土力学与地基基础(第2版）

《土力学与地基基础》内容简明、重点突出，实用性强，可作为高等职业学校、高等专科学校、高等成人教育学校等土建类专业的专业基础课教材，同时可供土建类专业勘察、设计和施工技术人员参考使用。 

《土力学与地基基础》主要内容包括三部分： *部分即前4章，是理论基础，主要内容包括地基土的物理性质、地基中的应力、变形及土的抗剪强度特性； 第二部分是工程应用，即第5－9章，包括土坡稳定、挡土墙、天然地基上浅基础、桩基础、软弱地基的设计和计算； 第三部分，即第10、11章，是工程实训及应对求职面试所应具备的基本知识和专业素质的要求。

目录

 

 

绪论

 

第1章土的物理性质

 

1.1土的组成

 

1.1.1土的三相组成

 

1.1.2土的固体颗粒

 

1.1.3土中的水

 

1.1.4土的结构

 

1.2土的物理指标

 

1.2.1土的三相简图

 

1.2.2土的基本物理指标及其公式

 

1.2.3土的其他物理指标

 

1.2.4各种指标间的关系

 

1.3无黏性土、黏性土的物理特征

 

1.3.1无黏性土

 

1.3.2黏性土

 

1.4土的工程分类

 

1.4.1岩石

 

1.4.2碎石土

 

1.4.3砂土

 

1.4.4粉土

 

1.4.5黏性土

 

1.4.6人工填土及特殊土

 

1.5地下水

 

1.5.1地下水的种类

 

1.5.2土的渗透特性

 

1.5.3动水力

 

1.6泥石流灾害

 

思考题

 

习题

 

第2章土中应力

 

2.1饱和土的有效应力原理

 

2.2土的自重应力

 

2.2.1计算公式

 

2.2.2地下水对自重应力的影响

 

2.3土中附加应力

 

2.3.1集中力作用下土中附加应力计算

 

2.3.2矩形均布荷载下土中附加应力计算

 

2.3.3条形均布荷载下土中附加应力计算

 

2.4基底应力分析

 

2.4.1基底应力的简化计算

 

2.4.2基底附加应力

 

思考题

 

习题

 

第3章土的压缩性与地基变形的计算

 

3.1土的压缩性

 

3.1.1土的压缩性指标

 

3.1.2地基变形特征及地基变形允许值

 

3.2地基沉降计算

 

3.2.1分层总和法

 

3.2.2规范方法

 

3.3太沙基一维固结公式

 

3.4城市地面下沉

 

3.4.1沉降类型

 

3.4.2中国现状

 

3.4.3规划获批

 

思考题

 

习题

 

第4章土的抗剪强度

 

4.1土的抗剪强度

 

4.1.1库仑公式

 

4.1.2抗剪强度的测定方法

 

4.1.3土的极限平衡

 

4.2地基变形和地基承载能力

 

4.2.1地基变形阶段

 

4.2.2地基承载力

 

4.3地基承载力的确定

 

4.3.1由《建筑地基基础设计规范》(GB
50007—2011)确定

 

4.3.2由现场载荷试验确定地基承载力标准值

 

4.3.3由触探试验确定地基承载力标准值

 

4.3.4由室内试验确定地基承载力标准值

 

4.3.5由野外鉴定结果确定地基承载力标准值

 

思考题

 

习题

 

第5章工程地质勘察

 

5.1工程地质勘察的任务和要求

 

5.2工程地质勘察的内容

 

5.2.1可行性研究勘察

 

5.2.2初步勘察

 

5.2.3详细勘察

 

5.2.4勘察任务书

 

5.3工程地质勘察方法

 

5.3.1测绘与调查

 

5.3.2勘察方法

 

5.4土的野外鉴别的描述

 

5.4.1野外鉴别

 

5.4.2土的野外描述

 

5.5工程地质勘察报告

 

5.5.1文字部分

 

5.5.2图表部分

 

5.6验槽

 

5.6.1验槽的目的

 

5.6.2验槽的内容

 

5.6.3验槽时的注意事项

 

思考题

 

第6章土坡稳定及挡土墙

 

6.1土坡稳定分析

 

6.1.1砂类（无黏性）土的边坡稳定分析

 

6.1.2黏性土的土坡稳定分析方法

 

6.1.3边坡的开挖及坡顶上的建筑位置

 

6.2挡土墙

 

6.3朗肯土压力理论

 

6.3.1主动土压力

 

6.3.2被动土压力

 

6.4重力式挡土墙

 

6.4.1重力式挡土墙的构造

 

6.4.2挡土墙验算

 

6.5山体滑坡及挡土墙、房屋坍塌灾害

 

6.5.1山体滑坡

 

6.5.2主动土压力产生的挡土墙事故

 

思考题

 

习题

 

第7章天然地基上的浅基础

 

 

7.1浅基础的设计内容及程序

 

7.1.1设计内容及程序

 

7.1.2荷载取值的规定

 

7.2浅基础的类型

 

7.2.1刚性基础

 

7.2.2钢筋混凝土基础

 

7.3基础埋置深度的确定

 

7.4地基承载力的确定

 

7.4.1地基承载力及其影响因素

 

7.4.2地基承载力的确定

 

7.5基础底面积

 

7.5.1轴心荷载作用下基础底面积的确定

 

7.5.2偏心受压基础底面积的确定

 

7.5.3地基软弱下卧层验算

 

7.6刚性基础设计

 

7.7墙下钢筋混凝土条形基础

 

7.7.1构造要求

 

7.7.2基础宽度

 

7.7.3基础底板高度

 

7.7.4偏心荷载作用

 

7.7.5基础底板配筋

 

7.8减少不均匀沉降的一般措施

 

7.8.1地基沉降产生的墙体破坏

 

7.8.2减少不均匀沉降的建筑措施

 

7.8.3结构措施

 

7.8.4采用施工措施，减少不均匀沉降

 

思考题

 

习题

 

第8章桩基础及其他深基础

 

8.1桩基础的分类

 

8.2桩的设计内容和设计原则

 

8.2.1设计内容

 

8.2.2桩基础设计原则

 

8.3单桩竖向荷载的传递及承载力

 

8.3.1单桩竖向荷载传递

 

8.3.2桩侧负摩擦阻力

 

8.3.3单桩竖向承载力的确定

 

8.3.4按规范方法确定单桩竖向极限承载力标准值

 

8.4桩基础设计

 

8.4.1桩基础设计程序

 

8.4.2桩基础验算

 

8.4.3桩身结构设计

 

8.4.4承台设计

 

8.4.5桩的质量检验

 

8.5其他深基础简介

 

8.5.1沉井基础

 

8.5.2地下连续墙

 

思考题

 

习题

 

第9章软弱地基及处理

 

9.1概述

 

9.1.1软弱地基处理的目的

 

9.1.2软弱地基土的工程特性

 

9.1.3地基处理方法

 

9.1.4地基处理方法的选择

 

9.2换土垫层法

 

9.3强夯法

 

9.3.1强夯法的作用机制

 

9.3.2强夯加固地基的效果

 

9.3.3强夯实施

 

9.4预压法

 

9.5挤密法和振冲法

 

9.5.1灰土挤密法

 

9.5.2土或灰土挤密桩法

 

9.5.3砂石桩法

 

9.5.4振冲法

 

9.6化学加固法

 

9.7托换法

 

思考题

 

第10章课程实训

 

10.1土工试验实训

 

10.1.1密度试验

 

10.1.2天然含水率试验

 

10.1.3直接抗剪切试验

 

10.2看图学地基与基础施工图及施工技术实例

 

10.2.1基础的施工图识读及施工

 

10.2.2基础的施工

 

10.3认读钢筋混凝土桩施工大样图实训

 

10.4地基基础工程质量验收

 

10.4.1质量验收基本规定

 

10.4.2地基验收一般规定

 

10.4.3灰土地基

 

10.4.4砂和砂石地基

 

10.4.5土工合成材料地基

 

10.4.6粉煤灰地基

 

10.5高等教育自学考试模拟试卷

 

10.5.1试卷

 

10.5.2试卷答案

 

第11章本门课程求职面试可能遇到的典型问题应对

 

附录A地基基础工程常见质量事故与通病防治

 

A.1地基基础工程事故预防与处理

 

A.1.1事故预防

 

A.1.2事故处理的原则及程序

 

A.2地基基础工程事故及案例分析

 

A.2.1地基失稳引起的工程事故

 

A.2.2地基沉降引起的工程事故

 

A.2.3地基渗流引起的工程事故

 

A.2.4边坡滑动引起的工程事故

 

A.2.5基坑工程事故

 

A.2.6因软弱或特殊地基处理不当造成的工程事故

 

A.2.7地震引起的工程事故

 

A.2.8基础工程事故

 

A.3施工现场常见地基基础工程质量通病与防治

 

A.3.1基坑（槽）开挖质量通病与防治

 

A.3.2砖基础质量通病与防治

 

A.3.3钢筋混凝土基础质量通病与防治

 

A.3.4钢筋混凝土预制桩质量通病与防治

 

A.3.5干作业成孔灌注桩质量通病与防治

 

A.3.6湿作业成孔灌注桩质量通病与防治

 

习题答案

 

参考文献

第2版前言

 

本书根据职业院校土木工程专业的培养目标和教学大纲编写。职业院校土木

 

工程专业的培养目标是生产第一线的技术人才，通常称为“施工技术员”。

 

这样的岗位具有易就业、动手和实践能力强及适应能力强等特点，在

实际生产

建设中很容易有成就感和实体落成的荣誉感。在地基基础的工程中，由于客

 

观环境的多样性、复杂性，要求施工技术人员不断地在实践中学习，向第一

 

线的施工工人学习，积累丰富的处理施工现场、处理应急事件的知识。同时

 

，也要不断吸收新的理论知识指导自己的实践。

本书在第1版基础上作了以下修订：

增加了1.6节泥石流灾害，3.4节城市地面下沉，6.5节山体滑坡及挡土墙、房

 

屋坍塌灾害，10.5节高等自学考试模拟试卷；
并补充了部分章的习题，文后

 

给出了习题答案；
对文中不准确之处作了修改。

希望本次再版能更好地满足读者需求。

 

编者

2017年10月

 

 

 

第1版前言

 

 

 

本书根据职业院校土木工程专业的培养目标和教学大纲编写。职业院校土木

 

工程专业的培养目标是生产第一线的技术人才，通常称为“施工技术员”。

 

这样的岗位具有易就业、动手和实践能力强及适应能力强等特点，在

实际生产

建设中很容易有成就感和实体落成的荣誉感。在地基基础的工程中，由于客

 

观环境的多样性、复杂性，要求施工技术人员不断地在实践中学习，向第一

 

线的施工工人学习，积累丰富的处理施工现场、处理应急事件的知识。同时

 

，也要不断吸收新的理论知识指导自己的实践。

本书介绍土力学的理论基础，即地基土的物理性质、地基中土的应力、变形

 

及土的抗剪强度特性；
还对工程应用的内容进行了介绍，包括地基勘察、土

 

坡稳定、挡土墙、天然地基上浅基础、桩基础、软弱地基的设计和计算。职

 

业院校学生毕业后求职时的一个重要环节是面试，为此我们增加了课程实训

 

和求职面试典型问题的学习，加深学生对本门课程的理解和消化，提高动手

 

能力，以较好地应对求职时的面试。

当前，我们有大批的设计人才，但相对而言，脚踏实地、安心第一线的实际

 

施工技术人员较欠缺。希望本教材能对职业院校土木工程专业技术人员的培

 

养有所帮助。由于时间仓促，作者能力所限，在编著本教材时可能会有许多

 

不足和需要改进之处，敬请读者和各方面专家学者批评指正。

编者

2012年3月

3.1土的压缩性

重点提示： 
土在压力作用下体积减小的特性称为土的压缩性。土压缩主要是由孔隙水与空气被挤出、孔隙体积减小所致。
土在压力作用下体积减小的特性称为土的压缩性。土压缩的主要原因是孔隙水与空气被挤出，从而使土的孔隙体积减小。土的压缩需要一定的时间才能完成。对于无黏性土，可以认为瞬间压缩； 对于饱和黏性土，水通过速度很慢的渗流被挤出，压缩所需时间会很长，经几年甚至几十年才能压缩稳定。3.1.1土的压缩性指标土的压缩性指标可通过室内试验或原位试验来测定。1. 压缩试验和压缩指标1） 压缩试验

图31固结仪简图

1—加压板； 2—透水石； 3—环刀； 
4—压缩环； 5—土样； 6—底座
常用的试验是不允许土样产生侧向变形的室内试验，又称侧限压缩试验或固结试验。
试验是在侧限压缩仪（固结仪）中进行的。试验时，用金属环刀切取保持天然结构的原状土样，并置于压缩容器（图31）的刚性护环内，土样上下各垫一块透水石，以便水可以自由地排出。由于金属环刀和刚性护环的限制，土样在压力作用下只能发生竖向压缩变形。土样在天然状态下或经人工饱和后，进行逐级加压固结，求出各级压力压缩稳定后的孔隙比，便可绘出土样的压缩曲线。2） 压缩曲线
如图32所示，设原状土的高度为H0，受压后高度变为H，S为压力p作用下土样压缩稳定后的下沉量。原土粒体积Vs=1，空隙体积Vv=e0，受压后Vs=1，Vv=e，如面积不变，则受压前的体积为
1 e0=H0A
受压后的体积为
1 e=HA
两式面积相等，于是有 

1 e0H0=1 eH，e=(1 e0)HH0(31)
H=H0-S，e=e0-SH0(1 e0)(32)

式中，e0=dsγw(1 w0)γ0-1，其中ds,w0,γ0分别为土粒密度、土样的初始含水率和初始重度。如此，只要测得压缩量S，就可计算出孔隙比e，从而绘制出ep曲线，即压缩曲线，如图33所示。

图32侧限压缩土样孔隙比变化

(a) 受压前； (b) 受压后

图33ep压缩曲线

3） 压缩系数从图33所示的压缩曲线可以看出，当两点间压力变化范围不大时，曲线可近似作为直线。将孔隙比之差e1-e2与相应的压力p2-p1的比值称为压缩系数a（MPa-1），也称为压缩曲线的斜率，可表示为

a=e1-e2p2-p1=ΔeΔp(33)

式中，a越大，土的压缩性越高。取p1为土自重应力，取p2为土的自重应力与附加应力之和，但目前一般工程取p1=100kPa，p2=200kPa，求得压缩系数a1-2来评价土的压缩性。不同类型、状态的土，其压缩性相差较大，可分为下列三种情况： a1-2<0.1MPa-1时，属低压缩性土； 0.1MPa-1≤a1-2<0.5MPa-1时，属中压缩性土； a1-2≥0.5MPa-1时，属高压缩性土。4) 压缩模量在侧限条件下，土样受压方向上的压应力变量Δp与相应压应变变量Δε的比值称为压缩模量，用Es表示。