卡爾·太沙基(karl terzaghi,1883—1963),人們稱他為“土力學(xué)之父”。《工程藝術(shù)大師:卡爾·太沙基》的原著作者理查德?古德曼經(jīng)過五年的研究,閱讀和翻譯了82卷太沙基的日記,采訪了太沙基的親朋好友,并閱讀了15000封信件、大量的文章、出版物以及報(bào)告之后,創(chuàng)作了這部關(guān)于太沙基的傳記。現(xiàn)在,中譯本來了!
理查德·e.古德曼(richard e. goodman)著
朱合華史培新譯
楊林德 譯校
isbn:978-7-5608-8589-6
同濟(jì)大學(xué)出版社
在太沙基之前的幾個(gè)世紀(jì)里,已經(jīng)出現(xiàn)了各種各樣的土木建筑結(jié)構(gòu),建筑材料種類多樣,巖石、混凝土、鋼鐵、木材,不一而足。大多數(shù)時(shí)候,建筑師和工程師都能夠設(shè)計(jì)出安全穩(wěn)固的理想建筑結(jié)構(gòu)。但是所有這些土木建筑物都是建立在地基上的,基礎(chǔ)的安全性往往較少得到保證。在工程師沒有弄清地基材料的性狀之前,許多工作都是靠猜猜想想完成,工程師們的經(jīng)驗(yàn)也并非普遍適用,因此出現(xiàn)了許多失誤。
而與其他土木建筑物材料大不相同,軟土地基的情況更為復(fù)雜。構(gòu)成大壩或樓宇地基的砂土或黏土,是在自然演化過程中慢慢沉積而成的,這一過程,沒有人能從旁觀察記錄,也很難判定土體的成分、土層的分布或走向、土體的稠度等。所以,人們對(duì)土體,除了最表層,可以說是一無所知。
土體主要靠土顆粒間的黏結(jié)作用來保持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,這種土顆粒間的黏結(jié)力實(shí)際非常小。當(dāng)土顆粒的孔隙中承受水壓力時(shí),孔隙水壓力就能把土顆粒一個(gè)個(gè)撐開,使其漂浮起來。因此,僅僅是對(duì)土體加載,比如在地面上快速堆載,就能將其從固態(tài)轉(zhuǎn)化成近乎液態(tài),有時(shí)會(huì)造成災(zāi)難性后果。太沙基在實(shí)踐中找出了產(chǎn)生此現(xiàn)象的機(jī)理,并據(jù)此提出了工程應(yīng)對(duì)方案以確保土木建筑結(jié)構(gòu)在任何土體條件下的安全性。后來,土體工程成為了一門普遍認(rèn)可的科學(xué)技術(shù)注冊(cè)巖土工程師有幾本書,這也就是現(xiàn)在廣為人知的巖土工程。
太沙基在土木工程領(lǐng)域取得了許多開創(chuàng)性的成就,如果把土木工程比作一場游戲,那么太沙基絕對(duì)有權(quán)制定游戲規(guī)則。出于實(shí)際需求,他創(chuàng)立了土力學(xué),正如艾薩克·牛頓為了更好地開展物理學(xué)研究而創(chuàng)立微積分一樣。1925年出版的第一本土力學(xué)專著《土力學(xué)》,是土力學(xué)作為一個(gè)完整而獨(dú)立的學(xué)科形成的重要標(biāo)志。
▲卡爾·太沙基,23歲
新書譯者、同濟(jì)大學(xué)朱合華教授這樣寫道:“在學(xué)習(xí)中,我們從《土力學(xué)》教材中第一次知道了卡爾·太沙基這個(gè)名字,知道了有效應(yīng)力原理、一維固結(jié)理論、流網(wǎng)理論、地基承載力理論、土壓力理論等,進(jìn)而又閱讀了太沙基的諸多論文和著作,深感土力學(xué)的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和太沙基的創(chuàng)造性;工作中,我們進(jìn)一步體會(huì)了太沙基‘科學(xué)和藝術(shù)’的論斷,對(duì)其提出的‘觀察法’敬而廣之,借助新時(shí)期信息化的技術(shù)手段,拓展了對(duì)巖土體的觀察和認(rèn)知,形成了數(shù)字化巖土工程。這一切都是關(guān)于卡爾科學(xué)貢獻(xiàn)的認(rèn)識(shí)和拓展。”
▲1921年3月,
在土耳其為奧斯曼電力有限公司的斯里格達(dá)爾電廠
尋找潛在水源時(shí),
太沙基為證明自己觀點(diǎn)所繪圖形
▲樁荷載測試,鹿特丹,1930年7月
這位“土力學(xué)之父”不僅在專業(yè)領(lǐng)域精耕細(xì)作,開拓了土力學(xué)的發(fā)展圖景,更是在個(gè)人品格上也深深影響著后輩學(xué)人。朱合華教授將其描述為《道德經(jīng)》中的“得道者”:謹(jǐn)慎,如履薄冰;敬畏,如臨四敵;恭敬,如做賓客;精進(jìn),如瀑泄洪;純樸,如斯璞玉;廣大,如懷空谷;包容,如川納污。
“謹(jǐn)慎,卡爾沒有充分準(zhǔn)備,從不妄下評(píng)語。在評(píng)價(jià)一位工程界多年好友關(guān)于超高混凝土重力拱壩的巖石地質(zhì)勘探推薦方案時(shí),他花費(fèi)了4個(gè)月時(shí)間,不僅審閱了方案原稿,還查閱了相關(guān)文獻(xiàn),撰寫了長達(dá)28頁的評(píng)論稿,并給予了不高的評(píng)價(jià)注冊(cè)巖土工程師有幾本書,以至于老友萬分震驚和苦惱。
敬畏,卡爾敬畏自然,提出了‘觀察法’。在調(diào)查薩蘇姆阿大壩事故時(shí),卡爾將理論比喻為拐杖,實(shí)踐比作雙腿,寫道:雖然使用拐杖,減少了絆腳的風(fēng)險(xiǎn),但走路還是要用腿才行。
恭敬,卡爾認(rèn)為工程是一項(xiàng)貴族的運(yùn)動(dòng)。米森大壩,或者太沙基大壩,是卡爾負(fù)責(zé)的最后的一個(gè)工程咨詢項(xiàng)目,也是最有挑戰(zhàn)的項(xiàng)目,他曾寫道:我的時(shí)間所剩無幾,只盼著米森大壩能盡快竣工,因?yàn)椋谖摇胪痢埃疫€有許多其他重要的工作要做。
精進(jìn),卡爾對(duì)土力學(xué)的基礎(chǔ)‘吹毛求疵’。他在評(píng)述卡薩格蘭德和公路局的矛盾時(shí)指出:一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)家……幾乎從不把任何結(jié)論當(dāng)成定論,他的存在總是會(huì)打破愉悅的工作氛圍……若不聽從他那沒完沒了的批評(píng)意見,研究工作就不可能穩(wěn)步向前推進(jìn)……這種類型的科學(xué)家起到的就是定位飛輪的作用,防止那些自詡經(jīng)驗(yàn)豐富的人偏離研究主題,陷入憑空臆測的泥沼。
純樸,卡爾創(chuàng)立土力學(xué)純粹而簡單。但他從未以巖土工程師的身份簽署過任何報(bào)告,自始至終都是以‘咨詢工程師’的姿態(tài),悉心探尋工程中的宏觀問題,出于實(shí)際需求,推動(dòng)著土力學(xué)的發(fā)展和革新。
廣大,卡爾廣泛涉及土力學(xué)、巖石力學(xué)、工程地質(zhì)、機(jī)械、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域,他融會(huì)貫通,他山之石,可以攻玉。包容,卡爾承認(rèn)瑕疵的存在,在土力學(xué)受到質(zhì)疑時(shí),包容費(fèi)朗格的詆毀及其門徒的謠言,進(jìn)一步系統(tǒng)化土力學(xué)實(shí)踐原理,終著而論道,授業(yè)解惑。”
關(guān)于這位大師的傳奇人生,可在《工程藝術(shù)大師:卡爾·太沙基》一書中盡情探尋。
這既是一部記錄作品,也是一部文學(xué)作品。原著分時(shí)期記錄了卡爾·太沙基的生平,涉及了他的日記、信件、手稿、出版的論文書籍,還有一些便條、草圖、工作手冊(cè)、備忘錄、剪報(bào)等。從這些內(nèi)容,我們不僅可以生動(dòng)、真實(shí)地理解卡爾創(chuàng)立土力學(xué)的初衷和設(shè)想,還可以體會(huì)到卡爾的品格。在翻譯此書的過程當(dāng)中,我們更是驚嘆于卡爾頑強(qiáng)的毅力,無論人生在怎樣的境地,遭受怎樣的質(zhì)疑都能夠執(zhí)著于自己的研究,工作專注且邏輯縝密。“要想在世上有所成就,首先就要做到,即使總得不到別人的認(rèn)可,你自己也要保持激情,不能懈怠。”
內(nèi)文試讀
▲太沙基在哈佛,1940年春
“這恰恰印證了那句古老的諺語,研究結(jié)果并非取決于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的先進(jìn)性,而是取決于命題的真實(shí)與否。實(shí)驗(yàn)設(shè)備越簡單、越廉價(jià),就越能夠體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模鄳?yīng)地,實(shí)驗(yàn)者也就能夠洞察整個(gè)現(xiàn)象的變化過程,最后證實(shí)或是推翻此前的假設(shè),甚至是提出新的假設(shè),這樣既省時(shí)又省錢。當(dāng)實(shí)驗(yàn)者對(duì)某個(gè)自然現(xiàn)象已經(jīng)有了清晰的認(rèn)識(shí)時(shí),他才需要昂貴、靈敏的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,以獲取精確的數(shù)據(jù)。如果實(shí)驗(yàn)者一開始就采用昂貴的設(shè)備,實(shí)驗(yàn)者就會(huì)變成實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)本身的奴隸,他不是在檢驗(yàn)假設(shè)的真實(shí)性,而僅僅是在確認(rèn)某種現(xiàn)象,永遠(yuǎn)也找不出背后的規(guī)律。”
“把一個(gè)想法發(fā)展成一個(gè)完善可見的實(shí)體,就像把一粒種子變成一顆大樹一樣,是個(gè)驚人的奇跡。當(dāng)努力把自己的想法變成現(xiàn)實(shí)時(shí),創(chuàng)建者會(huì)經(jīng)歷人類各種情感:希望和恐懼、熱情和沮喪。他艱苦的腦力工作也會(huì)促進(jìn)其智力的發(fā)展,當(dāng)然,他幾乎沒有懷疑過自己的智力……當(dāng)勞動(dòng)變?yōu)槌晒Φ墓麑?shí)……勞動(dòng)者會(huì)放松一會(huì)兒,快樂地思考別人所取得的成果,直到逐漸增長的內(nèi)心壓力激勵(lì)他重新開始朝著未知領(lǐng)域沖刺。這就是生活……人的眼界越開闊,奮斗就越努力,對(duì)夢想的追求就越執(zhí)著,那么他的生活也就越豐富。”
“如果你想像我一樣,從生活中得到那么多快樂和滿足,就必須像我對(duì)博斯普魯斯海峽那樣,毫無保留、全心全意地投入某件事情……如果你每天都感受不到生活中的這種強(qiáng)烈的快樂,那么你簡直就是在浪費(fèi)生命,因?yàn)檎沁@種快樂才使你成為一個(gè)真正的獨(dú)立而完整的人。”
“要訓(xùn)練和培養(yǎng)我們準(zhǔn)確闡釋觀察結(jié)果的能力,對(duì)理論甚至是很嚴(yán)密的理論的掌握是非常有必要的。但是,我們也應(yīng)該明白,只有純理論,我們還是不可能在土木工程領(lǐng)域有任何建樹。我們還需要積累原始的工程實(shí)況,這種工程實(shí)況的積累多多益善。但是在我的身邊有著這樣一群人,他們自視甚高,自認(rèn)為看清楚了物質(zhì)的本質(zhì),而實(shí)際上,卻只是利用一些復(fù)雜的三重積分對(duì)物質(zhì)進(jìn)行了人為的‘簡化’,可自己卻連真正的土體長什么樣都忘了。對(duì)于這些人,我很惱火。在我看來,對(duì)事物細(xì)致的觀察和深刻的分析同樣重要,甚至更重要。只有學(xué)會(huì)細(xì)致的觀察,從你口中說出來的東西才會(huì)有價(jià)值。但是據(jù)我所知,很多工程師都是無可救藥的盲人,他們根本看不到這一點(diǎn)。”
他在日記中這樣寫道:“記住:任何開拓性的工作都是在排除萬難的情況下完成的。不要感到絕望,只管埋頭工作就好!痛苦和斗爭是人類的宿命。不要去羨慕那些以出賣自己靈魂為代價(jià)而坐上了安樂椅的懦夫。要牢記,每一個(gè)新思想在被人們接受之前,都是對(duì)公眾的挑釁。”
-作者簡介-
理查德·e.古德曼(richard e. goodman),國家工程院院士(1991年),1977年,他獲得了美國地質(zhì)學(xué)會(huì)頒發(fā)的伯威爾獎(jiǎng)。1995年,他參加了蘭金講座(block theory及其應(yīng)用)。2000年,他獲得了美國土木工程師學(xué)會(huì)(asce)的博爾頓種子獎(jiǎng)?wù)拢⒂?976年獲得了美國采礦,冶金和石油工程師協(xié)會(huì)的巖石力學(xué)獎(jiǎng)。2004年,格拉茨技術(shù)大學(xué)授予他榮譽(yù)博士學(xué)位(hc博士),以表彰他在工程地質(zhì)學(xué)和巖石力學(xué)領(lǐng)域的科技成果。
-譯者簡介-
朱合華,同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)科結(jié)構(gòu)工程專業(yè)(地下結(jié)構(gòu)方向)博士。同濟(jì)大學(xué)特聘教授、國家注冊(cè)土木(巖土)工程師,現(xiàn)任土木信息技術(shù)教育部工程研究中心主任、同濟(jì)大學(xué)隧道及地下建筑工程學(xué)科方向負(fù)責(zé)人,創(chuàng)辦國際學(xué)術(shù)期刊underground space,兼國際巖土聯(lián)盟(fedigs)巖土數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)委員會(huì)(jtc2)主席、中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)(一級(jí))和中國土木工程學(xué)會(huì)隧道及地下工程分會(huì)(二級(jí))副理事長等。
史培新,美國康奈爾大學(xué)土木和環(huán)境工程專業(yè)(巖土工程方向)博士。蘇州大學(xué)特聘教授,蘇州大學(xué)軌道交通學(xué)院院長,為美國土木工程協(xié)會(huì)(asce)、美國巖石力學(xué)協(xié)會(huì)(amra)、國際地震協(xié)會(huì)(eeri)、中國地震工程協(xié)會(huì)會(huì)員,兼江蘇省城市地下空間學(xué)會(huì)副理事長,蘇州市綜合交通運(yùn)輸學(xué)會(huì)副理事長。
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