郭建強(qiáng)

摘要：土力學(xué)是一本實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，是土木工程的重要分支，有其固有的特點(diǎn)和規(guī)律。分析了土力學(xué)教學(xué)過程中基礎(chǔ)理論、試驗(yàn)與測(cè)試、工程應(yīng)用及仿真分析內(nèi)容條塊分割，教學(xué)內(nèi)容的更新滯后、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)不受重視、課程內(nèi)容偏于陳舊等問題；根據(jù)土力學(xué)的相關(guān)特點(diǎn)指出為了培養(yǎng)合格土木工程師，在今后土力學(xué)教學(xué)過程中，應(yīng)充實(shí)試驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、擴(kuò)寬理論知識(shí)及加強(qiáng)理論與實(shí)際聯(lián)系。

關(guān)鍵詞：土力學(xué)；教學(xué)改革；試驗(yàn)研究；課堂教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）22-0116-02

一、土力學(xué)教學(xué)改革的意義

土力學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，研究對(duì)象為工程建設(shè)活動(dòng)密切相關(guān)的土體，被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、擋土構(gòu)筑物、土工建筑物、水工建筑物（土石壩）、邊坡、基坑及隧道等設(shè)計(jì)中，是土木工程的重要分枝，有其固有的特點(diǎn)和規(guī)律。

土力學(xué)發(fā)展可分為三個(gè)階段：18世紀(jì)中葉以前土力學(xué)發(fā)展以感性認(rèn)識(shí)為主，在此階段涌現(xiàn)重要影響的建筑物。比如，中國的萬里長(zhǎng)城、京杭大運(yùn)河及大型宮殿等偉大建筑物；古埃及和巴比倫農(nóng)田水利工程；古羅馬的橋梁工程和腓尼基的海港工程等。第二階段始于工業(yè)革命時(shí)期，在此期間，提出了至今仍在廣泛應(yīng)用的土力學(xué)理論。比如，法國科學(xué)家?guī)靵鎏岢龅耐恋目辜魪?qiáng)度理論和土壓力理論；法國的Darcy提出的滲透定律；法國的布辛內(nèi)斯克提出的半無限彈性體中應(yīng)力分布的計(jì)算公式。通過工程實(shí)踐的積累，對(duì)土的強(qiáng)度、土的變形和土滲透性等課題做了初步的理論探討。第三階段始于20世紀(jì)初，通過巨大工程的興建、地基勘探、土工試驗(yàn)、監(jiān)測(cè)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，促使人們開展理論研究并系統(tǒng)地總結(jié)實(shí)驗(yàn)成果，特別是太沙基提出的有效應(yīng)力原理，使土力學(xué)成為一門獨(dú)立學(xué)科的重要標(biāo)志。

由于越江跨海隧道、交通運(yùn)輸工程、城市建設(shè)和人類向地下空間發(fā)展的需要，工程的規(guī)模越來越大，所涉及的土力學(xué)問題也越來越復(fù)雜。19世紀(jì)是橋的世紀(jì)，橋是現(xiàn)代人非常熟悉的建筑，他在人們的交通道路中是必不可少的一項(xiàng)建筑。從19世紀(jì)開始，中國開始有了橋，這也為中國的交通帶來了非常便利的交通條件。讓中國人民告別了船只運(yùn)輸，更多地方便大家的出行。同時(shí)橋的建立也是中國土工力學(xué)應(yīng)用的一個(gè)突破；20世紀(jì)是高層建筑的世紀(jì)，進(jìn)入20世紀(jì)以來，由于建筑面積的大片減少，以及國家對(duì)于建筑面積的變革，那么高層建筑出現(xiàn)在了開發(fā)商的眼界，從此中國開啟了高層建筑的年代。高層建筑的出現(xiàn)，也促進(jìn)了中國新興城市出現(xiàn)的腳步，使得中國的經(jīng)濟(jì)和國民的生活得到了進(jìn)一步的提高，為中國建設(shè)具有中國特色的新中國打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。21世紀(jì)為了節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，人類必須大量利用地下空間，21世紀(jì)對(duì)人類來說是地下空間的世紀(jì)。城市地下空間開發(fā)用于最多的莫過于地鐵了。翻開巴黎、倫敦、紐約和日本東京、大阪等城市的地鐵線路圖，密如蛛網(wǎng)。這些城市的地鐵占城市交通總量的相當(dāng)大份額，四通八達(dá)，方便快捷，不僅大大減少了地面交通流量，還在速度上占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。我國城市地下空間利用近年來有了較大發(fā)展，一些城市先后開建了地鐵，建設(shè)了地下商場(chǎng)、地下旅館、地發(fā)電廠、地下娛樂設(shè)施等，但與國際上發(fā)達(dá)國家相比，還有一定差距。

土體不僅為一般材料，更重要的是一種地質(zhì)結(jié)構(gòu)體，它具有非均質(zhì)、非連續(xù)、非線性及復(fù)雜的加卸載條件和邊界條件，這使得土力學(xué)問題通常無法用解析方法簡(jiǎn)單求解，而拓寬專業(yè)口徑成為教學(xué)改革的一大趨勢(shì)，學(xué)生在校期間不斷增加基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容，以擴(kuò)大知識(shí)面，這使得用于專業(yè)課程教學(xué)的學(xué)時(shí)越來越少。土力學(xué)課程具有涉及學(xué)科內(nèi)容廣、經(jīng)驗(yàn)公式多、試驗(yàn)內(nèi)容多且操作復(fù)雜等特點(diǎn)，再加上近年來新技術(shù)、新理論、新工程問題不斷涌現(xiàn)，造成教學(xué)學(xué)時(shí)少與教學(xué)內(nèi)容廣泛之間的矛盾。

二、土力學(xué)學(xué)科特點(diǎn)

“從實(shí)踐中來，到實(shí)踐中去”，是實(shí)用性很強(qiáng)的土力學(xué)的發(fā)展的必由之路。

1.隨著對(duì)土物理力學(xué)特性認(rèn)識(shí)的深入及工程經(jīng)驗(yàn)積累，許多問題已不能借助于經(jīng)典土力學(xué)理論或彈塑性本構(gòu)理論來解決，人們開始從細(xì)觀結(jié)構(gòu)上對(duì)土的工程特性進(jìn)行研究。

2.基于土的三相性、非均勻性及各向異性，嘗試?yán)秒S機(jī)理論對(duì)土的同城特性進(jìn)行研究。

3.隨著計(jì)算理論與信息技術(shù)的發(fā)展，復(fù)雜大型工程可通過數(shù)值仿真計(jì)算方法，預(yù)測(cè)將來發(fā)展趨勢(shì)。

4.隨著觀測(cè)數(shù)據(jù)的積累，工程與科研界開始注意到室內(nèi)土樣試驗(yàn)的結(jié)果往往與實(shí)際情況相差較大，因此，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)/原位試驗(yàn)正成為土力學(xué)的一個(gè)重要組成部分；另外，離心模型試驗(yàn)正在逐步成長(zhǎng)為土力學(xué)的一個(gè)重要分支。

5.“邊設(shè)計(jì)——邊觀測(cè)”是Terzaghi和Peck提出的一種研究方法，當(dāng)今可將其稱之為信息化施工，隨著觀測(cè)手段與計(jì)算設(shè)備進(jìn)步，信息化施工必將成為土力學(xué)的一個(gè)重要授課內(nèi)容。

6.基礎(chǔ)理論、試驗(yàn)與測(cè)試、工程應(yīng)用及仿真分析實(shí)際上互為補(bǔ)充，而現(xiàn)在很多教材將這些內(nèi)容條塊分割，沒有將理論和實(shí)踐應(yīng)用把這三部分內(nèi)容串聯(lián)起來，僅僅是為編書而編書，造成任課教師授課難，學(xué)生學(xué)習(xí)枯燥，學(xué)習(xí)效果差。

7.教學(xué)內(nèi)容更新滯后、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)不受重視、課程內(nèi)容偏于陳舊。近年來，新科技、新理論、測(cè)試技術(shù)與數(shù)值模擬計(jì)算等發(fā)展迅速，而這些新變化并未在教學(xué)中出現(xiàn)，教學(xué)內(nèi)容更新程度遠(yuǎn)落后于本學(xué)科發(fā)展。

三、土力學(xué)教學(xué)改革方向漫談

針對(duì)新形勢(shì)，土力學(xué)教學(xué)改革過程中，可重點(diǎn)在以下三個(gè)方面加強(qiáng)研究：

1.充實(shí)試驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。土力學(xué)是實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，要求學(xué)生對(duì)能夠通過觀察、測(cè)試、分析等方法對(duì)巖石工程問題有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，通過積累最后形成土力學(xué)存在工程問題的基本概念。在基本概念掌握的基礎(chǔ)上，介紹土力學(xué)新的測(cè)試技術(shù)與監(jiān)測(cè)技術(shù)，比如微震技術(shù)、離心模型試驗(yàn)等。這促使使學(xué)生能夠從微觀角度理解巖土工程問題發(fā)生的本質(zhì)。

2.拓寬理論知識(shí)。比如，21世紀(jì)初期，CAD輔助制圖在我國大學(xué)生當(dāng)中還未普及，能夠熟練掌握這一方法學(xué)生可為鳳毛麟角，但是，今天甚至剛剛進(jìn)入大學(xué)求學(xué)的大學(xué)生都可以熟練運(yùn)用CAD進(jìn)行各種建筑設(shè)計(jì)，由此可見，技術(shù)進(jìn)步對(duì)課堂教學(xué)影響。當(dāng)前，數(shù)值計(jì)算已廣為應(yīng)用于巖土工程穩(wěn)定及變形分析中，不僅是大工程項(xiàng)目，甚至“小”項(xiàng)目開始引入數(shù)值計(jì)算。因此，土力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容對(duì)這一新形勢(shì)應(yīng)有所體現(xiàn)，從而使大學(xué)本科畢業(yè)生，在將來工作、研究過程中具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

3.加強(qiáng)理論與實(shí)際聯(lián)系。土力學(xué)主要是面向工程建設(shè)的，隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模不斷增大，各類工程中遇到了許多亟待解決的新問題，特別是隨著人們對(duì)于環(huán)境、生態(tài)和資源的認(rèn)識(shí)及重視，各種土力學(xué)新知識(shí)、新技術(shù)、新工藝在工程建設(shè)中得到了大量應(yīng)用。例如：濕陷性黃土地區(qū)工程建設(shè)、南水北調(diào)、地鐵施工過程中土力學(xué)問題等。這要求大學(xué)應(yīng)加強(qiáng)與企事業(yè)單位或社會(huì)團(tuán)體的合作，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)土力學(xué)知識(shí)在解決實(shí)際工程問題中作用的認(rèn)識(shí)。

可見，土力學(xué)的教學(xué)改革是我們必須要做的項(xiàng)目。由于目前各個(gè)學(xué)校的教學(xué)條件參差不齊，所以個(gè)人認(rèn)為在學(xué)校能力范圍的基礎(chǔ)上，對(duì)于教學(xué)進(jìn)行改革。我們能力范圍內(nèi)的，拓寬學(xué)生的理論知識(shí)，讓學(xué)生能夠更多方面地去了解本專業(yè)的內(nèi)容，以便將來在就業(yè)時(shí)能夠更從容地解決一些偏難問題，其二，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，與各建筑工地相聯(lián)系，讓學(xué)生工學(xué)結(jié)合，在實(shí)踐中掌握知識(shí)，理解知識(shí)內(nèi)涵，為國家的進(jìn)一步建設(shè)培養(yǎng)出更能適合目前國家需要的實(shí)用性人才。

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Soil mechanics teaching reform to ramble

Guo Jian qiang

（guizhou university institute of civil engineering，guizhou guiyang 550025）

Pick to：soil mechanics is a practical subject，is an important branch of civil engineering，has its inherent characteristics and laws. Analyzes the basic theory in the process of soil mechanics teaching，experiment and test，engineering application and content of the simulation analysis regional segmentation，update teaching content lag，practice teaching link is not respected，curriculum content should be old，etc.；According to the characteristic of the soil mechanics in order to cultivate qualified civil engineers，in the process of soil mechanics teaching in future，should enrich the contents of experiment teaching，widen the theoretical knowledge and strengthen the link theory with practice.

Key words：soil mechanics；The teaching reform；Experimental study；Classroom