土力學

　　工程力學的一個分支學科，主要用於土木、交通、水利等工程，從土的應力、應變和時間關係出發，研究地基承載力、側壁土壓力、土體變形和邊坡穩定性等課題。土力學研究的物件是位於地殼表面數米至百餘米深度範圍內土層的力學問題。與土力學相鄰近的有關學科，在地質方面有工程地質學，在巖層方面有巖體力學。土力學、工程地質學、巖體力學綜合用於工程實際又稱為巖土工程。

　　歷史和發展　土力學的發展過程，，大致可劃分為三個時期：

　　奠基時期　遠在幾千年以前，中國和其他文明古國在興修河堤和宮殿的工程中，已經開始用夯實土築堤和用木樁加固地基，從生產實踐中逐步積累有關土力學的知識和經驗。C.-A.de庫侖1773～1776年間提出土的抗剪強度法則和擋土墻土壓力計算理論，W.J.M.蘭金1857年提出土在塑性平衡狀態下的應力計算理論，K.泰爾紮吉(一譯太沙基)1923～1925年間提出土的有效應力概念和一維固結理論，W.費萊紐斯和D.W.泰勒1927～1937年間發表土坡穩定性的圓弧滑動分析方法。與此同時，土的鉆探和原狀取樣技術以及三軸試驗技術不斷發展。泰爾紮吉1925年寫成《土力學》專著，繼之於1942～1948年間寫成《理論土力學》和《工程實用土力學》。土力學於20世紀30年代開始成為各大學土建、水利系的必修學科之一。

　　發展時期　20世紀40～60年代，在土的基本性質方面，對於各種特殊土以及土的應力狀態、應變數值、孔隙水壓、加載速度、主應力方向等復雜因素所產生的影響發表瞭大量的研究報告，從而加深瞭對於土的力學性質的瞭解，並使三軸試驗所測定的力學指標更接近實際。在計算理論方面，開始將散體靜力學、流變學引入土力學的計算研究。並對三維固結作用、土中水滲流作用、滑坡長期作用的機理等問題有瞭大量研究報告和論著。在此期間，土動力學由於地震災害而日益受到重視。但是，由於一般的數學解析方法不可能包括所有的復雜因素，土力學在生產工作中的計算理論一般采用彈性力學的假定。並以經驗判斷作為考慮復雜因素的輔助或補充。

　　新時期　70年代以來，由於電子計算機的普及和應用，過去用解析方法所難以計算的復雜土力學問題，如非均勻介質、非線性材料性狀、現場應力條件、材料性質的空間和時間變化等，現在已有可能用數值分析方法加以計算。與此同時，對土的應力、應變和時間之間的關系，即本構關系的描述，已提出100多種數學模型，包括線彈性、非線性、彈塑性、粘彈性、粘塑性、反復荷載等各種模型。對於每一種新的數學模型，目前正在研究與之有關的新參數，並在工程實際中進行觀測驗證。由於測定新參數的技術復雜，並且觀測驗證的工作需要較長時間。這些研究工作還正在進行中。

　　學科內容　

　　土的物理力學性質　研究土的礦物化學性質，土的結構、分類、物理和力學性質、本構關系，它們之間的相互聯系，以及進行這些研究工作所必需的勘探技術、取樣技術、室內和野外的土工試驗技術等（見土和土體、土的工程性質、土工試驗和現場原型觀測）。

　　土與建(構)築物的相互作用　研究土與各種建(構)築物接觸面上的應力和變形，包括天然地基、樁基、沉井、擋土墻、地下洞室、錨桿等建（構）築物的作用和有關土體的變形，以及進行這些研究工作所采取的數學模型、參數測定和數值分析方法等（見土體應力、土體的壓縮和變形、土壓力、土體固結理論、土的抗剪強度、土的力學模型）。

　　土體穩定性　研究土坡和地基的極限平衡和長期穩定性，包括路堤、土壩以及與之有關的土中水滲流、土的流變和長期強度等（見土坡穩定分析、土的滲透性、地基極限承載力）。

　　土體動力學　研究土體在動力作用下的變形和穩定性，包括機器振動、地震、爆炸、車輛、風、波浪等引起的振動對於地基、土壩、路基和擋土墻的影響等（見土的動力性質、砂土液化）。

　　

參考書目

　K.太沙基著，徐志英譯：《理論土力學》，地質出版社，北京，1960。(K.Terzaghi，Theoretical Soil Mechanics，John Wiley &Sons，New York，1943.)

　K.太沙基、R.B.潑克合著，蔣彭年譯：《工程實用土力學》，水利電力出版社，北京，1960。(K.Terzaghiand R.B.Peck，Soil Mechanics in Enɡineerinɡ Practice，John Wiley &Sons，New York，1948.)

　C.R.Scott，Developments in Soil Mechanics，Vol.1，Applied Science Pub.，London，1978.