太沙基與土力學(xué)的發(fā)展.ppt

1、太沙基與土力學(xué)的發(fā)展,專題研討-劉強(qiáng)強(qiáng),太沙基K (Karl Terzaghi,18831963） 美籍奧地利土力學(xué)家， 現(xiàn)代土力學(xué)的奠基人之一， 被公認(rèn)為現(xiàn)代土力學(xué)創(chuàng)始人。,現(xiàn)代土力學(xué)之父,一、求學(xué)探索時(shí)期,卡爾太沙基(Karl Terzaghi)在格拉茲工業(yè)大學(xué)時(shí)期攻讀機(jī)械工程學(xué)。他逐漸認(rèn)識(shí)到機(jī)械工程這門(mén)學(xué)問(wèn)與自己的性格不相符合。之后再次入校攻讀了一年地質(zhì)學(xué)，接著從事了一系列的土木工程實(shí)際工作。 在從事各種土木建筑工程的過(guò)程中,太沙基痛感當(dāng)時(shí)的基礎(chǔ)工程技術(shù)明顯地落后于鋼筋混凝土技術(shù)，他認(rèn)為土的性狀之所以不能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè),關(guān)鍵就在于不能明確地掌握地質(zhì)條件和工程上的問(wèn)題,認(rèn)為將失敗的工程實(shí)例與地

2、基的地質(zhì)條件加以詳細(xì)比較，就能夠解決問(wèn)題。,太沙基的生平-求學(xué)探索時(shí)期,二、現(xiàn)代土力學(xué)誕生時(shí)期,太沙基的生平土力學(xué)誕生時(shí)期,1916-1925年，太沙基在土耳其任教，這段時(shí)期也是誕生現(xiàn)代土力學(xué)的時(shí)期。他做了系統(tǒng)的研究工作，給工程地質(zhì)方面的土, 下了一個(gè)明確的定義, 并得出需要進(jìn)行定量測(cè)定的結(jié)論，并制作了大量實(shí)驗(yàn)裝置。1921年, 他根據(jù)粘土試驗(yàn)成果, 發(fā)現(xiàn)了土力學(xué)的基本原理-土體固結(jié)理論，發(fā)表了土力學(xué)一書(shū)。,三、土力學(xué)普及時(shí)期,太沙基的生平土力學(xué)普及時(shí)期,1925年，太沙基在麻省理工講學(xué)，雜志上以“ 土力學(xué)原理” 為題連續(xù)發(fā)表文章，逐漸成為土木工程學(xué)中新領(lǐng)域的創(chuàng)始人。但當(dāng)時(shí)具有強(qiáng)烈的經(jīng)驗(yàn)主義傾

3、向的基礎(chǔ)工程方面的技術(shù)人員, 對(duì)于以物理學(xué)、膠體化學(xué)和微分方程式貫穿起來(lái)的土力學(xué), 抱有不信任感。1930年回國(guó)在維也納工業(yè)大學(xué)任教，1938年二戰(zhàn)時(shí)，遷居美國(guó)。這一時(shí)期，太沙基的土力學(xué)逐漸被人所認(rèn)可。定居美國(guó)后，太沙基擔(dān)任了一系列重大工程建設(shè)的顧問(wèn)，在不斷地工程實(shí)踐中完善了他的理論。,太沙基的土力學(xué)從理論到實(shí)踐,太沙基一直秉持著土力學(xué)是服務(wù)于工程實(shí)踐的理論，他反對(duì)為了研究而研究。他曾經(jīng)這樣說(shuō)過(guò)“ 雖然早期階段曾經(jīng)大量地運(yùn)用了理論的方法, 可是近年來(lái), 我認(rèn)為即使不作那些瑣碎的計(jì)算, 同樣可以解決幾乎所有的實(shí)際問(wèn)題”,“Unfortunately, soils are made by natu

4、re and not by man, and the products of nature are always complex. Its properties change from point to point while our knowledge of its properties are limited to those few spots at which the samples have been collected. In soil mechanics the accuracy of computed results never exceeds that of a crude

5、estimate， and the principal function of theory consists in teaching us what and how to observe in the field.”,“土壤乃自然天成而非人力所為。天工造物自有其復(fù)雜性天然狀態(tài)下的土壤毫無(wú)均一性可言。不同位置的土壤，性狀大不相同。我們對(duì)他的認(rèn)識(shí)，僅僅局限于取樣的幾個(gè)點(diǎn)。在土力學(xué)中，計(jì)算結(jié)果的精確程度并不比粗略的估算高多少。理論的主要功能，僅在于教導(dǎo)我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)需要觀察什么，和如何觀察”,土力學(xué)的發(fā)展古典土力學(xué)的基本問(wèn)題,Terzaghi 理論(1923),Biot靜力固結(jié)理論(1941),Bio

6、t動(dòng)力固結(jié)理論(1956),Durcker 運(yùn)動(dòng)學(xué)理論(1952),土力學(xué)的發(fā)展現(xiàn)代土力學(xué)的基本問(wèn)題,土力學(xué)的發(fā)展從古典土力學(xué)到現(xiàn)代土力學(xué),古典土力學(xué),現(xiàn)代土力學(xué),線彈性多孔介質(zhì) 剛塑性介質(zhì),Duncan、劍橋模型等非線性本構(gòu),Terzaghi、 Biot兩相飽和土固結(jié)理論,Fredlund等三相非飽和土固結(jié)理論,土體極限平衡理論,軟化材料逐漸破壞理論,液化破壞理論,本構(gòu)模型,固結(jié)理論,破壞理論,土力學(xué)的發(fā)展從古典土力學(xué)到現(xiàn)代土力學(xué),本構(gòu)模型,剛塑性模型,線彈性模型,結(jié)構(gòu)性模型,非線性-彈塑性模型,土力學(xué)的發(fā)展從古典土力學(xué)到現(xiàn)代土力學(xué),固結(jié)理論,固體骨架,土中水,土中氣體,飽和土,非飽和土,飽

7、和土固結(jié)理論是以土體連續(xù)變形的為基本假設(shè)。對(duì)于非飽和土，氣體具有很高壓縮性，同時(shí)，部分氣體溶解于水中，很難滿足嚴(yán)格的連續(xù)條件。 非飽和土的滲透性包括透氣性和透水性，滲透性與非飽和土的基質(zhì)吸力和含水量密切相關(guān)。 非飽和土的有效應(yīng)力參量和有效應(yīng)力原理的適用性較窄，有效應(yīng)力公式中含有與基質(zhì)吸力有關(guān)的參量不易確定。 非飽和土的水氣接觸是一個(gè)復(fù)雜的物理-化學(xué)界面，F(xiàn)redlund稱之為第四相。,土力學(xué)的發(fā)展從古典土力學(xué)到現(xiàn)代土力學(xué),固結(jié)理論,土力學(xué)的發(fā)展從古典土力學(xué)到現(xiàn)代土力學(xué),破壞理論,逐漸破壞理論,應(yīng)變軟化材料在遭受多次的加載和卸載和卸載之后，進(jìn)一步 變形所需的應(yīng)力變小，發(fā)生應(yīng)變軟化現(xiàn)象，逐漸破壞。,液化破壞理論,松軟土體受到力學(xué)擾動(dòng)時(shí)體積收縮.如果土體是飽和的, 且內(nèi)部的孔隙水無(wú)法排出, 就引起內(nèi)壓升高。當(dāng)內(nèi)壓升高到等于圍壓, 土體就完全失去強(qiáng)度, 達(dá)到液化狀態(tài),太沙基對(duì)土力學(xué)的貢獻(xiàn),在太沙基所處的時(shí)代，他是一位土力學(xué)這一新領(lǐng)域的創(chuàng)始人，是把自己的一生奉獻(xiàn)給土力學(xué)的普及與發(fā)展,并保持領(lǐng)導(dǎo)者地位