2. 土力学学科的发展历史.
浅述土力学的历史与起源
浅述土力学的历史与起源摘要：土力学是平衡和土体的运动科学。
这里的土壤被理解为风化材料中的上层地球的地壳。
在这个地壳的非风化物质被表示为岩石，其力学是岩石力学学科。
大体土壤和岩石之间的差大约是在土壤中，可以挖一个沟，用简单的工具如铲、甚至用手。
它必须首先分裂重型设备，如凿、锤或一个机械钻孔装置。
关键词：土力学历史起源一、概述自然岩石风化过程是在太阳、风和雨的长期影响下，退化为石头。
这个过程是由激岩体通过在岩石小裂缝处水融化冻结继而压裂产生的。
那些在山区建立的粗糙石头在区域通过重力向下游输送时，经常与水一起在河流中流动。
由于内部摩擦导致石头的大小逐渐减小，使物料逐渐变细，最终形成砂砾、沙子和淤泥。
河流的材料可被沉积，最粗的材料具有最高的速度，但更精细的材料只有非常小的速度。
这意味着，砂砾会在一个上游找到河床，而更精细的材料沙子和淤泥则沉积在中下游。
荷兰位于莱茵河和默兹河的下游。
一般的土壤风化物质主要是沙子和粘土。
这种材料已经在更早的时候沉积，由河流形成三角形。
多精料也存在于海陆的洪水和河流。
沉淀的过程发生在世界上的许多领域，如在三角洲、尼罗河、印度河和中国的河流。
在荷兰，它已经走到了尽头，防止河流和大海的洪水通过建立堤防土地形成过程也因此被停止，但塌陷和缓慢的构造运动弥补陆地和海水水位上升的沉降，堤防河床逐步提高，使他们成为更重，会导致更多的岩石下沉。
但这个过程一定会永远继续下去。
人们使用土地生活并建立所有排序结构：房屋、道路、桥梁等等。
它是岩土工程师的任务，也是岩土工程师预测土壤的性质来作为这些人类活动的结果。
出现的问题是，例如，一条道路或一个结算自身重量和交通负荷作用下的铁路，一个挡土结构的安全性，一个码头岸壁或缘板桩墙，作用在隧道内的土压力或允许的载荷和建筑物地基的选定点。
对于所有这些问题，都是土力学应提供的基本知识。
二、土力学的历史土力学在20世纪初已经得到发展。
在许多国家对一些自然灾害的突然出现作出了性质分析，如山体滑坡和泥石流是对土壤性能错误分析的结果。
土力学发展史
土力学发展史18世纪欧美国家在产业革命推动下，社会生产力有了快速发展，大型建筑、桥梁、铁路、公路的兴建，促使人们对地基土和路基土的一系列技术问题进行研究。
1773年法国科学家C.A.库仑（Coulomb）发表了《极大极小准则在若干静力学问题中的应用》，介绍了刚滑楔理论计算挡土墙墙背粒料侧压力的计算方法；法国学者H.达西（Darcy，1855）创立了土的层流渗透定律；英国学者W.T.M.朗肯（Rankine，1857），发表了土压力塑性平衡理论；法国学者J.布辛奈斯克（Boussinesq，1885）求导了弹性半空间（半无限体）表面竖向集中力作用时土中应力、变形的理论解。
这些古典理论对土力学的发展起了很大的推动作用，一直沿用至今。
20世纪20年代开始，对土力学的研究有了迅速的发展。
瑞典K.E.彼得森（Petterson，1915）首先提出的，后由瑞典W.费兰纽斯（Fellenius）及美国D.W.泰勒（Taylor）进一步发展的土坡稳定分析的整体圆弧滑动面法；法国学者L.普朗德尔（Prandtl,1920）发表了地基剪切破坏时的滑动面形状和极限承载力公式；1925年美籍奥地利人K.太沙基（Terzaghi）写出了第一本《土力学》专著，他是第一个重视土的工程性质和土工试验的人，他所创导出的饱和土的有效应力原理，将土的主要力学性质，如应力-变形-强度-时间各因素相互联系起来，并有效地用于解决一系列的土工问题，从此土力学成为一门独立的学科；L.伦杜利克（Rendulic，1936）发现土的剪胀性，土的应力-应变非线性关系，土具有加工硬化与软化的性质。
有关土力学论著和教材方面，象雨后春笋般地蓬勃发展，例如前苏联学者H.M.格尔谢万诺夫（Герсеванов，1931）出版了《土体动力学原理》专著；苏联学者H.A.崔托维奇（Цытович，1935，…）写出了《土力学》教材；K.太沙基（Terzaghi，K.and Peck，R.B.，1948）又出版了《工程实用土力学》教材；苏联学者B.B.索科洛夫斯基（Cоколовский，1954）出版了《松散介质静力学》一书；美籍华人吴天行1966年写了《土力学》专著并于1976年出第二版；英国的G.N.史密斯和Ian G.N.史密斯（Smith，1968，…）出版了《土力学基本原理》大学本科教材；美国H.F.温特科恩（Winterkorn，1975）和方晓阳主编《基础工程手册》一书，由7个国家27位岩土工程著名专家编写而成，该书25章内容包括地基勘察、土力学、基础工程三大部分，取材新颖，成为当时比较系统论述土力学与基础工程的一本有影响的著作。
土力学发展史
土力学发展史土力学发展史18世纪欧美国家在产业革命推动下，社会生产力有了快速发展，大型建筑、桥梁、铁路、公路的兴建，促使人们对地基土和路基土的一系列技术问题进行研究。
1773年法国科学家C.A.库仑（Coulomb）发表了《极大极小准则在若干静力学问题中的应用》，介绍了刚滑楔理论计算挡土墙墙背粒料侧压力的计算方法；法国学者H.达西（Darcy，1855）创立了土的层流渗透定律；英国学者W.T.M.朗肯（Rankine，1857），发表了土压力塑性平衡理论；法国学者J.布辛奈斯克（Boussinesq，1885）求导了弹性半空间（半无限体）表面竖向集中力作用时土中应力、变形的理论解。
这些古典理论对土力学的发展起了很大的推动作用，一直沿用至今。
20世纪20年代开始，对土力学的研究有了迅速的发展。
瑞典K.E.彼得森（Petterson，1915）首先提出的，后由瑞典W.费兰纽斯（Fellenius）及美国D.W.泰勒（Taylor）进一步发展的土坡稳定分析的整体圆弧滑动面法；法国学者L.普朗德尔（Prandtl,1920）发表了地基剪切破坏时的滑动面形状和极限承载力公式；1925年美籍奥地利人K.太沙基（T erzaghi）写出了第一本《土力学》专著，他是第一个重视土的工程性质和土工试验的人，他所创导出的饱和土的有效应力原理，将土的主要力学性质，如应力-变形-强度-时间各因素相互联系起来，并有效地用于解决一系列的土工问题，从此土力学成为一门独立的学科；L.伦杜利克（Rendulic，1936）发现土的剪胀性，土的应力-应变非线性关系，土具有加工硬化与软化的性质。
有关土力学论著和教材方面，象雨后春笋般地蓬勃发展，例如前苏联学者H.M.格尔谢万诺夫（Герсеванов，1931）出版了《土体动力学原理》专著；苏联学者H.A.崔托维奇（Цытович，1935，…）写出了《土力学》教材；K.太沙基（Terzaghi，K.and Peck，R.B.，1948）又出版了《工程实用土力学》教材；苏联学者B.B.索科洛夫斯基（Cоколовский，1954）出版了《松散介质静力学》一书；美籍华人吴天行1966年写了《土力学》专著并于1976年出第二版；英国的G.N.史密斯和Ian G.N.史密斯（Smith，1968，…）出版了《土力学基本原理》大学本科教材；美国H.F.温特科恩（Winterkorn，1975）和方晓阳主编《基础工程手册》一书，由7个国家27位岩土工程著名专家编写而成，该书25章内容包括地基勘察、土力学、基础工程三大部分，取材新颖，成为当时比较系统论述土力学与基础工程的一本有影响的著作。
土力学的回顾、现状与展望
土力学的回顾1) 土力学学科的形成一般认为，土力学自太沙基在1925年发表《土力学原理》后才成为一门独立的学科。
但是，关于土的理论并非在l925年才有。
实际上，1925年以前，土力学的某些规律和理论已经被发现、创立和运用。
按太沙基的说法，土力学始于1776年库仑土压力理论的发表(比1925年早149年)。
此外，反映水在多孔介质中流动规律的达西定律、描述土体极限平衡状态的理论等等也都是土力学早期理论上成就的突出例子。
太沙基认为，就土力学原理来说，它是两门早已确立的工程学科分科——材料试验和应用力学的派生物。
可见土力学不仅来自自身的实践，而且也充分地借鉴了相关学科的成就。
不难看．在太沙基之前，人们对土实际上早已有相当的认识，提出了诸多关于土的理论和规律。
但当时这些理论和规律还是零散的、不系统的，对土的认识也还仅仅是局部的或者是唯象的。
可以说当时土力学的发展还缺乏许多反映土的本质和真实面目的东西，因此尚未形成一门独立的学科。
太沙基主要功绩之一，是他将当时已有的孤立的规律、原理或理论，按土的特性将它们联系和系统化起来，总结提出了土的3个特性，即“粘性”、“弹性”和“渗透性”，并且凭借丰富的实践经验和深邃的洞察力发展了土力学原理，拓宽了土力学领域，使之形成一门独立的学科。
其中有几个重要的贡献是特别值得提出的。
首先他强调土的分类，并依据其物理力学性质将“粘土”和“砂土”区别开来。
他认识到“砂土”的强度属纯摩擦材料的强度，而“粘土”的强度则是其“粘性”所致。
虽然用现在的眼光看，这样的认识似乎太简单化，但它毕竟是从土本身特性出发的，不再是简单地借用别的学科的原理。
这样，土力学就具有了自己的个性；其次是建立了有效应力原理和一维固结微分方程。
如果说一维固结微分方程可能与太沙基曾作为热传导教授的经历有关，从而带有热传导方程的某些痕迹的话(诚然，这种借鉴别的学科成就来丰富本学科内容的做法也是学科发展的必由道路之一)，那么有效应力原理则完全是从土的本性出发，确切地反映了土的力学性状本质的。
土质学与土力学发展史及其在土木工程中的应用
土质学与土力学发展史及其在土木工程中的应用土质学与土力学的发展史及在土木工程中的作用摘要：土质学和土力学是研究与土的工程问题有关的学科，本文分三个阶段叙述了土质学与土力学的发展史，在每个阶段中对土力学学学科发展史上一些著名理论和重要时间进行了介绍。
之后简要概括了该学科在我国的发展概况。
文章后半部分从建筑工程、道路工程和侨联工程三个方面说明了土力学在现代土木工程中发挥的重要作用。
鉴于作者能力有限，本文仅作为普及性文章，对土力学的初学者提供借鉴。
关键词：土力学的发展史；土力学地位；1.引言土质学是地址学科的一个分支，他是从土的成因与成分出发，研究土的基本工程性质及影响土性质变化的本质因素。
土力学好似工程力学的一个分支，只要研究土体在荷载作用喜爱，土中的应力、变性、强度和稳定性，及渗流规律的一门学科。
现代土力学是有土质学与土力学工程构成的，两者岁属两个分支，但其关系非常密切，并在发展中相互渗透、相互结合。
2.土质学与土力学的发展史土力学是一门古老而又年轻的科学学，人类自远古以来就广泛利用土作为建筑物地基和建筑材料。
中外许多历史悠久的著名建筑、桥梁和水利工程，都不自觉地应用土力学原理解决了地基承载力、变性和稳定等问题，使其前面不坏，流传至今。
但是对土力学的理论研究是在18世纪欧洲工业革命开启的。
本文将按照三阶段划分法介绍土力学的发展史2.1奠基阶段十八世纪欧洲工业革命的兴起，大规模的城市、水利和道路、铁路的兴建，遇到了很多余土力学有关的问题，随着这些问题的解决，土力学的理论逐步地产生并得到发展。
1776年，法国学者库伦(C.A.Coulomb）根据实验提出了砂土抗剪强度理论和挡土墙压力的滑楔理论，即库伦理论，被认为是土力学的开始。
1856年，法国学者达西（H.Darcy）创立了砂土的渗透定律，即达西定律；1869年，英国学者郎肯(W.J.M.Rankine)又从不同的途径建立了挡土墙的理论，即郎肯理论；1885年，法国学者布辛奈斯克(J.Boussinesq)求得半无限弹性体在垂直集中力作用下的应力和变性的理论解答。
浅谈土力学的发展过程及发展趋势
浅谈土力学的发展过程及发展趋势浅谈土力学的发展过程及发展趋势摘要:本文主要介绍了土力学的发展过程以及未来的发展趋势。
通过查找相关资料,简要总结了土力学的发展历史,同时分析了土力学发展的现状，提出了土力学未来的发展趋势。
关键词：土力学发展过程趋势一、引言随着城市建设的发展，随着人们生活质量的提升，人类对居住环境的要求越来越高。
随着城市范围的扩大，城市建设用地越来越紧张，迫使人类不得不向高空、向地下、向沟塘或废墟上发展。
这样就必然促使人们对土有更深的了解，对土工处理技术的质量、方法、效益要求越来越严格，无论是地基处理技术还是边坡支护技术以及土坡突破治理技术等都要有新的发展。
二、发展过程早在新石器时代，人类已建造原始的地基基础，西安市半坡村遗址的土台和石础即为一例。
公元前2世纪修建的万里长城，后来修建的南北大运河、黄河大堤以及宏伟的宫殿、寺庙、宝塔等建筑，都有坚固的地基基础，经历地震强风考验，留存至今。
隋唐修建的河北省赵州桥，为世界最早最长的石拱桥，全桥仅一孔石拱横越洨河，净跨达37.02m。
此石拱桥两端主拱肩部设有两对小拱，结构合理，造型美观，节料减重，简化桥台，增加稳定性，桥宽8.4m，桥下通航，桥上行车。
桥台位于粉土天然地基上，基地压力达500-600kpa，从1390年以来沉降与位移甚微，至今安然无恙。
公元989年建造开封开宝寺木塔时，预见塔基土质不均会引起不均匀沉降，施工时特意做成倾斜，待沉降稳定后塔身正好竖直。
此外，在西北地区黄土中大量建窑洞，以及采用料石基垫、灰土地基等，积累了丰富的地基处理经验。
18世纪中期以前﹐人类的建筑工程实践主要是根据建筑者的经验进行的。
18世纪中叶至20世纪初期﹐工程建筑事业迅猛发展﹐许多学者相继总结前人和自己实践经验﹐发表了迄今仍然行之有效的﹑多方面的重要研究成果。
例如1773年法国科学家库仑发表了土压力滑动楔体理论;1776年库仑根据一系列土的强度试验创立了著名的土的抗剪强度库仑定律﹔1856年法国的达西在研究水在砂土中渗透的基础上提出了著名线性渗透定律﹔1857年英国的朗肯分析半无限空间土体在自重作用下达到极限平衡状态时的应力条件﹐提出了另一著名的土压力理论﹐与库仑理论一起构成了古典土压力理论﹔1885年法国的布辛奈斯克提出的半无限弹性体中应力分布的计算公式﹐成为地基土体中应力分布的重要计算方法﹔1900年德国的莫尔提出了至今仍广泛应用的土的强度理论﹔19世纪末至20世纪初期瑞典的A.M.阿特贝里提出了黏性土的塑性界限和按塑性指数的分类﹐至今仍在实践中广泛应用。
浅谈土力学发展史及未来前景
浅谈土力学发展史及未来前景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1、萌发期(1773—1923）1773年法国库仑根据试验，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。
接着又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—土力学。
古典土力学可归结为：一个原理——有效应力原理两个理论——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：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、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。
高等土力学-土力学学科的发展历史
2.1 1925之前 2.2 1925- 20世纪60年代 2.3 60年代- 20世纪80年代 2.4 20世纪末－21世纪
1
2.1 1925之前-土的强度与渗透
1.土的强度： 边坡稳定、挡土墙稳定、承载力 摩尔-库伦强度准则 直剪仪及直剪试验
2.土中水的渗透： 堤坝、井 达西定律 渗透试验
44
图100 大型振动台实验室
45
图101 大型振动破坏试验
46
野外的人工降雨泥石流试验
壤土(loam)斜坡崩塌实验 1971年11月9日15:00人工降雨开始 11日15:00左右降雨量达500mm 陡坡中泥土突然以20-30m/s流出 斜坡崩塌，泥石流产生 推倒28米外的护栏 泥石流到达55米外的水池中央 31人被埋，15人死亡
库仑土压力法……
36
土的动力分析 经验公式法 土的动本构模型 液化理论与计算 Nhomakorabea37
2.4 20世纪末－21世纪 -从抽象的土转为 具体的土
1.土的本构关系研究方面的总体趋势：
从抽象的土转为具体的土: 原状土、非饱和土、特殊土。 从一般的条件转为具体的条件: 土的结构性、以及在卸 （减）载、循环加载、动荷载、小应变的性状等方面。 土的结构性研究：精典的土力学理论的对象可以说主要 是饱和重塑土。堤坝、填方挡工墙、冲填土的固结算问 题——地基、基坑开挖、地下工程等问题。 1996年沈珠江院士预料：土体结构性的数学模型——21 世纪土力学的核心问题。
14
改装式与 盒式真 三轴仪
图78 真三轴仪
15
图79 平面应变仪
16
图80 真三轴仪
17
图81方向剪切仪
图82 空心圆柱扭剪1仪8
土力学之始祖
一 名人简介—Mohr
摩尔(1835-1918):一 直在进行力学和材 料强度方面的理论 研究工作。提出了 用应力圆表示一点 应力的方法，并将 其扩展到三维问题。
一 名人简介—Boussinesq
布辛奈斯克(1842~ 1929): 一生对数学物 理中的所有分支（除 电磁学外）都有重要 的贡献。在弹性理论 方面的研究亦取得显 著成就.
一 名人简介—陈梦熊
陈梦熊：中国科学院 院士。水文地质学家。 是我国水文地质事业主 要创始人之一，组织和 完成全国区域水文地质 普查，创立具有我国特 色的水文地质图编图方 法，
一 名人简介—黄熙龄
黄熙龄：中国工程院院 士。岩土工程专家。从事 地基计算、处理、土的性 质与基础工程等研究。 1960年研究试制旁压仪， 测试土的变形模量，提出 在侧限条件下土的横向变 形及变形模量计算公式。 1962年，研究软土工区房屋大量下沉开裂的 问题，总结出《软土地基设计施工主要问题及 其经验》，解决了房屋开裂问题。
（2）古典土力学的第一阶段 从大约1800年人们普遍接受库伦(Coloumb)的
研究成果到1862年朗肯(Rankine)的著作的出版 为止。其特点是：假设c=0，同时认为φ是松散 填方的天然坡度；从19世纪30年代开始，φ又 被认为是开挖粘土的长期稳定表面坡度。库林 (Collin,1864)单独把粘聚力看做是粘土在破坏瞬 间的强度。
二 图片资料—地基沉降
加拿大某农场容量为2500t的饲料筒仓，建于 粘土地基。在首次使用时，由于装填过快，地基 土层无法充分固结，至使地基发生破坏。
二 图片资料—地基沉降
农场用来储存饲料的 筒仓，由于两筒之间的 距离过近，在地基中产 生的应力发生叠加，使 得两筒之间地基土层的 应力水平较高，从而导 致内侧沉降大于外侧沉 降，仓筒向内倾斜。
土力学发展简史
土力学是土的力学，是把土作为建筑材料（地基）进行研究的科学，是力学理论在岩土工程中的应用，目前在很多方面还处在半经验阶段，有些甚至经验占很重要的地位从20世纪20年代起，不少学者发表了许多理论和系统的著作。
1920年法国普兰特发表了地基滑动面的数学公式，1916年瑞典彼得森提出了计算边坡稳定性的圆弧滑动法。
而最具代表意义的是1925年美国太沙基（K.Terzaghi）首次发表了《土力学》一书。
这本著作比较系统地论述了若干重要的土力学问题，提出了著名的有效应力原理，至此，土力学开始真正地形成独立学科。
从那时起，直到20世纪60年代，土力学的研究基本上是对原有理论与试验充实与完善。
自20世纪60年代以来，随着电子计算机的出现和计算技术的高速发展，使土力学的研究进入了一个全新的阶段。
土力学是研究土的物理性质以及在荷载作用下土体内部的应力变形和强度规律，从而解决工程中土体变形和稳定问题的一门学科。
土力学学科需研究和解决工程中的两大问题。
一是土体稳定问题，这就要研究土体中的应力和强度，例如地基的稳定、土坝的稳定等。
二是土体变形问题，即使土体具有足够的强度能保证自身稳定，然而土体的变形尤其是沉降（竖向变形）和不均匀沉降不应超过建筑物的允许值。
此外，需要指出的对于土工建筑物、水工建筑物地基，或其他挡土挡水结构，除了在荷载作用下土体要满足前述的稳定和变形要求外，还要研究渗流对土体变形和稳定的影响。
学生在学习本课程时，要掌握土力学的基本理论，学会解决实际问题的基本方法和培养基本技能。
在学完土力学课程之后应掌握土的物理性质研究方法；会计算土体应力，了解应力分布规律掌握土的渗流理论、压缩理论、固结理论及有效应力原理、应力历史的概念，能熟练的进行地基沉降和固结计算；掌握土的强度理论及其应用，进行土压力计算，土坡稳定验算，地基承载力的确定。
结合理论学习要培养自己进行各种物理力学试验的技能，通过试验深化理论学习，理解和掌握确定计算参数的方法。
土力学发展史回顾
土力学发展史回顾土力学的进展能够划分成以下三个历史时期。
萌芽期(1773—1923) 土力学的进展当以Coulomb首开先河，他在1773年发表了论文《极大极小准则在若干静力学咨询题中的应用》，为今后的土体破坏理论奠定了基础。
然而，在此后的漫长的150年中，研究工作只是个不学者在探究着进行，而且只限于研究土体的破坏咨询题。
两篇有代表性的论文是1857年英国人Rankine关于土压力的理论和瑞典工程师Petterson针对Goteborg港滑坡提出的分析方法。
20世纪初随着高层建筑的大量涌现，沉降咨询题开始突出，与土力学紧密有关的学科─—弹性力学的进展为沉降咨询题的研究提供了必要的手段，从而为了Terzaghi开创的土体变形研究提供了客观条件。
古典土力学(1923—1963) 1923年，Terzaghi发表了闻名的论文《粘土中动水应力的消散运算》，提出了土体一维固结理论，接着又在另一文献中提出了闻名的有效应力原理，从而建立起一门独立的学科—土力学。
此后，随着弹性力学的研究成果被大量吸引过来，变形咨询题的研究越来越成为重要的内容，然而，土体的破坏咨询题始终是当时土力学研究的主流。
这一时期在土体破坏理论研究方面的要紧成就有：①Fellenius，Taylo r和Bishop等关于滑弧稳固分析方法的建立与完善；②Terzaghi关于极限土压力的研究和提出承载力公式；③Соколовский散粒体静力学的建立；④Shield和沈珠江等关于土体破坏的运动方程和极限平稳理论的建立。
而在变形理论方面则有：①地基沉降运算方法的建立与完善；②Mindlin公式的提出及其在桩基沉降运算中的应用；③弹性地基梁板的运算；④砂井固结理论；⑤Biot固结理论的提出和完善。
古典土力学能够归结为一个原理——有效应力原理和两个理论——以弹性介质和弹性多孔介质为动身点的变形理论和以刚塑性模型为动身点的破坏理论(极限平稳理论)。
前一理论随着1956年Biot动力方程的建立而划上一个完满的句号；后一理论则于60年代初完成了差不多的理论框架。
土力学学科发展的现状与展望
土力学学科发展的现状与展望随着现代城市化进程的加速，土力学作为土木工程的重要学科，扮演着越来越重要的角色。
本文将从土力学的发展历程、现状和未来发展趋势三个方面进行探讨。
一、土力学的发展历程土力学是土木工程的一个重要分支，主要研究土体的力学性质和变形规律。
早在古希腊时期，人们就开始研究土体的力学性质，但是直到20世纪初，土力学才逐渐形成独立的学科体系。
20世纪初，欧洲一些国家开始对土力学进行深入研究，逐渐形成了一些基本理论和方法。
20世纪50年代，随着工程技术的不断发展和应用的广泛，土力学逐渐成为一门独立的学科，得到了广泛的应用。
二、土力学的现状1.基础理论体系日益完善近年来，土力学的基础理论体系得到了日益完善。
土体力学、土体动力学、土体流变学等方面的理论研究，使得土力学的基础理论更加系统和完善。
2.计算机技术的广泛应用现代计算机技术的广泛应用，使得土力学的研究和应用得到了很大的提升。
计算机模拟分析、数值计算、数据处理等方面的技术，使得土力学的研究更加精确和科学。
3.工程应用领域不断扩大土力学的工程应用领域也不断扩大。
随着城市化进程的加速，地基工程、岩土工程、隧道工程等领域对土力学的需求越来越大。
土力学在工程实践中的应用，得到了广泛的认可和推广。
三、土力学的未来发展趋势1.基础理论的深化和完善未来，土力学的基础理论还将继续深化和完善。
随着科学技术的不断发展，新理论、新方法将不断涌现，为土力学的研究和实践提供更加科学和准确的理论基础。
2.多学科交叉的发展趋势土力学将会和其他学科进行更加深入的交叉。
例如，土地资源、环境保护、城市规划等领域，都需要土力学的支持和帮助。
在这些领域，土力学需要和其他学科进行更加紧密的合作，共同推进相关领域的发展。
3.智能化技术的应用未来，智能化技术将会在土力学中得到广泛应用。
例如，智能化监测系统、智能化设计系统等技术的应用，将会使得土力学的研究和应用更加精确和准确。
总之，土力学作为土木工程的重要分支，随着现代城市化进程的加速，将会发挥越来越重要的作用。
土力学发展史回顾
土力学发展史回顾土力学的发展可以划分成以下三个历史时期。
萌芽期 (1773—1923) 土力学的发展当以Coulomb 首开先河，他在1773年发表了论文《极大极小准则在若干静力学问题中的应用》，为今后的土体破坏理论奠定了基础。
但是，在此后的漫长的150年中，研究工作只是个别学者在探索着进行，而且只限于研究土体的破坏问题。
两篇有代表性的论文是1857年英国人Rankine 关于土压力的理论和瑞典工程师Petterson 针对Goteborg 港滑坡提出的分析方法。
20世纪初随着高层建筑的大量涌现，沉降问题开始突出，与土力学紧密相关的学科─—弹性力学的发展为沉降问题的研究提供了必要的手段，从而为了Terzagh i 开创的土体变形研究提供了客观条件。
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，接着又在另一文献中提出了著名的有效应力原理，从而建立起一门独立的学科—土力学。
此后，随着弹性力学的研究成果被大量吸引过来，变形问题的研究越来越成为重要的内容，但是，土体的破坏问题始终是当时土力学研究的主流。
这一时期在土体破坏理论研究方面的主要成就有：① Fellenius ，Taylor 和Bishop 等关于滑弧稳定分析方法的建立与完善；② Terzaghi 关于极限土压力的研究和提出承载力公式；③Соколовский散粒体静力学的建立；④ Shield 和沈珠江等关于土体破坏的运动方程和极限平衡理论的建立。
而在变形理论方面则有：① 地基沉降计算方法的建立与完善；② Mindlin 公式的提出及其在桩基沉降计算中的应用；③弹性地基梁板的计算；④ 砂井固结理论；⑤ Biot 固结理论的提出和完善。
古典土力学可以归结为一个原理——有效应力原理和两个理论——以弹性介质和弹性多孔介质为出发点的变形理论和以刚塑性模型为出发点的破坏理论(极限平衡理论)。
2020年(发展战略)土力学发展史回顾
（发展战略）土力学发展史回顾土力学发展史回顾土力学的发展能够划分成以下三个历史时期。
萌芽期(1773—1923)土力学的发展当以Coulomb首开先河，他于1773年发表了论文《极大极小准则于若干静力学问题中的应用》，为今后的土体破坏理论奠定了基础。
可是，于此后的漫长的150年中，研究工作只是个别学者于探索着进行，而且只限于研究土体的破坏问题。
俩篇有代表性的论文是1857年英国人Rankine关于土压力的理论和瑞典工程师Petterson针对Goteborg港滑坡提出的分析方法。
20世纪初随着高层建筑的大量涌现，沉降问题开始突出，和土力学紧密关联的学科─—弹性力学的发展为沉降问题的研究提供了必要的手段，从而为了Terzagh i开创的土体变形研究提供了客观条件。
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》，提出了土体壹维固结理论，接着又于另壹文献中提出了著名的有效应力原理，从而建立起壹门独立的学科—土力学。
此后，随着弹性力学的研究成果被大量吸引过来，变形问题的研究越来越成为重要的内容，可是，土体的破坏问题始终是当时土力学研究的主流。
这壹时期于土体破坏理论研究方面的主要成就有：①Fellenius，Taylor和Bishop等关于滑弧稳定分析方法的建立和完善；②Terzaghi关于极限土压力的研究和提出承载力公式；③Соколовский散粒体静力学的建立；④Shield和沈珠江等关于土体破坏的运动方程和极限平衡理论的建立。
而于变形理论方面则有：①地基沉降计算方法的建立和完善；②Mindlin公式的提出及其于桩基沉降计算中的应用；③弹性地基梁板的计算；④砂井固结理论；⑤Biot固结理论的提出和完善。
古典土力学能够归结为壹个原理——有效应力原理和俩个理论——以弹性介质和弹性多孔介质为出发点的变形理论和以刚塑性模型为出发点的破坏理论(极限平衡理论)。
土力学内容简介,发展历史
• 土力学的核心内容是一个原理，两个理论， 即饱和土的有效应力原理，饱和土的固结理 论和刚塑性极限平衡理论。
ห้องสมุดไป่ตู้
• 土力学的具体内容包括土的四要素（粒度、 密度、湿度、构度），土的三性质（渗透性、 压缩性、抗剪性）和土体的三个稳定性（渗 透稳定性、变形稳定性和强度稳定性）。
土力学的内容体系
土 的 基 本 物 理 性 质 及 工 程 分 类
土的渗透
渗透变形
地基工程
土的压缩
地基沉降变形
边坡工程
土的抗剪
土体稳定
洞室工程
土动力学
理论土力学 海洋土力学
土
力=Σ 学
黄土力学
冻土力学
月球土力学
实验土力学 普通土力学
胀土力学 深 土力 学 应用土力学 高等土力学 裂土力学 环境土力学
盐土力学 类土力学
计算土力学
土力学的发展简史
• 土力学是一门既古 老、又新兴的学科， 人类很早就懂得广 泛利用土进行工程 建设（如我国的长 城）直到十八世纪 中叶，人类对土在 工程建设方面的特 性，尚停留在感性 认识阶段。
土力学内容简介，发展历史
甘肃建筑职业技术学院 建筑工程系
土力学是一门理论实践性学科 土力学=（土工试验 +力学原理） →工程应用
• 土力学是用力学的基本原理和土工测试 技术，研究土的物理性质以及受力后发 生变化时土的应力、变形、强度和渗透 等特性的一门学科。
• 土：多孔的、多相的、松散的颗粒堆集 体。 • 工程中涉及的土体工程主要有地基工程、 边坡工程和洞室工程。
◆
化破坏理论及逐渐破坏理论，理论土力学、计算土 力学、实验土力学和实用土力学。
土力学的发展简史
[精品]土力学发展简史
![[精品]土力学发展简史](https://img.taocdn.com/s3/m/ab96a00bce84b9d528ea81c758f5f61fb736289f.png)
[精品]土力学发展简史概述：土力学是研究土体的应力、变形、渗流、及长期稳定的一门学科。
那么什么是土呢？首先在自然界中，地壳表面分布有岩石圈、水圈、和大气圈。
而我们生活在岩石圈之上（广义的岩石圈包括基岩及其覆盖土），岩石是一种或者多种矿物的集合体，岩石经过物理、化学、生物风化作用以及剥蚀、搬运、沉积作用等在复杂的自然环境中生成各类沉积物就是土。
如果从微观的角度来看，土中的固体颗粒是岩石风化后的碎屑物质，简称土粒。
土粒集合体构成土的骨架，骨架中存在孔隙，他们会被水和空气占据。
因此微观来看，土是由土粒（固相）、土中水（液相）、土中气（气相）组成的三相物质。
总的来说，土的种类繁多，工程性质十分复杂，由于土的力学性质的复杂性，对土的本构模型（即土的压力——变形——强度——时间模型）的研究以及计算参数的测定，均远落后于计算机的发展；而且计算参数的选择不当所引起的误差，远大于计算方法本身的精确范围。
因此，对土的基本力学性质的研究和对土的本构模型与计算方法的验证，是土力学的两大重要研究课题。
发展简史：18世纪产业革命过后，城市建设、水利工程、道路桥梁的兴建，推动了土力学的发展。
1773年法国的库伦创立了土的抗剪强度的库伦理论和土压力理论；1857年英国的朗肯又提出一种土压力理论；1885年法国的布辛奈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；1922年瑞典的费伦纽斯为解决铁路滑坡，完善了土坡稳定分析圆弧法；1925年美国土力学家太沙基发表第一部土力学专著，使土力学成为一门独立的学科。
近30年来的重要进展：随着科技与实践的不断发展，现代土力学在这些方面取得了重要进展：1. 线性模型和弹塑性模型的深入研究和大量应用；2. 损伤力学模型的引入与结构性模型的初步研究；3. 非饱和土固结理论的研究；4. 砂土液化理论的研究；5. 剪切带理论与渐进破损问题的研究；6. 土的细观力学研究。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.1 1925之前 2.2 1925- 20世纪60年代 2.3 60年代- 20世纪80年代 2.4 20世纪末－21世纪
2.1 1925之前-土的强度与渗透
1.土的强度： 边坡稳定、挡土墙稳定、承载力 摩尔-库伦强度准则 直剪仪及直剪试验
2.土中水的渗透： 堤坝、井 达西定律 渗透试验
库仑 （C. A. Coulomb）
(1736-1806)
图72 库仑
图73直剪仪仪器简图
2.2 1925- 20世纪60年代-土的变形
土的变形：地基的沉降、土体固结 太沙基：有效应力原理与一维渗流固结理论 压缩仪、三轴仪
强度与变形的分割： 强度问题－极限平衡分析； 变形问题－压缩仪试验与分层总和法计算。
• 建造了一个 25m×38m×2.4m的蓄水池 (储水量2250m3)。
模型试验
• 2002年11月29日进行 的模型试验，
• 斜坡分为两段，上段
倾角30，长度10m， 下段倾角10，长度6m；
• 斜面宽度3m；土层厚
度1.2m；
3m
• 试验用砂为樱川砂(细
砂)，干密度
ρd=1.46g/m3, 制样
Iowa Borehole Shear Test 图89 深孔剪切试验
模型试验
自重为主的应力应变相似性
美国 科罗拉多大学的离心模型试验机 图90 土工离心机（Colorado, Denver)
图91清华大学离心机
压力水
h jh=wih
图92 渗水力模型试验原理
z=iw+ ＝n
实用土力学：解决工程问题
近代土力学的分支
理论土力学
实验土力学
试验模拟
对试验和模型试验的 数值模拟
提供计算参数；验证计算结果 （模型实验）
计算土力学
实用土力学
岩土工程的实践
数值模拟
1.土的应力应变模型理论 （本构关系模型）
弹性——线弹性与非线弹性理论模型 塑性——刚塑性、理想塑性、弹塑性理论模
型、亚塑性模型、边界面模型 内时理论模型
太沙基
（Karl Terzaghi) (1883-1963)
图74 太沙基
图75单向固结压缩仪
三轴仪简图 图76 三轴仪
2.3 60年代- 20世纪80年代-变形与强度的 耦合:土的本构关系模型
理论土力学: 土的本构关系模型的研究高潮
实验土力学: 各种复杂应力路径试验仪器
计算土力学: 有限元法，非线性数值计算
图93 渗水力模型试验仪器
足尺试验
昂贵而有效的试验方法
图94 加筋挡土墙的足尺试验
3. 土工数值计算:本构关系模型研究的推动与 应用
将碎散的岩土体看作连续介质-连续介质离散 化：
有限差分法 有限单元法 有限条法 有限线法 边界元法 无单元法……
渗流与固结计算 渗流计算： 饱和土体稳定渗流、非稳定渗流计算 非饱和土体渗流计算
试验结果
• 14日 上午9：07降雨开始 (降雨強度90mm/hr)； • 13：30 斜面最下部深100cm处超静孔隙水压力产
生，表明已经饱和； • 15：00斜面下半部移动开始； • 15：30斜面下半部的移动量加速，最后达到1分钟
10mm； • 16：03斜面下半部崩塌。斜面下方14m处的表层破
列
加载时：
p1=1.732p3 卸载时：
p1=0.577p3
图109 颗粒的受力分析与应变软化
稳定分析
边坡三维稳定分析 统一的稳定分析：挡土墙、地基、土坡
优化与搜索、可靠度、神经网络……
不确定性的分析与数值计算
随机有限元 神经网络 可靠度分析 模糊分析 分形
(σ1-σ3) (100kPa)
1 23
4
1 23
4
εv (1/100)
12
10
8
Shear Stress
V olum e Strain 6
4
2
0
0
2
4
6
8
10
12
-2
εa (1/100)
图108 DDA计算三轴试验曲线
应变软化与滞回圈
峰值强度时颗粒排 列
加载时：
p1=3.732p3 卸载时：p1=1. 0p3 残余强度时颗粒排
固结计算 渗流与受力变形的耦合—有效应力数值分析
预压固结 渗流固结大变形计算
稳定与极限平衡计算分析
有限元的极限分析：强度折减，完全塑性模型 极限平衡理论分析：滑移线法 极限平衡法：假设滑裂面法：条分法、斜条分法、
库仑土压力法……
土的动力分析 经验公式法 土的动本构模型 液化理论与计算
2.4 20世纪末－21世纪 -从抽象的土转为 具体的土
再次现场试验
• 2003年11月12日到14日在日本茨城県真壁郡大和 村的加波山（標高709ｍ）北西斜面进行了现场试 验。
• 斜坡倾角30°，土层厚1.2～3m。土层为关东壤土， 是位于风化花岗岩上的火山灰堆积层。干密度
ρd=1.45g/m3,天然含水量w=5%，
• 降雨用水来自于坡下沟中的溪水，用水泵抽进贮 水箱中，通过喷水模拟降雨。
2.土工试验的发展趋势
与土的结构性相关，更加重视野外原位测 试，高质量的取样技术 室内试验：非饱和土－吸力量测，三轴试 验；微小应变的三轴试验；应力路径和应 变路径控制试验；高水平的动三轴试验 模型试验: 大尺寸、模拟振动的土工离心 机 高投入的足尺试验－振动台 岩土工程的信息化
ＬＤＴ：局部变形量 测
• 降雨强度90mm/hr。两次降雨过程：一次在12日12： 00 - 16：30 ，计4小时30分钟；第二次在14日 9： 07 - 16：03 ，计6小时56分钟。
关东壤土 (风化花岗岩上 火山灰堆积层)
ρ=1.45 w=5% 倾角：30° Nc<50: 1.2～3m
2003年野外实验2Leabharlann 03年野外实验几种本构模型
线弹性模型
非线弹性模型
应变软化弹性模型
刚塑性模型 弹性－理想塑性模型
弹塑性模型
图77 几种本构模型的外应力应变 曲线
2.土工试验 室内试验 野外实验与原位测试 模型试验 足尺试验
室内试验:
与土的本构关系模型研究相适应的 复杂应力路径试验仪器与方法
改装式与 盒式真 三轴仪
图78 真三轴仪
碑
实验人员 1人
参观者 10人
报社记者 1人
电视采访人员 3人
图107 纪念碑
模型试验
• 日本的岩土工程界进行了 深刻的反思和系统的研究。
• 他们不惜投入巨资建造了 模型试验设备。
• 大型的活动降雨试验棚。 其模拟降雨强度范围为15200mm/hr，降雨范围达 44m×72m，喷头高度距地 面以上16m，喷头数为 544×4个，扬水泵两台 （功率为160kw，流量为 25.5kl/分），
图79 平面应变仪
图80 真三轴仪
图81方向剪切仪
图82 空心圆柱扭剪仪
图83空心圆柱扭剪仪
环剪仪
单剪仪 图84 单剪仪与环剪仪
图85共振柱试验仪
原位测试及现场试验
原状土的强度与变形指标
图86 旁压仪及其试验简图
v
弹性阶段
塑性阶段
图87 旁压试验曲线
pl
Screw Plate Compressometer 图88 螺旋板压缩仪
图100 大型振动台实验室
图101 大型振动破坏试验
野外的人工降雨泥石流试验
壤土(loam)斜坡崩塌实验
1971年11月9日15:00人工降雨开始 11日15:00左右降雨量达500mm 陡坡中泥土突然以20-30m/s流出 斜坡崩塌，泥石流产生 推倒28米外的护栏 泥石流到达55米外的水池中央 31人被埋，15人死亡年
1.土的本构关系研究方面的总体趋势：
从抽象的土转为具体的土: 原状土、非饱和土、特殊土。 从一般的条件转为具体的条件: 土的结构性、以及在卸 （减）载、循环加载、动荷载、小应变的性状等方面。 土的结构性研究：精典的土力学理论的对象可以说主要 是饱和重塑土。堤坝、填方挡工墙、冲填土的固结算问 题——地基、基坑开挖、地下工程等问题。 1996年沈珠江院士预料：土体结构性的数学模型——21 世纪土力学的核心问题。
时含水量为w=8%。降
雨强度：100mm/hr。
30° 10°
室内模型试验－斜面
3 室内试验
室内试验
地表滑动特征： 1.破坏前兆現象存在（经历55分钟，移动速度渐 渐加速）
・降雨开始后104分钟：土层开始发生位移 ・降雨开始后159分钟：全面崩塌 2.破坏过程短暂：5秒钟完成 3.崩塌时滑动速度达到 2 m/s 4.斜面上方滑动距离5.0～5.7m
茨城県真壁郡大和村大字大曽根 加波山（標高 709ｍ）北西斜面
图104 现场试验场地
2. 室外试验
关东壤土 (风化花岗岩上 火山灰堆积层)
ρ=1.45
w=5% 倾角：30° Nc<50: 1.2～3m
图105 试验布置示意图
过程：
09：07 10：15 13：30 产生 15：00 15：30
图95 量测微小应变 （<0.005%） 的三轴试验
图96 不同量测方法的应力应变关系
图97非饱和土三轴试验仪
图99应力－应变路径 三轴试验仪
日本兵库县，三木震灾纪念公园 大型三维振动试验台
面积：20m15m 质量：1200t 最大加速度度：水平－0.9g；竖直－1.5g 最大速度：水平-200cm/s；竖直-70cm/s 最大位移：水平－100cm；竖直－50cm 造价：约5亿美元
坏(火山灰层70cm)。而地表移动自破坏前3小时开 始，逐渐扩大。