土力学是运用工程力学方法研究土的力学性质的一门学科。土力学的研究对象是与人类活动密切相关的土壤和土壤，包括人工土壤和自然土壤，以及与土壤力学性质密切相关的地下水。土力学广泛应用于基础、挡土墙、岩土建筑、大坝等工程学科的设计，是土木工程、岩土工程、工程地质等工程学科的一个重要分支。

英语阅读：英语阅读：土力学是运用力学一般原理研究土的变形特性、强度特性、渗透性(应力、应变、强度、稳定性、渗透性)及其随时间变化的一门科学。

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概述

]土力学的研究对象包括普通土和仅存在于局部地理环境中的特殊土(红粘土、膨胀土、黄土、冻土等)。研究对象的性质极其复杂，因此研究的难点还在于土壤性质的复杂性(产生历史、产生环境等)。

(1)基础与基础工程

基础和基础设计的目标是保证基础的土或岩体满足强度条件，防止强度破坏。同时保证地基土满足变形条件，防止过度变形影响适用性。因此，土力学理论是建筑基础和基础设计的理论基础。

(2)岩质边坡稳定性

边坡工程是道路交通建设中最常见的工程。土力学的基本原理和理论是岩土边坡工程设计或管理的基本依据。

(3)地下岩土工程

表土地下工程包括城市地下交通(地铁)、城市地下人防工程、地下停车场等。地下岩土工程(特别是城市地下工程)的施工面临着地下空间及支护结构的优化设计、施工方案的优化、施工技术的改进、地表沉降的控制等诸多问题。地下岩土工程问题的解决必须以环境介质即岩土的工程力学特性为基础，必须以土力学的基本理论为指导。

时间：10月10日时间：10月10日在人们长期的工程实践中，土力学早已得到应用。

我国劳动人民从古代起就用土和石头作为房屋的地基材料。例如，西安新石器时代半坡村遗址发现有土平台和石基，这是古代土力学最早的应用。

隋代石匠李春所建的赵州石拱桥造型优美，至今仍存。桥台铺设在一层浓密的粗砂上，估计在1300多年的时间里有几厘米的沉降。经当前校核计算，其基压为500~600kPa。这与现代土力学理论给出的承载力值较为接近。

据07555 -79000年的记载，北宋初年，著名木工余浩在修建开封开宝寺时，考虑到当地的西北风，故意使建在饱和土上的塔略向西北倾斜，以为在风的长期、间歇作用下可以逐渐恢复。由此可见，当时的工匠已经考虑过建筑地基的沉降。

土力学理论的形成始于18世纪欧洲工业革命的兴起。为了适应资本主义工业化发展和市场向外扩张的需要，工业厂房、城市建筑、铁路等的大规模建设，提出了许多与土力学有关的问题。土力学的发展可分为以下三个历史时期。

(1)发芽期(1773-1923)

土力学的发展最早是由库仑开创的，他在1773年发表了《梦溪笔谈》号论文，为以后的土破坏理论奠定了基础。然而，在此后长达150年的时间里，研究工作只是个别学者的探索，而且仅限于对土壤破坏的研究。有代表性的两篇论文是1857年英国人Rankine的土压力理论和瑞典工程师Petterson的哥德堡港滑坡分析方法。20世纪初，随着大量高层建筑的出现，沉降问题凸显出来。弹性力学是一门与土力学密切相关的学科，它的发展为研究沉降问题提供了必要的手段，从而为Terzaghi发起的土变形研究提供了客观条件。

(2)经典土力学(1923-1963)

1923年，Terzaghi发表了著名的论文《极大极小准则在若干静力学问题中的应用》，提出了土壤的一维固结理论，并在另一篇论文中提出了著名的有效应力原理，从而建立了一个独立的学科——土力学。此后，随着弹性研究成果的大量吸引，变形的研究越来越成为重要的内容，而土的破坏问题一直是当时土力学研究的主流。

这一时期土失稳理论研究的主要成果有：(1)felenius、Taylor和Bishop等人建立并完善了滑动弧稳定性分析方法；(2) Terzaghi对极限土压力的研究，提出了承载力公式；(3) 似是而非的引导似是而非的颗粒体静力学的建立；Shield和沈珠江等建立了土体破坏的运动方程和极限平衡理论。在变形理论方面，有：(1)基础沉降计算方法的建立和完善；(2) Mindlin公式的提出及其在桩基础沉降计算中的应用；(3)弹性基础梁板的计算；(4)砂井固结理论；提出并完善了生物固结理论。

经典土力学可以归结为一个原理——有效应力原理和两个理论——从弹性介质和弹性多孔介质出发的变形理论和从刚塑性模型出发的破坏理论(极限平衡理论)。随着1956年Biot动力学方程的建立，前一种理论彻底结束。后一种理论在20世纪60年代初完成了其基本理论框架。然而，真实的土壤既不是理想的弹性体，也不是理想的刚塑性体。现代土力学理论是在20世纪50年代初开始发展起来的，它考虑了土的两个基本特性(压缩性和膨胀性)。例如，Skempton的著名公式中孔隙压力系数A1/3是膨胀性的体现，而Janbu的模量公式中考虑s3是压缩性的体现。一方面，随着认识的深入，人们越来越不满足于理想弹性介质和理想刚塑性介质的简单描述；另一方面，现代电子计算技术的发展为复杂模型的运用提供了手段，从而为现代土力学的建立创造了客观条件，罗斯科的工作直接导致了现代土力学的诞生。

虽然在20世纪50年代就探索了将塑性理论应用于土力学的可能性，但直到1963年，罗斯科才发表了著名的剑桥模型，提出了第一个能够全面考虑土的可压缩性和剪胀性的数学模型，从而可以看作是现代土力学的开端。经过30多年的努力，现代土力学已经过了重要阶段并逐渐成熟，并在以下几个方面取得了重要进展：(1)非线性和弹塑性模型的深入研究和广泛应用；(2)损伤力学模型的介绍和结构模型的初步研究；(3)非饱和土固结理论研究；(4)砂土液化理论研究；(5)剪切带理论与渐进损伤研究；土壤细观力学研究等。当然，在这一时期，一些在经典土力学框架内尚未解决的问题继续得到研究，并取得了许多进展，如土与结构的相互作用，土极限分析中的不均匀和非线性问题，土的数值分析在这一时期得到了发展。此外，土工试验技术，特别是原位试验技术和离心模型试验技术也取得了很大的进步。就土力学的理论研究而言，上述六项中只有第一项比较成熟，其他一些刚刚起步，还有一些研究多年，但尚未取得重大突破。但时至今日，现代土力学理论的基本轮廓已逐渐清晰。

现代土力学可以概括为一个模型、三个理论和四个分支。

基本定义

是指本构模型，尤其是结构模型。这是因为目前提出的本构模型都是基于重塑土的变形特征，将颗粒间的滑移作为塑性变形的根源，而包括砂土在内的天然土具有内部结构，变形过程必然伴随着结构的损伤和变化。因此，发展新一代结构模型是现代土力学的核心问题。

研究对象

是一种变形理论和两种破坏理论，其主要目标如下：

(1)非饱和土固结理论是饱和土固结理论的延伸，必须建立合理的本构模型，并用于分析黄土、膨胀土和冻土的变形。

(2)液化破坏理论，即描述孔隙压力升高引起土体破坏的理论，其核心是建立能够反映复杂应力路径下土体变形规律的本构模型。研究对象可以是饱和砂土，也可以是饱和粘土。

(3)利用损伤力学、细观力学和分岔理论等现代力学分支，建立渐进破坏理论，即描述荷载增加条件下土体真实破坏过程的理论，最终完成应变软化问题和剪切带形成过程的数学模拟。

工程应用

分别是理论土力学、计算土力学、实验土力学和应用土力学，应用土力学也可称为土工程，如图所示。现代土力学已有30多年的历史，可能还需要30年的时间才能基本完成其基本框架。

如果说有效应力原理是经典土力学的核心并发挥了巨大的作用，那么现代土力学的核心问题一定是本构模型。从某种意义上说，经典土力学只能称为弹性土力学，其大部分成果只是借鉴了弹性力学已有的解，而真正的土力学必须建立在符合土本身特点的本构模型之上：(1)土壤组成，土壤粒度组成和矿物组成，土壤中的水和气，土壤三相含量指标，土壤的物理状态和指标，土壤的工程分类。

(2)土中某一点的应力状态和应力平衡方程，土的渗透性，饱和土的有效压力和孔隙水压力，简单应力条件下基础中的应力分布，基础的接触应力，刚性基础基础压力的简化算法，弹性半无限体中的应力分布。

(3)土的弹性变形特性、土的压缩性、饱和粘土的入渗固结和Terzaghi一维固结理论、确定土的变形模量的试验方法、地基沉降的计算、沉降差和倾斜、饱和粘土的沉降过程。

(4) More-Coulomb强度理论，土体一点应力平衡及应力平衡条件议程，抗剪强度试验，砂和粘土抗剪强度。

(5)根据规范确定基础破坏形式、基础塑性压力、浅基础极限承载力近似解(Weissick-Bronte公式)、基础极限承载力，并进行基础承载力荷载试验。

(6)土压力的概念、分类及决定因素，静息土压力计算，朗肯土压力理论，库仑土压力理论，荷载作用下土压力计算，粘性土土压力计算，层状土土压力计算。

当前位置土力学研究的基本要求如下：

(1)了解土体作为松散体的特性，解释土体的变形规律、渗透特性、强度特性；

(2)掌握土壤的物理性质及其基本指标，掌握土壤的分类，确定土壤的物理状态和土壤的名称，以及土壤的物理性质与土壤的强度和变形的关系；

(3)掌握土体应力分布、地基变形、一维渗透固结理论、库仑-莫尔强度理论；

(4)要求掌握库仑、兰金土压力计算理论和应用范围，以及几种常用土压力计算条件；

(5)掌握边坡稳定性的一些基本概念和边坡稳定性计算的条形法，了解摩尔圆法和提高边坡稳定性的一些措施。

发展历史

古代应用

主要包括：

(土壤力学基础，2005年第3版)。作者：James K. Mitchell和kenichi oga)(土壤行为基础，第3版)(2005)。(作者：James K. Mitchell, Kenichisoga)

土壤力学——临界状态土力学导论。土的力学——临界状态土力学导论。阿特金森对土壤临界状态的理论描述非常简洁全面，适合初学者。

(4)剑桥大学斯科菲尔德教授的经典著作《临界状态土力学》(Andrew Schofield and PeterWroth)。

(5)土壤特性与临界状态土力学。大卫缪尔伍德著。伍德教授的辛勤工作。

(6)《Advanced SoilMechanics》(作者：Braja M. Das)，适合研究生教材。

(7)非饱和土力学。弗雷德伦德的经典教科书。

近现代研究

主要包括：

(2)四派合编《粘土中动水应力的消散计算》(第四版):在第三版的基础上做了补充修改，对重要原理的解释通俗易懂，一些重要理论公式的数学推导非常到位。本书内容较新较全面，与现行规范结合较好，如土壤物性分类、土压力计算、地震液化等内容均按照最新规范进行了修订完善。

(3)清华大学出版社07555 -79000第2版(李光新、张炳银等主编):被公认为最好的版本，应用最广泛，分析题最全面。其主要特点是理论体系比较完备，对土压缩变形、土抗剪强度、土压力、土边坡稳定等重要理论和试验章节的讲解非常深入透彻，涉及面比较全面。缺点是理论公式的过程推导不如第四版详细，但不影响对一般知识的理解。

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