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摘要：土力学是一门实践性很强的学科，研究对象为工程建设活动密切相关的土体，被广泛应用于基础设计、挡土构筑物、土工建筑物、水工建筑物（土石坝）、边坡、基坑及隧道等设计中，是土木工程的重要分枝，有其固有的特点和规律。鉴于此，文章主要针对土力学理论的发展和面临的挑战进行了分析，以供借鉴。
关键词：土力学理论；发展；面临问题；发展方向
1导言
土力学是土木工程的重要分支，有其固有的特点和规律。文章分析了当前并未形成严格、统一与完备的土力学理论、处理非饱和土问题方式不完善、多种环境载荷效果下，多场耦合一致与完备的理论并未构成等问题；并指出为了未来发展的预测，希望为土力学理论未来的发展提供有利论证。
2土力学理论的发展
土力学发展可分为几个阶段：18世纪中叶以前土力学发展以感性认识为主，在此阶段涌现重要影响的建筑物。比如，中国的万里长城、京杭大运河及大型宫殿等伟大建筑物；古埃及和巴比伦农田水利工程；古罗马的桥梁工程和腓尼基的海港工程等。第二阶段始于工业革命时期，在此期间，提出了至今仍在广泛应用的土力学理论。比如，法国科学家库仑提出的土的抗剪强度理论和土压力理论；法国的Darcy提出的渗透定律；法国的布辛内斯克提出的半无限弹性体中应力分布的计算公式。通过工程实践的积累，对土的强度、土的变形和土渗透性等课题做了初步的理论探讨。第三阶段始于20世纪初，通过巨大工程的兴建、地基勘探、土工试验、监测及计算机技术的发展，促使人们发展理论研究并系统地总结实验成果，特别是太沙基提出的有效应力原理，使土力学成为一门独立学科的重要标志。第四阶段。此时，最突出的工作是用新的非线性应力应变关系代替过去的理想弹塑性体。随着应力应变模型建立，以此为基础建立了新的理论体系。1957年，D.C.Drucker提出了土力学与加工硬化塑性理论，对土的本构模型研究起了很大的推动作用。许多学者纷纷进行研究，并召开多次学术会议，提出了各种应力应变模型。如在工程中常用的邓肯-张模型、英国剑桥模型等。我国在这个阶段也进行了很多工作，如清华大学黄文熙模型、南京水利科学研究院沈珠江模型和河海大学殷宗泽模型等。这些模型都是对土的非线性应力-应变规律提出数学描述，并用土的实际情况相验证。
由于越江跨海隧道、交通运输工程、城市建设和人类向地下空间发展的需要，工程的规模越来越大，所涉及的土力学问题也越来越复杂。19世纪是桥的世纪，桥是现代人非常熟悉的建筑，他在人们的交通道路中是必不可少的一项建筑。当代土力学可以归结为一个模型、三个理论和四个分支。一个模型即本构模型，特别是指结构性模型。这是因为迄今为止所提出的本构模型都是从重塑土的变形特点出发的，并把颗粒之间的滑移看作塑性变形的根源，而包括砂土在内的天然土类都具有内部结构，变形过程必然伴随着结构的破坏和改变。因此发展新一代的结构性模型是现代土力学的核心问题。
“从实践中来，到实践中去”，这是任何学科发展的必由之路，当然也是实用性很强的土力学的发展的必由之路。固结理论是从地基沉降计算的需要出发而建立起来的，在指导地基设计中得到不断发展和完善，便是对这一命题的最好说明。
3土力学理论面临的挑战
3.1并未形成严格、统一与完备的土力学理论
土力学的发展，总结现有的土力学理论，尽管研究内容较多，但并未构成一个相对完善的理论体系，通常是处于一种半理论、半经验的发展阶段。具体表现为：在大多数的理论效果傍边，假定渗流、变形以及强度三者之间并无明显的关联性，并且渗流与变形的发生同样是根据不同假定生成。这种现象的产生和出现，使得土力学各个章节之间短少有机的一致与和谐；基础的研究公式与方式随处可见；经验、工程判别等还能够发挥出主要效果。上述要素的发生，在一定程度上影响着土力学的根本范畴，尽管理论研究效果逐渐完善，但在本质上并未构成一个完整统一的土力学理论体系，还有待于进一步归纳理论知识的研究。
3.2处理非饱和土问题方式不完善
传统土力学理论只适用于解决饱和土的问题，其规律也是根据饱和土试验得出。然而工程中遇到饱和土的情况十分罕见，即使是软土地区，其表层土也不会是饱和的。将处理饱和土的方法应用于非饱和土不是很妥当，因为土的特性随其含水量有很大的不同，如膨胀土遇水后体积会膨胀，而失陷性黄土遇水后体积会收缩，而且它们的强度也会因遇水而降低。根据调查资料显示，世界上超过60%以上的国家正在受到非饱和土带来的工程危害。基于此，一般环境下的非饱和土的行为研究并不够充分，认知不够全面。
3.3多种环境载荷作用下，多场耦合统一与完备的理论并未形成
关于多环境载荷作用下对于多场耦合的研究，已不在是一种单纯的理论研究内容，已经成为国内外的研究难题。土力学涉及到的各项环境因素较多，包括土体应力、渗流以及温度等变化。对该问题的研究，能够有效解决多种工程问题。传统的多场耦合通常是基于主观视角下进行探索，缺乏严格统一的基础与标准，进而使得这种理论在工程领域的应用过程中无法发挥出实效。
4土力学发展方向预测
土力学是研究土体特性的学科，土是经过漫长的地壳运动而形成的，不同地域的土其成分有很大的差异，即使是同一地方的土因所处的地层不同性质而相差很大，而且土的构造和结构对土的性质也有至关重要的影响，因此土的特性很强。土有的时候是饱和的，有的时候是不饱和的，有时可以看成是连续的介质，有时又不能看成连续的介质，它具有弹性、粘性和塑性等性能，这些都说明了土体的性质十分复杂。因此研究土力学需要采用理论、试验相结合的方式。
4.1土的微观和细观研究
土是由固、液、气三相组合而成，土颗粒之间固液气三相的相互作用决定了土的力学性质区别于其他一切材料。土体强度、变形的宏观规律是与其微观结构直接相关的，通过微观试验研究，以探究土的非线性、弹塑性、各向异性、流变性等问题，可以更清楚的认识宏观规律的机理，从而初步把握其宏观规律。因此，微观和宏观相结合有可能使土体力学特性的研究出现转机。
4.2土体的原位试验和无损探测
室内试验和原位试验之间存在着不可忽视的差别，室内试验时，压缩模量是在无侧向变形条件下测出的，而土的初始应力状况与沉积条件有关；在完全相同的条件下测量土的沉降量，试验结果表明压缩模量越大的土，它的计算沉降和实测沉降相差越大。现有原位实验方法如标准贯入试验，触探试验只能用于小型工程，钻孔取土愈深，土的结构破坏愈大，试验结果的可靠度也就越差。因此发展更加先进的测探技术，可以克服取土后土结构的巨大变化和应力状态的改变，能大大提高试验结果的精确性。
4.3非饱和土的研究
非饱和土力学理论之所以没能像饱和土力学理论一样同步发展，最主要的原因是影响非饱和土性质因素众多，关系复杂，它很难像饱和土那样找出应力应变之间一一对应的关系。此外非饱和土特性测试技术难度比饱和土大得多，这进一步制约了非饱和土理论的发展。由于非饱和土中存在气体，较之饱和土性质大有区别而且更加的复杂，研究非饱和土中固、液、气之间的相互影响关系成为解决非饱和土问题的重要出路。今后非饱和土的研究将着重于土体表面吸力的测定，土-水特征性能表征等方面。
5结论
总而言之，土力学既是一门科学，又是一门艺术。在工程实践经验中土力学具有不可替代的重要意义。我们凭借现有知识，对相关辅助的资料进行查阅与整理，对土力学理论的基本发展，面临挑战及土力学发展方向预测等内容进行了分析，进而旨在提出土力学理论当中真正面临的相关问题及挑战，为理论上有效解决上述问题做出探索。
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