0.6 岩土力学的发展简介

岩土力学是随着人类工程建设的发展而逐渐形成的。人类的工程活动，早在公元前就开始了，我国的万里长城、都江堰工程、江杭大运河以及埃及金字塔都是古代伟大工程的代表。许多古代桥梁、宫殿、庙宇、楼阁、院塔的修建，还考虑到了地震和地下水的问题，选定了良好的基础，进行了合理的地基处理，采用了各种坚固美观的石料，使这些建筑物结实稳定，历千年而依然屹立。隋朝所建赵州石拱桥，把桥台砌筑在密实粗砂层上，基地压力达500～600kPa，1300年来沉降量很小；公元989年建造开封开宝寺木塔时，预见塔基土质不均匀，会引起不均匀沉降，施工时特意做成倾斜，在沉降稳定后自动修正。古代的劳动人民在工程建设中虽然积累了一定的岩土力学知识，但是直到20世纪20年代以后，岩土力学才得以快速发展，1925年美国土力学家太沙基发表土力学专著，使土力学形成一门独立的学科。岩石力学是一门新兴的学科，它在20世纪50年代才开始发展起来。

近年来，世界各国高坝（坝高大于300m）、高层建筑、高速公路、跨海跨河大桥、海底、海底隧道、长距离引水工程等巨型工程的兴建和多次强烈的地震破坏，为岩土力学的研究提出了许多课题。对区域地壳稳定性的研究、滑坡、泥石流、地裂缝、喀斯特地表塌陷、地面沉降及水库诱发地震等地质灾害的研究得以重视，并取得了较大的进展，产生了大批专著及研究成果。我国著名学者、中科院院士卢肇均及沈珠江在展望21世纪的学术论文中，对土力学的发展均作了很好的概况、总结与展望。

沈珠江院士将土力学的发展划分为两个阶段：

（1）古典土力学阶段：时间为1923—1962年，其标志是一个原理，即有效应力理论；两个理论，即饱和土固结理论和土体极限平衡理论。

（2）现代土力学阶段：时间为1963至今，其标志是一个模型，即本构模型；三个理论，即非饱和土固结理论、液化破坏理论和逐渐破坏理论；四个分支，即理论力学、计算土力学、实验土力学和应用土力学。其中理论土力学是龙头，它包括非饱和土固结理论、液化破坏理论和逐渐破坏理论；计算土力学是动脉，它包括确定性分析、非确定性分析及反演分析；实验土力学是基础。它包括土样室内试验、原位测试、模拟试验及离心模型试验；应用土力学是动力，它包括原位观测、工程实录、地基处理及专家系统等。

岩石力学近50多年来发展迅速，学术交流活动频繁，探讨问题的深度和广度都有新的突破，测试技术正在提高，与工程勘探和设计施工的结合日趋紧密。分析国内外的资料来看，有以下的进展和动向：

（1）重视工程地质宏观研究。岩石力学工作者在大量工程实践中，日益认识到发展岩石力学，一定要具备工程地质方面的知识，并借此来加强对岩体特征的宏观判断能力。事实上，世界上许多工程失事，大都不是由于计算错，而是由于对工程地质条件、岩体条件的宏观判断错误多造成的。因此在岩石力学研究中应加强工程地质实践，使两者紧密地结合在一起。

（2）大力发展岩体及岩石测试机检测技术。主要方法有：①试验方法的标准化和国际上的统一；②岩石力学的测试方法与地质勘探和设计施工配合更密切。一空多用的测试手段有了新发展，仪器设备的自动化和轻型化，以技术及采集处理的计算机程序化等都有很大的提高；③岩石（体）物理力学试验。地质力学模型、原位观测和数值分析三者之间有机的内在联系，愈来愈被人们所认识，因而通过工程实例的研究和根据监测资料的反分析来寻求岩体变形、破坏规律的分析方法也有了很大的发展。

（3）加强对岩石（体）基本性质的研究。大范围岩体及结构面的几何特征、本构关系以及破坏准则方面的研究有所进展。如在弹性模型、弹塑性模型、低温及最小主应力条件下的时间相关模型、大的天然不连续面的力学性状的模拟等方面均有不少成果。

（4）数值分析在岩石力学中的广泛应用。有限元法、边界元法、离散元法节理岩块模型、关键块体理论等已成为解决岩石力学问题的有力工具。

（5）强调岩石力学在工程上的应用。研究的重点转向地下工程。

（6）重视工程实例的总结以及现场的判断，加强专家系统的建立工作。

总的来说，岩石力学虽然发展很快，但这门学科远非成熟，现有的理论和方法还远不能满足解决工程设计问题的需要。因此，加强岩石力学研究，更快地推动学科的发展，是工程实践的客观要求。

实验、测试技术日新月异，利用计算机进行数值仿真计算，实时、动态、自动化监控建筑物的稳定性和变形，使岩土力学的研究更加活跃。

总之，岩土力学的应用，已深入到各行各业的工程中，以解决工程实际问题为目的是岩土力学的发展之路。