教科书---举重若轻

 

现在是一个网络的时代，是一个多媒体的时代，是一个知识爆炸的时代。人们的选择越来越多，多到不知如何选择。最后只能被动地接受，被动到人们不再愿意思考，辨别，似乎轻而易举就能得到我们需要的任何知识。可这些漂浮的知识又是那么的捉摸不定，若即若离，当你真正需要她们的时候，她们会毫不客气地离你而去。有人开始困惑，书到用时方恨少？抑或书到用时方恨多？

既然提到了书，那么我们就聊一聊我们最熟悉的教科书。说到教科书，我担心批评过多，可能会言多必失，但还是忍不住要说两句。整体来说，我的真实感觉是新的不如旧的，中文的不如外文的。所谓新的不如旧的，最近几年无论哪个领域的中文教材如雨后春笋般冒出来，一片欣欣向荣的景象。很多像我这个年龄段甚至更年轻的朋友也开始出版教材了。能不断地更新专业知识，淘汰一些旧的过时的东西，让更多的学生了解最新学科前沿，这本来是好事。但实际情况是，当我们把很多崭新的教科书拿过来认真研读一下，尤其是跟那些八九十年代出版的那些学术老前辈编著的教材比，不客气地讲差距不小。别的不说，现在的很多教材是越来越不容易读懂。也不知道作者是故弄玄虚还是自己本身对某个理论都未必真正领悟，总之读起来很是不畅快，不通透。有时候我都怀疑是不是我们中文文字的问题，因为相比英文，中文有时候描述一个东西总让人感觉不够准确，清晰。可当我们再找几本二三十年前一些老的教材比较一下，同样的问题，老先生们却能做到举重若轻，通俗易懂，比如岩土领域，河海大学钱家欢，殷宗泽两位老先生八零年代主编（著）的《土工计算原理》，堪称经典中的经典。看来这还真不是语言本身的问题。

那么相比中文教材，英文教材的优点在哪里呢？首先说，我们中文教材里绝大多数的知识是来自翻译，或在理解的基础上翻译外文教材而来的，教材中以中国人命名的理论方法也有，但还是很少。毕竟自然科学源于西方，我们是后学，必须承认这个事实，没什么丢人的。我在香港读博士的时候，差不多读过几十本英文的《土力学》教科书。当然教科书的内容都大同小异，但就风格来讲我很喜欢那种由浅入深，化难为易，举重若轻的作者。所谓举重若轻，就是把很复杂的理论用很形象很简单的方式把读者讲明白，并能让你产生进一步探索的兴趣，这实在是高手的功力所在。记得当时，香港一个非常有名的教授讲授《高等土力学》。给博士生上课，当然不同于本科生，教授第一节课就问了我们一个问题，说：什么是土力学中的有效应力原理？有效应力原理你们可能从本科就对这个原理耳熟能详，可能是你们认为最简单，也是考试中考了无数次的从来没错过的一个最基本的原理，但未必很多人能真正理解它的奥妙之处！我参与的所有博士生答辩，这是我必问的一个问题！这个问题就是一块试金石，考察他们这些即将拿到博士学位的人对岩土问题认识到底有多深。这一个问题足够了！因为岩土工程中几乎所有的问题都跟这个原理有关。我讲这个例子是要告诉你们，作为一个博士生学习知识，既要进得去又要出得来，出得来更重要！否则，你们的博士会越读越窄，越读越死，最后直到纠结于一些细节而不能自拔！所以一定要重视最基本理论的理解与运用。太沙基当年（1923）提出有效应力原理，这是一个多么直观简单的原理！可你们想过没有为什么别人提不出来？偏偏他提出来了？这就跟中学课本里我们学到的牛顿三定律，那是多么简单的三个伟大定律！可那么多年为什么只有牛顿能提出来了？博士生研究的东西让别人谁也看不懂这并不难，但复杂并不代表一定是高水平，而把复杂问题做到简单一定是很高的境界！

另外，教授还建议我们，作为一个博士生，甚至有必要经常去读一些高质量的科普。这对你们发现问题，提出问题非常有帮助，提出问题比解决问题的能力更重要！后来教授告诉我们几个内地来的学生说，你们几个有时间一定读一下清华大学李广信教授著《岩土工程20讲》-岩坛漫画，非常有意思！这本“故事书”包括岩土工程的哲学思考，趣味土力学，岩坛六弊，议规范，案例趣谈，讨论与答复六个部分。浅显易懂，妙趣横生。没有对岩土工程这个学科深刻的认识是绝对写不出这样的佳作的。另外，俄罗斯科学家别莱利曼著，谷羽，赵秋长译的《趣味物理学》是非常有意思的高水平科普著作，这本书一直放在我的床头，一有时间我就拿来读一读。当你们研究上遇到暂时的挫折，或你们常说的“郁闷”的时候，就经常读读这些书吧，会有意想不到的收获！

教授上课还有一个特点就是让学生对一些概念尽量准确地理解。我清楚地记得他给我们讲过一个故事说他小时候写作文，描述学校运动会运动员们，发令枪一响就像脱缰的野马一样向终点跑去。班里的很多小朋友都是这样写的。而他的作文把“脱缰的野马”写成了“脱缰的野狗”。老师问他问什么偏爱“野狗”？他回答说，因为他从来没见过脱缰的野马，也不知道它到底能跑多快。但野狗他是经常见的，而且经常被他撵，个头也差不多。通过这个故事，教授告诉我们，无论学习什么知识，都要想办法转化成自己能理解，简单的，看得见摸得着的东西，才能消化掉。这样学到的知识才是活的知识，才你真正懂的知识。你真正懂了，就一定能把别人讲明白！所以，读书不在多，而在于进得去，出得来。你们很多博士生的问题是进得去却出不来！

看来，教科书，编的人做到举重若轻，读的人做到进得去出得来，都是很高的境界。

 

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太沙基（K. Terzaghi）早在1923年就提出了有效应力原理的基本概念，阐明了碎散颗粒材料与连续固体材料在应力--应变关系上的重大区别，从而使土力学成为一门独立学科的重要标志。这是土力学区别于其他力学的一个重要原理。我们知道土是三相体系，对饱和土来说，是二相体系。外荷载作用后，土中应力被土骨架和土中的水气共同承担，但是只有通过土颗粒传递的有效应力才会使土产生变形，具有抗剪强度。而通过孔隙中的水气传递的孔隙压力对土的强度和变形没有贡献。这可以通过一个试验理解：比如有两土试样，一个加水超过土表面若干，我们会发现土样没有压缩；另一个表面放重物，很明显土样被压缩了。尽管这两个试样表面都有荷载，但是结果不同。原因就是前一个是孔隙水压，后一个是通过颗粒传递的，为有效应力。就是饱和土的压缩有个排水过程(孔隙水压力消散的过程),只有排完水土才压缩稳定.再者在外荷载作用下，土中应力被土骨架和土中的水气共同承担,水是没有摩擦力的,只有土粒间的压力(有效应力)产生摩擦力(摩擦力是土抗剪强度的一部分)。

原理

Terzaghi从试验中观察到在饱和土体中土的变形及强度与土体中的有效应力σ′密切相关,并建立了有效应力原理:

σ =σ′+μ

式中:σ为平面上法向总应力, kPa;σ′为平面上有效法向应力, kPa;μ为孔隙水压力, kPa。

有效应力原理阐明了碎散颗粒材料与连续固体材料在应力———应变关系上的重大区别,有效应力原理表示研究平面上的总应力、有效应力与孔隙水压力三者之间的关系:当总应力保持不变时,孔隙水压力与有效应力可以相互转化,即:有效孔隙水压力减小等于有效应力的等量增加。

编辑本段有效应力原理的要点：

1，饱和土体内任意平面上受到的总应力可分为有效应力和孔隙水压力两部分，其间关系总是满足：σ =σ′+μ

2，土的变形（压缩）与强度的变化都只取决于有效应力的变化

 

 

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