太沙基与土力学的发展

太沙基土力学的精髓与缺陷作为土力学的奠基人之一，卡尔·太沙基发表的著作总共达二百七十六件, 其中包括著书、论文和讨论等，他和他所提出的土力学基本原理以及各项研究成果所作出的贡献是极其重要并且不可替代的。

一、太沙基土力学的精髓1923年太沙基发表了渗透固结理论，第一次科学地研究土体的固结过程，同时提出了土力学的一个基本原理，即有效应力原理。

1925年，他发表的世界上第一本土力学专著《建立在土的物理学基础的土力学》被公认为是进入现代土力学时代的标志。

随后发表的《理论土力学》和《实用土力学》（中译名）全面总结和发展了土力学的原理和应用经验，至今仍为工程界的重要参考文献。

太沙基在1943年出版的巨著《理论土力学(Theoretical SoilMechanics)》,论述了土力学的几个最基本的理论,如有效应力原理、固结理论、沉降计算、剪切强度、承载力理论,以及土压力与边坡稳定等。

其中的有效应力原理奠定了土力学的基础,是土力学成为一门科学的重要标志。

【1】太沙基提出的有效应力原理的基本概念，阐明了碎散颗粒材料与连续固体材料在应力--应变关系上的重大区别。

土的抗剪强度和土的变形是土力学中两大主要问题。

土是由固相、液相、气相组成的三相介质。

三相组成间的比例不同,土的性质具有明显差别。

正是因为土的三相介质组成,相对于一般连续介质表现出不同的特点,土的强度问题和土的变形问题也就具有特殊性。

外荷载作用后，土中应力被土骨架和土中的水气共同承担，但是只有通过土颗粒传递的有效应力才会使土产生变形，具有抗剪强度。

而通过孔隙中的水气传递的孔隙压力对土的强度和变形没有贡献。

从试验中观察到在饱和土体中土的变形及强度与土体中的有效应力σ′密切相关,并建立了有效应力原理:σ =σ′+μ式中:σ为平面上法向总应力, kPa;σ′为平面上有效法向应力, kPa;μ为孔隙水压力, kPa。

有效应力原理阐明了碎散颗粒材料与连续固体材料在应力———应变关系上的重大区别,有效应力原理表示研究平面上的总应力、有效应力与孔隙水压力三者之间的关系:当总应力保持不变时,孔隙水压力与有效应力可以相互转化,即:有效孔隙水压力减小等于有效应力的等量增加。

浅述土力学的历史与起源摘要：土力学是平衡和土体的运动科学。

这里的土壤被理解为风化材料中的上层地球的地壳。

在这个地壳的非风化物质被表示为岩石，其力学是岩石力学学科。

大体土壤和岩石之间的差大约是在土壤中，可以挖一个沟，用简单的工具如铲、甚至用手。

它必须首先分裂重型设备，如凿、锤或一个机械钻孔装置。

关键词：土力学历史起源一、概述自然岩石风化过程是在太阳、风和雨的长期影响下，退化为石头。

这个过程是由激岩体通过在岩石小裂缝处水融化冻结继而压裂产生的。

那些在山区建立的粗糙石头在区域通过重力向下游输送时，经常与水一起在河流中流动。

由于内部摩擦导致石头的大小逐渐减小，使物料逐渐变细，最终形成砂砾、沙子和淤泥。

河流的材料可被沉积，最粗的材料具有最高的速度，但更精细的材料只有非常小的速度。

这意味着，砂砾会在一个上游找到河床，而更精细的材料沙子和淤泥则沉积在中下游。

荷兰位于莱茵河和默兹河的下游。

一般的土壤风化物质主要是沙子和粘土。

这种材料已经在更早的时候沉积，由河流形成三角形。

多精料也存在于海陆的洪水和河流。

沉淀的过程发生在世界上的许多领域，如在三角洲、尼罗河、印度河和中国的河流。

在荷兰，它已经走到了尽头，防止河流和大海的洪水通过建立堤防土地形成过程也因此被停止，但塌陷和缓慢的构造运动弥补陆地和海水水位上升的沉降，堤防河床逐步提高，使他们成为更重，会导致更多的岩石下沉。

但这个过程一定会永远继续下去。

人们使用土地生活并建立所有排序结构：房屋、道路、桥梁等等。

它是岩土工程师的任务，也是岩土工程师预测土壤的性质来作为这些人类活动的结果。

出现的问题是，例如，一条道路或一个结算自身重量和交通负荷作用下的铁路，一个挡土结构的安全性，一个码头岸壁或缘板桩墙，作用在隧道内的土压力或允许的载荷和建筑物地基的选定点。

对于所有这些问题，都是土力学应提供的基本知识。

二、土力学的历史土力学在20世纪初已经得到发展。

在许多国家对一些自然灾害的突然出现作出了性质分析，如山体滑坡和泥石流是对土壤性能错误分析的结果。

土力学的回顾1) 土力学学科的形成一般认为，土力学自太沙基在1925年发表《土力学原理》后才成为一门独立的学科。

但是，关于土的理论并非在l925年才有。

实际上，1925年以前，土力学的某些规律和理论已经被发现、创立和运用。

按太沙基的说法，土力学始于1776年库仑土压力理论的发表(比1925年早149年)。

此外，反映水在多孔介质中流动规律的达西定律、描述土体极限平衡状态的理论等等也都是土力学早期理论上成就的突出例子。

太沙基认为，就土力学原理来说，它是两门早已确立的工程学科分科——材料试验和应用力学的派生物。

可见土力学不仅来自自身的实践，而且也充分地借鉴了相关学科的成就。

不难看．在太沙基之前，人们对土实际上早已有相当的认识，提出了诸多关于土的理论和规律。

但当时这些理论和规律还是零散的、不系统的，对土的认识也还仅仅是局部的或者是唯象的。

可以说当时土力学的发展还缺乏许多反映土的本质和真实面目的东西，因此尚未形成一门独立的学科。

太沙基主要功绩之一，是他将当时已有的孤立的规律、原理或理论，按土的特性将它们联系和系统化起来，总结提出了土的3个特性，即“粘性”、“弹性”和“渗透性”，并且凭借丰富的实践经验和深邃的洞察力发展了土力学原理，拓宽了土力学领域，使之形成一门独立的学科。

其中有几个重要的贡献是特别值得提出的。

首先他强调土的分类，并依据其物理力学性质将“粘土”和“砂土”区别开来。

他认识到“砂土”的强度属纯摩擦材料的强度，而“粘土”的强度则是其“粘性”所致。

虽然用现在的眼光看，这样的认识似乎太简单化，但它毕竟是从土本身特性出发的，不再是简单地借用别的学科的原理。

这样，土力学就具有了自己的个性；其次是建立了有效应力原理和一维固结微分方程。

如果说一维固结微分方程可能与太沙基曾作为热传导教授的经历有关，从而带有热传导方程的某些痕迹的话(诚然，这种借鉴别的学科成就来丰富本学科内容的做法也是学科发展的必由道路之一)，那么有效应力原理则完全是从土的本性出发，确切地反映了土的力学性状本质的。

太沙基与土力学一、前言太沙基博士 (1883—— 1963) 逝世已经十几年了 , 回顾他在美国的三十一年研究生活 , 对于我们了解美国土力学发展历史是有益的。

我在阅读资料的过程中 , 对创建土力学这一新领域的太沙基之前半生产生了莫大的兴趣 , 因此, 试图向大家介绍一下太沙基的生平 , 从侧面来看看他与土力学的关系。

二、太沙基的学生时代卡尔•太沙基，1883年10月2日出生于当时的奥国波希米亚地方首府布拉格即现今的捷克斯洛伐克首都—译者。

其父 ,是一位军人。

因为他生在军人世家, 所以, 曾希望少年的太沙基也能成为一名军人。

但在十四岁时，由于视力上的缺陷而未能加入海军，他就决心放弃做军人的念头，在格拉兹工业大学攻读机械工程学。

但是，他却把很多时间花费在地质学、哲学和天文学等与本专业不相关的一些课程上。

他喜欢登山，是一个有名的鲁莽汉，据说他在这个时期因决斗而造成的伤痕，一直残留到晚年。

他的学生时代似乎并不很平静，好象有很多苦恼，曾以“ 滥用学术自由”的罪名，几乎被学校开除学籍，幸而有位力学教授爱他具有独创精神和优异的文才，替他辩护，才免于开除，他终于在 1904 年毕业于格拉兹工业大学。

三、与土工技术结缘和失败他在学校学习期间就已经认识到机械工程这门学问与他自己的性格不相符合，因此，在一年的义务兵生活之后，再次进入母校，主攻了一年地质学。

在这以后的三年间，他在奥地利建设公司充当工程现场负责人，从事土木工程的实际工作。

后来，他又在南斯拉夫参与电源开发计划，从事地质和水文调查工作，而他对工程现场的调查工作，尤其喜爱。

在编写地质报告期间，从朋友那里听说俄国圣•彼得堡即现在的列宁格勒因地基开挖而发生周围建筑物下沉的问题，施工感到很为难，太沙基便赶到那里，据说他仅用四个星期的时间就把这个问题解决了。

在从事各种土木建筑工程的过程中，太沙基痛感当时的基础工程技术明显地落后于钢筋混凝土技术他在 1912 年曾以钢筋混凝土方面的论文，获得母校的博士学位。

太沙基有效应力原理
太沙基有效应力原理是土力学中一项重要的理论，它对于土体的力学性质及其变形行为有着重要的指导意义。

该原理主要是基于孔隙水压力和有效应力之间的关系，通过对土体内部孔隙水压力的分析，推导出了有效应力与总应力、孔隙水压力之间的关系式，从而为土体的稳定性分析提供了理论依据。

太沙基有效应力原理最早由奥地利工程师卡尔·冯·太沙基在19世纪末提出。

他认为，土体内部存在着一种“孔隙水”，这种水会在土体受到外界荷载时产生一定的压力，从而影响土体内部颗粒之间的相互作用。

因此，在进行土体稳定性分析时，必须考虑到孔隙水压力对于土体内部颗粒间接触状态的影响。

太沙基有效应力原理中最核心的概念就是“有效应力”。

所谓有效应力是指在考虑到孔隙水压力作用下，实际上能够引起土体变形或破坏的那部分应力。

具体而言，有效应力等于总应力减去孔隙水压力。

因此，对于一个受到荷载的土体，其内部的有效应力分布情况可以通过测量孔隙水压力和总应力来计算得出。

太沙基有效应力原理在土工领域中有着广泛的应用。

例如，在土壤工程中，通过太沙基原理可以计算出土壤内部的有效应力分布情况，从
而预测土体的变形和破坏行为；在地基工程中，太沙基原理被用来评估地基承载能力和稳定性；在岩石力学中，太沙基原理则可用于分析岩体内部的裂隙变形及其对岩石强度的影响。

总之，太沙基有效应力原理是土力学领域中一项重要的理论成果。

它通过对孔隙水压力和有效应力之间关系的探究，为我们深入了解土体内部变形和破坏机制提供了重要参考。

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（K.Terzaghi）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。

土力学的国内外发展现状及未来趋势分析土力学是土木工程中的一个重要学科，研究土体的力学性质和行为规律，以指导工程设计和施工。

本文将对土力学的国内外发展现状及未来趋势进行分析。

首先，从国内角度来看，中国土力学研究起步较晚，但近年来发展迅速。

20世纪80年代以来，随着国家对基础设施建设的大力推动，土力学在国内得到了广泛应用。

在国内的研究中，重点关注的是土体的力学性质、岩土工程的变形与破坏机制、地基处理技术等领域。

中国土力学研究的突破包括开展大型试验研究、建立了较为完善的理论体系、提出了适用于岩土工程的应变软化模型等。

在国外方面，欧美地区是土力学研究的主要发源地之一。

在欧洲，法国的土力学研究具有举足轻重的地位，法国土力学派的代表人物包括Terzaghi、Coop等。

他们提出了许多经典的土力学理论，如有效应力原理、塑性流动理论等，为国际土力学研究做出了巨大贡献。

在美洲地区，美国是土力学研究的重要中心，美国土力学学会是全球最大的土力学学术机构之一。

美国的土力学研究主要关注于土壤力学、岩石力学、地基处理技术等方面，在地震工程方面也有一定的研究积累。

未来，土力学的发展趋势将主要体现在以下几个方面。

首先，随着工程越来越复杂化，土力学研究将更加注重实用性和工程应用。

即使是传统土力学理论，也将推动其应用于实际工程中，并且需要与现代建模和计算方法结合，以解决实际问题。

其次，随着地球环境的变化和工程用地的不断扩张，土力学将更多地关注岩土界面行为、边坡稳定性、地基处理技术等方面，为工程设计和施工提供更加可靠的依据。

其三，土力学在环境工程和能源工程中的应用将逐渐增多，例如在地下储气库、地热能开发等方面的应用。

其中，土体的渗透特性、变形特性等将成为关键问题。

最后，土力学与其他学科的交叉将更加密切，例如与计算力学、岩土动力学、岩土化学等学科的合作研究。

这有助于拓宽土力学的研究领域，提高其理论水平和实用价值。

总之，土力学作为土木工程的重要学科，在国内外的发展也取得了长足进步。