应变梯度理论在岩土力学中的进展述评

关于岩土力学与工程的发展问题杨光华(广东省水利水电科学研究所广州510610摘要:本文主要针对目前岩土力学与工程存在需要解决的一些问题,岩土力学与工程的特点及其进一步的发展问题提出一些个人看法,供同行参考。

关键词:岩土力学工程发展中图分类号:TU431 文献标识码:A 文章编号:1008-0112(200006-0015-031 岩土力学理论发展的特点岩土力学应建立于岩土材料的力学特性基础上,经典固体力学理论建立于金属材料的力学特性基础上,以土体材料为例,其与金属材料显然存在很大的区别,如土体抗拉强度很低,拉压强度不同,这就涉及到传统弹性理论解在土介质中的适用性问题。

就材料的强度而言,其与金属介质明显不同的是与围压密切相关,由此发展了著名的库仑强度理论;在变形方面,土体的本构特性要比传统的金属材料复杂,经典金属的本构理论在用于表述土体材料时,明显存在局限性,如剪胀、塑性与静水压力相关等的特点是金属介质所没有的,因而需要发展适合于岩土材料的本构理论;在材料组成方面,土是三相体,受力后的变形存在三相共同作用的问题,因而其基本方程更复杂,由此而发展的太沙基有效应力原理是土力学发展的里程碑,比奥固结理论是表述饱和土中水、土共同作用较为完善的基本方程。

在岩石力学中,岩体中存在节理的变形可以说是岩体力学的一个主要特征,因而产生了节理单元。

由此可见,岩土力学的发展是建立于岩土材料的特点基础上的,传统固体力学的理论可以借用,但不等于照搬,只有利用现代数学力学知识,结合岩土材料的力学特点,创造性地解决岩土工程中的力学问题,岩土力学理论才会取得新的发展。

2 土体的稳定性问题土体的稳定性主要有三种类型,即地基的强度、边坡稳定、挡土结构的土压力。

目前的研究三者是不统一的,地基的强度通常按弹性理论求应力,按塑性滑移场理论求其极限强度,而边坡稳定通常是采用滑弧稳定分析方法,即搜索沿某一滑动面滑动时抗滑力与下滑力之比为最小的解;而土压力中朗肯土压力是依据某一点的应力达到极限平衡的条件而确定,库仑土压力则是依据平面滑动体的力的平衡而确定。

关于岩土塑性力学的几点认识多数工程岩土都处于弹塑性状态因而岩土塑性在岩土工程的设计中至关重要。

早在1773年Coulobm就提出了土体破坏条件,其后推广为Mohr-Coulobm条件。

1857年研究了半无限体的极限平衡,提出了滑移面概念。

1903年Kotter建立了滑移线方法。

Fellenius(1929)提出了极限平衡法。

以后Terzaghi Sokolovskii又将其发展形成了较完善的岩土滑移线场方法与极限平衡法。

1975年W.F.Chen在极限分析法的基础上又发展了土的极限分析法,尤其是上限法。

国内学者沈珠江也在上述领域作过不少工作。

不过上述方法都是在采用正交流动法则的基础上进行的。

1957年,Drucker等人首先指出了平均应力与体应变会导致岩土材料的体积屈服,需在莫尔-库仑锥形空间屈服面上再加上一簇帽子屈服面,此后剑桥大学Roscoe等人提出了剑桥粘土的弹塑性本构模型开创了岩土实用计算模型。

自上世纪60年代至今,岩土本构模型始终处于百家争鸣、百花齐放的阶段没有统一的理论、屈服条件与计算方法。

上世纪70年代就发现采用一个塑性势面和屈服面很难使计算结果与实际吻合;采用正交流动法既不符合岩土实际情况还会产生过大的体胀。

由此双屈服面与多重屈服面模型非正交流动法则在岩土本构模型中应运而生。

但由于没有从塑性理论上搞清问题,澄清认识,导致年来的这种混乱状态延续至今。

岩土塑性与本构模型的发展,主要是围绕着两个方面:一是对经典塑性理论的修正与静力本构模型的完善:二是针对不同岩土不同工况发展了许多新型的本构模型。

国内学者作了大量的工作,新发展的广义塑性力学既适应岩土类摩擦材料,也适应金属,可以作为岩土塑性力学的理论基础。

新型模型中动力模型、复杂路径模型等正在逐渐走向实用。

软化损伤模型、非饱和土模型、结构性土模型、细观模型也在不断地发展与完善。

1. 岩土塑性基本理论的一些进展岩土塑性计算不同于弹性力学与传统塑性力学，主要在于理论不统一，屈服条件取决于建模者经验而不是完全由试验确定，由此导致计算结果不惟一。

第32卷 第5期 岩 土 工 程 学 报 Vol.32 No.5 2010年 5月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering May 2010岩土应变硬化指数理论及其分数阶微积分理论基础殷德顺，和成亮，陈 文(河海大学工程力学系，江苏 南京 210098)摘 要：应变硬化型岩土的三轴试验应力应变曲线能够表现出不同的弯曲程度，而应力应变曲线的弯曲程度是岩土应变硬化能力的体现，但已有的研究中还没有相应的参数来描述岩土的硬化能力。

为了获得反映岩土应变硬化能力的参数，从而有助于了解岩土的塑性性能和指导土体的合理承载，根据Hollomon 提出的描绘金属塑性拉伸变形的指数方程（经验公式），提出了岩土应变硬化指数理论。

通过许多三轴试验，发现岩土应变硬化指数理论提出的岩土应力应变关系符合乘幂函数关系的假设能够被验证，岩土的应变硬化指数能够反映岩土的硬化能力。

岩土的力学性质介于理想固体和理想流体之间，其应力应变关系既不遵守胡克定律，也不遵守牛顿黏性定律，而是遵守介于它们之间的某种关系。

利用分数阶微积分理论给出了恒应变率加载情况下的土应力应变关系。

关系式显示应力应变之间也呈乘幂函数关系，说明岩土分数阶应力应变关系能够为岩土应变硬化指数理论提供理论基础。

关键词：应变硬化指数；分数阶微积分；三轴试验；理论基础中图分类号：TU43 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2010)05–0762–05作者简介：殷德顺(1972– )，男，副教授，主要从事土的本构模型及基本理论研究。

E-mail: yindeshun@ 。

Theory of geotechnical strain hardening index and its rationale fromfractional order calculusYIN De-shun, HE Cheng-liang, CHEN Wen(Department of Engineering Mechanics, Hohai University, Nanjing 210098, China)Abstract : The curvature of stress-strain curves from triaxial tests on harden soil is a reflection of hardening ability, but there isn’t a parameter of hardening ability in geotechnical mechanics. In order to gain such a parameter that can help us to know plasticity and proper bearing capacity of soil, a theory of geotechnical strain hardening index (TAGSHI) in response to exponential equation (an empirical equation) which Hollomon established from experience in metal tensile deformation is developed. Based on a lot of triaxial tests, it is shown that the assumption in TAGSHI is right, which thinks that stress-strain relationship of soil is the power function in triaxial tests, and the strain hardening index may reflect geotechnical hardening ability. As we all know that geotechnical mechanical property should be intermediate between that of an ideal solid and an ideal fluid, so its stress-strain relation should neither follow the Hook’s law nor obey the Newton's law of viscosity, and it should be consistent with the fractional expression ()d ()d t t t ββσε=, (01β<<). The geotechnical stress-strain relation is derived byapplying the theory of fractional order calculus operator under the condition of loading with constant strain rate. The analytic results show that the geotechnical stress-strain curves exhibit power relation, and it is consistent with the assumption in TAGSHI. This indicates that the fractional expression ()d ()t t t ββσε=, (01β<<) can give a rationale for TAGSHI.Key words : strain hardening index; fractional order calculus; triaxial test; rationale0 前 言常规三轴试验是研究岩土材料力学性质的重要手段，无论是砂土[1]、黏土[2-3]，还是岩石材料[4]，它们的三轴试验已经积累了大量的试验数据和经验。

环境岩土工程问题综述近年来，生态环境问题受到了越来越多人们的关注，同时环境岩土工程由于在解决环境破坏和实现可持续发展方面的重要作用而被人们加以重视。

环境岩土工程是一门涉及广泛的学科，它在研究岩土构成特性以及岩土与环境之间的关系方面起到了重要的作用，从而也对我国水土环境污染控制方面起到了一定的作用。

本文就环境岩土工程的相关问题进行了简要的分析与论述，希望可以为环境岩土工程未来的发展起到一定的启示作用。

标签：环境岩土工程内涵现状影响因素随着工业的飞速发展以及人们生产生活的影响，我国面临了严重的环境问题，严重地影响了人们的正常生活以及自然的生态平衡，因此利用科学的方法保护人们赖以生存的生态家园就显得尤为重要，同时用环境岩土工程的方法来解决水土环境污染问题是当下最为经济、最切合我国发展现状的方法之一。

环境岩土工程涉及岩土力学与岩土工程、环境工程、地球化学、工程地质等多方面的内容，让环境岩土工程与环境保护更紧密地结合起来，不仅能够扩大环境岩土工程的发展潜力，而且在我国环境污染控制方面也有重要的意义。

1环境岩土工程简介1.1环境岩土工程的构成环境岩土工程是将岩土力学与环境科学相结合的一门新兴学科，主要侧重于岩土材料的工程性质、岩土工程中的数值分析、岩土工程与环境、地下空间的利用与开发等多方面的研究。

岩土材料的工程性质主要研究的是复杂应力条件以及与渗流、热、化学等耦合作用下岩土介质的工程性质;岩土工程中的数值分析主要研究解决岩土工程中各种问题的数值化方法和程序化技术;岩土工程与环境主要研究岩土工程与环境的相互关系及作用。

包括地下污染物的迁移与扩散、高放核废料地质处置库建设中的岩土力学问题、地热等资源的开发与储存以及岩土介质中污染物扩散的阻隔和防治等;地下空间的利用与开发主要研究地下空间的规划、设计与施工技术以及地下施工对周围环境的影响等。

因此环境岩土工程的存在在环境研究与治理方面具有重要的价值。

1.2环境岩土工程的内涵环境岩土工程是利用岩土工程学的理论和方法对环境进行治理和保护任务，它是从更加科学的角度对环境岩土工程与环境系统之间相互作用的规律进行研究，从深层次了解环境岩土工程与环境之间的关系，从而使环境保护与环境岩土工程密切的结合起来，并对环境中存在的一些问题或是环境岩土工程中存在的一些问题进行有效的治理，进而实现环境岩土工程与环境保护之间的协调发展。

第21卷第2期机 械 强 度V o l.21N o.2 1999年6月JOU RNAL　O F　M ECHAN I CAL　STR EN GTH June1999应变梯度理论的新进展(一)Ξ——偶应力理论和SG理论RECENT AD VANCES IN STRA IN GRAD IENT PLAST I C IT Y-——Couple stress theory and SG theory黄克智ΞΞ　邱信明　姜汉卿(清华大学工程力学系,北京100084)Hw a ng Ke hchih　Q iu X inm ing　J ia ng Ha nq ing(D ep a rt m en t of E ng ineering M echan ics,T sing hua U n iversity,B eij ing100084,Ch ina) 摘要　介绍两种应变梯度塑性本构模型:CS应变梯度塑性理论——偶应力理论、SG应变梯度塑性理论。

并对它们在断裂力学中的应用进行了评述。

给出一种考虑可压缩性的方法,并根据这种模型用薄梁弯曲的例子给出了可压缩性的影响。

本文的讨论虽限制在形变理论范围内,但按照相应的方法也可以得到流动理论的形式。

关键词　应变梯度　塑性　偶应力　高阶应力　断裂中图分类号　O344Abstract　In the paper tw o k inds of fram ew o rk of strain gradien t p lasticity recen tly developed and their app licati on s are review ed:strain gradien t p lasticity fo r CS so lid——the coup le stress2theo ry,strain gradien t p lasticity fo r SG so lid.T he app licati on s are m ain ly focu ssed on the fractu re p rob lem s.O ne w ay of accoun ting fo r m aterial comp ressib ility is suggested.T he review is confined to the defo rm ati on theo ry versi on,though the flow theo ry versi on can be parallelly con structed.Key words　stra i n grad ien t,pla stic ity,couple stress,h igher-order stress,fracture1　引言新近的试验表明,当非均匀塑性变形特征长度在微米量级时,材料具有很强的尺度效应。

岩土弹塑性力学1 塑性屈服准则在组合应力状态下，材料所服从的屈服准则一般用下式表示：()0=ij f σ (1)函数f 的特定形式是与材料有关的，其含有若干个材料常数。

根据材料塑性准则是否与静水压力有关，可以将材米分为两类：与静水压力无关材料和与静水压力相关材料，这两类材料一般分别称为无摩阻材料和摩阻材料。

通常情况下金属材料属于静水压力无关材料，而土、岩石、混凝土等地质材料属于与静水压力相关材料。

与静水压力不相关的材料是由剪切力控制着它的屈服，在工程中一般采用Tresca 准则和von Mises 屈服准则，而与静水压力相关的材料一般采用最大拉应力准则、Mohr-Coulomb 准则和Drucker-Prager 准则。

下面就开始讨论这些塑性屈服准则。

1.1 Tresca 屈服准则Tresca 准则于1864年提出，该屈服准则假定，当一点的最大剪应力达到极限值则发生屈服。

以主应力表达这一准则，则在屈服时三个主应力两两之差值绝对值的一半中的最大值达到k ，这上准则的数学表达式为：k =⎪⎭⎫ ⎝⎛---13322121,21,21max σσσσσσ (2) 如果材料常数k 由单轴试验确定，则可以得下述关系20σ=k (3)其中，0σ为单轴加载屈服应力。

为了以图形表示二维空间中的屈服曲线形状，假定一双轴应力状态，其中仅1σ和2σ为非零，在1σ轴和第一区间两轴角平分线间的应力顺序为021>>σσ，所以，由式(2)可以导出k =21σ 或 01σσ= (4) 在21σσ-坐标系中绘出服从Tresca 准则的屈服轨迹（图1）。

利用主应力与应力不变量之间的关系，可将式(2)变换为02)31sin(2),(22=-+=k J J f πθθ （ 600≤≤θ） (5) 式中，式中θ成为相似角或Lode 角。

Tresca 准则与1I 无关，暗示不依赖于静水压力。

由于Tresca 准则与1I 无关，故可将屈服面演绎成主应力空间的规则平行六面棱柱体（图2），它就是Tresca 准则屈服图形。

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。

科技信息1引言应变梯度理论是指在本构关系中考虑应变梯度项以考虑其对材料变形和强度影响的各类模型的总称。

经典的连续介质理论认为，材料一点处应力仅仅是该点的应变以及该点的变形历史上的函数，而与该点以外的其他点处的应力无关［１］。

而事实上，由于连续性假设不能严格满足，因此，将连续介质力学应用于岩土介质时，应力和应变等分量代表的只是相当小而非无穷小体积上的统计平均值。

在应变梯度不大的情况下，使用统计平均值替代连续介质力学的理论解可以较为恰当地描述介质的力学反应。

但当材料出现高的应变梯度时，在相当小体积上，应变呈现高次非线形变化，经典理论所代表的统计平均值就不能如实的反映出材料在相当小的体积上的强度和变形的行为。

实质上，梯度项的出现暗示和反映这样一个事实：即在某种尺度下的微结构相互作用使得变形是非局部的，应变剃度及内部长度描述的是不均质材料微结构之间的影响及作用。

2应变梯度理论的发展的运用２．１弹性偶应力理论１９０９年Ｃｏｓｓｅｒａｔ兄弟提出Ｃｏｓｓｅｒａｔ理论，其是最简单的考虑梯度效应的模型，其方程中引用了偶应变力ｍｉ和相应的变形分量曲率ｋｉ［２］。

在关系式中平衡方程考虑σｊｉ，ｊ＋γｉ＝０（１）ｍｊ，ｊ＋ｅｉｊｋτｋｌ＝０（２）曲率与偶应力关系可表示为ｋｉ＝ｍｉ／（４Ｇｌ２）（３）其中ｌ为材料内部长度参数，而变形方程中考虑了变形系数。

由变形协调方程：ε11，2-ε21，1-k1=0，ε22，1-ε12，2-k2=0（４）可得，曲率是应变梯度的线性组合，从而说明该模型可以考虑应变梯度的影响。

１９６３年Ｍｉｎｄｌｉｎ又将这一模型改进。

Ｃｏｓｓｅｒａｔ理论在２０世纪８０年代开始应用到岩土工程领域，近十年来在一些学者的发展下应用到层状岩体工程中，比如王启攀（２００６．１）［３］采用考虑偶应力的Ｃｏｓｓｅｒａｔ介质模型对层状岩体巷道围岩的变形破坏进行了分析，得到如下结论：Ｃｏｓｓｅｒａｔ介质理论对于层状岩体是适用的，并且具有模型简单、可调性强的优点，适于研究不同情况下的围岩变形情况。

文章编号:10012831X (2001)0520349205岩土小应变问题研究进展Ξ刘元雪1,2,　施建勇1(1.河海大学岩土工程研究所,南京210098;2.后勤工程学院土木工程系,重庆400041) 摘　要:岩土小应变情况下表现出许多与一般中大应变实验不同的特性。

现场测试表明岩土工程中应变一般都比较小。

因而近年来岩土小应变问题受到重视。

本文对当前岩土小应变力学行为实验研究与本构模型研究进展进行了较为系统的描述。

提出了合理描述岩土小应变力学特性需要进一步研究的几个问题。

关键词:小应变;本构模型;岩土材料中图法分类号:TU 441 文献标识号A1　前　言近年来岩土体的小应变问题引起了许多研究机构的重视。

当前大量的岩土工程现场测试揭示了研究小应变问题的重要性。

大量的工程实践[124]表明:一般的岩土工程(如隧道、基坑开挖,地基变形...)中的岩土体变形都很小,岩土体小应变情况下的力学特性很难用传统的本构模型来描述。

J B B u rland [1]很早在伦敦的高层建筑的深基坑开挖所致的软土侧向移动以及大型水塔所致的软石灰石基础的沉降测试中发现,岩土体的应变都非常小,一般都小于0.03%。

前东德的高层旅馆地基(中密度砂土)沉降测试[15]表明:地基绝大部分的应变都小于0.1%,最大值也只有0.3%。

随着施工技术的发展,各类规范的要求也越来越严格,地下工程的岩土体应变也会越来越小。

文献[16]介绍了北京地铁天安门西站工程采用的“暗挖逆筑法”施工技术,并对隧道施工过程中地表沉降进行了测试,从文中可以看出,地表的最终沉降量很小,地面只有6mm ,地表沉降所致土体应变最大值在地面下9m 处,最大应变值也只有约0.45%。

当前在分析岩土工程的应力与变形分析一般采用有限元法,其中描述岩土体应力应变行为的本构模型就是核心,模型参数一般是采用常规三轴实验,将岩土体加载直至破坏(对于土体轴向应变为15%)时的实验结果拟合而得的。

岩土介质应变局部化问题的广义塑性梯度理论研究进一步探索岩土介质的强度与变形机理,就必然要深入分析其细观变形和破坏性态。

大量实验表明,由于试样的微细观层面上的不均匀性的影响,试样在破坏时常常出现狭窄带状高应变梯度区的应变局部化现象。

研究应变局部化问题实质上是研究岩土工程的基本科学问题——岩土介质的一种真实破坏过程。

基于传统连续介质力学的应变梯度理论难以反映岩土介质最基本的力学性质,如果能将广义塑性力学同应变梯度理论结合起来,应该能够得到一些新的启迪。

本文通过对宏观实验结果和CT实验结果的分析,提出一种可包含局部化变形的“相当小而非无穷小”的研究基元——“塑性梯度体元”,基于塑性梯度体元分析了应变局部化启动机制:建立起塑性应变的微分表达式后,随着硬(软)化模量从正值变为负值,变形模式将由均匀变形模式变为局部化变形模式。

进而,基于广义塑性力学的双屈服面模型和对本文的塑性梯度体元的分析,构造了由梯度依赖的双屈服面得到的塑性剪切应变和塑性体积应变的微分方程表达式,从而建立了广义塑性梯度模型的理论框架,使其在反映岩土介质的基本力学性质的同时,也能反映介质的应变局部化特征。

给出了一种可能的梯度依赖的双屈服面的形式。

阐述了广义塑性梯度模型模拟局部化变形模式的机理。

提出了模型各个参数,尤其是其中“局部化”参数的物理意义和通过宏观可测量的物理量结合数值分析反推材料局部化参数的途径。

然后,在将位移进行离散的同时,也通过构造的C 1连续性的插值函数将塑性乘子在空间离散,得到一组以节点位移向量和节点塑性乘子向量为基本未知量的非线性方程组,从而建立了广义塑性梯度模型的数值模型,给出了相应的边界条件处理方法和数值算法。

最后,编制了2维FORTRAN90数值分析程序和VB后处理程序;给出了数值算例。

算例显示了塑性应变局限于局部处发生和急剧发展的过程;塑性剪切应变和塑性体积应变进入局部化变形模式后都主要集中在局部化带内,反映出岩土在一定条件下的剪胀机理;避免了病态的网格敏感性;局部化带宽度受局部化参数影响。

土力学理论的发展和面临的挑战摘要：土力学是一门实践性很强的学科，研究对象为工程建设活动密切相关的土体，被广泛应用于基础设计、挡土构筑物、土工建筑物、水工建筑物（土石坝）、边坡、基坑及隧道等设计中，是土木工程的重要分枝，有其固有的特点和规律。

鉴于此，文章主要针对土力学理论的发展和面临的挑战进行了分析，以供借鉴。

关键词：土力学理论；发展；面临问题；发展方向1导言土力学是土木工程的重要分支，有其固有的特点和规律。

文章分析了当前并未形成严格、统一与完备的土力学理论、处理非饱和土问题方式不完善、多种环境载荷效果下，多场耦合一致与完备的理论并未构成等问题；并指出为了未来发展的预测，希望为土力学理论未来的发展提供有利论证。

2土力学理论的发展土力学发展可分为几个阶段：18世纪中叶以前土力学发展以感性认识为主，在此阶段涌现重要影响的建筑物。

比如，中国的万里长城、京杭大运河及大型宫殿等伟大建筑物；古埃及和巴比伦农田水利工程；古罗马的桥梁工程和腓尼基的海港工程等。

第二阶段始于工业革命时期，在此期间，提出了至今仍在广泛应用的土力学理论。

比如，法国科学家库仑提出的土的抗剪强度理论和土压力理论；法国的Darcy提出的渗透定律；法国的布辛内斯克提出的半无限弹性体中应力分布的计算公式。

通过工程实践的积累，对土的强度、土的变形和土渗透性等课题做了初步的理论探讨。

第三阶段始于20世纪初，通过巨大工程的兴建、地基勘探、土工试验、监测及计算机技术的发展，促使人们发展理论研究并系统地总结实验成果，特别是太沙基提出的有效应力原理，使土力学成为一门独立学科的重要标志。

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，D.C.Drucker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。