土力學(xué)與巖土工程

巖土工程與土力學(xué)1，巖土工程的定義巖土工程又稱土力工程學(xué)，大地工程學(xué)。主要研究泥土構(gòu)成物質(zhì)的工程特性。是歐美國(guó)家于20世紀(jì)60年代在土木實(shí)踐中建立起來(lái)的一種新的技術(shù)體制。巖土工程是以求解巖體與土體工程問(wèn)題，包括地基與基礎(chǔ)。過(guò)程與地下工程問(wèn)題，作為自己的研究對(duì)象，巖土工程師會(huì)研究從工地采集的泥土樣本和巖石樣本中的數(shù)據(jù)，然后計(jì)算工程上的建筑所需的格構(gòu)。同時(shí)，我們知道地上，地下和水中的各類工程統(tǒng)稱土木工程。土木工程中涉及巖石，土，地下，水中的部分稱巖石工程。2，巖土工程的內(nèi)容《巖土工程基本術(shù)語(yǔ)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)?！敝袊?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)?！?/p>

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)。”以上表述方法雖不完全一致，但主要方面是相似或相同的。第一、巖土工程是土木工程的一個(gè)分支；第二、研究對(duì)象是巖石和土，包括巖土中的水；第三、是一門技術(shù)科學(xué)或工程技術(shù)。

巖土工程的實(shí)踐性很強(qiáng)，從工程實(shí)踐角度，包括下列范圍：

（1）

巖土作為支承體房屋建筑、道路、橋梁、堆場(chǎng)、大型設(shè)備等等，都建造在巖土上，巖土作為地基，作為支承體，研究的主要問(wèn)題是承載力和變形問(wèn)題。

（2）

巖土作為荷載或自承體

邊坡工程、基坑工程、露天礦等地面開(kāi)挖，隧道、地下洞室等地下開(kāi)挖，面臨的是另一類穩(wěn)定和變形問(wèn)題。這時(shí)，巖土體擔(dān)任的角色,

既可能是荷載，也可能是自承體。同時(shí)，地下水的控制常常具有舉足輕重的影響。

（3）

巖土作為材料

填方工程，特別是大面積高填方、填海造陸，要用大量巖土作為材料；圍堰、水壩、路堤等也用巖土為材料。這些工程除了研究其穩(wěn)定和變形外，巖土材料的選用和質(zhì)量控制是主要問(wèn)題。

（4）

地質(zhì)災(zāi)害的防治

巖溶、塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)工程構(gòu)成嚴(yán)重威脅，防治工程必須針對(duì)具體條件和地質(zhì)演化規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。場(chǎng)地和地基的地震效應(yīng)也是巖土工程的一部分。

（5）

環(huán)境巖土工程

地質(zhì)和水文地質(zhì)環(huán)境的評(píng)估、廢棄物的衛(wèi)生填埋、土石文物的保護(hù)等等，都涉及復(fù)雜的環(huán)境巖土工程問(wèn)題。隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，人地和諧的認(rèn)知，可持續(xù)發(fā)展方針的貫徹，環(huán)境巖土工程正日益受到加大的重視。3，巖土工程的特點(diǎn)（1）

巖石的裂隙性

巖石總是或稀或密、或?qū)捇蛘?、或長(zhǎng)或短地存在著各種裂隙，這是巖石區(qū)別于混凝土的主要特點(diǎn)。這些裂隙有的粗糙，有的光滑；有的平體理論(1773)和土的抗剪強(qiáng)度準(zhǔn)則(1776)﹔法國(guó)的H.P.G.達(dá)西在研究水在砂土中滲透的基礎(chǔ)上提出了著名線性滲透定律(1856)﹔英國(guó)的W.J.M.蘭金分析半無(wú)限空間土體在自重作用下達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)的應(yīng)力條件﹐提出了另一著名的土壓力理論﹐與庫(kù)侖理論一起構(gòu)成了古典土壓力理論﹔法國(guó)的J.V.博西內(nèi)斯克(1885)提出的半無(wú)限彈性體中應(yīng)力分布的計(jì)算公式﹐成為地基土體中應(yīng)力分布的重要計(jì)算方法﹔德國(guó)的O.莫爾(1900)提出了至今仍廣泛應(yīng)用的土的強(qiáng)度理論﹔19世紀(jì)末至20世紀(jì)初期瑞典的A.M.阿特貝里提出了黏性土的塑性界限和按塑性指數(shù)的分類﹐至今仍在實(shí)踐中廣泛應(yīng)用。1925年奧地利的K.太沙基(又譯特扎吉)出版了世界上第一部《土力學(xué)》﹐是土力學(xué)作為一個(gè)完整﹑獨(dú)立學(xué)科已經(jīng)形成的重要標(biāo)志﹐在此專著中﹐他提出了著名的有效壓力理論。此後﹐在土的基本性質(zhì)和動(dòng)力特性﹑固結(jié)理論和強(qiáng)度理論的研究﹐流變理論的應(yīng)用﹐土體穩(wěn)定性分析方法以及試驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備等方面都有很大的發(fā)展﹐使土力學(xué)得到進(jìn)一步的完善和提高。4發(fā)展趨勢(shì)編輯由于土的性質(zhì)是極其復(fù)雜的，因而理論的發(fā)展是艱難的。關(guān)于土的理論，經(jīng)過(guò)不少學(xué)者的艱辛研究和探討，已取得不少成果，但進(jìn)一步的發(fā)展還遠(yuǎn)沒(méi)有結(jié)束。我認(rèn)為，土力學(xué)的發(fā)展少不了三樣法寶：理論、試驗(yàn)、計(jì)算機(jī)。作為當(dāng)今科技的驅(qū)動(dòng)器，計(jì)算機(jī)是不可或缺的，發(fā)展數(shù)值分析是土力學(xué)的一個(gè)研究方向。數(shù)學(xué)是一切自然學(xué)科的基石，數(shù)學(xué)的發(fā)展必將促進(jìn)土力學(xué)的發(fā)展，作為一個(gè)工程師，扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底是其巨大的優(yōu)勢(shì)。天然土是復(fù)雜的，不可能按某種配方將其制作出來(lái)，因此數(shù)值模擬和理論分析不能解決所有問(wèn)題，試驗(yàn)對(duì)土力學(xué)的發(fā)展是必不可少的，是相當(dāng)重要的，經(jīng)不起實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的理論，即使再完美也是沒(méi)有任何實(shí)際工程意義的。只有合理利用這三樣法寶，土力學(xué)才能走得更遠(yuǎn)。高大建筑物﹑核電站以及近海石油探采平臺(tái)等世界性地興建﹐不斷對(duì)土力學(xué)提出更高的要求。裂隙對(duì)土體力學(xué)性能的控制性﹑非線性應(yīng)力－應(yīng)變的本構(gòu)關(guān)系以及新的測(cè)試技術(shù)和設(shè)備等方面的研究將會(huì)有新的進(jìn)展。土力學(xué)的特點(diǎn)土的主要特點(diǎn)碎散性，巖石風(fēng)化或破碎的產(chǎn)物。顆粒間存在大量的孔隙，可以透水和透氣；三相體系，土顆粒經(jīng)過(guò)化學(xué)風(fēng)化，形成非常細(xì)微，有粘性的黏土顆粒，以及大量的可溶性鹽類，細(xì)微顆粒的表面積比很大，具有吸附水分子的能力，由作為土骨架的固體，流動(dòng)于孔隙間的水。自然變異性，在自然界中，土的物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化時(shí)刻都在進(jìn)行中，而且相互加強(qiáng)，由于行程過(guò)程的自然條件不同，自然界的圖也就多種多樣，同一場(chǎng)地，不同深度處土的性質(zhì)也不一樣，甚至同一位置的