任何土木工程建筑物与构筑物都是用相应的材料按一定的要求建造的，土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料。从古至今，土木工程的发展要求与材料的数量、质量之间存在着相互依赖和相互矛盾的关系。土木工程材料的生产和使用就是不断解决这个矛盾的过程中不断的发展和完善的。
早在原始社会时期，人们为了抵御雨雪风寒和野兽袭击，居于天然山穴和树巢中，即所谓“穴居巢处”，进入石器、铁器时代人们开始使用简单的工具砍伐树木和茅草，搭建简单的房屋，开凿石材建造简易的房屋以及纪念性构筑物。进入青铜器时代出现了木结构及“版筑建筑”即墙体用木板或木棍做边框，然后在框内浇注黏土，用木杵夯实之后将木板拆除的建筑物。此时已经能够建造出舒适性较好的建筑物，所使用的主要是天然石材，木材，黏土，茅草等天然材料。
到了人类能够用黏土烧制砖、瓦，用石灰岩烧制石灰之后，土木工程材料由天然材料进入了人工材料阶段，使用的结构材料主要是砖，石和木材。
砖
砖是一种常用的砌筑材料。砖瓦的生产和使用在我国历史悠久，有“秦砖汉瓦”之称。制砖的原料容易取得，生产工艺比较简单，价格低、体积小便于组合，粘土砖还有防火、隔热、隔声、吸潮等优点。所以至今仍然广泛地用于墙体、基础、柱等砌筑工程中。
石
天然石是最古老的土木工程材料之一，由于天然石有很高的抗压强度，良好的耐磨性和耐久性；资源分布广泛，蕴藏量富，便于就地取材，生产成本低等优点。是土木工程中修筑城垣，桥梁，房屋，道路和水利工程的主要材料。例如古埃及的金字塔和中国的赵洲桥以及古长城等。
木材
木材是人类使用最早的土木工程材料之一，具有轻质高强、耐冲击、弹性和韧性好，导热性低，纹理羌观、装饰性好等特点。但存在各向异性，可能受含水率和天然疵病的影响较大，易燃、易虫蛀等缺点。木材易于加工，并且通过加工处理．远可以克服或减轻各向异性、含水率和天然疵病等对性能的不良影响。因此，木材在古建筑及现代建筑中都得到了极为广泛的应用。木材是由树木加工：而成，树木种类繁多，按树种木材分为针叶树和阔叶树两大类。
针叶树的树叶呈鳞片状或针状，多为常绿树，树干高大而通直，纹理平顺，材质均匀，易得大材。其木质较软，易于加工，故又称为软木材。针叶树木材的表观密度和胀缩变形较小，强度较高，树脂含量高，耐腐蚀性强。主要用作承重构件和家具用材。针叶树常用品种有红松、落叶松、云杉、冷杉、柏木等。
阔叶树的树叶宽大，叶脉成网状．大多为落叶树，树干的通直部分较短，材质较硬，较难加工，故又称为硬木材。阔叶树木材的强度高，纹理显著，图案美观；但胀缩变形较大，易翘曲和干裂。常用作尺寸较小的构件及室内装饰。阔叶树常用品种有榆木、桦木、柞木、山杨、青杨等。
到18、19世纪资本主义的兴起，大跨度场房，高层建筑和桥梁等土木工程建设的需要旧有材料在性能上满足不了新的设计要求，土木工程材料在其他相关科学技术的配合下，进入了一个新的发展阶段。相应出现了钢材，水泥，混凝土，钢筋混凝土和预应力混凝土及其他材料。
钢材
钢材广泛的运用于铁路，桥梁，建筑工程等各种结构工程中，是在严格的技术控制条件下生产的品质均匀致密，抗拉、抗压、抗弯、抗剪切，强度都很高。常温下能承受较大的冲击和震动荷载，有一定的塑性和很好的韧性。良好的加工性能，可以铸造、锻压、焊接、铆接和切割，便于装备，同时为钢结构高层建筑创造条件。
水泥
水泥是水硬性胶凝材料，既加水拌合成塑性浆体，能够在空气中和水中凝结硬化，其他材料凝结成整体，并形成坚硬的石材。常见的硅酸盐水泥也叫做波特兰水泥，经过加水、拌合、初凝、终凝和硬化后形成坚硬的水泥石。除此之外还有适应于紧急抢修工程、低温工程和高标号混凝土预制件的快硬硅胶盐水泥；用于军事工程、机场跑道、桥梁、隧道和涵洞等紧急抢修工程的快凝快硬硅酸盐水泥；用于内外装修的白水泥；快硬，高强，耐热和耐腐蚀的高铝水泥；用于制作大口径运输水管的和各种输油输气管的，在硬化过程中不但不收缩而且有一定程度膨胀的膨胀水泥等。
混凝土
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，它是有胶结材料，骨料和水按一定的比例配制，经搅拌振捣成型，在一定情况下养护成型的人造石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单等特点，因而使用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高耐久性好，强度等级范围宽等优点。按材料可分为水泥混凝土，沥青混凝土，石膏混凝土及聚合物混凝土等。为了克服混凝土抗压强度低的缺陷，将混凝土与其他材料复合出现了钢筋混凝土，预应力混凝土，各种纤维增强混凝土等。
钢筋混凝土是指配制钢筋的混凝土，克服了混凝土抗拉强度低的弱点，同时保护钢筋不被腐蚀，在其中合理的配置钢筋可充分发挥混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的特点，同时承受荷载并满足工程结构的需要。
预应力混凝土一般指预应力钢筋混凝土，通过张拉钢筋产生预应力。采用预应力钢筋混凝土可以提高制品或构件的抗拉能力，减少或推迟裂缝的出现，充分利用高强材料，因而制品或构件的抗裂度，刚度耐久性都大大提高，减轻自重，节约材料等。
沥青
沥青石油是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属衍生物所组成的混合物。沥青除用于道路工程外，还可以作为防水材料用于房屋建筑，及用作一般土木工程的防腐材料等。
塑料
塑料是以有机高分子化合物为基本材料，加入各种改性添加剂后，在一定的温度和压强下塑造而成的材料。其有表现密度小，导热性差强度重量比较大，化学稳定性良好，电绝缘性优良，消音吸振性良好及负有装饰性等优点。
随着生产要求以及环保意识的提高，出现了各种新型复合材料以及绿色建材。
彩钢夹芯板材
分为彩钢聚氨酯夹芯板材和彩钢聚苯乙烯夹芯板材两种。 用彩色涂层钢板做面层，芯材分为聚氨酯和聚苯乙烯泡沫塑料两种，通过特定的生产工艺（干法复合工艺）复合而成的隔热夹芯板。无论是那种夹芯板都具有“三合一”共同工作的特点。彩钢板有强度高、防水、防腐蚀好、色泽鲜艳等优点，而泡沫塑料重量轻、保温性能极佳，又可承受一定的剪力。是非常理想的保温隔热材料。产品广泛用于快速建设的轻钢结构房屋、保温隔层、保温冷藏车厢以及普通工业与民用建筑等。
绿色建材
绿色建材，指健康型、环保型、安全型的建筑材料，在国际上也称为“健康建材”或“环保建材”，绿色建材不是指单独的建材产品，而是对建材“健康、环保、安全”品性的评价。在国内它只作为一个概念刚开始为大众所认识。绿色建材是采用清洁生产技术，使用工业或城市固态废弃物生产的建筑材料，它具有消磁、消声、调光、调温、隔热、防火、抗静电的性能，并具有调节人体机能的特种新型功能建筑材料。
土木工程材料将进一步的随着人们的需要而不断改进与发展。
土力学学术论文篇二
土力学发展概况
摘 要：随着社会的高度现代化，土力学在工程上的应用范围越来越广，人类对土力学的研究也更加的深入。本文通过回顾土力学发展历程，分析当前土力学研究的缺陷，包括土力学经典理论的局限性，非饱和土力学研究的缺陷性，动荷载作用下土体研究的不成熟性。最后结合土力学研究的缺陷，对今后土力学的发展提出预测。
关键词：饱和土 非饱和土 动荷载
中图分类号：TU41 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2014)04(b)-0225-01
土力学是运用工程力学的理论和方法来研究土体力学性质的学科[1]。它在实际工程如地基、挡土墙、土工建筑物中都有重要的应用。研究土力学，对我们从事土木工程活动的人士来说具有重要意义。本文根据土力学发展历史，分析当前土力学研究缺陷，预测土力学未来的发展。
1 土力学的发展历程
土力学历史悠久，起源于人类生产生活所积累的经验，古时候人们用压实土料修筑堤坝防洪，用夯实土基兴修各类工程等均属于土力学的范畴。近代土力学的发展开始于1776年库仑土压力理论的提出[1]。此后，1856年法国科学家达西发表了著名的达西渗透定律，1857年英国科学家郎肯发表了郎肯土压力理论，这些理论促进了近代土力学的发展。1925年太沙基提出了有效应力原理及渗透固结理论，从此土力学成为一门独立的科学。1950年后人类在土的基本性质、测试手段、计算技术、加固方法等方面均有较大发展。1980年后，土力学出现了新的分支，如计算土力学[2]，海洋土力学等。
土力学自成立以来经历两个发展阶段。第一阶段即1925年―1960年的近代土力学阶段，这一阶段土力学都是以太沙基理论为基础而展开研究的，但由于该理论过于片面，土体性质过于复杂，导致很多问题无法深入研究。第二阶段即1960年后的现代土力学阶段，以罗斯科为代表的临界土力学创立，从此人类对土体本构关系的研究步入了新的境界。人们开始综合考虑研究土体受力后的应力、应变、强度、稳定性以及它们和时间之间的关系[3]。
2 土力学当前发展中存在的问题
纵观土力学的发展历程，虽然取得了很大的进步，但是仍然存在着不少问题。
2.1 土力学理论不够完备
土力学是一门以实验为基础的理论学科，但是由于土体性质复杂，到目前为止，仍处于半经验办理论的发展阶段，未能形成公认的基础理论。太沙基把土体的压密和渗透结合起来推导出的一维固结微分方程能很好的反映土体单向固结的机理，但是在多维固结问题上并不适用。比奥固结理论能解出孔压分布，给出位移场，获得土体应力应变非线性、弹塑性和骨架的流变情况，但是参数确定的偏差会导致工程计算结果和实际测量结果差别很大[1]。所以这些理论都有自身的局限性，不能符合一般土体受力状态下的性能。
2.2 解决非饱和土问题方法欠缺
传统土力学理论只适用于解决饱和土的问题，其规律也是根据饱和土试验得出。然而工程中遇到饱和土的情况十分罕见，即使是软土地区，其表层土也不会是饱和的。将处理饱和土的方法应用于非饱和土不是很妥当，因为土的特性随其含水量有很大的不同，如膨胀土遇水后体积会膨胀，而失陷性黄土遇水后体积会收缩，而且它们的强度也会因遇水而降低[3]。于是有人提出了非饱和土强度理论，这些理论都是以吸力及为计算依据，但是由于吸力测试技术不够成熟，存在很多问题，不能被广泛采纳。
2.3 动荷载作用下土体规律的研究还不成熟
研究动荷载作用尤其是循环动荷载作用下土的力学特性，在道路的建设和维护方面具有重要意义[4]。尽管国内外开展了不少这方面的研究，提出了相关理论，但是动荷载作用下土体的变形、强度、以及液化规律比静荷载作用更复杂、更难把握，所以相关研究结论适用条件和范围都很有限，理论就更不成熟了。
3 土力学发展方向预测
土力学是研究土体特性的学科，土是经过漫长的地壳运动而形成的，不同地域的土其成分有很大的差异，即使是同一地方的土因所处的地层不同性质而相差很大，而且土的构造和结构对土的性质也有至关重要的影响，因此土的特性很强。土有的时候是饱和的，有的时候是不饱和的，有时可以看成是连续的介质，有时又不能看成连续的介质，它具有弹性、粘性和塑性等性能，这些都说明了土体的性质十分复杂。因此研究土力学需要采用理论、试验相结合的方式。
3.1 土的微观和细观研究
土是由固、液、气三相组合而成，土颗粒之间固液气三相的相互作用决定了土的力学性质区别于其他一切材料。土体强度、变形的宏观规律是与其微观结构直接相关的，通过微观试验研究，以探究土的非线性、弹塑性、各向异性、流变性等问题，可以更清楚的认识宏观规律的机理，从而初步把握其宏观规律。因此，微观和宏观相结合有可能使土体力学特性的研究出现转机。
3.2 土体的原位试验和无损探测
室内试验和原位试验之间存在着不可忽视的差别，室内试验时，压缩模量是在无侧向变形条件下测出的，而土的初始应力状况与沉积条件有关;在完全相同的条件下测量土的沉降量，试验结果表明压缩模量越大的土，它的计算沉降和实测沉降相差越大[3]。现有原位实验方法如标准贯入试验，触探试验只能用于小型工程，钻孔取土愈深，土的结构破坏愈大，试验结果的可靠度也就越差。因此发展更加先进的测探技术，可以克服取土后土结构的巨大变化和应力状态的改变，能大大提高试验结果的精确性。
3.3 非饱和土的研究
非饱和土力学理论之所以没能像饱和土力学理论一样同步发展，最主要的原因是影响非饱和土性质因素众多，关系复杂，它很难像饱和土那样找出应力应变之间一一对应的关系。此外非饱和土特性测试技术难度比饱和土大得多，这进一步制约了非饱和土理论的发展。由于非饱和土中存在气体，较之饱和土性质大有区别而且更加的复杂，研究非饱和土中固、液、气之间的相互影响关系成为解决非饱和土问题的重要出路。今后非饱和土的研究将着重于土体表面吸力的测定，土-水特征性能表征等方面。
4 结语
正如太沙基所说：土力学既是一门科学，又是一门艺术[1]。工程实践经验具有不可替代的重要意义。随着科技的进步，各种研究方法和手段不断进步，各种各样的工程勘察设备和试验设备得以研制，电子计算机的应用水平和实验测试技术的自动化程度不断提高，今后土力学的发展将呈现蓬勃的朝气。
参考文献
[1] 姜晨光.土力学与地基基础[M].北京：化学工业出版社，2013：8-12.
[2] 蔡东，李国方.土力学的研究内容与学科发展[J].黑龙江水利科技，2008，36(2)：92.
[3] 赵成刚，韦昌富，蔡国庆.土力学理论的发展和面临的挑战[J].岩土力学，2011，32(12)：3521-3522.
[4] 焦贵德，赵淑萍，马巍.循环荷载下高温冻土的变形和强度特性[J].岩土工程学报，2013，35(8)：1553.
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一、我对土木工程的认识过程 说实在的，在高考成绩出来之前，我从来没想过也没想到土木竞会成为我未来的职业。我厌恶官场的肮脏污秽勾心斗角卑劣无耻，也惧怕商海的惊涛骇浪与危机四伏。因此我不会去从政，也无能去经商。因为学习好，成绩 几高，老师夸，同学捧，所以总是感觉飘飘的，自以为聪明得很。自然而然地喜欢把自己的未来规划到天上，想当科学家，想入中科院，想拿中国首届诺贝尔奖，……总之一切好事都被我想遍了，就是没想到土木上来，--也许潜意识里已经想过了，土：土气的土；木：木讷的木，因此立马就否定了它。 高考成绩替我选择了土木。因为成绩不低，进了西安科技大学；因为成绩也不高，进不了生物、计算机、建筑等"红炽状态"的专业，但进得了土木，--于是，我来到了西安科技大学土木工程系。 然后是开课、选课、上课，上微积分、上线代、上制图、上英语、上体育、上这些和土木实联性几乎为零的基础平台课，但我对土木的认识并非没有进展。一次一位计算机系的师兄对我说，你选土木真是选对了，就应该做宏大的事情，不像我们研究些小里小气的玩意。又一次与一游客闲扯，说到我是土木的，他居然叹道：哇噻，那可是西科最好的系。我不知道土木系是不是西科最好的系，但自己的系受到了赞美，我心中总是高兴的。我又开始认真地接受了土木工程专业。 但我对土木的理解依旧是依稀而朦胧的，这种依稀而朦胧的状态一直持续到第九周。也就是说，直到土木工程概论开课了，我才第一次理性地认识了土木，尽管是粗浅的，却是真切的。 我知道了这是一项伟大的事业，它和人民的衣食住行息息相关，它和国家的开发建设息息相关，它和民族的兴起强盛息息相关。"安得广厦千万间，大庇天下塞士俱欢颜"是土木的呼唤，"危楼高百尺，手可摘星辰"是对土木的惊叹，"长桥卧波，未云何龙？复道行空，不济何虹？"更是对宏大的土木工程阿房宫的真心感慨。有人说，房子盖得好，建筑工程师名声远扬；房子盖得糟，土木工程师臭名昭著。是啊，我们是幕后英雄，可这又有什么关系呢？没有土木工程师的付出，再华美的外观设计也只是绣花枕头，花拳绣腿，住不得，用不得。所以做幕后英雄，我愿意。 于是我爱上了土木工程。 二、我认识的土木工程 它是一项传统的工程。古老得不知该从何处去找寻它的渊源，大概从人类诞生的那一天起，它就开始陪伴人类走过蒙昧，走向文明，而它也就是在人类的进货中被完善，被发展。从最初的洞穴到秦砖汉瓦，到气派的皇宫，再到现代的高楼大厦，……历史记载着它的成长，而历史也正因为记载了它的成长而更加精彩。国外神秘的埃及金字塔，古老的帕特农神庙，雄伟的古罗巴斗兽场，庄严的圣索菲亚大教堂，奇怪的比萨斜塔……国内千年赵州桥，京杭大运河，四川都江堰，咸阳交通网，应县古木塔，还有旷古绝今的万里长城。古老的土木工程，是劳动人民智慧的结晶，是极其宝贵的文化遗产，更是难得一见的艺术珍品，它造福前人，泽被后世，对推动历史的发展与人类的进步，立下了赫赫大功。 它是一个年轻的事业。它的体内蕴藏着青春的活力，它的体外散发着蓬勃的朝气。它古老但并不衰老，新兴的科技给它注入了新鲜的血液，使它有了更迅猛的发展速度，更广阔的发展空间，更巨大的发展潜力。艾菲尔铁塔，帝国大厦，世贸双塔，上海环球金融中心……世界第一高频频易位；多伦多天穹，格林威治千禧顶，浦东国际机场，大分体育场……世界第一跨不断刷新；金门大桥，江阳长江大桥，青马大桥，明石海峡大枯……世界第一桥桂冠更替；挪威山岭隧道，瑞士圣哥隧道，德意开尔其隧道，中国大瑶山隧道……世界第一长风水轮转。如果说这仅仅是工程设施的大型化和施工空间的拓展，那么信息化的施工，智能化的建筑和交通，分析的防真系统总归算得上是土木发展史上绝无仅有的革新。总之，科学技术作为土木工程的强大后盾，推动了土木的发展；而土木工程作为科学技术的广阔战场，又促进了科技的进步。新材料、新结构、新施工方法和管理理念无一不给土木的腾飞插上理想的翅膀，而计算机的参与设计、分析、施工更使腾飞的土木如虎添翼。世人不禁惊叹：土木前途无限！参考资料：
