【正文】 ．應(yīng)首先考慮試驗(yàn)條件的相似性和設(shè)備功能的多重性，以及試驗(yàn)成果的針對(duì)性。動(dòng)三軸試驗(yàn)原理：動(dòng)三軸試驗(yàn)是從靜三軸試驗(yàn)發(fā)展而來的，通過對(duì)試樣施加/ 13模擬的動(dòng)土應(yīng)力。同時(shí)測(cè)求試樣在承受動(dòng)荷載作用下所表現(xiàn)出的動(dòng)態(tài)反應(yīng)。這種反應(yīng)是多方面的，最基本和最主要的是動(dòng)應(yīng)力(或動(dòng)主應(yīng)力比)與相應(yīng)的動(dòng)應(yīng)變的關(guān)系和動(dòng)應(yīng)力與相應(yīng)的孔隙水壓力的變化關(guān)系。根據(jù)應(yīng)力、應(yīng)變及孔壓這三種指標(biāo)的相互關(guān)系，可以推求出土的各項(xiàng)動(dòng)彈性參數(shù)及粘彈性參數(shù)，以及土樣在模擬某種實(shí)際振動(dòng)的動(dòng)應(yīng)力作用下所產(chǎn)生的性狀。、巖體強(qiáng)度試驗(yàn)巖體是賦存于一定地質(zhì)環(huán)境中的復(fù)雜地質(zhì)體，通常由巖石(結(jié)構(gòu)體)和各種各樣的軟弱結(jié)構(gòu)面組合而成。因此，巖體強(qiáng)度不僅與組成巖體的巖石力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，而且與這些軟弱結(jié)構(gòu)面的物質(zhì)組成、發(fā)育程度、組合類型及力學(xué)性質(zhì)等有著很大的聯(lián)系。許多工程實(shí)踐表明，結(jié)構(gòu)面的存在大大削弱了．巖體整體強(qiáng)度，導(dǎo)致巖體穩(wěn)定性降低。工程實(shí)踐需要以巖體為對(duì)象的室內(nèi)測(cè)試技術(shù)和原位測(cè)試技術(shù)來分析評(píng)價(jià)巖體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。、非飽和土測(cè)試相對(duì)于飽和土力學(xué)而言，非飽和土力學(xué)的研究進(jìn)展比較緩慢。制約其發(fā)展的因素主要有兩個(gè)：一是試驗(yàn)技術(shù)，迄今沒有定型設(shè)備；二是理論體系欠成熟。理論的發(fā)展離不開試驗(yàn)對(duì)土的力學(xué)特性的揭示，因而測(cè)試技術(shù)對(duì)非飽和土力學(xué)發(fā)展的影響非常深遠(yuǎn)。、模型試驗(yàn)盡管隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，巖土工程的分析計(jì)算取得了蠔足的進(jìn)步，但到目前為止，許多復(fù)雜的工程情況(如水工大壩、地基一結(jié)構(gòu)的相互作用等)，運(yùn)用現(xiàn)有的理論計(jì)算仍有很多困難，甚至無法計(jì)算，這時(shí)，模型試驗(yàn)就是一種非常有效的方法。模型試驗(yàn)要求模型材料、模型形狀及所受的荷載等必須按照一定的規(guī)律與原型的情況相似。模型的相似原理：既然是模型試驗(yàn)，模型和原型之間，在幾何尺寸，材料、物理、力學(xué)特性方面是相似而不是相同。模型試驗(yàn)的相似理論是指模型上重現(xiàn)的物理現(xiàn)象應(yīng)與原型相似，即要求模型材料、模型形狀、所受荷載等均必須遵循一定的規(guī)律。這種模型試驗(yàn)，既要研究在正常荷載作用下結(jié)構(gòu)、巖體、地質(zhì)體的應(yīng)力及變形特性，又要研究超載情況下的變形和破壞特征，因而兼有線彈性應(yīng)力模/ 13型和破壞模型的試驗(yàn)特點(diǎn)，因此它既要滿足結(jié)構(gòu)破壞型試驗(yàn)的相似關(guān)系，又要滿足地質(zhì)力學(xué)、巖體力學(xué)模型試驗(yàn)的相似關(guān)系。概括而言，相似原理可表述如下：實(shí)體(原型)和模型為兩個(gè)系統(tǒng)，它們的幾何特征和各個(gè)對(duì)應(yīng)的物理量必須(然)互相成為一定的比例關(guān)系。這樣就可以試驗(yàn)測(cè)定模型系統(tǒng)的物理量，再按比例推求原型(實(shí)體)的相對(duì)應(yīng)的物理量。考慮平面問題時(shí)，物理量包括坐標(biāo)、體積力、邊界力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變、彈性模量、泊松比等。數(shù)值模擬：模型試驗(yàn)要制作模型或稱試件(樣)，要多作兒次、幾十次試驗(yàn)，就要作多個(gè)試件。模型試驗(yàn)復(fù)雜、費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢，所以有的人就少作，甚至不作，這樣要得到足夠的、準(zhǔn)確的、可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)就不可能。有效的解決辦法是數(shù)值模擬。以有限單元法為代表(有限條帶法、邊界冗法等)的方法稱為數(shù)值方法，這是目前最接近真值的近似方法。我們?cè)O(shè)定一個(gè)數(shù)值模型，單元?jiǎng)澐趾?，模型中的特殊?gòu)造損傷事先安置好．可設(shè)置特殊單元，各種荷載及加載條件、邊界條件設(shè)計(jì)好，只要編好計(jì)算程序，在計(jì)算機(jī)上很快或較快時(shí)間內(nèi)就可以得出結(jié)果，一目了然，再調(diào)數(shù)值，形成一個(gè)新的方案再計(jì)算，很快又得出一個(gè)結(jié)果，一個(gè)計(jì)算方案的計(jì)算結(jié)果就相當(dāng)于一個(gè)模型(試件)試驗(yàn)。用數(shù)值模擬米和模型試驗(yàn)相比較，數(shù)值模擬應(yīng)用越來越廣，當(dāng)然和有限單元法及電子計(jì)算機(jī)的大量使用分不開。、測(cè)試數(shù)據(jù)的整理與分析在巖土工程測(cè)試中必然會(huì)遇到大量的數(shù)據(jù)，因此巖土工程測(cè)試中的一項(xiàng)重要工作就是從大量的數(shù)據(jù)中取出有用的數(shù)據(jù)并得出結(jié)論或規(guī)律，用于指導(dǎo)工程實(shí)踐。數(shù)據(jù)處理，在數(shù)理統(tǒng)計(jì)中，就是通過隨機(jī)變量的部分觀察值來推斷隨機(jī)變量的特性，例如分布規(guī)律和數(shù)字特征等。數(shù)理統(tǒng)計(jì)是具有廣泛應(yīng)用的一個(gè)數(shù)學(xué)分支，它以概率論為理論基礎(chǔ)，根據(jù)試驗(yàn)或觀察得到的數(shù)據(jù)，對(duì)研究對(duì)象的客觀規(guī)律作出合理的估計(jì)與判斷。/ 13第五篇：巖土工程專題報(bào)告巖土工程專題報(bào)告一、巖土工程的內(nèi)涵巖土工程是一門既古老又新近的專業(yè)技術(shù)。上古時(shí)代, 人類修道路、挖渠道、建居室，就與巖石和土打交道。近代工業(yè)化過程中，建廠房、開礦山、修鐵路、興水利等土木工程實(shí)踐中，涉及到許多與巖土有關(guān)的問題，如地基的承載能力、邊坡的穩(wěn)定、地下水的控制、巖土材料的利用等等。但巖土工程真正成為一門獨(dú)立的專業(yè)，則不到半個(gè)世紀(jì)，是歐美國(guó)家于20世紀(jì)60年代在土木工程實(shí)踐中建立起來的一種新的技術(shù)體制。傳人我國(guó)只二十幾年。土木工程中涉及巖石、土、地下水的部分稱巖土工程。對(duì)巖土工程的定義有幾種不完全相同的表述：《巖土工程基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)》定義為：“土木工程中涉及巖石和土的利用、處理和改良的科學(xué)技術(shù)。”中國(guó)大百科全書定義為：“土木工程的一個(gè)分支，以工程地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)、土力學(xué)與基礎(chǔ)工程為理論基礎(chǔ)，涉及巖石和土的利用、整治和改造的一門技術(shù)科學(xué)?！?也有專家定義為：“土木工程的一個(gè)分支，研究巖土體（包括其中的水）作為支承體、荷載、介質(zhì)或材料，必要時(shí)對(duì)其改良或治理的一門工程技術(shù)。二、巖土工程的研究方向：以城市地下空間為主體，研究地下空間開發(fā)利用過程中的各種環(huán)境巖土工程問題，地下空間資源的合理利用策略，以及各類地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算方法和地下工程的施工技術(shù)（如淺埋暗挖、盾構(gòu)法、凍結(jié)法、降水排水法、沉管法、TBM法等）及其優(yōu)化措施等等。：重點(diǎn)研究基坑開挖（包括基坑降水）對(duì)鄰近既有建筑和環(huán)境的影響，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算理論和方法，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和可靠度分析技術(shù)，邊坡穩(wěn)定分析理論以及新型支護(hù)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用等。：重點(diǎn)開展地基模型及其計(jì)算方法、參數(shù)研究，地基處理新技術(shù)、新方法和檢測(cè)技術(shù)的研究，建筑基礎(chǔ)（如柱下條形基礎(chǔ)、十字交叉基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)等）與上部結(jié)構(gòu)的共同作用機(jī)理和規(guī)律研究等。三、巖土工程發(fā)展前景巖土材料及其試驗(yàn)的特性決定了巖土工程學(xué)科的特殊性。巖土工程是一門應(yīng)用科學(xué)，在巖土工程分析時(shí)不僅需要運(yùn)用綜合理論知識(shí)、室內(nèi)外測(cè)成果、還需要應(yīng)用工程師的經(jīng)驗(yàn)，才能獲得滿意的結(jié)果。在展望巖土工程發(fā)展時(shí)不能不重視巖土工程學(xué)科的特殊性以及巖土工程問題分析方法的特點(diǎn)。土木工程建設(shè)中出現(xiàn)的巖土工程問題促進(jìn)了巖土工程學(xué)科的發(fā)展。例如在土木工程建設(shè)中最早遇到的是土體穩(wěn)定問題。土力學(xué)理論上的最早貢獻(xiàn)是1773年庫(kù)倫建立了庫(kù)倫定律。隨后發(fā)展了Rankine(1857)理論和Fellenius(1926)圓弧滑動(dòng)巖土工程專題報(bào)告分析理論。為了分析軟粘土地基在荷載作用下沉降隨時(shí)間發(fā)展過程Terzaghi(1925)發(fā)展了一維固結(jié)理論。回顧我國(guó)近50年以來巖土工程的發(fā)展，它是緊緊圍繞我國(guó)土木工程建設(shè)中出現(xiàn)的巖土工程問題而發(fā)展的。在改革開放以前，巖土工程工作者較多的注意力集中在水利、鐵道和礦井工程建設(shè)中的巖土工程問題，改革開放后，隨著高層建筑、城市地下空間利用和高速公路的發(fā)展，巖土工程者的注意力較多的集中在建筑工程、市政工程和交通工程建設(shè)中的巖土工程問題。土木工程功能化、城市立體化、交通高速化，以及改善綜合居往環(huán)境成為現(xiàn)代土木工程建設(shè)的特點(diǎn)。人口的增長(zhǎng)加速了城市發(fā)展，城市化的進(jìn)程促進(jìn)了大城市在數(shù)量和規(guī)模上的急劇發(fā)展。人們將不斷拓展新的生存空間，開發(fā)地下空間，向海洋拓寬，修建跨海大橋、海底隧道和人工島，改造沙漠，修建高速公路和高速鐵路等。展望巖土工程的發(fā)展，不能離開對(duì)我國(guó)現(xiàn)代土木工程建設(shè)發(fā)展趨勢(shì)的分析。一個(gè)學(xué)科的發(fā)展還受科技水平及相關(guān)學(xué)科發(fā)展的影響。二次大戰(zhàn)后，特別是在20世紀(jì)60年代以來，世界科技發(fā)展很快。電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算分析能力和測(cè)試能力的提高，使巖土工程計(jì)算機(jī)分析能力和室內(nèi)外測(cè)試技術(shù)得到提高和進(jìn)步?？茖W(xué)技術(shù)進(jìn)步還促使巖土工程新材料和新技術(shù)的產(chǎn)生。如近年來土工合成材料的迅速發(fā)展被稱為巖土工程的一次革命?，F(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的一個(gè)特點(diǎn)是學(xué)科間相互滲透，產(chǎn)生學(xué)科交叉并不斷出現(xiàn)新的學(xué)科，這種發(fā)展態(tài)勢(shì)也影響巖土工程的發(fā)展。巖土工程是20世紀(jì)60年代末至70年代初，將土力學(xué)及基礎(chǔ)工程、工程地質(zhì)學(xué)、巖體力學(xué)三者逐漸結(jié)合為一體并應(yīng)用于土木工程實(shí)際而形成的新學(xué)科。巖土工程的發(fā)展將圍繞現(xiàn)代土木工程建設(shè)中出現(xiàn)的巖土工程問題并將融入其他學(xué)科取得的新成果。巖土工程涉及土木工程建設(shè)中巖石與土的利用、整治或改造，其基本問題是巖體或土體的穩(wěn)定、變形和滲流問題。筆者認(rèn)為下述12個(gè)方面是應(yīng)給予重視的研究領(lǐng)域，從中可展望21世紀(jì)巖土工程的發(fā)展。四、巖土工程本構(gòu)模型的研究在經(jīng)典土力學(xué)中沉降計(jì)算將土體視為彈性體，采用布西奈斯克公式求解附加應(yīng)力，而穩(wěn)定分析則將土體視為剛塑性體，采用極限平衡法分析。采用比較符合實(shí)際土體的應(yīng)力應(yīng)變強(qiáng)度(有時(shí)還包括時(shí)間)關(guān)系的本構(gòu)模型可以將變形計(jì)算和穩(wěn)定分析結(jié)合起來。自Roscoe與他的學(xué)生(1958～1963)創(chuàng)建劍橋模型至今，各國(guó)學(xué)者已發(fā)展了數(shù)百個(gè)本構(gòu)模型，但得到工程界普遍認(rèn)可的極少，嚴(yán)格地說尚沒有。巖體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系則更為復(fù)雜?？磥?，企圖建立能反映各類巖土的、適用于各類巖土工程的理想本構(gòu)模型是困難的，或者說是不可能的。因?yàn)閷?shí)際工程土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是很復(fù)雜的，具有非線性、彈性、塑性、粘性、剪脹性、各向異性等等，同時(shí)，應(yīng)力路徑、強(qiáng)度發(fā)揮度、以及巖土的狀態(tài)、組成、結(jié)構(gòu)、溫度等均對(duì)其有影響。巖土工程專題報(bào)告開展巖土的本構(gòu)模型研究可以從兩個(gè)方向努力：一是努力建立用于解決實(shí)際工程問題的實(shí)用模型；一是為了建立能進(jìn)一步反映某些巖土體應(yīng)力應(yīng)變特性的理論模型。理論模型包括各類彈性模型、彈塑性模型、粘彈性模型、粘彈塑性模型、內(nèi)時(shí)模型和損傷模型，以及結(jié)構(gòu)性模型等。它們應(yīng)能較好反映巖土的某種或幾種變形特性，是建立工程實(shí)用模型的基礎(chǔ)。工程實(shí)用模型應(yīng)是為某地區(qū)巖土、某類巖土工程問題建立的本構(gòu)模型，它應(yīng)能反映這種情況下巖土體的主要性狀。用它進(jìn)行工程計(jì)算分析，可以獲得工程建設(shè)所需精度的滿意的分析結(jié)果。例如建立適用于基坑工程分析的上海粘土實(shí)用本構(gòu)模型、適用于沉降分析的上海粘土實(shí)用本構(gòu)模型，等等。筆者認(rèn)為研究建立多種工程實(shí)用模型可能是本構(gòu)模型研究的方向。在以往本構(gòu)模型研究中不少學(xué)者只重視本構(gòu)方程的建立，而不重視模型參數(shù)測(cè)定和選用研究，也不重視本構(gòu)模型的驗(yàn)證工作。在以后的研究中特別要重視模型參數(shù)測(cè)定和選用，重視本構(gòu)模型驗(yàn)證以及推廣應(yīng)用研究。只有這樣，才能更好為工程建設(shè)服務(wù)。五、巖土工程的數(shù)值模擬技術(shù)雖然巖土工程計(jì)算機(jī)分析在大多數(shù)情況下只能給出定性分析結(jié)果，但巖土工程計(jì)算機(jī)分析對(duì)工程師決策是非常有意義的。開展巖土工程問題計(jì)算機(jī)分析研究是一個(gè)重要的研究方向。巖土工程問題計(jì)算機(jī)分析范圍和領(lǐng)域很廣，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算分析領(lǐng)域還在不斷擴(kuò)大。除前面已經(jīng)談到的本構(gòu)模型和不同介質(zhì)間相互作用和共同分析外，還包括各種數(shù)值計(jì)算方法，土坡穩(wěn)定分析，極限數(shù)值方法和概率數(shù)值方法，專家系統(tǒng)、AutoCAD技術(shù)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在巖土工程中應(yīng)用，以及巖土工程反分析等方面。巖土工程計(jì)算機(jī)分析還包括動(dòng)力分析，特別是抗震分析。巖土工程計(jì)算機(jī)數(shù)值分析方法除常用的有限元法和有限差分法外，離散單元法(DEM)、拉格朗日元法(FLAC)，不連續(xù)變形分析方法(DDA)，流形元法(MEM)和半解析元法(SAEM)等也在巖土工程分析中得到應(yīng)用。六、巖土工程的特殊問題研究展望巖土工程的發(fā)展，還要重視特殊巖土工程問題的研究，如：庫(kù)區(qū)水位上升引起周圍山體邊坡穩(wěn)定問題；越江越海地下隧道中巖土工程問題；超高層建筑的超深基礎(chǔ)工程問題；特大橋、跨海大橋超深基礎(chǔ)工程問題；大規(guī)模地表和地下工程開挖引起巖土體卸荷變形破壞問題；等等。巖土工程是一門應(yīng)用科學(xué)，是為工程建設(shè)服務(wù)的。工程建設(shè)中提出的問題就是巖土工程應(yīng)該研究的課題。巖土工程學(xué)科發(fā)展方向與土木工程建設(shè)發(fā)展態(tài)勢(shì)密切相關(guān)。世界土木工程建設(shè)的熱點(diǎn)移向東亞、移向中國(guó)。中國(guó)地域遼闊，工程地質(zhì)復(fù)雜。中國(guó)土木工程建設(shè)的規(guī)模、持續(xù)發(fā)展的時(shí)間、工程建設(shè)中遇到的巖土工程技術(shù)問題，都是其它國(guó)家不能相比的。這給我國(guó)巖土工程研究躋身世界一流并巖土工程專題報(bào)告逐步處于領(lǐng)先地位創(chuàng)造了很好的條件。展望21世紀(jì)巖土工程的發(fā)展，挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，讓我們共同努力將中國(guó)巖土工程推向一個(gè)新水平。