具体描述
本教材是交通版高等学校土木工程专业规划教材之一，是根据教育部关于拓宽专业面、加强理论与实践教学的要求编写的，适用于土木工程专业，包括交通土建、建筑工程、涉外建筑工程、地下工程等专业方向。
本书除绪论外共8章，包括土的物理性质及工程分类、地下水在土体中的运动规律、土中应力计算、土的压缩性及地基沉降计算、土的抗剪强度、土压力计算与挡土墙设计、土坡稳定分析和地基承载力。各章后附有相应的思考题和习题，书后附有土工试验指导书。
本书既可作为土木工程专业及相关专业的土力学课堂教材，也可供土木工程研究员、设计人员和工程技术人员参考。
现代建筑工程中的岩土工程应用 本书聚焦于当代土木工程领域，深入剖析岩土工程在复杂地质条件下的实践应用、前沿技术以及工程案例分析。 第一部分：地基与基础工程的理论革新 本部分旨在为读者构建一个坚实的岩土工程理论基础，并着重探讨现代工程实践中对这些理论的深化和应用。我们不会重复介绍基础的土力学原理（如应力、应变、孔隙水压力等），而是将重点放在如何利用这些原理解决实际工程中的非线性、动态和多场耦合问题。 1.1 土体本构模型的精细化研究 传统土体力学依赖的经典屈服准则（如Mohr-Coulomb）在描述高应力水平或复杂应力路径下的土体行为时存在局限性。本书详细阐述了先进的弹塑性本构模型，包括改进的Cam-Clay模型、修正的广义塑性模型以及对土体结构性（Fabric/Structure）效应的量化描述。我们将探讨如何通过三轴测试、双直剪测试的精细化数据，校准并验证这些复杂模型参数，确保数值模拟的准确性。 1.2 极限承载力的现代评估方法 在评估地基极限承载力时，本书超越了传统的Terzaghi或Meyerhof公式的简单应用。我们引入了可靠性理论和概率极限状态设计（LSD）方法，将地质不确定性纳入承载力计算框架。重点讨论了基于有限元强度折减法（FOSM）的极限承载力评估，以及在处理非均匀土层、深基础或特殊形状基础时，如何利用数值模拟技术确定可靠的安全系数。此外，对软土地基的固结沉降与短期不均匀沉降的预测，也采用了多阶段固结理论与时间效应的耦合分析。 1.3 边坡稳定分析的动态与抗滑稳定性 边坡工程是岩土工程的核心领域之一。本书对边坡稳定分析进行了深入的再探讨，特别关注降雨入渗、地震动作用下的动力响应。我们详细讲解了瞬态渗流分析如何影响边坡的有效应力状态，并讨论了采用非平稳随机荷载模拟地震效应下的边坡失效概率。对于人工边坡，我们重点剖析了加筋土结构（如加筋土挡墙、路堤）的内部稳定性和整体稳定性分析，包括加筋材料与土体的相互作用机制。 第二部分：深基坑工程与地下结构设计 随着城市化进程的加速，深基坑和地下空间的开挖日益普遍。本部分着眼于复杂的地下工程环境，提供先进的支护技术和监测策略。 2.1 复杂地下水环境下的基坑支护优化 处理城市复杂地下水是深基坑工程的难点。本书重点阐述了地下水控制技术的优化，包括多级降水系统的设计、注浆封底技术的适用性分析，以及如何结合渗流-固结耦合分析预测降水对周边环境的影响。在支护结构设计方面，我们将详细对比SMW工法、地下连续墙、深层搅拌桩等在不同土层条件下的经济性、环境影响和施工可行性。 2.2 结构-土相互作用（SSI）的数值模拟 对于深层地下室、隧道等结构，土体与结构之间的相互作用（SSI）至关重要。本书介绍了先进的接触面本构模型在有限元分析中的应用，用以模拟结构衬砌与回填土之间的滑移和接触刚度变化。特别强调了“拔出”与“侧向位移”对地下结构长期稳定性的影响，并提供了基于规范和经验的校核方法。 2.3 隧道工程中的扰动控制与二次衬砌设计 针对城市盾构隧道和浅埋TBM隧道，本书侧重于“注浆”与“开挖”的协调控制。我们探讨了压力平衡盾构的优化操作参数，如何通过实时监测反馈调整注浆压力和回填速率，以最大限度地减少地面沉降和建筑物位移。在衬砌设计中，强调了二次衬砌在承受初期支护反力、抵抗长期土压力和水压力时的协同作用机制。 第三部分：岩石工程与特殊地基处理技术 本部分关注非均匀介质——岩石以及需要进行特殊处理的软弱地基。 3.1 岩体结构面的力学特性与工程评价 岩石工程不再仅仅关注岩石的单轴抗压强度，而更加侧重于岩体结构（RQD、RMR、Q值系统）的定量化评价。本书详细介绍了三维离散元法（DEM）在模拟岩体裂隙扩展和块状体运动中的应用，特别是对节理面、软弱夹层的摩擦和剪胀性进行精确模拟。对于边坡，重点分析了折叠、倾倒和楔形失稳等复杂的岩体破坏模式。 3.2 软土地基的固结增强与动力改良 软土地基的处理是基础设施建设中的常见挑战。本书系统梳理了真空预压、堆载预压的有效固结理论，并结合现代监测技术，探讨了如何实时优化加载速率和排水通道的布置。针对高烈度区或地震带的软土，我们深入分析了深层搅拌法（DSM）、高压喷射灌注法（Jet Grouting）在提高地基承载力和液化抗性方面的技术细节和适用范围。特别介绍了复合地基的荷载分配机制和承载力折减系数的确定方法。 3.3 场地动力特性分析与抗液化评估 在地震工程背景下，场地动力响应分析至关重要。本书详细讲解了一维、二维剪切波传播分析，以及如何根据场地土层条件确定反应谱的设计峰值加速度。对于饱和松散砂土，重点阐述了循环应力比（CRR）和有效应力法在评估土体液化潜力中的应用，并讨论了有效的地基动力改良技术，如振冲密实法、深层搅拌法在提升抗液化性能中的作用。 第四部分：岩土工程的数字化与监测技术 本书的最后部分展望了岩土工程的未来趋势，即数字化、智能化和实时反馈。 4.1 结构健康监测（SHM）与预警系统 现代工程依赖于实时数据来确保安全。我们详细介绍了光纤光栅传感技术（FBG）、振动光纤传感（DAS）在监测深基坑、隧道衬砌应变和位移中的应用。重点讨论了阈值设定、数据滤波和自动化预警逻辑的构建，实现对潜在风险的早期识别和快速响应。 4.2 岩土工程的BIM与数字孪生 本书探讨了如何将岩土勘察数据（如钻孔、SPT、C-P试验数据）与岩土信息模型（Geo-BIM）集成，实现勘察成果的可视化与参数化管理。进一步，我们讨论了如何通过实时监测数据反馈，构建工程的“数字孪生体”，实现对施工过程、结构状态和环境影响的动态模拟与优化控制。 本书面向土木工程、岩土工程专业的高年级本科生、研究生以及工程技术人员，旨在提供一个从经典理论到前沿实践的综合性参考。
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