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伟大的岩土工程师(外国篇)

分类:
技术交流
发布时间:
2022/02/17
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【摘要】:
四位伟大的岩土工程师创立了土力学的四大基本理论:①有效应力原理(太沙基,1936);②达西定律(达西,1856);③单向固结理论(太沙基,1924年)④莫尔-库伦强度理论(库伦,1773;莫尔,1910)。他们奠定了土力学的基础!

伟大的岩土工程师(外国篇)

 

 

太沙基
太沙基

卡尔·太沙基——公认的土力学之父,1883年10月2日生于布拉格(当时属奥地利),美籍奥地利土力学家。1904年和1912年先后获得格拉茨(Graz)工业大学的学士和博士学位。1963年10月25日死于美国马萨诸塞州的Winchester。

其早年从事土工问题合理分析方法的研究。研究成果于1925年发表在他著名的同时也使国际上第一本《土力学》专著中,该书标志着土力学这一学科的诞生。

太沙基不仅促使了土力学的诞生,而且他终身为土力学研究事业奋斗,对土力学的发展起到了巨大深刻的影响。就在他去世的两天前,还在为他的专业论文而努力工作。太沙基在许多方面都对土力学做出了重要贡献,特别是在有效应力原理、土的固结理论、基础工程的设计与施工及围堰分析和滑坡机制等方面做出了奠基工作。不过,太沙基最终要的贡献还是他处理工程问题的方式,这是他一直怼岩土工程师所教导和阐释的。

人物成就:

①国际土力学与地基基础学会从第一届(1936年)到第三届(1957年)主席。

②发表了两部经典专著《理论土力学》和《工程实用土力学》,直到现在还对岩土工程的理论和应用产生巨大的影响。

达西

Henry Darcy(1803-1858),达西于1803年6月10日出生在法国第戎(Dijon)。在他的少年时期正值国内政局动荡,因此其学业也不很稳定。

1821年,18岁的达西进入巴黎工艺学校(Polytechnic School)学习,2年后入巴黎路桥学校(School of Bridges and Roads),该校属法国帝国路桥工兵团,法国许多世界级的科学家,如皮托(Pitot)、圣文南(Saint-Venant)、科里奥利(Coriolis)、纳维叶(Navier)等都出自该校,其中一些还在该校任教。

达西的一项杰出成就是第戎供水系统的建造。19世纪上半叶,大多数城市都没有供水和排水系统,供水依靠马车从城市附近的河流、井、泉取水运送。1839~1840年,达西设计和主持建造了第戎镇的供水系统,它甚至比巴黎的供水系统早了20年。为了感谢达西对家乡的贡献,人们将该镇的中心广场以他的名字命名。达西拒绝了镇上欲付给他的高额补偿,他最终得到的好处是他本人及亲属可免费用水。

1855年达西利用常水头试验装置,对均匀砂土进行了大量一维渗透试验,得出了层流条件下,土中水渗透速度与水头损失之间关系的渗流规律,创立了著名的达西定律。

人物成就:

①法国第戎供水系统的建造。

②创立了土的渗流定律。

库伦

Charles-Augustin de Coulomb(1736 -1806)是法国力学家、物理学家。1736年6月生于昂古莱姆,1806年8月23日于巴黎逝世。曾就学于巴黎马扎兰学院和法兰西学院,服过兵役。库伦的一生非常辉煌,他在1774年当选为法国科学院院士。于1784年出任供水委员会监督官,后又担任地图委员会监督官。1802年,法皇拿破仑又任命他为教育委员会委员,1805年升任教育监督主任。

库伦直接从事工程实践,并善于从中归纳出理论规律。他对力学有多方面的贡献。他最 早给出挡土墙竖直面所受土压力的计算公式及砂土的强度公式,指出矩形截面梁弯曲时中性 轴的位置和内力分布。

其实,土力学的发展当以库伦首开先河,当时的土力学正处于萌芽期,他在1773年发表了论文《极大极小准则在若干静力学问题中的应用》,并根据试验创立了著名的砂土抗剪强度理论,为今后的土体破坏理论奠定了基础。

人物成就:

①1774年当选为法国科学院院士。

②开创土力学发展的先河。

莫尔

Christian Otto Mohr,于1835年生于德国北海岸的Wesselburen,16岁入Hannover技术学院学习。毕业后,在Hannover和Oldenburg的铁路工作,作为结构工程师,曾设计了不少一流的钢桁架结构和德国一些最著名的桥梁。他是19世纪欧洲最杰出的土木工程师之一。与此同时,Mohr也一直在进行力学和材料强度方面的理论研究工作。

1868年,32岁的Mohr应邀前往斯图加特技术学院,担任工程力学系的教授。他的讲课简明、清晰,深受学生欢迎。作为一个理论家和富有实践经验的土木工程师,他对自己所讲的主题了如指掌,因此总能带给学生很多新鲜和有趣的东西。1873年,Mohr到德累斯顿(Dresden)技术学院任教,直到1900年他65岁时。退休后,Mohr留在德累斯顿(继续从事科学研究工作直至1918年去世。

Mohr出版过一本教科书并发表了大量的结构及强度材料理论方面的研究论文,其中相当一部分是关于用图解法求解一些特定问题的。他提出了用应力圆表示一点应力的方法(所以应力圆也被成为Mohr圆),并将其扩展到三维问题。应用应力圆,他提出了第一强度理论。Mohr对结构理论也有重要的贡献,如计算梁挠度的图乘法、应用虚位移原理计算超静定结构的位移等。莫尔继库伦的早期研究工作,提出土的剪切破坏理论,认为在破坏面上,法向应力σ于抗剪强度τf之间存在着函数关系,并提出土中一点的应力极限平衡条件,推导了莫尔-库伦强度破坏准则。

人物成就:

①提出了莫尔应力圆。

②推导了土的抗剪强度破坏准则。

以上四位伟大的岩土工程师创立了土力学的四大基本理论:①有效应力原理(太沙基,1936);②达西定律(达西,1856);③单向固结理论(太沙基,1924年)④莫尔-库伦强度理论(库伦,1773;莫尔,1910)。他们奠定了土力学的基础!

布辛奈斯克

Valentin Joseph Boussinesq(1842-1929)布辛奈斯克是法国著名的物理学家和数学家。于1842年3月13日生于法国Saint-Andre- de-Sangonis,1929年2月19日卒于巴黎。1876年获得博士学位后,先后在多所学校担任数学教师,之后担任里尔理学院(Faculty of Sciences of Lille)的微积分教授、(Sorbonne)巴黎大学数学和物理系教授,1886年当选法国科学院院士。1886年至1918年退休前任巴黎科学院的力学教授。

Boussinesq一生对数学物理中的所有分支(除电磁学外)都有重要的贡献。在流体力学方面,他主要研究涡流、波动、固体物对液体流动的阻力、粉状介质的力学机理、流动液体的冷却作用等方面。他在紊流方面的成就深得著名科学家Saint Venant的赞赏,而在弹性理论方面的研究成就受到了Love的称赞。对数学,尽管他的初衷是用其解决实际问题,但仍旧作出了突出的贡献。

1877年,Boussinesq提出了浅水长波近似,建立了著名的Boussinesq方程,此后得到了广泛的应用和推广。1885年,布辛奈斯克基于弹性力学理论推导了在半无限弹性体表面作用集中力F时,在弹性体内任意点M处所引起的应力解。从而开创了土力学地基中附加应力的基本解答。

人物成就:

①1886年当选法国科学院院士。

②1885年推导了地基中附加应力的基本解答。

Casagrande
Casagrande

Arthur Casagrande(1902 - 1981),1902 年 8 月 28 日 生于奥地利,并在奥地利接受教育。 1926 年移民到美国定居,先在公共道路局工作,之后作为 Terzaghi 最重要的助手在麻省理工学院从事土力学的基础研究工作,曾在麻省理工学院和哈佛大学任教。

Arthur Casagrande对土力学有巨大的贡献与影响,如土的分类、土坡的渗流、土的抗剪强度、砂土液化的流动结构和临界孔隙比等。Casagrande教授还是一名活跃的咨询顾问,参加过世界上许多重要的土木工程咨询工作。他对土力学最重要的影响还是在哈佛大学的教学活动。1932 年, Casagrande 到哈佛大学从事土力学的研究工作,此后的 40 多年中,他发表了大量的研究成果,并培养了包括 Janbu 、 Soydemir 等著名人物在内的土力学人才,许多土力学的带头人都是他在哈佛大学的学生,并受到他的研究精神的影响。

人物成就:

①第五届( 1961 ~ 1965 )国际土力学与基础工程学会的主席 ,是美国土木工程师协会 Terzaghi 奖的首位获奖者。

②美国土木工程师协会 Terzaghi 奖的首位获奖者。

泰勒

Donald Wood Taylor(1900-1955),1900年出生于美国马萨诸塞州的Worcester,1955年逝于马萨诸塞州的Arlington。Taylor于1922年毕业于Worcester技术学院,在美国海岸与大地测量部和新英格兰电力协会工作了9年,之后到麻省理工学院土木工程系任教,直到去世。

Taylor教授积极参加Boston土木工程师学会及美国土木工程师学会的工作,曾任Boston土木工程师学会的主席。自1948年~1953年,他一直担任国际土力学与基础工程学会的秘书。

Taylor教授在粘性土的固结问题、抗剪强度和砂土剪胀及土坡稳定分析等领域均有不少建树。他的论文“土坡的稳定”获得Boston土木工程师学会的最高奖励——Desmond Fitzgerald奖。他编写的教科书《土力学基本原理》多年来一直得到广泛应用,是一部经典的土力学教材。

人物成就:

①Boston土木工程师学会的主席。

②Boston土木工程师学会的最高奖励Desmond Fitzgerald奖获得者。

Peck
Peck

Ralph Brazelton Peck(1912-2008),于1912年6月23日出生于加拿大Manitoba 的 Winnipeg, 6 岁时移居美国,并在 Rensselaer 工业大学和哈佛大学接受教育。1934 毕业于 Rensselaer 工学院土木工程专业, 1937 年 6 月获土木工程博士学位。Peck 起初的志向是结构工程,后转而研究岩土工程。1939年在哈佛,Peck博士开始作为太沙基的助手和代表参加了芝加哥地铁的初期建设的咨询与监测工作。Peck博士负责管理土力学试验室和现场测试,在这一大规模的地铁建设中,土力学发挥了重要作用。1948年,Peck教授与太沙基还共同出版了专著《 Soil Mechanics in Engineering Practice 》,并于1996年在他的主持下进行修订,出了第3版。他的另一本书《基础工程》(1974年第2版)直到现在还作为世界上许多大学教材参考书。

Peck 一生共计发表了 200 篇(本)论著,为土力学及基础工程的发展作出了重要的贡献。他将土力学应用在土工结构的设计、施工建造和评估中,并努力将研究成果表述为工程师容易接受的形式,他是世界上最受人尊敬的咨询顾问之一。Peck教授在 Illinois 大学任教 30 多年,给学生们留下深刻印象。

Peck 曾在 1969~1973 年间担任国际土力学与基础工程学会主席,曾荣获美国土木工程师协会颁发的 Norman 奖章( 1944年 )、 Wellington 奖( 1965 年)、 Karl Terzaghi 奖( 1969 年),并在 1975 年获得由福特总统颁发的国家科学奖章。

人物成就:

①1969~1973 年间担任国际土力学与基础工程学会主席

②荣获Norman 奖章( 1944年 )、 Wellington 奖( 1965 年)、 Karl Terzaghi 奖( 1969 年)、国家科学奖章(1975年)

郎肯

William John Macquorn Rankine(1820-1872),看到他的名字,你一定不会陌生!对,他就是朗肯土压力理论的创始人:威廉·约翰·麦夸恩·朗肯。这位伟大的岩土工程专家于1820年7月5日生于英国的爱丁堡,1872年12月24日卒于格拉斯哥。

朗肯早年在J.B.麦克尼尔指导下成为工程师,1855年起担任格拉斯哥大学土木工程和力学系主任。1853年当选为英国皇家学会会员。

朗肯在土力学问题上有多方面研究成果。例如挡土墙理论,特别是分析土对挡土墙的压力和挡土墙的稳定性问题(19世纪50年代),早在土力学的萌芽期,他就于1857年根据土中一点的极限平衡提出了另一种土压力理论。在1858年他出版了《应用力学手册》,是工程师以及建筑师经常引用的参考书,他写的《土木工程手册》多次再版。《科学论文杂集》(Miscellaneous Scientific Papers)中收集了他的154篇科技论文。

人物成就:

①1855年起担任格拉斯哥大学土木工程和力学系主任。

②1853年当选为英国皇家学会会员。

斯开普顿

A.W.Skempton(1914-2001),斯开普顿于1914年生于英国的Northampton,并在Northampton School和伦敦帝国大学接受教育。他的学士学位(1935年)、硕士学位(1936年)及博士学位(1949年)也是在伦敦帝国大学获得的。

A.W.Skempton兴趣广泛,对涉及土力学、岩石力学、工程地质学中所遇到的问题都颇感兴趣。他对土木工程的历史进行了深入的研究。Skempton教授对土力学的贡献主要包括有效应力原理的基础,黏土中孔隙水压力和孔隙压力系数A、B,地基变形分析方法,地基承载力和土坡稳定性分析等。Skempton教授在职业生涯中表现出能从复杂问题中确定其中重要关键部分的本领。由Skempton教授建立并领导的伦敦帝国大学土力学研究中心已成为世界上顶尖的土力学研究所之一。

此外,Skempton教授还是第四届(1957-1961)国际土力学与基础工程学会主席。

人物成就:

①建立并领导的伦敦帝国大学土力学研究中心

②第四届(1957-1961)国际土力学与基础工程学会主席。

Bjerrum

Laurits Bjerrum(1918-1973),他于1918 年8月6日生于丹麦。在丹麦技术大学接受本科教育,而在瑞士苏黎世的联邦技术学院接受研究生教育。

Laurits Bjerrum 在丹麦和瑞士工作一段时间后,于 1951 年到挪威并成为挪威岩土工程研究所(Norwegian Geotechnical Institute )的首任所长。在他的带领下,NGI 成为国际著名的岩土工程研究所。Bjerrum 及其在 NGI 的同事发表了大量的学术论文,内容主要包括抗剪强度机理、灵敏土的特性研究和边坡稳定性等。

Laurits Bjerrum 是第六届(1965 年~ 1969年 )国际土力学与基础工程学会的主席。

人物成就:

①挪威岩土工程研究所(Norwegian Geotechnical Institute )的首任所长。

②第六届(1965 年~ 1969年 )国际土力学与基础工程学会的主席。

Roscoe

Kenneth Harry Roscoe(1914-1970)于1914年12月出生于英国,他于1934年在剑桥大学的伊曼纽尔学院(Emmanuel College)接受大学本科教育。

二战后,Roscoe返回剑桥大学读研究生,毕业后留校从事土力学的研究,建立了土力学实验室。他致力于土性及其力学原理的研究,这是当时剑桥学派研究的热门课题。他于1958年所提交的论文《关于土体的屈服》奠定了临界状态土力学的基础,被英国土力学学会授予成就奖。

他的研究成果主要包括:所设计的剪切仪成为以后土力学平面剪切仪的先驱;提出了确定土体临界状态时孔隙比的方法;1963年,提出的剑桥模型创建了临界状态土力学,剑桥模型的建立,开创了现代土力学之门,所以说他为现代土力学的诞生和发展作出了重要贡献。此外,Roscoe教授在捷克、丹麦、法国、德国、希腊、墨西哥、荷兰和挪威等地进行了广泛的学术交流和演讲,在他的领导下,剑桥大学关于土力学机理的研究成果得到国际岩土工程界的普遍认可。以Roscoe为奠基者的剑桥学派在现代土力学的发展历史中占有重要的地位。

人物成就:

①1958年获得英国土力学学会成就奖。

②1963年提出著名的剑桥模型,创建了临界状态土力学,开创了现代土力学。

Sowers

George F Sowers(1921 - 1996),Sowers从事土木工程专业服务和教育50年,很少有人能像他那样将岩土工程及工程地质的实践与其研究及教育结合得如此完美。他被称为工程师的工程师,同时又是一个国际知名的教育者。

Sowers于1942年获得Case学院土木工程专业的学士学位,作为Terzaghi和Casagrande的学生,于1947年获得哈佛大学的硕士学位。在以后50年的生涯中,Sowers一生共发表学术论文130余篇,出版专著8本,所编写的土力学及基础工程教材被美国国内高校广为采用。

他一直同时保持着两个令人羡慕的职位:法律高级工程顾问和乔治亚工学院的教授。同时,还活跃于美国土木工程师协会、美国材料试验协会、国际土力学与基础工程学会、美国全国职业工程师协会、地震工程研究院、美国大坝委员会、美国地震协会等十多个学术团体,并曾担任国际土力学与基础工程学会的副主席。

由于贡献突出,Sowers曾获得美国土木工程师协会的Middlebrooks奖(1977,1994)、Terzaghi奖(1995)等多个奖项。

人物成就:

①曾任国际土力学与基础工程学会的副主席。

②曾获美国土木工程师协会的Middlebrooks奖(1977,1994)。

Leonards

Gerald A. Leonards(1921-1997),Leonards于1921年4月29日出生于加拿大魁北克(Quebec)的蒙特利尔(Montreal)后加入美国国籍,1997年2月1日逝世。

Leonards于1943年获得McGill大学(蒙特利尔)土木工程学士学位,并分别于1948和1952获普渡(Purdue)大学土木工程硕士学位及博士学位,其博士论文的题目是“压实粘土的强度特征(Strength Characteristics of Compacted Clays)”。

他于1944~1946年间在McGill大学任教,1946年后在普渡大学任教,并曾任该校土木工程学院的院长,他所开设的高等基础工程和应用土力学课程深受学生欢迎,曾被学生评为最佳土木工程教师。所编写的《基础工程》一书1962年由McGraw-Hill出版后,迅速成为世界范围的标准参考书。

Leonards的研究兴趣十分广泛,在压实粘土的强度及压缩性、软土的强度和固结、土坝开裂、冻土行为、边坡稳定、软土上筑堤、砂土液化、桩基础、岩土工程事故调查方法学等方面都有开创性的研究工作。

1989年,Leonards当选为美国国家科学院院士。他还曾获得包括美国土木工程师协会Terzaghi奖(1989年)在内的无数专业和技术协会的奖励。

人物成就:

①1989年当选为美国国家科学院院士。

②曾获美国土木工程师协会Terzaghi奖(1989年)。

维西可

Aleksandar Sedmak Vesic(1924-1982),维西可于1924年8月8日生于南斯拉夫,1950年毕业于贝尔格莱德大学土木工程专业,1956年获该校博士学位。

20世纪50年代早期,他主要从事桥梁和大坝的设计工作。后来去比利时工作,以扩展在土力学及基础工程方面的知识。1964年,Vesic成为Duke大学的教授,并组织和领导了该校在土力学方面的研究工作。并先后担任该校土木工程系的主任和工程学院的院长。

Vesic的研究工作主要集中在浅基础和深基础的破坏,他论证了无粘性土地基的破坏方式不仅与其相对密度有关,还与基础的相对埋深有关。他阐明了地基的整体剪切破坏、局部剪切破坏以及冲切破坏形式。Vesic对地下核爆炸引起地表沉陷这一问题十分感兴趣,与其他科学家一起对这一问题进行了理论推导,并对土在高压作用下的表现进行了小比例的试验。他是在研究破坏时考虑土的压缩性的第一人,并引入了相应的刚性系数指标。此外,他的论文还澄清了筏板基础下基底反力的分布中的许多问题。

杰出的成就也为他带来许多荣誉,他曾获得美国土木工程师协会的Middlebrooks奖(1974)等奖项。

1982年5月3日,Vesic不幸英年早逝,这是岩土工程界的一个重大损失。

人物成就:

①曾任Duke大学土木工程系的主任和工程学院的院长。

②曾获美国土木工程师协会的Middlebrooks奖(1974年)。

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