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听李广信老师“土力学的实用主义”大师课有感 精选

已有 3834 次阅读 2022-6-27 07:38 |系统分类:科研笔记

听李广信老师“土力学中的实用主义”大师课有感

 

1. 李广信老师是知名土力学专家,清华大学教授。治学育人四十载,精研土力学,参加注册岩土工程师专业考试命题七年,著有《土力学》《高等土力学》《基础工程》等经典教材及《岩土工程50讲》《漫话土力学》等经典图书,学问精深、知识渊博,授课生动诙谐且每每切中要害,享誉土力学及岩土工程界。曾任中国土工合成材料工程协会理事长,中国土木工程学会土力学及岩土工程分会常务副理事长、土力学教学专业委员会主任,清华大学学术委员会委员,国家级精品课“土力学”负责人,注册岩土工程师执业资格考试专家组副组长,一直从事土的本构关系、高土石坝、土工合成材料和基础工程等方面的研究工作。

2. 我认识李广信老师是从他的那本《漫话土力学》开始的,二十年前我在香港读博士的时候,图书馆就有,感觉很有趣。坦率地讲,当时读,就是看个热闹,并不是很懂。但我每隔几年都会找出来再读一遍,慢慢能体会到这本书的精髓之处。另外我还认真读过他的《高等土力学》,堪称经典之作,都非常受益。这次,能当面聆听李老师讲土力学,很是期待和兴奋。两个半小时的课我是认真听完的,感触颇深,愿与大家分享。

3. 首先,李老师虽然80岁了,仍然思维敏捷,逻辑清楚,尤其对土力学的理解,举重若轻,非常深刻。不得不佩服,李老师对土力学的知识点如数家珍,无论是理论还是工程应用,信手拈来,是真地懂,非常厉害!但我也有些我自己不同的理解。比如说李老师报告的这个题目,“土力学中的实用主义”,其实用实用主义这个词,是要慎重的。很多学生会错误地理解实用主义就是以有用为标准,没用的事情不做,这种理解是有很大危害的,尤其对搞理论研究而言。通过李老师的报告,我理解李老师所谓的土力学的实用主义,想要表达的是做土力学研究要务实,要理论联系实际,土力学要面向工程,解决实际问题,而不是脱离实际为了发论文而发论文。这个观点,李老师在报告中其实已经明确解释了。但题目可能会引起误会。 

4. 关于试验和理论。李老师鼓励同学们要多做实验,重视试验,我觉着这个非常重要,实验是理论的基础,这无疑是对的。但另一方面,我们也要重视,土力学理论不清楚是不可能做好试验的。土力学的理论有啥?无非就是弹性力学,塑形力学的部分知识,再加上与本构相关的连续介质力学的知识,虽然也没有想象的那么难,但不懂这些知识,不要说设计试验,就算试验做出来了,怎么分析试验结果,都不知如何下手。举个例子,土力学中有个著名的本构模型-剑桥模型 (包括修正的剑桥模型),如果学生真正懂了剑桥模型,再去看土力学最难的三轴实验和结果,就会非常清楚明了。通过这个模型,你会对土的各种性质有更加全面深入的认识。而李老师在清华博士期间受到导师黄文熙院士(中国第一代土力学教授)一对一指导而打下的坚实理论基础为他日后无论在工程上还是理论上的发展都起到了举足轻重的作用,无疑也是一个实证,理论是何等的重要。现在以我的了解,不但本科生,甚至包括研究生对基础理论的掌握是越来越差。没有好的理论基础,如何联系实际?所以,理论与实践的关系是,两手都要抓,两手都要硬。偏废任何一个都不会走得长远。

5. 理论与经验的关系。没有理论基础的经验没有任何意义, 但仅依靠理论在工程领域同样毫无价值(太沙基)。通过李老师的报告,我理解的土力学的所谓实用主义,其实是一个非常高的要求。要求工程师/科研人员不但要有扎实的理论基础同时还要勇于深入工程一线,掌握第一手资料,才能对工程问题做出合理的判断和决定。李老师举的那个例子,地基的单项压缩分层总和法其实是有很强的理论背景的,并非基于单纯的经验,足以说明了这个观点。另外,为什么强调岩土工程师经验的重要性?在我看来,土这种材料是所以材料中最复杂的一种,没有之一。至少目前这个阶段,无论何种理论都无法定量地给出问题的精准答案。所以,基于工程的经验公式仍然起着重要作用。

6. 说到土力学的“土”,无论是有效应力原理还是达西定律都是来自工程的,并不是来自严格的数学推导。另外土的本构问题的工程上实用性也让人们感觉到土力学的粗糙。但我的理解还是要发展地去看问题。随着先进试验仪器,计算机技术和数值计算的发展,土力学的“粗糙”终究会被进一步精细。土的本构只有与数值计算结合起来,才能发挥它的强大作用。而任何土力学中工程问题,无非都是连续介质力学的所谓边值问题。这个边值问题是需要通过数值计算(比如有限元,有限差分)来解决的。如何解决?这些边值问题是通过一组微分方程(考虑初始条件和边界条件)体现出来的。比如,力和应力的关系是通过力的平衡方程建立起来的。位移和应变的关系是通过相容方程建立起来的。而应力应变的关系就是材料的本构方程。本构方程中的那些参数就是通过各类土的基本实验得来的。如此看来,现场工程问题,各类土力学实验,以及理论(包括材料本构,各种有限元,有限差分等数值方法)是密切联系在一起的,不可孤立分割开来。当然,这个过程中,工程经验也是非常重要的,它的重要性在于人的感性认识。而任何理性认识都源于感性认识。

7. 最后,李老师还分享了他读书,求学,工作的人生经验,非常宝贵。比如说他强调学习过程中要注重联想思维,只有把知识的内在联系找出来,融会贯通,这样的知识才是活的知识,简单地讲,就是抽象问题具体化。另外李老师强调,无论在怎样的人生境遇下,都要对自己有约束力,独善其身,不随波逐流。低谷期要不断积累能量,机会总是留给有准备的头脑。除此以外,李老师认为做学问,学好哲学很有用。李老师的那本《漫话土力学》到处展现着作者的哲学思辨,发人深省。总之,李老师的课非常精彩,让人受益匪浅。我会一直关注下去,也鼓励更多海内外的青年学子认真学习,从中受益。




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