亚瑟·卡萨格兰德：让土壤变得可测量的男人
在世界各地的每一间土壤实验室里，都放着一个小铜杯，它安装在一个凸轮上。你往杯子里装满湿粘土，在中间划一道槽，然后转动手柄，让杯子反复落下固定的距离，直到槽闭合。击打次数可以告诉你关于土壤的确切信息。在亚瑟·卡萨格兰德 (Arthur Casagrande) 发明这种装置之前，工程师们是通过在手指间揉捏粘土来形成判断的。此后，位于不同大洲的两个实验室可以测试同一种土壤并得到相同的答案。这大致就是地基工程如何摆脱手工艺性质的全部故事。
阿伊多夫什奇纳、维也纳和小提琴
卡萨格兰德于1902年8月28日出生在阿伊多夫什奇纳 (Ajdovščina)，当时属于奥匈帝国，现属斯洛文尼亚。他在投身工程学之前曾是童年时期的小提琴神童，且出身于一个从事该行业的家庭。他在林茨 (Linz) 完成了一年级学业，之后搬到的里雅斯特 (Trieste)，读完了实科中学 (Realschule)，并于1924年在维也纳工业大学 (Technische Hochschule) 获得土木工程学位，随后留校担任水力实验室沙弗纳克 (Schaffernak) 教授的全职助理。
他的父亲在同一年去世。战后的奥匈帝国已经瓦解，没有给年轻工程师提供工作机会，因此在1926年，他不顾母亲和教授的反对，乘船前往纽约。
一次偶然的相遇
美国并没有立即给予他善待。他在新泽西州的卡内基钢铁公司 (Carnegie Steel) 担任钢结构详图员。后来，在面试麻省理工学院 (MIT) 的一个职位时，他遇到了卡尔·泰尔扎吉 (Karl Terzaghi)——那位刚刚发明了整个土力学理论基础的奥地利工程师，并当场获得了一份担任泰尔扎吉私人助理的工作。
从1926年到1932年，卡萨格兰德是美国公共道路局 (US Bureau of Public Roads) 的研究助理，受命于麻省理工学院，为泰尔扎吉进行土壤测试。1929年泰尔扎吉回到维也纳时，卡萨格兰德随他一同前往，建立了一个土力学实验室，参观了其他欧洲实验室，并回到麻省理工学院，此时他对比当时任何在世的人都更了解这门新兴学科的实践侧面。
让土壤变得可测量
泰尔扎吉提供了理论。卡萨格兰德提供了仪器，而这种区别比听起来重要得多。
土壤不是一种人造材料。两块看起来一模一样的粘土在建筑物下可能会表现得完全不同，直到20世纪30年代，人们还没有一种公认的方法来描述这种差异。粘土在含水时会经历不同的状态：干时易碎，中间呈塑性，饱和时则呈现液态。粘土在这些状态之间转换时的含水量——即阿特伯格极限 (Atterberg limits)——可以有效地表征它。但测量这些指标依赖于测试人员的手感和判断。
卡萨格兰德在麻省理工学院的实验室生产了一整套客观测试设备：液限仪、比重计测试、水平毛细管测试、测量压缩性的固结仪以及剪切盒。他将三轴剪切试验引入美国，是首批研究土壤在剪切时体积如何变化的人之一，认识到了在不排水剪切过程中颗粒间水压的变化，并开发了工程师至今仍在使用的程序来计算粘土的预固结压力——这是它在地质历史上承受过的最大载荷，决定了它在新的载荷下会沉降多少。
第二次世界大战期间，他将这一切转化为陆军工程兵团 (Army Corps of Engineers) 和垦务局 (Bureau of Reclamation) 的分类系统，以便任何土壤都能被分配到一个能预测其工程行为的类别。该原则作为统一土壤分类系统 (Unified Soil Classification System) 被保留下来。
哈佛大学
他于1932年加入哈佛大学担任助理教授，并在泰尔扎吉的坚持下，于同年在维也纳工业大学获得了博士学位，此前他一直没有学位。在哈佛，他建立了一个土力学研究生课程，战后该课程的学生人数从12人增加到80多人，并于1946年获得了一个新设立的土力学和基础工程教授席位。该项目对实验室工作和渗流分析的强调成为了全球效仿的模式。在1942年至1944年间，他为工程兵团举办了大约四百名军官参加的为期四周的机场建设强化课程。
他最具影响力的组织工作发生得更早。1936年，他召开了第一届国际土力学与基础工程会议——一个泰尔扎吉本人认为风险太大而不愿尝试的想法。这次会议取得了成功，它确立了土力学在土木工程中不可或缺的地位，并产生了现在的国际土力学与岩土工程学会 (International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering)，卡萨格兰德随后在1961年至1965年间担任了该学会的主席。
液化与大坝
他1936年关于影响边坡和土方填筑稳定性的无粘性土特性的论文，论述了一个他为该领域命名的现象：液化 (liquefaction)。
其机制值得明确阐述，因为它会造成人员伤亡。地下水位以下的松散沙土像骨架一样由颗粒组成，缝隙中充满了水。摇晃它——地震、爆炸、快速加载——颗粒试图重排成更紧密的堆积。水无法足够快地排出，因此它承担了载荷。孔隙水压力上升，颗粒停止相互挤压，在几秒钟内，地基完全失去了强度。它表现得像一种重液体。建筑物沉没；土坝随之流失。
卡萨格兰德余下的职业生涯都致力于此以及渗流研究，为横跨三大洲的土坝、波士顿洛根机场 (Logan Airport) 的地基、原子弹爆炸载荷对巴拿马运河堤岸的影响以及提顿大坝 (Teton Dam) 溃坝调查提供咨询。他后来以其特有的风格主张将“液化”一词限制在产生真正流动的大幅应变软化案例中，而不是任其扩展成一个包罗万象的术语。
为什么亚瑟被称为天才
这一主张基于一种特定且被低估的智慧：认识到在科学指标能够被两次以同样方式测量之前，科学是不可能存在的。泰尔扎吉提出了概念；卡萨格兰德制作了测试方法、仪器、分类和教学大纲，让普通工程师能够使用它们，然后建立了让该领域能够自我辩论的国际机构。不顾导师的建议召集1936年的会议是他人生中至关重要的判断，而且他是对的。他的仪器在90年后仍然放在实验台上，这比大多数理论的寿命都要长。
诚实的反对意见是，他一直并在很大程度上仍然是“第二人”。土力学的奠基理论——有效应力、固结——属于泰尔扎吉，而伟大的概念性飞跃并非出自卡萨格兰德。他自己的贡献是经验性的：程序、装置、分类和相关性，虽然极其有用，但并非定律。一个安静的事实是，他获得的最显赫的荣誉是成为以其导师名字命名的卡尔·泰尔扎吉奖 (Karl Terzaghi Award) 的首位获得者。他在没有博士学位的情况下到达哈佛，只是因为泰尔扎吉要求他才去读了一个。与理论的创立者相比，他是一个较小的人物；但与建筑是否会倒塌的问题相比，他可能更重要。
遗产
卡萨格兰德于1981年9月6日去世。他是英国岩土工程学会 (British Geotechnical Association) 的首位朗金讲师 (Rankine Lecturer) 和美国土木工程师协会 (American Society of Civil Engineers) 的泰尔扎吉讲师，而支持年轻岩土工程师的“亚瑟·卡萨格兰德专业发展奖” (Arthur Casagrande Professional Development Award) 也以他的名字命名。他帮助建立的学科现在使得在软土地基上建造高层建筑变得不足为奇。那个铜杯也依然在那里，没有改变，做着他最初设计的工作。
