土力學與基礎工程

李麗民、蔣建清、林宇亮主編的這本《土力學與基礎工程》以工程應用為主旨，突出學生專業技術應用能力的培養，採用漸進式項目結構，注重基本理論和原理的整合，以實現土力學和基礎工程教學內容的連續系統化。全書內容包括：土的物理性質與工程分類，地基中的應力計算，土的變形性質與地基沉降計算，土的抗剪強度，土壓力、地基承載力和土坡穩定，淺基礎設計，樁基礎及其他深基礎，基坑工程，地基處理及複合地基，特殊土地基處理等內容。 ^[1] 

內容簡介

前言

緒論

0.1 國內外地基與基礎工程成敗實例

0.2 土力學、地基與基礎

0.2.1 土力學

0.2.2 地基與基礎

0.3 本課程的發展概況

0.4 本課程的特點和學習方法

0.4.1 本課程的特點

0.4.2 本課程的學習方法

任務1 土的物理性質與工程分類

1.1 概述

1.2 土的組成

1.2.1 土中的固體顆粒

1．礦物成分

2．土粒的大小

實訓項目 土的顆粒分析試驗

一、試驗目的

二、試驗方法與適用範圍

三、篩分析法試驗

四、顆粒分析試驗記錄

五、思考與練習

1.2.2 土中的水

1．結合水

2．自由水

1.2.3 土中的氣

1.2.4 土的結構和構造

1．單粒結構

2．蜂窩結構

3．絮狀結構

1.3 土的物理性質指標

1.3.1 指標的定義

1．土的天然密度ρ和重度γ

2．土的含水量w

3．土粒的相對密度Gs

1.3.1.2 反映土單位體積質量（或重力）的指標

1．土的幹密度ρd和乾重度γd

2．土的飽和密度ρsat和飽和重度γsat

3．土的有效密度（或浮密度）ρ′和有效重度（或浮重度）γ′

1.3.1.3 反映土的孔隙特徵、含水程度的指標

1．土的孔隙比e

2．土的孔隙率n

3．土的飽和度Sr

1.3.2 指標的換算

1.4 土的物理狀態指標

1.4.1 無黏性土的物理狀態指標

1.4.1.1 砂土的密實度

1．以孔隙比e為標準

2．以相對密實度Dr為標準

3．以標準貫入試驗錘擊數N為標準

1.4.1.2 碎石土的密實度

1.4.2 黏性土的物理狀態指標

1．黏性土的界限含水量

2．黏性土的塑性指數和液性指數

3．黏性土的靈敏度和觸變性

實訓項目 土工試驗（土的基本物理性質）

一、土的密度試驗

1．試驗目的

2．試驗方法與適用範圍

3．環刀法的試驗

4．密度試驗記錄（環刀法）（表1-12）

5．有關問題的説明

6．思考題

二、土的含水率試驗

1．試驗目的

2．試驗方法與適用範圍

3．烘乾法試驗

4．含水率試驗記錄（烘乾法）（表1-13）

5．有關問題的説明

6．思考題

三、土的液、塑限測定試驗

1．試驗目的

2．試驗方法和適用範圍

3．液、塑限聯合測定法試驗

4．液、塑限聯合試驗記錄（液、塑限聯合測定法）（表1-15）

5．思考與練習

1.5 土的滲透性

1.5.1 土的滲透定律

1.5.2 土的滲透破壞

1.6 土的工程分類

1．岩石

2．碎石土

3．砂土

4．粉土

5．黏性土

6．人工填土

1.7 土的壓實性與工程應用

1.7.1 土的擊實試驗及壓實特性

1.7.2 土的壓實原理及影響壓實效果的因素

1．土的含水量的影響

2．擊實功的影響

3．土類及級配的影響

1.7.3 土的工程應用

實訓項目 土的擊實試驗

一、試驗目的

二、試驗方法及適用範圍

三、擊實試驗

1．儀器設備

2．試驗步驟

四、結果整理

五、有關問題的説明

六、思考與練習

知識擴展

一、流網及其應用

1．穩定滲流場的拉普拉斯方程

2．流網的特徵

3．流網的應用

4．孔隙水壓力的確定

二、滲透力與滲透穩定性

能力訓練

一、思考題

二、習題

任務自測

任務2 地基中的應力計算

2.1 概述

2.1.1 應力計算中的符號規定

2.1.2 解決工程問題

2.2 土的自重應力

2.2.1 均質地基土的自重應力

2.2.2 成層土的自重應力

2.3 基底壓力

2.3.1 基底壓力的分佈

2.3.2 基底壓力的簡化計算

1．豎向中心荷載作用下的基底壓力

2．豎向偏心荷載作用下的基底壓力

2.3.3 基礎底面附加應力

2.4 地基附加應力

2.4.1 豎向集中荷載作用下地基附加應力

2.4.2 任意分佈荷載作用下地基附加應力

2.4.3 豎向矩形均布荷載作用下地基附加應力與工程應用

1．角點下的附加應力

2．矩形均布荷載面下任意點地基土的附加應力

2.4.4 豎向三角形分佈矩形荷載作用下地基附加應力

2.4.5 條形荷載作用下地基附加應力

1．條形基底受豎向均布荷載作用時的附加應力

2．條形基底受豎向三角形分佈荷載作用時的附加應力

2.5 土的有效應力原理

實訓項目 土的有效應力原理的工程應用

一、靜水情況下的孔隙水壓力和有效應力計算

二、穩定滲流情況下的孔隙水壓力和有效應力計算

知識擴展

能力訓練

一、思考題

二、習題

任務自測

任務3 土的變形性質與地基沉降計算

3.1 概述

3.1.1 基本概念

3.1.2 解決工程問題

3.2 土的壓縮性

3.2.1 土的壓縮試驗、壓縮性指標及其工程應用

3.2.1.1 壓縮試驗

3.2.1.2 壓縮曲線

3.2.1.3 壓縮性指標

1．壓縮係數α

2．壓縮指數Cc

3．壓縮模量Es

3.2.1.4 壓縮性指標的工程應用

3.2.2 土的荷載試驗及變形模量

1．荷載試驗

2．變形模量

3.3 地基沉降計算

3.3.1 地基變形特徵與允許變形值

3.3.1.1 地基變形特徵

1．沉降量

2．沉降差

3．傾斜

4．局部傾斜

3.3.1.2 地基允許變形值

3.3.2 分層總和法與工程應用

1．基本假定

2．計算公式推導

3．計算步驟

3.3.3 規範法與工程應用

1．計算公式的推導

2．地基沉降計算深度zn

3.4 地基沉降時間關係與工程應用

3.4.1 飽和土的滲透固結

3.4.2 太沙基一維固結理論

3.4.2.1 基本推導過程

1．基本假設

2．滲流條件

3．變形條件

4．滲流連續條件

3.4.2.2 一維固結微分方程的解

3.4.2.3 固結度及其工程應用

1．固結度

2．固結度的工程應用

3．Ut-TV關係圖表的利用方法

3.4.3 地基沉降預測

1．雙曲線公式

2．對數曲線公式

實訓項目 土的固結試驗

一、試驗目的

二、試驗方法

三、標準固結試驗

1．儀器設備

2．試驗步驟

3．計算與製圖

四、快速固結試驗

五、試驗記錄（表3-11和圖3-30）

六、思考題

知識擴展

1．土的應力歷史

2．先期固結壓力的確定

3．應力歷史影響在地基沉降計算中的應用

能力訓練

一、思考題

二、習題

任務自測

任務4 土的抗剪強度

4.1 概述

4.2 土的抗剪強度的基本理論

4.2.1 摩爾-庫侖破壞準則

4.2.2 土的極限平衡條件

1．土體中一點的應力狀態

2．土體極限平衡條件

4.2.3 土的抗剪強度理論的工程應用與發展

4.3 土的抗剪強度指標

4.3.1 土的抗剪強度指標的測定方法

4.3.1.1 直接剪切試驗

4.3.1.2 土的三軸壓縮試驗

1．不固結不排水剪試驗（UU試驗）

2．固結不排水剪試驗（CU試驗）

3．固結排水剪試驗（CD試驗）

4.3.1.3 無側限抗壓強度試驗

4.3.1.4 十字板剪切試驗

4.3.2 土的抗剪強度指標的選擇

實訓項目 土的直接剪切試驗

一、試驗目的

二、試驗方法及適用範圍

三、儀器設備

四、操作步驟

五、計算及繪圖

六、試驗記錄

七、注意事項

八、思考題

知識擴展

1．Bishop公式

2．Fredlund公式

能力訓練

一、思考題

二、習題

任務自測

任務5 土壓力、地基承載力和土坡穩定分析

5.1 概述

5.2 作用在擋土牆上的土壓力

5.2.1 土壓力的類型

5.2.2 靜止土壓力計算

1．產生條件

2．靜止土壓力計算公式

5.3 朗肯土壓力理論

5.3.1 朗肯主動土壓力計算

5.3.2 朗肯被動土壓力計算

5.3.3 幾種情況下朗肯土壓力計算

1．填土表面有連續均布荷載

2．填土表面受局部均布荷載

3．成層填土

4．有限填土

5．牆後填土中有地下水

5.4 庫侖土壓力理論

5.4.1 庫侖主動土壓力計算

5.4.2 庫侖被動土壓力計算

5.5 朗肯土壓力理論與庫侖土壓力理論的異同點

1．分析原理的異同

2．牆背條件不同

3．填土條件不同

4．計算誤差不同

5.6 擋土牆設計

5.6.1 擋土牆的分類

1．重力式擋土牆

2．懸壁式及扶壁式擋土牆

3．錨杆擋土牆

4．錨定板擋土牆

5．加筋土擋土牆

6．土釘擋土牆

5.6.2 擋土牆的構造措施

1．基礎埋深

2．牆背的傾斜形式

3．牆面坡度的選擇

4．基底坡度

5．牆趾台階

6．伸縮縫設置

7．牆後排水措施

8．填土質量要求

5.6.3 擋土牆的計算

1．抗滑移穩定性驗算

2．抗傾覆穩定性驗算

3．地基承載力驗算

4．牆身材料強度驗算

實訓項目 某工程擋土牆設計

5.7 地基的破壞形式及地基承載力

5.7.1 地基的破壞形式

1．整體剪切破壞

2．局部剪切破壞

3．衝切破壞

5.7.2 地基承載力

1．塑性區邊界方程的推導

2．臨塑荷載pcr的推導

3．臨界荷載計算公式

4．查表計算地基的臨界荷載

5.7.3 地基極限承載力及其工程應用

1．普朗特爾地基極限承載力公式

2．太沙基極限承載力公式

5.7.4 漢森公式

1．適用條件

2．極限荷載公式

5.8 土坡穩定分析

5.8.1 無黏性土坡穩定性分析

5.8.2 黏性土坡整體穩定性分析

1．瑞典條分法的基本原理

2．最危險滑動面圓心位置的確定

知識擴展

1．費倫紐斯條分法

2．泰勒分析法

能力訓練

一、思考題

二、習題

任務自測

任務6 淺基礎設計

6.1 概述

6.1.1 建築物的安全等級

6.1.2 地基基礎設計的基本原則和一般步驟

6.1.3 淺基礎的分類

1．無筋擴展基礎

2．鋼筋混凝土基礎

6.2 基礎埋置深度的選擇

6.2.1 與建築物有關條件與場地環境條件

6.2.2 工程地質與水文地質條件

1．工程地質條件

2．水文地質條件

6.2.3 地質凍融條件

6.3 地基承載力的確定

6.3.1 按土的抗剪強度指標確定

1． 《規範》推薦的理論公式

2．魏錫克公式（或漢森公式等）

6.3.2 按地基荷載試驗確定

1．荷載試驗確定地基土承載力特徵值

2．岩石地基承載力特徵值

3．其他原位測試地基承載力特徵值

6.3.3 按地基規範承載力表確定

1．建築地基規範確定承載力

2．《公路路橋涵地基與基礎設計規範》確定承載力

6.4 基礎底面尺寸的確定

6.4.1 按地基持力層的承載力計算基底尺寸

1．軸心受壓基礎底面尺寸的確定

2．偏心受壓基礎底面尺寸的確定

6.4.2 地基軟弱下卧層驗算

6.4.3 地基變形的計算

1．地基變形特徵

2．地基變形驗算

6.5 剛性基礎設計與應用

1．剛性基礎設計要求

2．剛性基礎設計步驟

6.6 擴展基礎設計與應用

6.6.1 擴展基礎的構造要求

1．一般要求

2．現澆柱下獨立基礎的構造要求

3．柱下條形基礎的構造要求

6.6.2 擴展基礎的計算

6.6.2.1 牆下鋼筋混凝土條形基礎的底板厚度和配筋

1．中心荷載作用

2．偏心荷載作用

6.6.2.2 柱下鋼筋混凝土單獨基礎底板厚度和配筋計算

1．中心荷載作用

2．偏心荷載作用

6.7 減輕不均勻沉降措施

1．建築措施

2．結構措施

3．施工措施

實訓項目 某工程淺基礎設計

1．計算荷載

2．確定基礎埋置深度d

3．確定地基承載特徵值fa

4．確定基礎寬度、高度

5．驗算軟弱下卧層強度

知識擴展

1．非飽和土地基極限承載力公式

2．非飽和土地基承載力公式應用實例

能力訓練

一、簡答題

二、計算題

任務自測

任務7 樁基礎及其他深基礎

7.1 深基礎及其工程應用概述

7.2 樁基礎分類與施工

7.2.1 樁基礎分類

1．按承載性狀分類

2．按成樁方法分類

3．按樁徑大小分類

4．按樁身材料分類

7.2.2 樁基礎施工

7.2.2.1 鑽孔灌注樁施工

1．準備工作

2．鑽孔

3．清孔

4．吊放鋼筋籠

5．灌注水下混凝土

7.2.2.2 挖孔灌注樁施工

7.2.3 樁質量檢驗

7.3 單樁豎向承載力確定

7.3.1 按材料強度確定單樁豎向承載力

7.3.2 按單樁豎向抗壓靜荷載試驗確定單樁豎向承載力

1．靜荷載試驗裝置及方法

2．終止加載條件

3．按試驗結果確定單樁承載力

7.3.3 按靜力觸探法確定單樁豎向承載力

7.3.4 按經驗參數確定單樁豎向承載力

7.3.5 按動力試樁法確定單樁豎向承載力

7.3.6 單樁豎向承載力特徵值

7.4 樁水平承載力與位移

7.4.1 單樁水平靜荷載試驗

1．試驗裝置

2．試驗加載方法

3．終止加載條件

4．水平承載力的確定

7.4.2 水平受荷樁內力及位移分析

1．計算參數

2．單樁撓曲微分方程及解答

3．樁頂水平位移

4．樁身最大彎矩及其位置

7.5 樁側負摩擦力

7.6 羣樁基礎計算

7.6.1 羣樁工作特點

1．端承型羣樁基礎

2．摩擦型羣樁基礎

7.6.2 承台下土對荷載的分擔作用

7.6.3 複合基樁豎向承載力特徵值

7.6.4 樁頂效應簡化計算

1．荷載效應

2．地震作用效應

7.6.5 樁基豎向承載力驗算

1．荷載效應標準組合

2．地震作用效應和荷載效應標準組合

7.6.6 樁基軟弱下卧層承載力驗算

7.6.7 樁基豎向抗拔承載力及負摩擦力

1．樁基豎向抗拔承載力驗算

2．樁基負摩擦力驗算

7.6.8 樁基水平承載力與沉降驗算

1．樁基水平荷載驗算

2．樁基沉降驗算

7.7 樁基工程設計

1．樁基設計內容

2．樁基設計步驟

7.7.1 樁類型及規格選擇

7.7.2 樁數及樁位佈置

1．樁數選擇

2．樁中心距

3．樁位佈置

7.7.3 樁身截面強度計算

7.7.4 承台設計

1．外形尺寸及構造要求

2．承台受彎計算

3．承台受衝切驗算

4．承台受剪切計算

5．局部受壓計算

6．抗震驗算

7.8 其他深基礎簡介

7.8.1 沉井基礎

1．沉井作用及適用條件

2．沉井分類

3．沉井基礎構造

7.8.2 地下連續牆

實訓項目 某樁基工程設計

知識擴展

1．異形樁類型

2．典型的縱截面異形樁

3．典型的橫截面異形樁

能力訓練

一、思考題

二、習題

任務自測

任務8 基坑工程

8.1 概述

1．基坑工程特點。

2．基坑工程設計依據

3．基坑工程支護體系要求

4．基坑支護工程設計基本原則

5．基坑支護工程設計內容

8.1.1 基坑支護結構類型與工程應用

1．土釘牆

2．水泥土重力式擋牆

3．地下連續牆

4．灌注樁排樁圍護牆

5．型鋼水泥土攪拌牆

6．鋼板樁圍護牆

7．鋼筋混凝土板樁圍護牆

8．內支撐系統

8.1.2 作用於支護結構上的荷載與土壓力計算

8.2 基坑穩定性分析

8.2.1 基坑滲流穩定性分析

1．抗滲流穩定性驗算

2．承壓水衝潰坑底（也稱為突湧）的驗算

3．《建築基坑工程技術規範》（YB 9258—1997）抗滲流穩定性的驗算

8.2.2 基坑抗隆起穩定性分析

1．黏土基坑不排水條件下的抗隆起穩定性分析

2．同時考慮時基坑抗隆起穩定性分析

8.2.3 支護結構踢腳穩定性分析

1．懸臂式支擋結構的嵌固深度驗算

2．單層錨杆和單層支撐的支擋結構嵌固深度驗算

8.2.4 基坑整體穩定性分析

1．重力式水泥土牆整體穩定性計算

2．錨拉式、懸臂式和雙排樁支擋結構整體穩定性計算

8.3 基坑開挖與支護

8.3.1 基坑地下水控制

1．集水明排法

2．井點降水法

3．截水與回灌

8.3.2 基坑支護結構設計

1．勘察要求與環境調查

2．支護結構選型

3．排樁、地下連續牆支護結構

4．水泥土樁牆

5．土釘支護結構

8.3.3 基坑開挖與支護工程監測

1．基坑開挖規定

2．基坑工程監測規定

3．監測項目

4．監測方法

實訓項目 某工程基坑支護與監測方案設計

1．基坑支護設計

2．基坑監測設計

知識擴展

1．基坑總湧水量計算

2．降水影響半徑確定

3．過濾器長度確定

4．單井井管進水長度確定

5．基坑中心點水位降水計算

6．單井出水量確定

7．井數、井距、滲透係數確定

8．管井降水工程施工

9．降水對臨近建築物的影響與預防措施

能力訓練

一、思考題

二、習題

任務自測

任務9 地基處理及複合地基

9.1 常用地基處理方法及其應用概述

1．地基處理目的

2．地基處理方法

9.2 複合地基工程應用理論

9.2.1 複合地基概念與分類

1．複合地基概念

2．複合地基分類

9.2.2 複合地基作用機理與破壞模式

1．複合地基作用機理

2．複合地基破壞模式

9.2.3 複合地基有關設計參數

1．置換率

2．複合模量

3．樁土應力比

9.2.4 複合地基承載力與變形計算

1．複合地基承載力計算

2．複合地基變形計算

9.3 換土墊層法工程應用

9.3.1 墊層設計

1．墊層厚度的確定

2．墊層寬度的確定

9.3.2 墊層施工要點

9.4 排水固結法工程應用

9.4.1 袋裝砂井固結排水法和塑料排水板預壓法

1．袋裝砂井固結排水法

2．塑料排水板預壓法

9.4.2 天然地基堆載預壓法

1．堆載預壓法設計

2．堆載預壓法施工要點

9.4.3 真空預壓法

9.5 擠密法工程應用

1．土樁、灰土樁擠密地基

2．振衝擠密法

9.6 夯實法與振衝法工程應用

9.6.1 夯實法

1．強夯法

2．強夯置換法

9.6.2 振衝法

1．振衝法的設計

2．施工

9.7 化學加固工程應用

9.7.1 灌漿法

1．灌漿法的目的

2．灌漿法的加固機理

3．灌漿法的加固作用

4．灌漿設計

5．灌漿工藝

9.7.2 高壓噴射注漿法

1．作用機理

2．水泥與土的固結機理

3．施工工藝

9.7.3 水泥土攪拌法

1．加固機理

2．水泥土攪拌法應用領域、適用地層及其特點

3．水泥系攪拌樁複合地基設計與計算

4．水泥土攪拌法施工

5．粉體噴射攪拌法施工

6．攪拌法施工質量檢查

9.8 託換技術工程應用

9.8.1 樁式託換

1．錨杆靜壓樁

3．樹根樁

9.8.2 灌漿託換

1．滲透灌漿法

2．劈裂灌漿法

3．擠密灌漿法

4．電動化學灌漿法

知識擴展

1．加固機理

2．設計計算

3．施工方法

能力訓練

一、思考題

二、習題

任務自測

任務10 特殊土地基處理

10.1 特殊土地基及其工程處理應用概述

10.2 軟土地基

10.2.1 軟土工程特性及評價

10.2.2 軟土地基的工程措施

10.3 濕陷性黃土地基

10.3.1 黃土的特徵和分佈

10.3.2 影響黃土地基濕陷性的主要因素

10.3.3 濕陷性黃土地基的勘察與評價

1．濕陷性黃土地基勘察

2．濕陷性黃土地基評價

10.3.4 濕陷性黃土地基工程的處理

1．對於重要建築物

2．對於一般建築物

3．防水措施

4．結構措施

10.4 膨脹土地基

10.4.1 膨脹土特性

10.4.2 膨脹土地基的勘察和評價

1．自由膨脹率

2．膨脹率

3．線縮率

4．收縮係數

10.4.2.1 膨脹土地基評價

1．膨脹土的判別

2．膨脹土的膨脹潛勢

3．膨脹土地基的評價

10.4.2.2 膨脹土地基勘察

10.4.3 膨脹土地基計算及工程措施

1．膨脹土地基計算

2．膨脹土地基工程措施

10.5 山區地基及紅黏土地基

10.5.1 土巖組合地基

1．工程特性

2．地基處理

10.5.2 岩溶

1．岩溶發育條件和規律

2．岩溶地基穩定性評價和處理措施

10.5.3 紅黏土地基

1．紅黏土的工程地質特徵

2．紅黏土地基評價與工程措施

10.6 凍土地基及鹽漬土地基

10.6.1 凍土地基

1．凍土物理力學性質

2．凍土地基評價

3．凍土地基基礎設計

4．預防凍脹的工程措施

10.6.2 鹽漬土地基

1．鹽漬土的形成和分佈

2．鹽漬土的工程特徵

3．鹽漬土的工程評價及防護措施

實訓項目 某工程地基處理方案

1．CFG樁幾何尺寸及佈置

2．複合地基的承載力校核

3．複合地基的變形校核

4．CFG樁樁體強度設計

5．樁體材料中水泥摻量及其他材料的配合比確定

6．褥墊層的鋪設厚度

知識擴展

1．排水粉噴樁複合地基法

2．釘形雙向水泥土攪拌樁法

3．釘形雙向水泥土攪拌樁法的施工工藝

4．釘形雙向水泥土攪拌樁法的檢測方法

5．工程實例

能力訓練

任務自測

參考文獻 ^[1]