【讨论】岩土工程专业数学和力学究竟掌握到何种程度为明智？

dreamsoil-ep

应该说现在岩土工程专业处于一种蓬勃发展却难于有突破的阶段。作为一个岩土工程专业的研究生面临着一种困境，力学和数学知识越来越需要，但是任何一门不管是力学或者是数学都可以耗掉你的一生。尽管很多现代的数学和力学的知识用到了岩土工程中并产生了作用，但都难以有实质性的突破。记得爱因斯坦曾就物理和数学的关系发表过看法，原话记不请了，大意是他曾下决心掌握最先进的数学理论，但发现任何一个分支数学都能用尽他的一生，这使得他很苦恼，后来他发现他的错误在于对于物理的本质认识不足以清楚到能挑选出合适的数学工具来解决问题。
可能我们岩土人面临的苦恼要比爱因斯坦曾经经历的还要痛苦。
希望各位发表自己的看法和高见，以期共同进步和发展！

laymanlee

有同感呀！俺也来自徐州呀。

dreamsoil-ep

太好了，希望多交流。
xyszh2002@sohu.com

yangmuyang

这么多志同道和的人

lakewater

力学、数学都属于基础课程，目前很多岩土界的发展都是将这两方面的技术应用到岩土问题上来，而且有一些直接从力学转行过来的专家，比如石根华。
再说数学，这个东西无论与哪种学科交织一起都可能会产生巨大的成果，比如很多的经济学家。
从我们个人来说，数学、力学都是很重要的一门基础，要是这两样工具都能灵活掌握的话，那你岩土方面的论文做出来肯定档次比较高，说的通俗一点，就是别人很难懂。但是要知道，对于岩土，也有其基础学科，在我们需求着高深的数学力学知识的同时，有没有考虑到自己的土力学、岩石力学、试验土力学、理论土力学、计算……这些科目有没有过关呢？
作为一门专业，尤其是这个行业的工作当中，需要的比较丰富的专业知识和经验，所以在学校中我们也应当从这两方面入手。在本科的时候，曾经有过学计算机的热潮，但到最后真正从是这个行业的又有多少呢？试想，我们不会现在正在掀起一场力学、数学的高潮吧，这同样和计算机一样是消耗一生的学问啊？

lakewater

加了一分，感谢版主！

xjiang01

读万卷书，行千里路。
  
岩土工程或许在更大程度上是一门艺术，而不仅仅是技术。

straggler

      其实可以这么说，对于数学和力学的掌握程序对于不同的人有不同的要求，如果是作理论研究，那我想什么都不用说了，如果没有扎实的数学和力学基础，我想你会感到力不从心的。如果是从事工程方面的具体工作，那就另当别论了，但是也并不是说数学和力学不重要了，而是说没有必要搞那么深，基本的一些力学基础还得有，只有有了这些基础的东西，专业的东西才能吃透。才可能会在工程界有所创新。
       我个人认为，不管你是从事理论研究，还是从事工程的具体工作，数学和力学一定要学好，这个学好的标准不同。这就像不同的工匠需要的工具不同一样，正所谓杀鸡焉用牛刀。譬如说，对于一个从事本构研究的人来说，如果不懂张量理论，那他的研究工作将是一种艰苦的工作。但对于工程人员来说，掌握不掌握晦涩难懂的张量理论来说对他关系不是很大，他可以用别人研究出来的现成的本构的算法编程解决问题，或用现在的商业软件解决实际问题，对于实际问题的解释更多的是靠专业及基本的理论知识而不是张量理论。所以我认为，掌握到何种程度要看你要用这些工具（数学、力学）到何种程度，这并没有一个确定的标准，应该跟你从事的工作相关。
       另我一个需要强调的就是，专业知识是我们立足的基础，要不然，任何力学或数学出身的人就可以代替我们了，数学和力学只是我们的一种工具，就像我们天天灌水离不开PC一样，但我们用PC灌水而不必了解PC的详细构造及设计原理。
      有一次导师跟我们交流时，说了这么一句话，说好多人认为专业课不太难，我们的专业课非本专业的人好像也可以看懂，但一细究，好像他们也会是什么也不懂，这是因为我们的专业涉及到的许多东西是跟工程紧密结合在一些的，没有感性认识的人理解起来还是有一定困难的，这也是为什么在我们这个行当，越老越吃香的原因吧！这也是从一个侧面说明了专业知识的重要性。

shixiaoqing

上面几个楼主分析的都很有道理.我算是一个转行开始学习岩土工程的.确实,刚开始时觉得岩土工程并不是很难,因为原来对数学和力学的基础较好,学起来也比较轻松,故一直沾沾自喜,也可以通过一些商业软件进行简单的数值模拟计算,但是没有过多久,就开始发蒙了.原来觉得什么本构模型什么的,不需要理解,但是现在计算时发现许多问题.如计算结果分析呀,模型参数的选取呀.对于专业知识不扎实的我来说,这才是大问题呀.觉得straggler所说很对, 因为这个专业涉及到的许多东西是跟经验也即专业知识紧密结合在一些的,专业知识就更重要了.
  

ocat

数力基础好的人学岩土还是有优势的

xuguo1998

其实，我们在这里的人大都关心的是岩土工程的计算，所以，很多大牛都是诸如flac3D、abaqus的高手，但就简单的摩尔库仑准则，其塑性势方程是怎样的，硬化如何考虑，不知了解如何？看了老外的一些文章，不知所以，希望大牛指点！

ocat

郑颖人 龚晓南出的那本《岩土塑性力学基础》就是讲这些东西的 好难啊
  

xuguo1998 wrote:
其实，我们在这里的人大都关心的是岩土工程的计算，所以，很多大牛都是诸如flac3D、abaqus的高手，但就简单的摩尔库仑准则，其塑性势方程是怎样的，硬化如何考虑，不知了解如何？看了老外的一些文章，不知所以，希望大牛指点！

wgao

ocat wrote:
郑颖人 龚晓南出的那本《岩土塑性力学基础》就是讲这些东西的 好难啊
  
[quote]xuguo1998 wrote:
其实，我们在这里的人大都关心的是岩土工程的计算，所以，很多大牛都是诸如flac3D、abaqus的高手，但就简单的摩尔库仑准则，其塑性势方程是怎样的，硬化如何考虑，不知了解如何？看了老外的一些文章，不知所以，希望大牛指点！

[/quote]
  
多学一些力学基础是很有好处的啊

ocat

自己动手编程序需要对基础知识牢固的掌握，在这个工程中得到的训练才是最重要的。

hrimen wrote:
同意xuguo1998 的说法。重要的要有扎实的基础理论。特别是在做研究生的，一定不要图省事那个商业软件来做论文。殊不知，在方便背后，你把应该学习掌握的对于基础理论的训练过程省略了，这是目前令人遗憾的事情。在这一点上，我觉得河海大学要求学生编写程序的传统比较好，虽然可能最后编写的程序比较粗糙，比不上商业软件漂亮，可是编程序的过程所做的都是岩土或数值计算的核心内容，这才是重要的。
      我在读书阶段为编写程序付出了很多辛苦，但我觉得挺好。也非常感谢导师对我的严格要求，若非如此，我没有现在的收获。
一点感想，敬请批判！

guofeng23

我也说两句：
      搞岩土的，我认为从力学角度看应该是用数值方法来求解边界值问题，因为，对于岩土这么复杂的介质几乎不存在解析解。
     岩土很多都是非连续问题，成熟的有限元又无能为力，所以只能学习DDA（离散元）,EFGM（无单元）,数值流形，界面元等，而这些离散方法作为初学者很难接受，所以还要学习成熟的有限元，在学习这些不连续问题的离散方法。想学会有限元，想学会有限元，又要有足够的力学功底：弹性力学（铁摩辛柯），弹塑性理论，接触力学，断裂力学，弹性稳定理论。
     从数学角度来说应该掌握：数值分析，数值逼近，微分方程的数值解法，范函，变分原理，矩阵论。这都是计算力学的基础

dreamsoil-ep

我认为楼上总结的非常好。就拿一般的岩土软件计算来说，如果你有较为深厚的岩土专业背景，可能你对计算的一些非常具体的内部细节缺乏了解，但你仍能够大致判断出计算结果的可靠性。但是作为研究人员，要深入了解现有计算模型跟实际工程情况之间的差距，那么就必须深入学习了解众多现有的各种复杂的岩土力学模型(这需要很多数学和力学知识如楼上总结)的细节和出发点，同时也要对这些模型在工程实际中应用存在的模型误差，这种误差可能是假设不当，也可能是理论不甚严密。要想把这些搞清楚绝非一年之功。而在此扎实基础上才能够想办法对原有模型提出改进，或对计算方法提出改进。沈珠江院士曾讲过，创新并不是简单地把别的学科里新鲜的概念原理搬过来，而是要把这些新东西跟岩土学科交融起来。
       比如石根华是把拓扑学、谢和平把分形科学引入到岩土工程中，都为岩土工程学科发展作出了大的贡献。
       所以说，岩土工程的研究生如果想在理论上有所创新，是颇有挑战性的。这也许是这个岩土工程论坛有足够的繁荣空间的理由。