)用價(jià)值，有的從未被工程師們所接受，就是例證。但是，正確的理論一旦為廣大的工程師所掌握，就一定會(huì)產(chǎn)生巨大的力量。有效應(yīng)力原理對(duì)飽和土的變形和強(qiáng)度理論的影響及其在軟基加固和砂土液化分析中的作用，就是最好的例證。相反，許多學(xué)者孜孜不倦追求的所謂“粒間應(yīng)力”理論，則是錯(cuò)誤的，因?yàn)橥馏w骨架僅僅是人們頭腦中的一種抽象，不能人為地把土體割裂成骨架和孔隙流體兩部分。這種錯(cuò)誤傾向在非飽和土有效應(yīng)力原理的研究中更曾引起不少混亂。 另一方面，土力學(xué)中尚有許多理論沒(méi)有被廣泛地把握，在實(shí)踐中出現(xiàn)過(guò)一些盲目做試驗(yàn)、寫論文或者盲目設(shè)計(jì)、施工等問(wèn)題。例如古典的土體破壞理論中采用了剛塑性體的假設(shè)，實(shí)際的土體破壞過(guò)程與理論相差甚遠(yuǎn)，因此，對(duì)試樁曲線上確定破壞點(diǎn)的問(wèn)題，找出一個(gè)比前人更合理的辦法恐怕是徒勞的。所謂合理，應(yīng)當(dāng)是符合剛塑性體的假設(shè)，這顯然是做不到的。在這里，最好還是用約定俗成的經(jīng)驗(yàn)辦法。又如在有限元法引人土工計(jì)算的初期，曾有人對(duì)每一個(gè)單元計(jì)算安全系數(shù)，然后以某種方式平均得出整體的安全系數(shù)。這種方法是不可取的，因?yàn)樗煜嗽O(shè)計(jì)應(yīng)力狀態(tài)與極限應(yīng)力狀態(tài)，不符合極限設(shè)計(jì)的基本原則。還有一個(gè)末被所有人認(rèn)識(shí)的例子是土的剪縮性。粗粒料在低圍壓下剪脹，高圍壓下剪縮。因此，許多在重力場(chǎng)下所做的土槽模型試驗(yàn)，有的可以定性地模擬實(shí)際情況，有的則連定性都做不到，甚至可能得到錯(cuò)誤的結(jié)果。例如100m高的堆石壩，如果做成1m高的模型放在振動(dòng)臺(tái)上，振動(dòng)過(guò)程中壩坡將逐漸鼓出，實(shí)際遇到地震時(shí)由于堆石體的剪縮，壩頂會(huì)有相當(dāng)?shù)乃?，但壩被不一定有明顯的鼓出。當(dāng)混凝土板與土石料接觸時(shí)，接觸面上的摩控力方向可能因剪脹或剪縮而改變，從而板內(nèi)本來(lái)是壓應(yīng)力的地方出現(xiàn)拉應(yīng)力，因此試驗(yàn)結(jié)果甚至定性上也是錯(cuò)誤的。 綜上所述，可見(jiàn)正確把握土力學(xué)基本理論的重要性。如果說(shuō)，有效應(yīng)力原理是古典土力學(xué)的核心，曾經(jīng)發(fā)揮過(guò)巨大作用，那么現(xiàn)代土力學(xué)的核心問(wèn)題必定是本構(gòu)模型。在某種意義上，古典土力學(xué)只能稱為彈性土力學(xué)，它的大部分成果只是借用彈性力學(xué)中已有的解答，而真正的土力學(xué)必須建立在符合土本身特性的本構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，因此，一個(gè)優(yōu)秀的土工工程師必須對(duì)土的本構(gòu)模型有基本的了解，掌握常用的本構(gòu)模型的適用性與局限性，并善于選用適應(yīng)實(shí)際工程特點(diǎn)的模型。 土力學(xué)理論問(wèn)題的研究方法 理論問(wèn)題的研究途徑，無(wú)非是歸納法和演繹法(包括類比法)的交替使用。一方面能掌握土的基本物理力學(xué)性質(zhì)，一方
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