巖土工程的一些哲學思考

巖土工程的一些哲學思考1.前言2.東方哲學與西方哲學3.對象及主體間的關聯(lián)與轉化4.感性認識與理性認識－理論的價值5.一個永恒流動與變化的體系6.巖土工程的科學方法7.人與自然的和諧－巖土工程的任務主要內(nèi)容1.前言：巖土與人類人類最早接觸和最早使用的材料：舊、中、新石器時代的標志是人類使用巖土材料的水平；土與文化：幾大古文明中人類起源的傳說：不約而同地認為人是上帝（神）用土創(chuàng)造的；表土與人類文明：人類的幾大古文明的發(fā)生與衰落;土地與農(nóng)業(yè)：“普天之下，莫非王土”－權力與財富；朝代的更替；農(nóng)民戰(zhàn)爭農(nóng)業(yè)文明－土與水目前名川大河的中下游，土層深厚—形成農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟、文化、政治中心海洋文化：三角洲文明（交通與信息）巖土與哲學的天然聯(lián)系。1.前言：巖土材料非連續(xù)性：顆粒與裂隙，巖石與巖體；多相性：固體、水、氣體三相間的相互關聯(lián)及作用；變異性：長期地質(zhì)歷史的產(chǎn)物：原狀性、區(qū)域性、不均勻性、各向異性；巖土工程是充滿了不確定性及風險與挑戰(zhàn)，充滿了哲學的命題；巖土工程科學與哲學－以哲學的高度來認識。2.東方哲學與西方哲學亞里士多德已經(jīng)說過：這些較早的哲學家都設想原初本質(zhì)是某種物質(zhì)：空氣和水；后來赫拉克利特設想是火，但是沒有一個人設想是土，因為它的組成太復雜。（天然辯證法）一曰金，二曰木，三曰水，四曰火，五曰土；水曰潤下，火曰炎上，木曰曲直，金曰從革，土爰稼穡。（尚書·洪范）2.東方哲學與西方哲學西方哲學強調(diào)萬物的組成及分析，東方哲學強調(diào)萬物間的相生相滅。東方哲學崇尚宏觀與定性，主張感悟:陰陽、五行、八卦，經(jīng)絡；西方哲學崇尚精密與定量，強調(diào)理性:結構→構件→分子→原子－電子－光子－量子，以太。生物→器官→細胞→基因時空的無限性“天地玄黃，宇宙洪荒”（千字文）；“大哉乾元，至哉坤元，萬物資生，乃順承天”（易經(jīng)）；“道在天地之間也，其大無外，其小無內(nèi)?！保ü茏印ば男g）道生一，一生二，二生三，三生萬物。”（老子）“無限時間內(nèi)宇宙的永遠重復的連續(xù)更替，不過是無限空間內(nèi)無數(shù)宇宙同時存在的邏輯的補充?！保ㄗ匀晦q證法）地球－太陽系－銀河系－星云－無限宇宙；關于地基承載力設計理論承載能力極限狀態(tài)：安全系數(shù)法和可靠度法；正常使用極限狀態(tài)：（沉降、抗裂、耐久性）容許承載力法；定值理論：容許承載力與安全系數(shù)法；非定值理論：分項系數(shù)法－可靠度法。三種承載力設計理論1、容許承載力理論2、極限承載力理論－安全系數(shù)法3、極限承載力理論－分項系數(shù)法分項系數(shù)分項系數(shù)1·容許承載力理論在載荷試驗中可以由其比例界限確定；按一定沉降比人為規(guī)定，例如s/b0.001－0.0015在理論計算中可以由塑性區(qū)發(fā)展理論中的臨塑荷載pcr、p1/4、p1/3確定。按容許承載力理論確定的承載力，其沉降一般也會滿足要求，常常不需進行沉降驗算。在這種設計中，工程的安全性和可靠性是無定量的概念的。因而是一種經(jīng)驗的設計方法。臨界荷載pcr、p1/4、p1/3F塑性區(qū)2·極限承載力理論—安全系數(shù)法承載力：極限承載力公式、平板載荷試驗的極限值/安全系數(shù)（K＝2）地基的破壞與極限承載力3·極限承載力理論－分項系數(shù)基于可靠度理論的分項系數(shù)設計方法也是一種承載能力極限狀態(tài)設計方法。由于工程中的荷載和抗力都是隨機變量，有多少可能性使荷載大于抗力而失事是一個隨機事件，破壞的概率（可能性）決定于兩個隨機變量的均值（眾值，中值及某個分位值）及其分布。R，SR，Sf(S)f(R)RSRS可靠度設計示意圖可靠度設計其失事概率可用可靠度指標表示。例如，相應的可靠度系數(shù)為3.0，則表示失效概率為萬分之9.4，能夠明確地給出安全與失效的概率，然后通過經(jīng)濟、社會、技術的風險分析，給出最合理的設計值。是一種最科學合理的設計理論與方法；我國頒布的《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》（GB50068-2001）規(guī)定，對于各種結構設計應遵循該理論方法。地基基礎設計中的三種荷載組合1·正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的標準組合；2·正常使用極限狀態(tài)下的荷載效應的準永久組合3·承載能力極限狀態(tài)下荷載效應的基本組合GB50007-2002的設計理論應用地基承載力－容許承載力：正常使用極限狀態(tài)荷載效應的標準組合；穩(wěn)定分析－單一安全系數(shù)：承載能力極限狀態(tài)下荷載效應的基本組合，分項系數(shù)取為1.0;沉降（開裂）計算：正常使用極限狀態(tài)下的荷載效應的準永久組合結構計算－可靠度的分項系數(shù)：承載能力極限狀態(tài)下荷載效應的基本組合。巖土工程的不確定性土層剖面與邊界的不確定性；現(xiàn)場與實驗室?guī)r土指標的不確定性；現(xiàn)場原位應力與孔隙水壓力的不確定性；外加荷載及其分布的不確定性；巖土材料性質(zhì)的復雜性；應力變形的機理不清楚。計算理論和方法的不確定性；巖土定量描述的困難因果關系的缺失：源于對象的復雜性及影響因素的多樣性；－統(tǒng)計、概率、優(yōu)化、可靠度：互補率的破缺－亦此亦彼：源于多因素的相互關聯(lián)與轉化；－灰色、模糊、混沌、分形：地基承納載力設管計理論翠的哲學總基礎1、容悶許承載秤力理論2、極限勇承載力理驕論－安全煩系數(shù)法3、極綁限承載頃力理論歇－分項憐系數(shù)法可靠度設攏計在巖土棉工程中的仰失?。嚎纱骺慷鹊难姓J究；樁基蹦技術規(guī)范瘋；歐洲的科規(guī)范。東方哲者學的勝浴利！東方哲學追理念下的味醫(yī)藥－中昌醫(yī)陰陽：陰愧虛陽虛；五行：肝蘭木腎水；經(jīng)絡：穴謝位巖土工喜程與中屯醫(yī)望問切叫聞，綜筒合判斷櫻；對癥治病嘗，因地制角宜；經(jīng)驗投藥播，隨時調(diào)潮整；理論導向納，實測定石量，經(jīng)驗傾判斷，檢尸測驗證。太沙基的滔土力學藝寄術說“無論天竄然土層結灑構怎樣復職雜；也無怕論我們的扇知識與土逃的的實際眠條件有多肅么大的差籮距，我們驚必須利用隆處理問題朱的藝術（久art欄)，在合理貍造價的前露提下，為嚷土工結構樂和地基基餐礎問題尋士求滿意的微答案?！边@與中重醫(yī)的手玩法是相榴通的。概念設計嬌與時空效已應抗震設翅計：不劉壞、可采修、不駁倒（不沫死）；樁基規(guī)嚷范：變宰剛度調(diào)彈平、減修沉疏樁蘇；新奧法：木設計、檢故測、施工凈的一體化榴方法；地下工尊程與基捧坑施工年的時空承效應理劑論；－總之眠，是基混于理論但，依賴軍于經(jīng)驗燥的工作愁方法。一個復雜刑體系的認四識L.A織.Za釣deh捆：“當系統(tǒng)墾的復雜性摔日益增加雹時，我們樂作出系統(tǒng)烘特點的精安確而有意罵義的描述悄的能力將無相應降低友。”巖土工程釀中精確是丟一種奢求匆。土的本構爺關系模型深的發(fā)展：毅“沒有為炊任何一個丹模型戴上熟王冠?！背两涤嬕馑憬?jīng)驗毒系數(shù)s

Es2.54.07.015.020.0p>fk1.41.31.00.40.2P<fk1.11.00.70.40.23.丟對象及撓主體間湯的關聯(lián)討與轉化黑格爾槽：量轉津化為質(zhì)毛和質(zhì)轉芹化為量獅的規(guī)律拾；對立包的相互譽滲透的血規(guī)律；肌否定之組否定的呀規(guī)律。（現(xiàn)代董科學）船它使每殊個人都份或多或扛少地局旁限在自躁己的專失業(yè)中，媽只有少攤數(shù)人沒泄有被它賊奪去全碑面觀察沾問題的王能力（寒自然辯恐證法）－客觀世性界是不分侵專業(yè)的。3.僅對象及僻主體間凳的關聯(lián)絡與轉化土的三堤大特性辟：碎散性肆：非連壘續(xù)介質(zhì)姨；多相性：能固體顆粒壘、水、氣翼體三組成允；變異性宅：長期朱地質(zhì)歷愁史的產(chǎn)推物?；パa率葉的破缺瓣－亦此策亦彼連續(xù)介質(zhì)變，非連續(xù)冶介質(zhì)？固體，流磚體？強度與當變形：歸古典土扎力學二逝者截然切分開強度問題至：經(jīng)典極劇限分析與中極限平衡管；變形問役題：基潔于線彈藝性理論絡的分層育總和法強度與變記形的轉化土的強度，或者破壞是其應軟力應變血過程的拒最后階切段，即煙在微小垮的應力摔增量下棍，會產(chǎn)脖生很大托（或者負不可控脅制）的綱應變增膽量。因眼而破壞點是應力霸應變關張系的最懸后階段驅(qū)。變形與破縱壞的轉化ps滲流問題鳴與強度問嬸題間的轉愁化二者相互泛影響；在一定條旁件下隨可酬能是相互援轉化的。滲流坡面抗滑穩(wěn)奧定分析柏：滲透水冊流以一工定角度老從砂土捏坡面逸禽出時當＝0，＝90時，流土（砂肚沸）！土中水棍與水中敬土問題蟻的轉化前者土愉作為載土體，土度中水在澤其中運親動，層繭流時服顧從達西板定律；后者水據(jù)作為載萬體，水能中土成爬為懸移弄質(zhì)被挾俊帶裹脅恐運動，萍服從流野體力學詞定律。推移質(zhì)介蔥于二者間水。幾個例子流土（飾砂沸）蛛；管涌；流滑；液化；滑坡－沾泥石流刪；崩岸；流土管涌流滑泥石流液化4.感性兄認識與理鞭性認識－凝理論的價漂值感覺到了騙的東西，柿我們不能發(fā)立刻理解民它；只理適解有了的昨東西才能剛更深刻地貸感覺它；雕沒有理論移指導的實撇踐是盲目俊的實踐。業(yè)（實踐魚論）巖土工怪程實踐原已經(jīng)有亭幾千年就，而土挺力學成柜為一個膠學科才幟80多冷年，標余志是什成么？人與動劣物、實懷踐與認刻識狹義的動桑物也有工從具，然而嗓這只是它年們的軀體孟的四肢，考螞蟻、蜜劃蜂、海貍梅就是這樣漢。只有人揚才給自然擴界打上自譽己的印記根。…..果隨著對自崖然界規(guī)律膠的知識的飾迅速增加許，人對自低然界施加蹲反作用的屆手段也增直加了。-（自猛然辯證揉法）鼠獺螻習蟻與巖穿土工程水獺用樹教的枝干和質(zhì)石塊在領厘地的河道大上建造一肯座水壩，壯并發(fā)表了放論文“高搶壩建造技竹術”；鼴鼠在舒草原下幼營造了粘復雜的撒地下工驅(qū)程系統(tǒng)棄，論文瀉“蜀國羊的地下休工程規(guī)過劃”獲貫得最佳每論文獎偉；白蟻在包林地修怕建了一擁個3米屠高的蟻更穴，出卻版了專塔著《大顛型地基自基礎工厭程技術夠，槐陰鋤國的地嫂標－超銀高層建籠筑的巖梅土工程園問題》撕。土力學余學科的討誕生太沙基閣認識到嫁：鼠獺鞠螻蟻也職能建造殼土工建憑筑物，軌從事巖轎土工程鑄的實踐甚。但是候靠它們役的本能淋和經(jīng)驗圾，而只有企對客觀買世界的誤深入理喬解和正瘋確的理咸論描述燙才能夠渴上升為圾科學技顏術。于是他摧閉門思凡索和潛美心試驗丘，提出切了土的侍有效應喇力原理泰和單向碑滲流固削結理論勝，19絕25年增出版了蠶《土力厲學和地停基基礎素》（E宋rdb車aum包ech左ani況ka很uf僅bod棚enp殃hys傘ika鄉(xiāng)豐lsc感her彎Gr溝und濫lag欄e）一時書。人們公認漁這標志土爆力學作為害一門獨立壩學科的誕竟生。忽視理冠論受到占報復鉆孔灌虎注樁施砍工：孔碎內(nèi)水位雄為什么碧要高于游地下水更位？土壩的邊摔蓄水邊填志筑；弟頓壩躍的水力源劈裂破撕壞；挖方施腎工－快栗！填方膀施工－與慢！獻禮工程浴的事故；承載力謝理論的榨意義加拿大范特朗斯場康谷倉勇：1913項年9月裝乖谷物，1盤0月17滾日傾覆，1173照年動工1370肚年竣工194馬0年在病軟粘土委地基上襯的水泥倉的夾傾覆5.一述個永恒今流動與拖變化的歲體系一切僵胸硬的東讀西融化餡了，一澤切固定餐的東西板消散了吩，一切交被當作軟永遠存仿在的東釋西變成割了轉瞬駱即逝的蜂東西。除整個自篇然界被鳴證明是距在永恒沸的流動蘿和循環(huán)肆中運動元著。陰陽：一沾分為二、定陰陽交感賄、矛盾轉光化、發(fā)展脾變化。5.一奔個永恒雪流動與倍變化的錫體系人不能改過同一吉條河;我們不撈能用同縫一個土陵樣作一渾個完整膚的試驗折：在每一瞬談時，土的企內(nèi)部結構胸、土的性消質(zhì)都都不轉是前一瞬吐時的那個怖土了。非線性范、彈塑費性、剪俘脹性和公與應力洋路徑有棒關的性淘質(zhì)。土的應力松應變與組經(jīng)成、狀態(tài)狗和結構的著耦合！DDA列(dis遣cont納inou雁sde壟form莊atio覺nan槳alys蛋is)非連續(xù)變島形分析DDA奪計算三岸軸試驗伯曲線正常固結染粘土的固謝結與強度pe任一應滾力下的磁土樣都載是不同硬的,嫁它是不君同密度切和結構白土樣強狠度的集芝合。各種土的諸本構關系漸的相通性應力變臨形－組搖成、狀您態(tài)、結噸構之間所的描述斃尺度：彈塑性嚼模型：息硬化參博數(shù)H(pij);損傷模極型：損蕉傷變量骨w(ij);內(nèi)時理竹論模型差：內(nèi)部臭時間變杜量z宇(ij).都是表鐮明土在占受力變軋形工程訪中的結同構與狀物態(tài)變化弦尺度。6.巖病土工程的擁科學方法歸納和玩演繹；抽象和絮具體；外推和內(nèi)輸插；分析和綜摔合；概化和細沸化；類比與跨借鑒；移植與欣引進。歸納和蔥演繹歸納：經(jīng)甘驗公式演繹：御三段論織式演繹論次證：微電分方程斃＋邊界娘條件→婚解答演繹推測尤：設計理寄論與方法味＋設計參戰(zhàn)數(shù)→工作泥對象普遍適用限的理論乒＋補充厲陳述→缺推論大前提小前提歸納法的脾錯誤實例平面應縣變方向釀的中主棟應力平面應做變試驗餅歸納的遷結果不努具普遍拐性違背虎克拐定律：<<<翼歸納法歸納法禮的錯誤殘實例對于很軟硬泥土，復漏合深度修責正系數(shù)為習0.8.dA=1演繹法跌的錯誤售實例膨脹土尺地基的斬承載力膨脹力是暢引起膨脹和土膨脹的刪原因原有的地慰基承載力輕公式?jīng)]有戶考慮膨脹扇力所以必耀須修改畜公式。<<<麥演繹法抽象和具煌體抽象性質(zhì)抽象崇——彈性冒和塑性關系抽象舌——虎克呼定律和達視西定律具體誤用的丸原因：制一般是垂補充陳拼述（小前提）有錯誤超過理怎論適用博范圍補充條件隔有錯誤邊界條蔑件錯誤設計參后數(shù)錯誤人為的子任意性娘，實際田的困難叮性。經(jīng)驗理論具體化溫＝理論主的應用抽象的意教義對土性質(zhì)的認識

曾經(jīng)歷的四次飛躍壓硬性→摩擦定律→極限平衡理論排水壓密性→有效應力原理→固結理論剪脹性→劍橋彈塑性模型結構性→?具體化中架誤用實例抗剪強度脅理論快剪＝滅不排水容剪砂與碎石虧土使用固課結不排水油指標勘測資料什失誤殘積土上醬多層建筑基坑地基掛土的快剪峰試驗強度榨指標與非辰飽和土吸目力<<<役具體梯化外推和隨內(nèi)插外推外推＝直拓寬理距論適用變范圍一維 →燙二維、漢三維線性姜→ 非談線性飽和土位→屋非飽和秩土內(nèi)插普遍適寶用的理細論退回合到有限杯范圍適私用的理立論倫杜列克爭固結理論窮(193本6)→B尺arro松n砂井固挖結理論(那1948蓄)參數(shù)與茄數(shù)值的廢內(nèi)插分析和綜宅合西方還晚原論的很精華結構→驢構件→筐分子→雞原子生物→雪器官→兇細胞→妖基因分析實體分析賺：有限單幕元法，條麥分法，離員散元法等成份分汁析：顆湊粒分析立，化學洪分析總應力扔＝有效戶應力＋刻孔隙壓高力注意兩點分析時程出現(xiàn)而現(xiàn)綜合時步消失的耽，如滲智透力綜合時提存在而職分析時遵消失的據(jù)，如人址體筋絡即系統(tǒng)，笨地應力虛構的概木念滲透流速壺，有效應付力分析的盾關鍵是倍如何劃型分<<<濤分析III土骨架水土體總戒重=母土骨估架浮容艱重+其孔隙水淡？概化和期細化概化數(shù)學分析絹略高階小明量樁基計算宿中的剪切織位移法地基土的鴿滲透系數(shù)細化滲透系數(shù)糾由標量改爹為張量單一屈費服面改評為雙屈違服面總應力陣分為有膜效應力乏和孔隙俯水壓力簡化或叢理想化衰＝略去咽次要因餅素細化＝灰增加考建慮的因橫素類比與借察鑒類比電擬試驗秘、光彈試標驗，各種各物理模型援試驗滲透達西補定律－電掏流的歐姆烘定律借鑒仿生學增，優(yōu)化貫理論中嶼的遺傳滿算法、坐螞蟻算鬧法、樹碼根樁學科間冒的交叉箭正是為逗了發(fā)揮開借鑒比擬＝從襯相似事物廉的比較中熊得出結果借鑒＝惰從其它接事物的陪觀測中旗得到啟驗發(fā)移植與引憑進移植土壤學（含吸力），愁混凝土（住斷裂）的紀研究成果引進數(shù)學力學崇的一般理傘論如分形歡幾何、拓皇撲數(shù)學、核損傷力學高新技術所如數(shù)字技垃術，GP發(fā)S移植＝恭直接引文用相鄰傷學科的忍成果引進＝引幟入普遍適脊用的理論垮或方法引進和借逝鑒的三個壟原則以中國站革命為鄙例對應原垃則中國革純命需要夾馬克思差列寧主央義馬克思列咳寧主義適鑼合中國國軌情沒有死搬河俄國十月妙革命的經(jīng)賊驗需要適合活用“需要途”的原原則帶著問題夾去取經(jīng)不要為洗引進而繼引進—箏屠龍術哥的笑話成功實例柏——塑性號力學、遺市傳算法；一維壓縮顯－穩(wěn)定系箏統(tǒng)（系統(tǒng)刪論）“適合證”的原巴則殺雞不用浙牛刀—性吐價比最高同原則復合載體駱夯擴樁成功實暢例—遺標傳算法世、許多宅半經(jīng)驗攪方法部分成膠功實例要—壓縮造曲線的桿雙曲線污擬合有爭議燃的實例蔬－有限妻元強度趴折減法壓縮曲線混的擬合pelogpe“活用哭”的原冷則引進是屯再創(chuàng)新瓦過程成功實陶例—經(jīng)齊典塑性挽力學：該圓筒屈匪服面、鼻圓錐屈輸服面帽子形公屈服面σ1σ3σ1＝σ2＝σ3突變理識論——巴應用案賢例H應變?nèi)趸銋^(qū)段彈性性質(zhì)南區(qū)段試錯與態(tài)相關分治析試錯法洋：確怕定性方漿法排除歸恥納法－剩因果關播系研究假定幾腹種可能油的原因通過演催繹法推侮斷每一鴿種原因權將會出祖現(xiàn)的結廊果與已經(jīng)貍發(fā)生的票事實比找較公安破浪案，醫(yī)焰生找病授因，工桌程事故黃的原因步分析相關分急析：非扭確定性何方法實例分弱析地震滑坡貍的擬靜力遺法地震滑紅坡原因液化引征起的強掌度降低地震慣性點力擬靜力蹤蝶法：地球震慣性舒力理論傻—從結哄構動力讓學中借誰鑒實例分辯析地震滑鑼坡的擬蹄靜力法實例分析真空預防壓機理4種假設水平位移垂直位移容重變化向外向下大氣壓力向外向下滲透力向內(nèi)向上有效應力增加向內(nèi)向下零壓線7.人與阿自然的和哭諧－巖土休工程的任趨務天何言哉靠？四時行醉焉，萬物架生焉。（承論語·陽丈貨）道在天掏地之間超也。（秋管子·增心術）巖土工程但對象的演將變美國的土觀木工程師井協(xié)會（A含SCE）產(chǎn)下所主辦愈的本學科續(xù)期刊創(chuàng)辦輕時名為“丈土力學及地基礎工程犬”（So素ilm山echa遣nics紅and障fou赴ndat副ion掉engi慶neer乖ing）悅；197斑4年以態(tài)后更名其為“土創(chuàng)力學及銷巖土工嚼程”（潑Soi冤lm喂ech訴ani敵cs稻and勉ge葉ote煙chn那ica太le早ngi抱nee短rin導g），袖相應的稠學會也丹改成此起名；20世祖紀90磚年代以泛后，期兩刊又更紹名為“膀巖土工鋼程與環(huán)所境巖土么工程”糧（ge旦ote蛇chn壟ica遙l&章en配vir岸onm茫ent像al奇eng挺ine高eri芝ng）仇。人與自然呀的和諧－教巖土工程敢的任務我國近2展0年來隨臘著國民經(jīng)共濟和各類械土木工程專的快速發(fā)笑展，巖土氣工程建設迫空前興旺茂發(fā)達；但是，水幾乎在懇同期，田國際的錯巖土工尺程學科泊的領域喊和范圍蹄發(fā)生了混明顯的鍋變化。隨著人們冶對于資源預和生態(tài)環(huán)鬧境認識的登深入，巖蔑土工程已工經(jīng)不限于瞇具體“工吵程”的設厘計施工，糠而是擴展南到