學科簡介
土力學是應用工程力學方法來研究土的力學性質的一門學科。土力學的研究對象是與人類活動密切相關的土和土體,包括人工土體和自然土體,以及與土的力學性能密切相關的地下水。奧地利工程師卡爾·太沙基(1883-1963)首先采用科學的方法研究土力學,被譽為現代土力學之父。土力學被廣泛應用在地基、擋土牆、土工建築物、堤壩等設計中,是土木工程、岩土工程、工程地質等工程學科的重要分枝。
土力學的發展大緻可分為三個階段:
遠在古代,由于生産和生活上的需要,人們已懂得利用土來進行工程建設。例如中國很早就修建了萬裡長城、大運河、靈渠和大型宮殿等偉大建築物;古埃及和巴比倫也修建了不少農田水利工程;古羅馬的橋梁工程和腓尼基的海港工程也都具有重要意義。由于社會生産發展水平和技術條件的限制,發展極慢。直到18世紀中葉,這門學科仍停留在感性認識階段。這是本學科發展的第一階段。
第二階段開始于産業革命時期。大型建築物的興建和有關學科的發展,為研究地基與基礎問題提供了條件,人們開始從已得的感性認識來尋求理性的解釋。不少學者從工程觀點來進行土的力學問題的理論和試驗研究。法國科學家C.-A.de庫侖發表了著名的土的抗剪強度和土壓力理論(1773),英國W.J.M.蘭金也發表了土壓力理論這兩種土壓力理論至今還被廣泛應用。18世紀中期以前,人類的建築工程實踐主要是根據建築者的經驗進行的。
從20世紀初以來是本學科發展的第三階段。巨大工程的興建、地基勘探、土工試驗和現場觀測技術的發展,促使人們開展理論研究并系統地總結實驗成果。于是,土力學逐步形成了一門獨立學科。奧地利學者K.泰爾紮吉(又譯太沙基)于1925年出版第一本土力學專着《土力學》,是土力學作為一個完整﹑獨立學科已經形成的重要标志,在此專着中,他提出了著名的有效壓力理論。蘇聯學者H.M.格爾謝瓦諾夫于1931年出版《土體動力學原理》。
發展趨勢
由于土的性質是極其複雜的,因而理論的發展是艱難的。關于土的理論,經過不少學者的艱辛研究和探讨,已取得不少成果,但進一步的發展還遠沒有結束。我認為,土力學的發展少不了三樣法寶:理論、試驗、計算機。作為當今科技的驅動器,計算機是不可或缺的,發展數值分析是土力學的一個研究方向。數學是一切自然學科的基石,數學的發展必将促進土力學的發展,作為一個工程師,紮實的數學功底是其巨大的優勢。
高大建築物﹑核電站以及近海石油探采平台等世界性地興建,不斷對土力學提出更高的要求。裂隙對土體力學性能的控制性﹑非線性應力-應變的本構關系以及新的測試技術和設備等方面的研究将會有新的進展。凍融作用對土的力學性質改變很大,而這又是源于凍融作用對微結構的影響;本文通過對劉莊礦井凍融土和原狀土的化學成分分析,電鏡掃描,并結合原狀土和凍融土的力學性質,得出力學性質與化學成分和微結構之間的關系。



















