土力学理论的发展和面临的挑战

孙婧文

摘 要：随着我国现代化事业的推进，土力学的应用范围日趋广泛，无论是在理论领域还是具体实践中都有所应用。以自身对土力学理论的理解，通过对文献资料的查阅，分析土力学理论的发展及面临的挑战，为土力学理论研究奠定坚实基础。

关键词：土力学理论；发展历程；挑战

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.239

0 前言

土力学是一种运用到工程力学当中的理论及方法，是探索土体力学性质的基础性学科。在高中阶段，对土力学理论的相关研究主要集中在物理力学特性的研究中，进而引申出对土力学发展的探索，同时在高中阶段并不要求掌握土力学的本质内涵，只需夯实基础。结合相关资料，下面进行具体分析：

1 土力学理论的发展

土力学的发展历史十分悠久，探究其起源可以追溯到人类生产生活的早期阶段。古时候人们运用压实土料的方法进行堤坝的修筑，用以维护生存环境，并且广泛运用夯实土基兴建各种类别的工程，上述行为属于一种基本的土力学应用范畴。当然，在那一时期并未形成土力学的相关理论，理论的形成是在1776年库伦土压力理论的提出，进而使得土力学理论得以形成与发展。1856年英国科学家达西发表了著名的达西渗透定律，1857年英国科学家提出朗肯土压力理论，这些理论的出现，促使近代土力学走向成熟与完善。

土力学成为一门独立的学科是在1925年，太沙基提出有效应力原理及渗透固结的基础理论。两个理论的相互支撑及作用，最终使得土力学成为一门独立的学科。自1950年之后，随着研究体系逐渐走向成熟，土力学的基本性质、测试手段、计算方法及技术以及加固方式等多项内容，取得良好的成绩。在1980年，土力学开创了新的分支，包括计算土力学、海洋土力学等等。

按照阶段性的划分，土力学自出现起，共分为两个基础性的阶段：

第一阶段（1925年-1960年）：近代土力学阶段[1]。在这一阶段的形成时期，土力学的发展主要是以太沙基的研究为根本导向，并将其作为基础进行研究，研究内容也局限在这一主体研究成果之上。研究理论的不健全，土体结构的复杂性，导致很多问题仅仅停留在表面，并未形成全方位的体系，理论研究局限性显著。

第二阶段（1960年后至今）：现代土力学阶段[2]。之所以称之为现代土力学的阶段，主要是在这一阶段土力学理论已经基本形成。研究的开展主要以罗斯科临界土力学为基础，这一土力学新理论的提出，使得理论研究领域对土力学的研究逐渐深入，步入到一个新的境界当中。对于土力学的本质而言，已经能够开始综合考量土体受力后的强度、稳定性以及应变状况，并辅以多种外来因素实现综合衡量。

土力学理论发展至现代，理论研究已经形成固有的发展体系，使得土力学理论被广泛地应用到各个领域，为现代人类文明建设提供保障。

2 土力学理论面临的挑战

面对土力学理论的挑战，不单单是对土力学研究领域的考验，更是对研究学者的一种考验。土体本身与周边贮存的环境以及所涉及到的范围相关性较大，应对变化的范围十分巨大，这也是导致土力学理论以及体系范围不断扩张的根本成因，使得经典土力学理论不断得到拓展与变化，满足现代社会的发展要求。随着社会生产生活需求的增加，现代文明的冲击需要土力学理论更多衡量多种环境的作用及荷载，以便理论涵盖面被扩展，与社会需求保持一致性。

土力学理论的发展，已经经过近一个世纪的时间，取得巨大进步。但结合现有对土力学理论的研究环境分析，土力学理论面临的挑战主要表现为：

（1）并未形成严格、统一与完备的土力学理论。土力学的发展，总结现有的土力学理论，虽然研究内容较多，但并未形成一个相对完善的理论体系，通常是处于一种半理论、半经验的发展阶段。具体表现为：在大多数的理论成果当中，假定渗流、变形以及强度三者之间并无显著的关联性，并且渗流与变形的产生同样是依据不同假设生成。这种现象的出现，使得土力学各个章节之间缺少有机的统一与协调；基础的研究公式与方法随处可见；经验、工程判断等还能够发挥出重要作用。上述因素的产生，在一定程度上影响着土力学的基本范畴，虽然理论研究成果逐渐完善，但在本质上并未形成一个完整的土力学理论体系，还有待于理论的增强以及研究深度的探索。

（2）一般意义的非饱和土的行为研究并不够充分，现有认知不够完善。饱和土力学是该理论广泛被应用的一个基础内容。但受到图层自身本质的影响，通常处于一种非饱和的状态下。例如，我国大面积分布的膨胀土、湿陷性黄土等特殊土皆为非饱和土。即便是饱和土本身也是非饱和土的一种基本形态。根据调查资料显示，世界上超过60%以上的国家正在受到非饱和土带来的工程危害[3]。基于此，一般环境下的非饱和土的行为研究并不够充分，认知不够全面。

（3）多种环境载荷作用下，多场耦合统一与完备的理论并未形成。关于多环境载荷作用下对于多场耦合的研究，已经并非是一种单纯的理论研究内容，已经成为国内外的研究难题。土力学涉及到的各项环境因素较多，包括土体应力、渗流以及温度等变化。对该问题的研究，能够有效解决多种工程问题。传统的多场耦合通常是基于主观视角下进行探索，缺乏严格统一的基础与标准，进而使得这种理论在工程领域的应用过程中无法发挥出实效。

面对上述挑战，土力学理论并不能够要求现实环境与工程问题去适应现有的土力学理论内容，更需要将土力学理论与实际工程问题进行融合，以便于适应多种环境，为现实环境中的工程问题有效解决做出探索。

3 结论

综上所述，凭借现有知识，对相关辅助的资料进行查阅与整理，对土力学理论的基本发展及面临挑战进行分析，进而旨在提出土力学理论当中真正面临的相关问题及挑战，为理论上有效解决上述问题做出探索。

参考文献：

[1]赵成刚，韦昌富，蔡国庆.土力学理论的发展和面临的挑战[J].岩土力学，2011，10（12）：352-354.

[2]李琳.土力学在工程项目中的应用分析[J].山西建筑，2014，11（18）：165-166.

[3]龙杰.土力学发展概况[J].科技资讯，2014，12（11）：222-225.