土力学与地基基础

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出版者:中国电力出版社
作者:孔军杨太生
出品人:
页数:222 页
译者:
出版时间:2005-1
价格:26.0
装帧:平装
isbn号码:9787508321080
丛书系列:
图书标签:
  • lyjiangdou@126.com
  • 土力学
  • 地基基础
  • 岩土工程
  • 土木工程
  • 地质工程
  • 基础设计
  • 土的力学性质
  • 地基处理
  • 边坡稳定
  • 桩基技术
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具体描述

本书为普通高等教育“十五”规划教材,是根据教学大纲要求,并结合作者多年的教学实践编写而成的。全书共分12章,主要内容包括工程地质概述、 土的物理性质与工程分类、地基中的应力、土的压缩性和地基沉降、土的抗剪强度和地基承载力、 土压力与土坡稳定、工程地质勘察、浅基础设计、桩基础、软弱土地基处理、 区域性地基等。书中系统介绍了土力学的基本概念、基本原理,基础工程设计原理和方法。编写时在注重知识体系的完整性和实用性的同时,还注意采用新规范、新材料、新技术。为了便于学生复习与自学,各章还安排了内容提要和大量的思考题和习题。本书内容选择合理,突出了基本原理和方法,语言简练,图文并茂。

本书适用于土木工程专业建筑工程方向及其相关专业如建筑管理、工程造价等专业,也可作为建筑施工企业、工程咨询部门工作人员的参考书。

土力学与地基基础:工程实践中的关键基石 引言:地质环境与工程结构的和谐共存 在土木工程领域,结构物的稳定与安全,在很大程度上依赖于其所依托的持力层——土壤的特性。土力学作为一门研究土壤力学行为的学科,为我们理解和预测地基的响应提供了科学基础;而地基基础工程则将这些理论应用于实际的工程设计与施工,确保建筑物、桥梁、边坡等结构物能够安全、经济地与自然地质环境相协调。 本书旨在系统、深入地阐述土力学的基础理论、测试方法及其在地基与基础工程设计、施工与监测中的应用。我们侧重于将理论的严谨性与工程实践的复杂性相结合,培养读者独立分析和解决实际工程问题的能力。 --- 第一部分:土力学的基本概念与土壤特性(深入理解“土”的本质) 本部分将构建读者对土壤这一复杂介质的系统认知,这是后续所有工程计算和判断的基石。 第一章:土壤的形成、分类与工程性质 1. 土壤的起源与演化: 探讨风化作用、搬运、沉积过程如何形成不同类型的土壤(如残积土、冲积土、海相土等)。理解土壤的成因是预测其工程性质的关键。 2. 颗粒级配与土的形态: 详细介绍颗粒分析(筛分试验与比重测试)的方法和意义。重点阐述粒度分布曲线的判读,区分砂土、粉土和粘土的工程特性差异。 3. 土体的基本物理性质指标: 系统讲解孔隙比、孔隙率、含水量、密度、干密度、饱和度等核心参数的定义、相互关系及现场快速测试方法。深入分析塑限、液限和塑性指标在阿特伯格限值系统中的应用,为识别粘土的工程行为定性。 4. 土的工程分类系统: 介绍国际上通用的分类系统(如统一土粒度分类法USCS),强调分类结果对初步工程判断的指导作用。 第二章:土中水的作用与渗透性 土壤中的水是影响其力学性能的最主要因素之一。本章聚焦水的运动规律和对土体强度的影响。 1. 土壤中的水分运动规律: 阐述达西渗流定律,计算渗透系数,并探讨影响渗透系数的因素(如土的结构、水力梯度)。 2. 等势线与流网分析: 教授如何绘制二维渗流流网,用于分析渗流压力、确定渗漏量,并计算管涌和潜蚀的风险。 3. 有效应力原理的深刻理解: 这是土力学的核心支柱。详细阐述总应力、孔隙水压力和有效应力三者之间的关系($sigma' = sigma - u$)。通过实例剖析有效应力如何控制土体的抗剪强度、压缩性和渗透性,尤其是在饱和粘土中。 第三章:土体的变形特性——压缩与固结理论 理解土体在荷载作用下如何发生压缩变形是预测沉降的基础。 1. 单面排水与双面排水的固结过程: 引入田伏(Terzaghi)一维固结理论的数学模型。详细推导固结微分方程及其解析解,明确初始孔压消散与有效应力增长的过程。 2. 固结参数的确定: 重点介绍在室内oedometer(固结仪)试验中测定压缩指数($C_c$)、回膨压缩指数($C_r$)、先期固结压力($p_c'$)和压缩模量($E_s$)的步骤和意义。 3. 现场沉降量的预测: 区分瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降的计算方法。针对超固结土和正常固结土,应用不同的压缩曲线模型计算最终沉降量。 第四章:土体的抗剪强度 抗剪强度是控制边坡稳定、地基承载力和挡土结构安全的关键指标。 1. 库仑破坏理论与摩阻力模型: 阐述土颗粒间的摩擦力和粘聚力如何共同构成土体的抗剪强度。 2. Mohr-Coulomb 强度准则: 深入解析强度指标内摩擦角 ($phi$) 和粘聚力 ($c$) 的物理意义。介绍直剪试验、三轴压缩试验和直剪试验的原理、操作流程及数据处理方法,用于准确获取 $phi$ 和 $c$ 值。 3. 有效应力在抗剪强度中的体现: 强调在实际工程中,必须使用有效应力参数 ($phi'$, $c'$) 进行长期稳定性分析。讨论瞬时强度(总应力分析)与长期强度(有效应力分析)的区别与应用场合。 --- 第二部分:地基基础工程设计与应用(从理论到实践的桥梁) 本部分将土力学理论应用于解决工程实践中的核心问题:地基承载力、沉降控制和基础形式选择。 第五章:浅基础设计 浅基础是工程中最常见的基础形式,其设计核心在于满足承载力和沉降的限制。 1. 地基承载力的确定: 阐述泰尔扎吉(Terzaghi)和普兰特尔(Prandtl)承载力公式的推导和适用条件。详细介绍如何根据土的抗剪强度参数(或经验SPT/CPT数据)计算极限承载力和容许承载力。 2. 地基承载力系数的修正: 考虑地基形状、基础埋深、地下水位变化对承载力的影响系数的修正方法。 3. 沉降控制设计: 强调在大多数情况下,沉降控制是浅基础设计的决定性因素。介绍分层总和法、弹性法等计算地基(尤其是粘性土)的差异沉降和总沉降。 4. 浅基础的类型选择与构造要求: 讨论独立基础、条形基础、筏板基础的适用条件和构造要点。 第六章:深基础与桩基础工程 当上部土层承载力不足或需要承受较大水平荷载时,需要采用深基础将荷载传递到更深、更密实的土层。 1. 桩的类型与适用性: 区分摩擦桩和端承桩的受力机理,并介绍预制桩和灌注桩的施工工艺对比。 2. 单桩的竖向抗拔与抗压承载力: 应用极限平衡法计算桩侧摩阻力和桩端阻力。详细介绍经验估算法(如基于标准贯入试验N值的估算方法)在工程初期的快速应用。 3. 桩基的沉降计算: 重点讲解桩身上部的荷载由桩侧摩阻力和桩端支撑共同分担的理论模型。介绍荷载分配系数法和弹性叠加法预测群桩沉降。 4. 桩的水平承载力与侧向位移: 引入 Winkler 弹性地基梁模型分析桩在水平荷载作用下的弯矩和位移,这是桥墩和挡墙设计中的关键。 第七章:挡土结构与边坡工程 挡土结构和边坡的稳定性分析是岩土工程中风险较高的领域,需要精确的力学分析。 1. 土压力理论的对比与应用: 详述库仑土压力理论和朗肯土压力理论的几何假设、应力状态及主动土压力、被动土压力、静止土压力的计算。重点讲解图解法(如楔形体法)在复杂情况下的应用。 2. 刚性挡土墙的稳定性验算: 涵盖抗滑移、抗倾覆和整体抗剪的强度安全系数计算,并考虑墙后填土和地下水的影响。 3. 边坡稳定分析: 介绍极限平衡法在边坡稳定性分析中的地位。重点阐述瑞典薄层法(Swedish Method)或更通用的Bishop圆弧法,计算潜在滑动面上的安全系数,并讨论如何通过加固措施(如排水、锚杆)提高稳定性。 第八章:地基处理与软土工程 面对软土地基或对沉降要求极高的场地,需要对土体本身进行改良或采用特殊的处理技术。 1. 软土的工程特性: 识别高含水量、低强度、高压缩性的软土地基带来的挑战。 2. 真空预压法与堆载预压法: 详细介绍预压法的原理、施工流程、监测控制指标(如沉降速率、孔压消散)及其在提高地基承载力方面的效果。 3. 其他地基加固技术: 简述粉喷桩、搅拌桩、高压喷射灌注桩等加固方法的机理及其对提高土体刚度和加速固结的作用。 --- 结语:工程的持续优化 本书的编写目标是提供一个扎实、系统的知识体系,使读者不仅能够进行规范范围内的设计计算,更能理解计算背后的物理机制。在现代工程实践中,地基基础工程已不再是简单的规范套用,而是需要结合先进的现场测试技术(如静力触探CPT、十字板剪切试验等)和精细的数值模拟方法,以实现结构与地质环境的长期、安全、经济的协同。每一项成功的工程,都建立在对“土”这一复杂介质深刻理解的基础之上。

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这本书的写作风格非常引人入胜,作者仿佛一位经验丰富的工程师,娓娓道来,将深奥的土力学原理融入到一个个生动的工程场景中。我特别喜欢他对“土的动力特性”这一部分的阐述,他并没有将这部分内容写得像一本地震工程的教科书那样枯燥,而是巧妙地将土动力学与实际工程中的抗震设计联系起来。例如,在介绍土的动力剪切模量时,他并没有简单地给出公式,而是通过讲解在地震作用下,土体的刚度是如何变化的,以及这种变化如何影响结构的反应。他用了一个非常形象的比喻,说土体就像一个有弹性的弹簧,在受到地震波的激励时,它会发生不同幅度的振动。这让我对土体在地震作用下的动力响应有了更清晰的认识。而且,书中还详细介绍了场地土的动力特性测试方法,比如动三轴试验和弯曲元试验,并且对这些试验的原理和结果解释进行了详细的阐述。让我印象深刻的是,书中还对不同类型的地震波(比如P波、S波)以及它们在土体中的传播速度进行了介绍,这对于理解地震波的传播机制和场地地震响应至关重要。此外,书中还包含了大量的抗震设计案例,让我能够看到如何将土动力学的理论知识应用于实际的工程设计中,并且如何通过合理的场地选址和加固措施来降低地震风险。

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这本书在学术深度上达到了一个很高的水平,同时又兼顾了工程实践的需要。在讲解土的固结理论时,作者并没有直接给出复杂的公式,而是从渗流理论出发,一步步推导出固结方程,并且详细解释了各个参数的物理意义。他用了一个非常生动的比喻来描述固结过程,就像一个湿海绵被挤压,水分慢慢排出,海绵体积逐渐减小。这个比喻让我对固结过程有了直观的理解。而且,书中还详细介绍了各种固结参数的确定方法,包括室内试验和现场试验,并且对这些方法的优缺点进行了比较。让我惊喜的是,书中还对“超孔隙水压力”的产生和消散进行了深入的分析,这对于理解土体的长期变形和稳定性至关重要。我记得有一个章节专门讨论了不同加载方式下超孔隙水压力的变化规律,以及如何通过排水固结来加速其消散。这对于我理解一些长期变形问题,比如大体积填土工程或大面积砂桩工程,提供了很好的理论基础。此外,书中还包含了大量的工程案例,其中不乏一些大型水利工程、桥梁工程等,这让我能够看到固结理论在实际工程中的应用,以及如何通过合理的固结设计来确保工程的稳定和安全。

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这本书在阐述“基础沉降”这一章节时,体现了作者严谨的治学态度和丰富的工程经验。作者在介绍不同类型基础的沉降计算时,并没有简单地给出公式,而是深入分析了沉降的形成机理和影响因素。我记得他详细解释了由于荷载作用、土体自身性质、地下水位变化等多种因素导致的沉降,并用了一个非常生动的例子,描述了一个大楼由于地基沉降而导致的倾斜,这让我对沉降的严重性有了切身的体会。而且,书中还详细介绍了各种基础沉降的计算方法,比如弹性理论法、经验公式法、数值模拟法等,并且对这些方法的原理、适用范围和精度进行了详细的比较。让我印象深刻的是,书中还对“差异沉降”的控制进行了深入的分析,这对于保证上部结构的整体稳定和使用功能至关重要。他甚至还提到了如何通过合理的基础选型、调整荷载分布以及采取措施来减小差异沉降。此外,书中还包含了大量的工程案例,让我能够看到如何将基础沉降的理论知识应用于实际的工程设计中,并且如何通过科学的计算和精细化的施工来确保工程的质量和安全。

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这本书在讲解“土体抗剪强度”这一核心概念时,展现出了作者非凡的洞察力。作者并没有将这部分内容写得像一本枯燥的物理教科书,而是深入浅出地阐述了土体在受力时发生剪切破坏的机理。我记得他用了一个非常生动的比喻,说土体就像由无数颗小沙粒组成的,当受到侧向的拉力或推力时,这些沙粒之间就会发生相对滑动,从而导致土体发生剪切破坏。这让我对土体抗剪强度的本质有了更清晰的认识。而且,书中还详细介绍了各种确定土体抗剪强度的方法,包括直剪试验、三轴试验、十字板剪切试验等,并且对这些试验的原理、操作步骤和结果解释进行了详细的阐述。让我印象深刻的是,书中还对不同土体类型(比如砂土、黏性土)的抗剪强度特性进行了深入的分析,这对于理解不同土体的受力行为至关重要。他甚至还提到了如何通过土体的含水量、密实度等因素来影响其抗剪强度。此外,书中还包含了大量的工程案例,让我能够看到如何将土体抗剪强度的理论知识应用于实际的工程设计中,比如边坡支护、地基承载力计算等,并且如何通过科学的计算和精细化的施工来确保工程的质量和安全。

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这本书在“土压力”部分的讲解,可谓是点睛之笔,将抽象的理论与实际工程紧密联系。作者在介绍不同类型的土压力(比如主动土压力、被动土压力、静止土压力)时,并没有简单地罗列公式,而是深入分析了它们产生的机理以及对挡土墙等结构的影响。我记得他用了一个非常生动的比喻,说挡土墙就像一个屏障,抵挡着土体的推力,而土压力的大小,取决于土体本身的性质以及挡土墙的运动状态。这让我对土压力的概念有了更直观的理解。而且,书中还详细介绍了朗肯土压力理论和库仑土压力理论,并且对它们的适用范围、假定条件和局限性进行了详细的分析。让我印象深刻的是,书中还对“墙后填土”的性质以及“墙体自身重量”对土压力的影响进行了深入的分析,这对于更精确地计算土压力至关重要。他甚至还提到了如何通过合理的墙体设计和填土施工来减小土压力对墙体的作用。此外,书中还包含了大量的工程案例,让我能够看到如何将土压力的理论知识应用于实际的挡土墙设计中,并且如何通过科学的计算和精细化的施工来确保工程的质量和安全。

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让我印象特别深刻的是,这本书在阐述地基基础部分时,表现出了极高的专业水准和前瞻性。作者在介绍不同类型的基础(如浅基础、深基础)时,不仅仅是描述其构造和适用条件,更重要的是深入分析了它们受力机理和变形规律。我记得他详细解释了条形基础、独立基础、桩基础和沉箱基础的设计思路和计算方法,并且用大量的图示来辅助说明。这些图示都非常精细,清晰地展示了荷载传递路径和应力分布,这对于我理解地基与上部结构之间的相互作用至关重要。让我眼前一亮的是,书中对“地基承载力”这个概念的讲解。作者并没有止步于简单的公式计算,而是深入探讨了影响承载力的各种因素,比如土的性质、荷载的大小和形式、基础的埋深等。他甚至还提到了不均匀沉降对结构安全的影响,并给出了一些控制措施。这让我意识到,地基基础的设计不仅仅是计算一个数值,更是一个综合考虑各种因素、确保结构长期稳定安全的过程。此外,书中还穿插了一些关于特殊地基处理方法的介绍,比如换填垫层、强夯、排水固结等,这让我了解到在面对不良地质条件时,有哪些有效的技术手段可以采用。这些内容对于我今后在实际工程中处理复杂地基问题提供了宝贵的参考。

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这本书真的,怎么说呢,刚拿到手的时候,就被它那厚重的纸张和沉甸甸的质感给镇住了。封面设计虽然朴实,却透着一股扎实的学究气,我喜欢这种不花哨的风格。翻开第一页,一股淡淡的油墨香扑鼻而来,瞬间勾起了我大学时埋头苦读的日子。我原本是抱着学习的心态来的,想着能够系统地梳理一下我在这方面的知识盲区。然而,当我真正沉浸其中时,却发现这不仅仅是一本教科书,更像是一场与知识的深度对话。作者的语言风格非常严谨,但也并非枯燥乏味。他善于运用形象的比喻来解释那些抽象的概念,比如他描述土的颗粒排列时,用了“乐高积木”的比喻,一下子就把我脑海中那些复杂的图示给具象化了。而且,他对每一个公式的推导都交代得非常清楚,不是那种简单罗列,而是循序渐进,让你理解背后的逻辑。我尤其欣赏的是,书中穿插了大量的工程实例,这些案例都来自于真实世界,有的甚至是我亲身经历过的项目,这让我感觉这本书非常接地气,而不是空中楼阁。通过这些案例,我能更直观地理解理论知识在实际工程中的应用,以及可能遇到的各种挑战。例如,在讲到边坡稳定性分析时,作者详细介绍了一个实际工程中的滑坡事故,并深入剖析了原因,这比单纯的理论讲解要深刻得多。他对各种计算方法的优缺点也进行了细致的比较,并给出了自己的建议,这种客观公正的态度让我非常信服。读完这部分内容,我感觉我对边坡工程的理解又上了一个台阶,不再是模糊的概念,而是有了清晰的思路和方法。

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这本书在讲解“地下工程”部分时,展现出了作者深厚的理论功底和丰富的实践经验。作者在介绍隧道、基坑等地下工程时,并没有简单地停留在理论公式层面,而是深入剖析了这些工程的受力机理和变形规律。我记得他在讲解隧道衬砌设计时,详细分析了围岩的应力状态以及衬砌与围岩之间的相互作用。他用了一个非常生动的比喻,说隧道衬砌就像给隧道戴上了一顶坚固的帽子,保护它免受围岩的挤压。这让我对隧道衬砌的作用有了更直观的理解。而且,书中还详细介绍了各种类型的隧道施工方法(比如盾构法、明挖法)以及它们对围岩稳定性的影响。让我印象深刻的是,书中还对基坑工程的支护设计进行了深入的分析,包括各种支护结构的受力特性和变形控制措施。他甚至还提到了“变形控制”在基坑工程中的重要性,以及如何通过合理的支护设计和施工监测来确保周边环境的安全。此外,书中还包含了大量的地下工程案例,让我能够看到如何将土力学和地基基础的理论知识应用于实际的地下工程设计和施工中,并且如何通过科学的计算和精细化的施工来确保工程的质量和安全。

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这本书的结构设计非常精巧,从最基础的土体性质讲起,一步步深入到复杂的工程应用。在讲解“土坡稳定性”这一部分时,作者并没有简单地罗列各种计算方法,而是从最基本的力学原理出发,层层递进。他详细解释了滑坡的成因,包括静止滑坡和流动滑坡,并且对影响土坡稳定性的各种因素进行了深入的分析。我记得他用了一个非常生动的比喻,说土坡就像一个倾斜的斜坡,如果坡度过大或者土体本身的强度不够,就很容易发生滑动。这让我对土坡失稳的机理有了更清晰的认识。而且,书中还详细介绍了各种土坡稳定性分析方法,比如极限平衡法、有限元法等,并且对这些方法的原理、适用范围和优缺点进行了比较。让我印象深刻的是,书中还对各种加固措施进行了介绍,比如挡土墙、锚杆、排水等,这让我了解到在面对不稳定土坡时,有哪些有效的技术手段可以采用。此外,书中还包含了大量的土坡工程案例,让我能够看到如何将土力学的理论知识应用于实际的土坡设计和加固工程中,并且如何通过科学的计算和精细化的施工来确保工程的质量和安全。

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这本书的章节编排设计得相当合理,从基础理论到具体应用,层层递进,让人读起来不会感到突兀。一开始,作者花了很多篇幅讲解土的物理性质和力学性质,这部分内容虽然听起来像是“老生常谈”,但作者的讲解方式却很别致。他没有简单地列举各种试验方法和参数,而是深入浅出地解释了这些参数是如何影响土体的行为的,以及这些性质在实际工程中扮演着怎样的角色。我记得其中有一段,他在讲到土的压缩性时,用了一个生动的例子,描述了一个巨大的建筑沉降到一个看似微不足道的程度,但却对整个结构产生了严重的影响。这个例子让我对压缩性的重要性有了切身的体会,也认识到在设计中忽视这一点可能会带来多么严重的后果。接着,书中深入探讨了土的抗剪强度,这无疑是土力学中最核心也是最复杂的部分之一。作者用非常清晰的逻辑,一层一层地剥开了朗肯土压力理论和库仑土压力理论的内涵,并且对它们的适用范围和局限性进行了详细的阐述。我尤其喜欢他在讲解莫尔-库仑强度理论时,对那个经典的莫尔圆图的解读。他不仅仅是画出了图,而是详细地解释了每一个参数的含义,以及如何通过莫尔圆来预测土体的破坏模式。这对于我理解土体的破坏机制非常有帮助。而且,书中还列举了大量的工程实例,其中不乏一些经典的大型工程项目,这让我能够看到理论知识如何转化为实际的工程解决方案,非常有启发性。

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