土力學的案例
楊光華：土力學發展的四個階段的思考
土力學的發展以變形特性作為依據，可以分為四個階段：
第一階段主要是研究土的一維壓縮變形，以壓縮試驗的e-p曲線為標志；
第二階段是研究土的三維壓縮變形的形態，以Roscoe的臨界狀態面為標志，建立e-p-q的三維曲面；
第三階段是以Duncan-Chang本構模型為標志，以土的壓硬性和剪軟性為特點，更直觀地以土的剪切變形研究為主；
第四階段應該是以現場原位土為研究對象，以原位測試技術為主要手段，掌握原位土的力學特性，發展原位土土力學，更好地服務于工程實際。
第四階段應該是今后值得努力的方向。
土力學發展的四個階段的思考
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楊光華
（廣東省水利水電科學研究院，廣東省巖土工程技術研究中心，廣州，510610）
如果從Terzaghi的《土力學》1925年發表開始，土力學的發展已近百年了，但今天應用于指導土工工程設計的方法仍然還是一種半理論半經驗的方法。以最基本的地基沉降計算為例，目前比較權威的國家地基基礎設計規范提供的地基沉降計算公式，是采用一個變化范圍較大的經驗系數0.2~1.4對理論計算值進行修正而得到的，說明目前還是較難準確計算地基的沉降。同樣，對地基的允許承載力的合理確定也還是沒有很科學解決的，例如規范采用允許地基塑性區深度為基礎寬度的1/4作為允許承載力或地基承載力特征值，即P
1/4，也是一種半理論半經驗的結果，即使采用認為最可靠的現場載荷板試驗，由于壓板尺寸與實際基礎的尺寸不同，用載荷板試驗確定的承載力特征值也是半理論半經驗的。
在當今現代科技日新月異的情況下，土力學該如何發展？土力學理論工程應用的瓶頸在哪里？值得回顧和思考一下。
展開 走近“土力學之父”卡爾·太沙基
在評價一位工程界多年好友關于超高混凝土重力拱壩的巖石地質勘探推薦方案時，他花費了4個月時間，不僅審閱了方案原稿，還查閱了相關文獻，撰寫了長達28頁的評論稿，并給予了不高的評價，以至于老友萬分震驚和苦惱。
敬畏，卡爾敬畏自然，提出了‘觀察法’。在調查薩蘇姆阿大壩事故時，卡爾將理論比喻為拐杖，實踐比作雙腿，寫道：雖然使用拐杖，減少了絆腳的風險，但走路還是要用腿才行。
恭敬，卡爾認為工程是一項貴族的運動。米森大壩，或者太沙基大壩，是卡爾負責的最后的一個工程咨詢項目，也是最有挑戰的項目，他曾寫道：我的時間所剩無幾，只盼著米森大壩能盡快竣工，因為，在我‘入土’之前，我還有許多其他重要的工作要做。
精進，卡爾對土力學的基礎‘吹毛求疵’。他在評述卡薩格蘭德和公路局的矛盾時指出：
一個嚴謹的科學家……幾乎從不把任何結論當成定論，他的存在總是會打破愉悅的工作氛圍……若不聽從他那沒完沒了的批評意見，研究工作就不可能穩步向前推進……這種類型的科學家起到的就是定位飛輪的作用，防止那些自詡經驗豐富的人偏離研究主題，陷入憑空臆測的泥沼。
卡爾創立土力學純粹而簡單。但他從未以巖土工程師的身份簽署過任何報告，自始至終都是以‘咨詢工程師’的姿態，悉心探尋工程中的宏觀問題，出于實際需求，推動著土力學的發展和革新。
廣大，卡爾廣泛涉及土力學、巖石力學、工程地質、機械、經濟等領域，他融會貫通，他山之石，可以攻玉。包容，卡爾承認瑕疵的存在，在土力學受到質疑時，包容費朗格的詆毀及其門徒的謠言，進一步系統化土力學實踐原理，終著而論道，授業解惑。”
關于這位大師的傳奇人生，可在《工程藝術大師：卡爾·太沙基》一書中盡情探尋。
這既是一部記錄作品，也是一部文學作品。
展開 離散單元法及其在巖土力學中的應用
離散單元法及其在巖土力學中的應用.part2.rar
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離散單元法及其在巖土力學中的應用
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沒有土力學基礎！如何理解什么是地基承載力？一文秒懂！
其原理已經在上面的腦圖及土力學里，建議大家掌握核心，應用起來就不會教條主義和迷茫，土力學非常重要。
圖片文字來自網絡，版權歸原作，如侵權聯系刪除。
完
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歷史回顧
我國大學中的土力學課程教學大約始于20世紀30年代末期。最早在國內大學開設土力學課程的是黃文熙先生（中央大學）和茅以升先生（唐山工學院）。他們是我國土力學課程的開拓者。而在30年代時，土力學在國際上尚屬新興學科。
黃文熙先生于1937年在美國密執安大學獲得博士學位以后，應南京中央大學邀請回國任教。因學校內遷，1937年末才輾轉到達重慶，任中央大學水利系教授和系主任，開設了土力學課程，建立了土力學實驗室，是國內首次在大學建立的土工實驗室。
茅以升先生在1938－1941年間，任唐山工學院院長，開設土力學課程，并在全校作“擋土墻上的應力”學術報告。
此后，陳樑生于1948年在清華大學，俞調梅于40－50年代間分別在上海交通大學和同濟大學，錢家歡、曾國熙于1952－1953年在浙江大學，馮國棟于50年代在武漢大學分別開設了土力學課程。
20世紀50年代我國翻譯了一批土力學和基礎工程教材（多是譯自俄文版）。
展開 ABAQUS隨機多面體骨料再生混凝土細觀力學分析
再生混凝土力學性能受再生骨料比例、強度等多方面影響，通過有限元方法對再生骨料混凝土模擬對評估混凝土抗壓強度有重要意義。本案例通過CAD隨機多面體3D插件建立隨機分布的混凝土再生粗骨料模型，并將模型導入ABAQUS內，通過對再生骨料及普通骨料的設置，進行再生混凝土的軸壓力學研究。
在AutoCAD軟件內，采用CAD隨機多面體3D V1.0插件建立混凝土骨料、水泥砂漿基體模型，并將普通骨料（紅、綠）、再生骨料（黃）、立方體基體分別導出為.iges格式文件備用。
將導出的再生骨料混凝土模型文件以部件的形式導入到ABAQUS內。
對普通骨料、再生骨料、砂漿分別進行材料設置。
建立剛體加載板并與再生骨料混凝土細觀模型進行裝配。
設置荷載施加板與混凝土部件之間的相互作用。
對上部荷載施加板添加豎向位移，下部板設置為固定約束。
對再生混凝土模型進行網格劃分。
創建并提交作業，查看結果。
展開 土力學基礎知識1
土的三相組成
土是由固相土顆粒、液相部分和氣體三部分所組成的三相體系。
固相土顆粒：主要由礦物質、有機質組成，構成土體的骨架；對土體性質起決定性作用；
液相部分：土中的水，存在于土骨架形成的孔隙之中，使土的性質更加復雜，對土的性質產生重要影響；
氣相部分：土中氣體，土骨架孔隙中沒有被水充滿的部分。
土的分類
土骨架間布滿相互貫通的孔隙。
飽和土：這些孔隙完全被水充滿；
非飽和土：只有一部分孔隙被水占據，另一部分被氣體占據；
干土：完全充滿氣體。
土的物理力學性質
土體由土顆粒、水、氣體三部分組成，三相自身的性質及他們之間的相互作用和比例關系，決定了土的物理力學性質（the physical and mechanical properties of soil)。
土中固體顆粒的大小、形狀、礦物成分和組成情況是決定土的物理力學性質的重要因素。
土的顆粒級配
1、概念
土顆粒包括粗顆粒和細顆粒。其大小通常用粒徑表示。
粒組(grain group)：界于一定粒徑范圍內的土粒；
界限粒徑（cut size)：劃分粒組的分界尺寸。
粒組的劃分方法
六大粒組
土的顆粒級配（particle gradation of soil)
1）土粒的大小及其組成情況通常以土中各個粒組的相對含量，即各粒組重量占土粒總量的百分數來表示。
2）顆粒級配的確定通過試驗確定。
粗粒土（d>0.075mm)---篩分法
細粒土（d<0.075mm)---比重計法或移液管法
3）粒徑級配累積曲線
描述了土體顆粒大小和分布情況。
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土力學——土中的水和氣
二、土中的氣
1、存在于土孔隙中未被水占據的部位：對土的力學性質影響不大；
2、大氣隔絕的封閉氣泡：土在外力作用下的彈性增加，透水性減小，如有機質土。
多孔介質力學-有效應力原理
奧地利學者Terzaghi在1923年發現土的變形不是由總應力決定的，而是取決于土體中的有效應力。
多孔介質的應力張量分為兩部分，固體骨架的應力 （非有效應力 ）和孔隙流體壓強。
多孔介質力學定義強調：
應力、應變以拉為正，應力、應變以壓為負，孔隙流體壓力以拉為正，孔隙體積增大（體脹）為正，體縮為負。
而土力學（巖土工程）則恰恰相反，強調：
應力、應變以壓為正，應力、應變以拉為負，孔隙流體壓力以壓為正。孔隙體積增大（體脹）為負。
張量形式：（黃茂松，2004，飽和多孔介質土動力學理論與數值解法）
根據Terzaghi有效應力原理可知：
多孔介質力學：（宋二祥，土力學理論與數值方法，P160）
（-20）=（-15）-（5） 總應力為20kPa壓應力，15kPa有效壓應力，5kPa孔壓。
土力學：（李廣信，高等土力學，P337）
15= 20-5 總應力為20kPa壓應力，15kPa有效壓應力，5kPa孔壓。
展開 『原創』 巖土力學理論研究的知名學者
他于1987年在帝國理工學院獲得巖石力學專業理學碩士學位，并于1990年在牛津大學獲得土力學專業博士學位。因其對巖土力學理論的杰出貢獻，余教授于2000年被澳大利亞紐卡斯爾大學授予理學博士學位。
余教授主要研究領域為巖土力學的分析和計算，塑性和本構模型，巖土場地特性的原位土壤試驗和pavement geotechnics。余教授目前已出版專著四部，發表約論文和研究報告200余篇。由于杰出的研究工作，余教授被授予許多國際獎章和榮譽，如2004年獲國際土力學和巖土工程學會的first James K Mitchell Lecturer；2003年獲得Shamsher Prakas基金會的國際研究貢獻獎；2000年獲英國土木工程協會最高榮譽的Telford金獎；1998年獲澳大利亞巖土力學學會杰出成就Trollope獎。余教授創辦了諾丁漢大學巖土力學中心（NCG）并擔任主任，創辦了國際學術期刊Geomechanics amd Geoengineering并擔任總編輯，此外還擔任其它幾個重要的國際學術期刊，如International Journal of Geomechanics，Geotechnique，Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering等的編委。余教授自2002-2005年擔任英國巖土工程學會（BGA）常務理事，擔任國際土力學和巖土工程協會（ISSMGE）技術委員會TC3和TC16委員，美國土木工程學會(ASCE)委員。
展開 COMSOL Multiphysics的巖土力學模塊(Geomechanics Module)
本筆記簡述了Comsol的巖土力學模塊。
2 Comsol巖土力學模塊
Comsol的巖土力學模塊(Geomechanics Module)是結構力學模塊的附加模塊，如下圖所示。在軟件安裝時可以選擇該模塊，其中提供的工具將結構力學模塊擴展到巖土工程的定量研究，可以進行巖石力學和土力學的單一物理場和多物理場模擬，如隧道，開挖，邊坡穩定性及擋土結構，可以使用許多非線性巖土力學材料模型來研究土和巖石的變形，塑性，蠕變和破壞，以及它們與樁，支撐結構和其它人工結構的相互作用。這個模塊包含了廣泛的材料模型：
(1) 土力學模型：Drucker-Prager；Mohr-Coulomb; Modified Cam-Clay model; Hardening Soil model. 為了與FLAC的本構模型比較，可參考下述鏈接：
IMASS---FLAC3D和3DEC新的本構模型(2)
FLAC2D---過去，現在和將來
FLAC3D 7.0 新特性簡介(P3)---新的本構模型
(2) 用戶自定義的塑性、流動規則和硬化模型。
(3) 混凝土模型: Bresler-Pister; Ottosen; William–Warnke
Bresler and Pister對同時受到扭轉和軸向壓縮的混凝土圓柱體進行了試驗，從這些實驗結果中得出的斷裂準則如下所示：
Ottosen模型如下所示:
(4) 脆性損傷模型(Brittle damage models)
(5) Hoek-Brown模型
(6) 蠕變模型 (Creep models)
(7) 預先定義和用戶定義的非線性彈性材料: Ramberg-Osgood, Hardin-Drnevich, Duncan-Chang等。
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