1區(qū)域土性

       經(jīng)典土力學(xué)是建立在無(wú)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度理想的粘性土和無(wú)粘性土基礎(chǔ)上的。但由于形成條件、形成年代、組成成分、應(yīng)力歷史不同，土的工程性質(zhì)具有明顯的區(qū)域性。周鏡在黃文熙講座中詳細(xì)分析了我國(guó)長(zhǎng)江中下游兩岸廣泛分布的、礦物成分以云母和其它深色重礦物的風(fēng)化碎片為主的片狀砂的工程特性，比較了與福建石英質(zhì)砂在變形特性、動(dòng)靜強(qiáng)度特性、抗液化性能方面的差異，指出片狀砂有某些特殊工程性質(zhì)。然而人們以往對(duì)砂的工程性質(zhì)的了解，主要根據(jù)對(duì)石英質(zhì)砂的大量室內(nèi)外試驗(yàn)結(jié)果。周鏡院士指出：“眾所周知，目前我國(guó)評(píng)價(jià)飽和砂液化勢(shì)的原位測(cè)試方法，即標(biāo)準(zhǔn)貫入法和靜力觸探法，主要是依據(jù)石英質(zhì)砂地層中的經(jīng)驗(yàn)，特別是唐山地震中的經(jīng)驗(yàn)。有的規(guī)程中用飽和砂的相對(duì)密度來(lái)評(píng)價(jià)它的液化勢(shì)。顯然這些準(zhǔn)則都不宜簡(jiǎn)單地用于長(zhǎng)江中下游的片狀砂地層”。我國(guó)長(zhǎng)江中下游兩岸廣泛分布的片狀砂地層具有某些特殊工程性質(zhì)，與標(biāo)準(zhǔn)石英砂的差異說(shuō)明土具有明顯的區(qū)域性，這一現(xiàn)象具有一定的普遍性。國(guó)內(nèi)外巖土工程師們發(fā)現(xiàn)許多地區(qū)的飽和粘土的工程性質(zhì)都有其不同的特性，如倫敦粘土、波士頓藍(lán)粘土、曼谷粘土、Oslo粘土、Lela粘土、上海粘土、湛江粘土等。這些粘土雖有共性，但其個(gè)性對(duì)工程建設(shè)影響更為重要。

我國(guó)地域遼闊、巖土類別多、分布廣。以土為例，軟粘土、黃土、膨脹土、鹽漬土、紅粘土、有機(jī)質(zhì)土等都有較大范圍的分布。如我國(guó)軟粘土廣泛分布在天津、連云港、上海、杭州、寧波、溫州、福州、湛江、廣州、深圳、南京、武漢、昆明等地。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)上海粘土、湛江粘土和昆明粘土的工程性質(zhì)存在較大差異。以往人們對(duì)巖土材料的共性、或者對(duì)某類土的共性比較重視，而對(duì)其個(gè)性深入系統(tǒng)的研究較少。對(duì)各類各地區(qū)域性土的工程性質(zhì)，開(kāi)展深入系統(tǒng)研究是巖土工程發(fā)展的方向。探明各地區(qū)域性土的分布也有許多工作要做。巖土工程師們應(yīng)該明確只有掌握了所在地區(qū)土的工程特性才能更好地為經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。

2模型研究

本構(gòu)模型研究

       在經(jīng)典土力學(xué)中沉降計(jì)算將土體視為彈性體，采用布西奈斯克公式求解附加應(yīng)力，而穩(wěn)定分析則將土體視為剛塑性體，采用極限平衡法分析。采用比較符合實(shí)際土體的應(yīng)力-應(yīng)變-強(qiáng)度(有時(shí)還包括時(shí)間)關(guān)系的本構(gòu)模型可以將變形計(jì)算和穩(wěn)定分析結(jié)合起來(lái)。自Roscoe與他的學(xué)生(1958～1963)創(chuàng)建劍橋模型至今，各國(guó)學(xué)者已發(fā)展了數(shù)百個(gè)本構(gòu)模型，但得到工程界普遍認(rèn)可的極少，嚴(yán)格地說(shuō)尚沒(méi)有。巖體的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系則更為復(fù)雜�？磥�(lái)，企圖建立能反映各類巖土的、適用于各類巖土工程的理想本構(gòu)模型是困難的，或者說(shuō)是不可能的。因?yàn)閷?shí)際工程土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系是很復(fù)雜的，具有非線性、彈性、塑性、粘性、剪脹性、各向異性等等，同時(shí)，應(yīng)力路徑、強(qiáng)度發(fā)揮度、以及巖土的狀態(tài)、組成、結(jié)構(gòu)、溫度等均對(duì)其有影響。

       開(kāi)展巖土的本構(gòu)模型研究可以從兩個(gè)方向努力：一是努力建立用于解決實(shí)際工程問(wèn)題的實(shí)用模型；一是為了建立能進(jìn)一步反映某些巖土體應(yīng)力應(yīng)變特性的理論模型。理論模型包括各類彈性模型、彈塑性模型、粘彈性模型、粘彈塑性模型、內(nèi)時(shí)模型和損傷模型，以及結(jié)構(gòu)性模型等。它們應(yīng)能較好反映巖土的某種或幾種變形特性，是建立工程實(shí)用模型的基礎(chǔ)。工程實(shí)用模型應(yīng)是為某地區(qū)巖土、某類巖土工程問(wèn)題建立的本構(gòu)模型，它應(yīng)能反映這種情況下巖土體的主要性狀。用它進(jìn)行工程計(jì)算分析，可以獲得工程建設(shè)所需精度的滿意的分析結(jié)果。例如建立適用于基坑工程分析的上海粘土實(shí)用本構(gòu)模型、適用于沉降分析的上海粘土實(shí)用本構(gòu)模型，等等。筆者認(rèn)為研究建立多種工程實(shí)用模型可能是本構(gòu)模型研究的方向。

在以往本構(gòu)模型研究中不少學(xué)者只重視本構(gòu)方程的建立，而不重視模型參數(shù)測(cè)定和選用研究，也不重視本構(gòu)模型的驗(yàn)證工作。在以后的研究中特別要重視模型參數(shù)測(cè)定和選用，重視本構(gòu)模型驗(yàn)證以及推廣應(yīng)用研究。只有這樣，才能更好為工程建設(shè)服務(wù)。

3相互作用

不同介質(zhì)間相互作用

       李廣信(1998)認(rèn)為巖土工程不同介質(zhì)間相互作用及共同作用分析研究可以分為三個(gè)層次：①巖土材料微觀層次的相互作用；②土與復(fù)合土或土與加筋材料之間的相互作用；③地基與建(構(gòu))筑物之間相互作用〔2〕。

       土體由固、液、氣三相組成。其中固相是以顆粒形式的散體狀態(tài)存在。固、液、氣三相間相互作用對(duì)土的工程性質(zhì)有很大的影響。土體應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的復(fù)雜性從根本上講都與土顆粒相互作用有關(guān)。從顆粒間的微觀作用入手研究土的本構(gòu)關(guān)系是非常有意義的。通過(guò)土中固、液、氣相相互作用研究還將促進(jìn)非飽和土力學(xué)理論的發(fā)展，有助于進(jìn)一步了解各類非飽和土的工程性質(zhì)。

       與土體相比，巖體的結(jié)構(gòu)有其特殊性。巖體是由不同規(guī)模、不同形態(tài)、不同成因、不同方向和不同序次的結(jié)構(gòu)面圍限而成的結(jié)構(gòu)體共同組成的綜合體，巖體在工程性質(zhì)上具有不連續(xù)性。巖體工程性質(zhì)還具有各向異性和非均一性。結(jié)合巖體斷裂力學(xué)和其它新理論、新方法的研究進(jìn)展，開(kāi)展影響工程巖體穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)面幾何學(xué)效應(yīng)和力學(xué)效應(yīng)研究也是非常有意義的。

       當(dāng)天然地基不能滿足建(構(gòu))筑物對(duì)地基要求時(shí)，需要對(duì)天然地基進(jìn)行處理形成人工地基。樁基礎(chǔ)、復(fù)合地基和均質(zhì)人工地基是常遇到的三種人工地基形式。研究樁體與土體、復(fù)合地基中增強(qiáng)體與土體之間的相互作用，對(duì)了解樁基礎(chǔ)和復(fù)合地基的承載力和變形特性是非常有意義的。

       地基與建(構(gòu))筑物相互作用與共同分析已引起人們重視并取得一些成果，但將共同作用分析普遍應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)，其差距還很大。大部分的工程設(shè)計(jì)中，地基與建筑物還是分開(kāi)設(shè)計(jì)計(jì)算的。進(jìn)一步開(kāi)展地基與建(構(gòu))筑物共同作用分析有助于對(duì)真實(shí)工程性狀的深入認(rèn)識(shí)，提高工程設(shè)計(jì)水平�，F(xiàn)代計(jì)算技術(shù)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展為地基與建(構(gòu))筑物共同作用分析提供了良好的條件。目前迫切需要解決各類工程材料以及相互作用界面的實(shí)用本構(gòu)模型，特別是界面間相互作用的合理模擬。

4測(cè)試技術(shù)

       巖土工程測(cè)試技術(shù)不僅在巖土工程建設(shè)實(shí)踐中十分重要，而且在巖土工程理論的形成和發(fā)展過(guò)程中也起著決定性的作用。理論分析、室內(nèi)外測(cè)試和工程實(shí)踐是巖土工程分析三個(gè)重要的方面。巖土工程中的許多理論是建立在試驗(yàn)基礎(chǔ)上的，如Terzaghi的有效應(yīng)力原理是建立在壓縮試驗(yàn)中孔隙水壓力的測(cè)試基礎(chǔ)上的，Darcy定律是建立在滲透試驗(yàn)基礎(chǔ)上的，劍橋模型是建立在正常固結(jié)粘土和微超固結(jié)粘土壓縮試驗(yàn)和等向三軸壓縮試驗(yàn)基礎(chǔ)上的。測(cè)試技術(shù)也是保證巖土工程設(shè)計(jì)的合理性和保證施工質(zhì)量的重要手段。

       巖土工程測(cè)試技術(shù)一般分為室內(nèi)試驗(yàn)技術(shù)、原位試驗(yàn)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)等幾個(gè)方面。在原位測(cè)試方面，地基中的位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)測(cè)試，地下結(jié)構(gòu)表面的土壓力測(cè)試，地基土的強(qiáng)度特性及變形特性測(cè)試等方面將會(huì)成為研究的重點(diǎn)，隨著總體測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步，這些傳統(tǒng)的難點(diǎn)將會(huì)取得突破性進(jìn)展。虛擬測(cè)試技術(shù)將會(huì)在巖土工程測(cè)試技術(shù)中得到較廣泛的應(yīng)用。及時(shí)有效地利用其他學(xué)科科學(xué)技術(shù)的成果，將對(duì)推動(dòng)巖土工程領(lǐng)域的測(cè)試技術(shù)發(fā)展起到越來(lái)越重要的作用，如電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子測(cè)量技術(shù)、光學(xué)測(cè)試技術(shù)、航測(cè)技術(shù)、電、磁場(chǎng)測(cè)試技術(shù)、聲波測(cè)試技術(shù)、遙感測(cè)試技術(shù)等方面的新的進(jìn)展都有可能在巖土工程測(cè)試方面找到應(yīng)用的結(jié)合點(diǎn)。測(cè)試結(jié)果的可靠性、可重復(fù)性方面將會(huì)得到很大的提高。由于整體科技水平的提高，測(cè)試模式的改進(jìn)及測(cè)試儀器精度的改善，最終將導(dǎo)致巖土工程方面測(cè)試結(jié)果在可信度方面的大大改進(jìn)。