土力学发展简史.pdf

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（）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。

经验积累阶段

自古以来，人类就广泛地利用土作为建筑地基和材料。古代许多伟

大建筑物，如我国长城、大运河、宫殿庙宇、桥梁等，国外的比萨斜塔、

金字塔等的修建都需要有丰富的土的知识和在土层上修建建筑物的经

验。由于社会生产力和技术条件的限制，这一阶段经过了很长时间，直

到18世纪中叶，还停留在感性认识阶段。

理论提高阶段

产业革命以后，大量建筑物工程的兴建，促使人们对土进行了专题研

究。把已积累的经验进行一些理论归纳和解释。如1773年，法国科学

家库伦（）发表了土压力理论和土的抗剪强度公式；1856年，法国工

程师达西（）研究了砂土的透水性，创立了达西渗透公式；1857年英

国学者朗肯（）建立了另一种土压力理论与库伦理论相辅相承；1885

年，法国科学家布辛内斯克（）提出了半无限弹性体中的应力分布计算

公式。至今仍都是地基中应力计算的主要方法等等。

形成独立学科阶段

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（）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。

第四阶段

此时，最突出的工作是用新的非线性应力应变关系代替过去的理想

弹塑性体。随着应力应变模型建立，以此为基础建立了新的理论体系。

1957年，提出了土力学与加工硬化塑性理论，对土的本构模型研究

起了很大的推动作用。许多学者纷纷进行研究，并召开多次学术会议，

提出了各种应力应变模型。如在工程中常用的邓肯－张模型、英国剑桥

模型等。我国在这个阶段也进行了很多工作，如清华大学黄文熙模型、

南京水利科学研究院沈珠江模型和河海大学殷宗泽模型等。这些模型都

是对土的非线性应力－应变规律提出数学描述，并用土的实际情况相验

证。

土力学soilme