Physical and Geotechnical Properties of Soils pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Mcgraw-Hill College

作者:Joseph E. Bowles

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1984-03

价格:USD 121.60

装帧:Hardcover

isbn号码:9780070067721

丛书系列:

图书标签:

• Soil Mechanics
• Geotechnical Engineering
• Soil Properties
• Physical Properties
• Geotechnical Properties
• Soil Testing
• Soil Characterization
• Foundation Engineering
• Civil Engineering
• Soil Science

土壤的物理与岩土力学性质：一本深入探索的指南 这本书并非关于“物理和岩土力学性质的土壤”。相反，它致力于揭示土壤作为一种复杂而动态的材料，其内在的物理特性如何深刻地影响其在工程环境中的力学行为，以及反之亦然。我们所探讨的“土壤”并非简单地指代地表覆盖物，而是经过数百万年地质作用形成的，由矿物颗粒、有机质、水和空气组成的集合体。理解这些组成部分的比例、形态、粒度分布以及它们之间错综复杂的关系，是任何一位岩土工程师、地质学家、环境科学家或相关领域研究者必须掌握的基础。 本书的核心宗旨在于构建一座坚实的桥梁，连接土壤的宏观物理性质与微观结构，以及由此衍生的岩土力学响应。我们不仅仅是列举各种测试方法和数据，而是力求深入剖析这些性质背后的物理机制。例如，土壤的粒度分布，这个看似简单的参数，却直接决定了土壤的渗透性、孔隙度，进而影响其抗剪强度和压缩性。本书将细致地解析不同粒径范围的颗粒如何堆积，形成不同的孔隙结构，并解释为何细颗粒含量高的土壤在饱和状态下表现出更高的灵敏度。 第一部分：土壤的物理构成与基本描述 在本书的开篇，我们将首先聚焦于土壤的物理构成要素。这包括对构成土壤的矿物颗粒的详细考察，例如石英、长石、云母等，以及它们可能经历的风化作用和由此产生的次生矿物。我们将深入探讨土壤的有机质含量，分析其对土壤结构、颜色、持水能力以及微生物活性的影响。 随后，本书将系统地介绍描述土壤物理性质的关键指标。我们将详细阐述粒度分布的测定方法，包括筛分法和比重计法，并解释如何通过绘制累积曲线来确定各级粒径的含量，以及引入D10、D30、D60等代表性粒径的意义。更重要的是，我们将分析粒度分布对土壤工程性质的影响，例如，级配良好的土壤与级配不良的土壤在工程应用中的不同表现。 孔隙度与比重是描述土壤密实程度和颗粒密度的基本参数。我们将讲解如何精确测量这些参数，并阐明它们与土壤体积、质量之间的关系。孔隙比（e）作为衡量孔隙体积与固体颗粒体积之比的关键指标，将贯穿全书的论述，因为它直接影响着土壤的压缩性、渗透性和强度。 土壤的密度，包括干密度（ρd）、湿密度（ρ）和饱和密度（ρsat），是评估土体稳定性和承载力的重要依据。本书将详细介绍这些密度的测定方法，并重点解析干密度的概念，因为它不受含水量变化的影响，更能反映土壤的实际结构。我们将探讨在不同施工条件下，如何通过压实来优化土壤的干密度，从而提高其工程性能。 含水量，作为土壤中最不稳定的组成部分，其变化对土壤的物理和力学性质具有至关重要的影响。本书将细致研究不同状态下的含水量，如天然含水量、塑限含水量、液限含水量和饱和含水量。我们将深入探讨塑性指标（塑性指数PI = LL - PL）的意义，它能够区分粘性土和非粘性土，并预测粘性土的变形特性。我们还将详细介绍液限（LL）和塑限（PL）的测定方法，以及它们在土体分类和工程设计中的应用。 土壤的水分特性，包括土壤的毛细现象、持水能力和吸湿性，是理解土壤在水文循环中作用的关键。本书将探讨土壤孔隙中水分的表面张力效应，以及它如何影响土壤的抗剪强度，特别是在非饱和状态下。我们将分析土壤的渗透性，这是指土体允许水分通过的能力，并详细介绍其测定方法，如常水头渗透试验和变水头渗透试验。渗透性不仅影响着地下水的流动，也直接关系到土体排水和固结的速率。 第二部分：土壤的微观结构与力学性质的内在联系 在掌握了土壤的基本物理性质后，本书将进一步深入探讨土壤的微观结构，以及这些结构如何决定土壤的力学行为。我们将研究土壤颗粒的形态，如棱角状、次棱角状、圆状等，以及它们对颗粒间接触、摩擦和咬合的影响。 土壤的结构，特别是对于粘性土而言，颗粒的排列方式（如絮凝结构、平行结构）对土体的强度和变形特性有着决定性的影响。本书将解析不同成因的土壤结构，并阐述结构性土体在扰动后可能发生的强度损失。 应力与应变是岩土力学中最基本的概念。本书将详细介绍有效应力原理，这是理解土体强度和变形行为的核心。我们将阐释总应力、孔隙水压力和有效应力之间的关系，并强调在分析土体行为时，必须基于有效应力。 土壤的抗剪强度是决定土体稳定性和承载能力的关键因素。本书将深入剖析莫尔-库仑强度理论，并详细介绍影响抗剪强度的两个主要参数：内摩擦角（φ）和黏聚力（c）。我们将探讨剪胀性、剪缩性以及它们与应变硬化、应变软化的关系。本书还将介绍多种测定土体抗剪强度的方法，包括直剪试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验，并分析各种试验方法的优缺点及适用范围。 土壤的压缩性，即在荷载作用下产生变形的能力，是评价土体沉降潜力的重要指标。本书将深入研究压缩模量（Es）和泊松比（ν）等参数，并阐述它们在预测土体沉降和侧向变形中的作用。我们将详细介绍固结理论，这是理解饱和粘性土在荷载作用下缓慢排水而产生沉降的物理过程。本书将详述一维固结理论，包括超静孔隙水压力消散、沉降量计算以及固结时间估算。 三轴压缩试验将作为本书重点介绍的试验方法之一。我们将详细讲解不同加载路径（如UU、CU、CD试验）的意义，以及它们如何反映土壤在不同排水条件下的力学响应。我们将深入分析三轴试验中得到的应力-应变曲线、孔隙水压力变化以及体积变化，并如何用于确定土壤的抗剪强度参数和压缩参数。 渗透性与固结的耦合效应是另一重要章节。我们将探讨在荷载作用下，渗透性如何影响固结过程的速率，反之亦然。例如，渗透性高的土体固结速度快，沉降也更快完成；而渗透性低的土体，固结则需要更长的时间。 第四部分：土壤性质的现场测试与评价 除了实验室试验，本书还将强调现场测试的重要性，因为它能更真实地反映土壤在自然环境中的特性。我们将介绍多种常用的原位测试方法，如标准贯入试验（SPT）、静力触探试验（CPT）、旁压试验（PMT）和十字板剪切试验（vane shear test）。本书将详细解释这些测试的原理、操作规程、测试结果的解释以及它们如何用于估算土壤的工程性质，如抗剪强度、承载力和压缩性。 孔压静力触探（CPTU）作为一种更为先进的触探技术，将进行专门介绍。它能够同时测量触探阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力，从而为识别土层、评估土体参数提供更丰富的信息。 第五部分：土壤性质在工程应用中的体现 本书的最后部分将探讨如何将土壤的物理和岩土力学性质应用于实际工程设计和分析。我们将讨论这些性质在地基设计中的应用，包括浅层基础和深层基础的设计原则，如何根据土体的承载力和沉降特性来选择合适的基础类型和尺寸。 边坡稳定性分析将是另一项重要应用。我们将介绍基于极限平衡法和数值模拟方法的边坡稳定性评价，以及土壤的抗剪强度如何直接影响边坡的抗滑能力。 土体改良作为岩土工程中重要的技术手段，其效果的评估也依赖于对土壤物理和力学性质的准确理解。本书将简要介绍几种常见的土体改良技术，如换填、振冲、挤密和化学加固，并阐述它们如何改善土体的密实度、强度和变形性能。 地下工程，如隧道、地下连续墙等，其设计和施工也必须充分考虑土壤的各项性质。本书将探讨土壤的应力释放、围岩压力以及它们对地下结构稳定性的影响。 环境岩土工程方面，本书将触及土壤的渗透性、吸附性等性质在污染物迁移和固化方面的作用。 总而言之，本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的知识体系，使他们能够准确地理解和评价土壤的物理与岩土力学性质，并将其有效应用于各类岩土工程问题之中。我们相信，通过对这些基础知识的深刻掌握，读者将能够更自信、更有效地解决复杂的工程挑战，并为人类社会的可持续发展做出贡献。

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