論土力學(xué)中的名詞術(shù)語

時間：2016-07-20 14:54:04來源：深部國重實驗室?guī)r土地基技術(shù)研發(fā)推廣中心閱讀：

        近年來，在土力學(xué)中有似乎一股改名之潮，容重改為重度，比重改為相對密度，含水量改為含水率。在可靠度設(shè)計風(fēng)靡之時，巖土工程中，分項系數(shù)也時有出現(xiàn)。有的用以代替安全系數(shù)，有的甚至與安全系數(shù)混合使用：荷載乘以分項系數(shù)，承載力再除以安全系數(shù)；其中的先驅(qū)者如94版的樁基規(guī)范，完全用了分項系數(shù)法。把安全系數(shù)2.0，拆分為1.25的荷載分項系數(shù)與1.65的抗力分項系數(shù)，二者的乘積還是2.0。其性質(zhì)與來源卻與可靠度一毛錢的關(guān)系也沒有，只是顯得時髦一些而已，結(jié)果到了2008版又老老實實地改回了安全系數(shù)。
       記得在“文化大革命”高潮期間，改名成為時尚。老子給起的帶有“封資修”味道的名字以及自己不滿意的名字，輕而易舉地就改了，在革命的名義下，戶籍民警不敢不從。自己的名字自己做主，革了爹媽的命，真是前所沒有的痛快。首先是改地名，長安街改為東方紅大街，東交民巷改為反帝大街；然后是改自己的名字，誓死捍衛(wèi)萬壽無疆的偉大統(tǒng)帥毛的，改叫?衛(wèi)東；誓死捍衛(wèi)永遠(yuǎn)健康的偉大副統(tǒng)帥林的，改稱?衛(wèi)彪。結(jié)果是現(xiàn)在還有不少?衛(wèi)東尚還沒改；到了1971年9.13事件之后，批林批孔，抓“林彪反革命集團”成員，衛(wèi)彪們又惶惶然改回原名。將李衛(wèi)彪又改回李忠信，派出所也念其“年幼無知”，未加留難。盡管“忠信”有封建始祖孔老二之嫌，但總比反革命之嫌好些。那位由偉大領(lǐng)袖親自改名的宋彬彬，神氣地變成了宋要武。于是全國的?彬彬們也紛紛效仿，變成了?要武。這位宋要武果然神氣威武，帶人將其所在的師范附中的女校長活活打死。文革后聲名狼藉，于是?要武們又都彬彬而有禮了。所謂“爾曹身與名俱滅，不廢江河萬古流。”傳統(tǒng)的文化與道德還是長久的。
       21世紀(jì)之初，中國的高等院校趁合校擴招之機，也紛紛改名。于是乎獨立的學(xué)院絕種了（已經(jīng)變成兒子或?qū)O子），院長們搖身一變成為校長，梅貽琦校長有句名言：“大學(xué)者非大樓之謂也，乃大師之謂也。”變成了“大學(xué)乃大名之謂也”。尤其使人頭痛的是各種“科技”、“理工”大學(xué)，我是永遠(yuǎn)分不清和記不住的。
       所以，第一條：不要趕時髦！
       我國的科學(xué)技術(shù)多是引進與學(xué)習(xí)西方的，所以這方面的名詞術(shù)語也多是引進的。最早的西方科技文化大約在明清之際傳入，是由傳教士帶來的。有些名詞術(shù)語就是那時我國的知識分子發(fā)明的。例如明末的大臣、科學(xué)家徐光啟就使用了“幾何”這個名詞；清末的嚴(yán)復(fù)將進化論譯為“天演論”。后來一些知識分子留學(xué)日本，由于日本與漢文化的關(guān)系較接近，有不少名詞術(shù)語是從日文轉(zhuǎn)譯過來的，例如自由、民主、勞動、干部、社會主義、資本主義等；與土力學(xué)有關(guān)的如膨脹、振動、振幅等。上個世紀(jì)50年代前后，我國一面倒，學(xué)習(xí)前蘇聯(lián)，一些名詞術(shù)語也隨之而來，記得我們上學(xué)時，崔托維奇的書叫《土壤力學(xué)》，所以當(dāng)時的壤土、沙壤土等可能是那時引進的結(jié)果。改革開放以后基本是留學(xué)西方，面向西方，現(xiàn)代的學(xué)科體制及名詞術(shù)語也是如此。
一個學(xué)科中的名詞術(shù)語盡量不要輕易改動，因為它可能已為一代人所熟知、用慣，例如目前70,80歲的老工程師，還是習(xí)慣于壤土(loam)、沙壤土等。而目前時興的所謂標(biāo)準(zhǔn)值、特征值等，常使老工程師們不知所云。常常是頒布了一本規(guī)范，大家花了4?5年才對其創(chuàng)造的新術(shù)語開始習(xí)慣，結(jié)果10來后規(guī)范修訂了，又換了一批術(shù)語。像我們這些老年人真是有些跟不上潮流了。
       土力學(xué)中有些特有名詞術(shù)語是不科學(xué)的。例如土的密度r定義為“單位體積中土的質(zhì)量”；重度定義為“單位體積中土的重量”。而質(zhì)量是“物質(zhì)的量”；而“重力的大小叫重量”。初中的物理老師就教導(dǎo)我們：質(zhì)量是物質(zhì)的固有屬性，不能創(chuàng)造也不能消滅；因而它是用天平（不是用彈簧秤）來度量的；不管在地球、月球還是在太空，物質(zhì)的質(zhì)量是不變的，亦即“物質(zhì)守恒”。地球上重力加速度g與海拔高程有關(guān)，在地球的同一海拔處，物質(zhì)的重力也不會變化。可是在土力學(xué)中就有“浮密度??（buoyant density）” 和“浮重度??(submerged or buoyant unit weight)”這些名詞術(shù)語，難道物質(zhì)（土）在水下其質(zhì)量和重量會減少嗎，有的教材定義浮重度??為“土在水下的重量”，水下一般會比水上高程低，那么重力加速度較大，浮重度（土在水下的重量）就應(yīng)比天然重度高才對。結(jié)果是浮密度與浮重度反而是小了近一半，部分物質(zhì)會在水下而消亡嗎？這是唯物主義嗎?一個學(xué)科的名詞術(shù)語、理論概念都不應(yīng)違背高一級學(xué)科的基本原理，例如經(jīng)典的力學(xué)學(xué)科就不能違背能量守恒、物質(zhì)不滅等。
       最近俄土危機，從土耳其的國旗想到阿爾及利亞的國旗，還有其他一些阿拉伯國家的國旗。土耳其的國旗沒有犯天文錯誤，表示一幅金星凌月的奇異情景，雖然難得，但在自然界應(yīng)是可能發(fā)生的；而阿爾及利亞的國旗就犯了天文錯誤：月球是距我們最近的天體，不會有其他星球在地球與月球之間，而出現(xiàn)在月牙里。有時我想那也許是一顆流星吧，但這個國家也太短命了。這種違反科學(xué)的錯誤是應(yīng)當(dāng)避免的。

       再說浮重度的問題，這一術(shù)語為土力學(xué)學(xué)科所特有，在其他的力學(xué)學(xué)科中尚未發(fā)現(xiàn)。也從未見其他學(xué)科定義混凝土、鋼材和木材的浮容重，木材如果也有浮重度，它就成為“負(fù)重度”了。其實土的浮重度就是水下單位體積飽和土體的重量減去水對它的浮力；或者是單位體積的土骨架重量(干重度)減去水對組成骨架的顆粒的浮力= ?w(1-n)。它在土力學(xué)中很有用，也很方便，取消它會增加一些麻煩，所以目前國內(nèi)外尚都姑妄用之。
       含水量w是從英文water content直譯過來的。這個“量”有含量的意思，其定義是“土中水的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比”，以前一直這樣使用，改稱為含水率的必要性不大。類似的，孔隙率n是“土中孔隙的總體積與土體的總體積之比”，所以稱含水率會有“土體的總質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比”這樣的誤解。
       所以，第二條：尊重科學(xué)，尊重歷史！
       好的名詞術(shù)語的譯名也應(yīng)是信、雅、達(dá)的，例如徐光啟發(fā)明的“幾何”一詞，就是如此。曹操有詩云“對酒當(dāng)歌，人生幾何？”這里的“幾何”就是多少的意思。“今有一圓，徑為三尺，面積幾何？”這是一道計算圓面積的問題，這就是幾何中的“幾何”，很是貼切文雅。
       在土力學(xué)中稱為不均勻系數(shù)，它是大于1.0的，英文中Cu叫作coefficient of uniformity, 直譯是“均勻系數(shù)”，但我們叫它為不均勻系數(shù)就很聰明，就更合適，亦即它越大，土就越不均勻，這對于內(nèi)行與外行都很易懂。同樣的還有壓實度（系數(shù)）可見它越大土也就越密實；相對密度之間，也是越大砂土越密實；液性指數(shù) ，它越大，則越接近于液體，它大于1.0時，則土大于液限含水量，就會流動了，變成液性了。k叫做滲透系數(shù)不叫阻力系數(shù)，因為k越大滲透性越好。其倒數(shù)為“阻”，與歐姆定律中的電阻概念相同。這種命名淺顯直觀，望文生義，易記住其定義，易于運算使用，是成功的。土的飽和度有時表示為百分?jǐn)?shù)%，有的又用小數(shù)表示。我們喝酒都要看酒是多少度，即表示酒中乙醇的體積百分比。所以凡是“度”，用百分?jǐn)?shù)表示較好，酒鬼們尤其歡迎。亦即飽和度表示為Sr=Vw/Vv?100%。
       也有的名詞術(shù)語就不那么好懂。例如流土，望文生義，從字面上看似乎是“流動的土”，那么泥石流就有點像流土了。所以襄樊的尾礦壩失實，死了300多人，事后當(dāng)?shù)剌浾摍C構(gòu)可能是秉承領(lǐng)導(dǎo)的旨意，稱這一災(zāi)難為流土-泥石流，妄圖把人禍說成是天災(zāi)。其實對于砂土的流土，英文稱為boiling，中文譯作“砂沸”，是極形象而又貼切的，見圖2。基坑工程中把承壓水以上的黏土的隆起稱為“突涌”，也很形象易懂。
圖2. 砂土的流土-砂沸

       相對于土力學(xué)中的密度，亦即定義為單位體積土體的質(zhì)量，而將容重改稱為“重度”，則為表示為單位體積土體的重量，這種密度與重度的對應(yīng)也很有邏輯關(guān)系的。其他學(xué)科也有這一叫法。但有人稱前者叫質(zhì)量密度，后者稱重量密度，這種說法就值得商榷了，密度一般是指單位體積內(nèi)物質(zhì)的量，“重力”如何成為了“密度”？記得以前曾經(jīng)叫做“單位重”(unit weight)，它的中、英文的意義最為貼切。
       所以，第三條：貼切形象，方便理解與使用！
       土力學(xué)盡管是一門”很土的力學(xué)“，但既然稱之為力學(xué)，就要遵從力學(xué)普遍的游戲原則。例如為了描述密實土的剪脹性，有人就使用廣義虎克定律，讓泊松比?>0.5，確實計算出了在三軸試驗中加載時的土的體積膨脹，結(jié)果使土的體積模量K<0，那么在各向等壓的荷載作用下，土就不斷膨脹而產(chǎn)生能量，一不留神就發(fā)明了永動機。在彈性力學(xué)中，泊松比不能大于0.5是基于熱力學(xué)定律而確定的基本原則，不能對力學(xué)原理采用實用主義的態(tài)度。
       在土力學(xué)中Gs長久以來叫做比重，可理解為土顆粒礦物的密度（重度）與4?C下純凈水的密度（重度）之比，這也并無不妥。多事者偏要改為相對密度。可是相對密度卻早已名花有主了，于是他們把Dr另改為相對密實度。同時將Dr英文名字叫“relative density"改為" relative compactness"，可惜目前在國際上我們尚沒有決定各學(xué)科名詞術(shù)語的軟實力，如果你要向SCI期刊投稿，將Dr寫成relative compactness，恐怕最后要改正的還是你。當(dāng)我們在與國際同行交流時，當(dāng)老外學(xué)習(xí)中文土力學(xué)或者學(xué)術(shù)交流時，“relative density is 2.7"，這個篡位的“相對密度”Gs一定會把他們送進五里云中、十里霧中。在土工合成材料中有人把單位面積的土工合成材料的質(zhì)量叫“克重”，并說以前就一直這么叫。其后所附的英文是“mass per unit area"。直接譯為“單位面積質(zhì)量”該是多么直觀、清楚。何必叫一個土土的“克重”呢？克重真是不知所云：“克”是質(zhì)量，哪有什么“重”呀？
       所以，第四條：便于國際交流，便于不同領(lǐng)域間的交流。