1區(qū)域土性

       經(jīng)典土力學是建立在無結(jié)構(gòu)強度理想的粘性土和無粘性土基礎上的。但由于形成條件、形成年代、組成成分、應力歷史不同，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分析了我國長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、動靜強度特性、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)。然而人們以往對砂的工程性質(zhì)的了解，主要根據(jù)對石英質(zhì)砂的大量室內(nèi)外試驗結(jié)果。周鏡院士指出：“眾所周知，目前我國評價飽和砂液化勢的原位測試方法，即標準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，特別是唐山地震中的經(jīng)驗。有的規(guī)程中用飽和砂的相對密度來評價它的液化勢。顯然這些準則都不宜簡單地用于長江中下游的片狀砂地層”。我國長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)，與標準石英砂的差異說明土具有明顯的區(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，但其個性對工程建設影響更為重要。

我國地域遼闊、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、有機質(zhì)土等都有較大范圍的分布。如我國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。以往人們對巖土材料的共性、或者對某類土的共性比較重視，而對其個性深入系統(tǒng)的研究較少。對各類各地區(qū)域性土的工程性質(zhì)，開展深入系統(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)濟建設服務。

2模型研究

本構(gòu)模型研究

       在經(jīng)典土力學中沉降計算將土體視為彈性體，采用布西奈斯克公式求解附加應力，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。采用比較符合實際土體的應力-應變-強度(有時還包括時間)關系的本構(gòu)模型可以將變形計算和穩(wěn)定分析結(jié)合起來。自Roscoe與他的學生(1958～1963)創(chuàng)建劍橋模型至今，各國學者已發(fā)展了數(shù)百個本構(gòu)模型，但得到工程界普遍認可的極少，嚴格地說尚沒有。巖體的應力-應變關系則更為復雜�？磥�，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，或者說是不可能的。因為實際工程土的應力-應變關系是很復雜的，具有非線性、彈性、塑性、粘性、剪脹性、各向異性等等，同時，應力路徑、強度發(fā)揮度、以及巖土的狀態(tài)、組成、結(jié)構(gòu)、溫度等均對其有影響。

       開展巖土的本構(gòu)模型研究可以從兩個方向努力：一是努力建立用于解決實際工程問題的實用模型；一是為了建立能進一步反映某些巖土體應力應變特性的理論模型。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)時模型和損傷模型，以及結(jié)構(gòu)性模型等。它們應能較好反映巖土的某種或幾種變形特性，是建立工程實用模型的基礎。工程實用模型應是為某地區(qū)巖土、某類巖土工程問題建立的本構(gòu)模型，它應能反映這種情況下巖土體的主要性狀。用它進行工程計算分析，可以獲得工程建設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用本構(gòu)模型、適用于沉降分析的上海粘土實用本構(gòu)模型，等等。筆者認為研究建立多種工程實用模型可能是本構(gòu)模型研究的方向。

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

3相互作用

不同介質(zhì)間相互作用

       李廣信(1998)認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層次：①巖土材料微觀層次的相互作用；②土與復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土的工程性質(zhì)有很大的影響。土體應力應變關系的復雜性從根本上講都與土顆粒相互作用有關。從顆粒間的微觀作用入手研究土的本構(gòu)關系是非常有意義的。通過土中固、液、氣相相互作用研究還將促進非飽和土力學理論的發(fā)展，有助于進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)合巖體斷裂力學和其它新理論、新方法的研究進展，開展影響工程巖體穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)面幾何學效應和力學效應研究也是非常有意義的。

       當天然地基不能滿足建(構(gòu))筑物對地基要求時，需要對天然地基進行處理形成人工地基。樁基礎、復合地基和均質(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、復合地基中增強體與土體之間的相互作用，對了解樁基礎和復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用于工程設計，其差距還很大。大部分的工程設計中，地基與建筑物還是分開設計計算的。進一步開展地基與建(構(gòu))筑物共同作用分析有助于對真實工程性狀的深入認識，提高工程設計水平。現(xiàn)代計算技術和計算機的發(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用本構(gòu)模型，特別是界面間相互作用的合理模擬。

4測試技術

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

       巖土工程測試技術一般分為室內(nèi)試驗技術、原位試驗技術和現(xiàn)場監(jiān)測技術等幾個方面。在原位測試方面，地基中的位移場、應力場測試，地下結(jié)構(gòu)表面的土壓力測試，地基土的強度特性及變形特性測試等方面將會成為研究的重點，隨著總體測試技術的進步，這些傳統(tǒng)的難點將會取得突破性進展。虛擬測試技術將會在巖土工程測試技術中得到較廣泛的應用。及時有效地利用其他學科科學技術的成果，將對推動巖土工程領域的測試技術發(fā)展起到越來越重要的作用，如電子計算機技術、電子測量技術、光學測試技術、航測技術、電、磁場測試技術、聲波測試技術、遙感測試技術等方面的新的進展都有可能在巖土工程測試方面找到應用的結(jié)合點。測試結(jié)果的可靠性、可重復性方面將會得到很大的提高。由于整體科技水平的提高，測試模式的改進及測試儀器精度的改善，最終將導致巖土工程方面測試結(jié)果在可信度方面的大大改進。