土力学发展中的本构模型及理论

土的本构模型是现代土力学的基本方程，土的本构模型的研究在世界范围内都受到了极大的重视，历经40多年的研究工作已成为现代土力学理论的关键性问题和标志。沈珠江院士在《关于土力学发展前景的设想》[38]一文中把现代土力学的研究内容划分为如图1.3.1所示，由图可见，现代土力学可能发展的各个分支无不需要以本构模型为基础，可见土的本构模型的重要性。国内外在土的本构关系方面也已出版了多本有关方面的著作[19，40～44，109，113]。土的本构关系研究中，真正在实际工程中得到广泛应用的模型虽然很少，但这一工作使人们认识土体这一复杂材料的应力应变和其他力学特性的机理和规律达到了一个前所未有的深度。大量的试验成果、工程观测资料和理论上探讨的成果，对于人们分析描述和解决复杂的工程问题，对于人们今后在岩土工程中的实践，将起巨大的指导作用。另一方面，由于土体力学特性的复杂性，对土的本构模型及理论的研究，正如袁建新研究员对岩土力学发展所评价的那样[39]，在不远的将来，很可能超越岩土介质本身。这是因为随着科学技术的迅速发展，多种多样的类岩类土的人造材料可能会相继出现，正如现在岩土类材料的本构模型建立于以金属简单材料为基础而建立的经典本构理论那样，随着土体本构关系研究的深入和发展，建立于土体这样复杂介质基础上的本构理论，将会为其他复杂材料本构模型的建立提供更好的理论基础，因为建立于简单金属材料的经典理论在表述像土体这样复杂材料的本构关系仍存在很大的局限性，因此，土的本构模型与理论的研究，不但为现代土力学的建立提供基础，也将为未来其他材料提供重要的理论基础，也许会发展成为一种新的学科分支——材料本构理论及模型。

图1.3.1 现代土力学划分（沈珠江，1994）(www.xing528.com)

总而言之，土的本构模型的研究虽历经了40多年，也提出了为数众多的模型，并已用于解决了一些实际工程问题，但由于土的力学特性的复杂性，距对土性的充分描述和在工程中广泛应用还有很长的路程和大量的工作。而建立合理的土体本构模型又是进行科学的岩土工程分析的前提，加之新材料的出现以及其他复杂工程材料的需要，因此，无论是对发展土力学和材料力学，工程材料本构模型和理论的研究都将具有重大的理论和应用意义。