土质学与土力学（第二版）

本书为“十二五”职业教育国家规划教材。本书主要介绍了土的成因类型、物质组成与结构构造、土的工程性质和工程分类、特殊土、土的渗透性、土中应力、土的压缩性和土体变形、土的抗剪强度与地基承载力、土压力与挡土墙、土坡稳定分析及土的动力特性和土的压实性等。编者根据社会发展和当前建筑市场的需要，结合近年来的教学工作和工程实践经验，并依据当前出版的新规范、新规程，对原教材的部分内容进行了调整和完善，积极推行工学结合，融“教、学、做”为一体，强化学生职业能力的培养。?? 

本书根据高等职业教育的要求，以现行工程技术标准为依据，结合多年教学实践编写而成。本书主要介绍了土的成因、物质组成和结构构造，土的工程性质和工程分类，特殊土，土的渗透性，土中应力，土的压缩性和土体变形，土的抗剪强度与地基承载力，土压力与挡土墙，土坡稳定分析及土的动力特性和土的压实性等。本书可作为高职高专道路桥梁工程技术专业及其他土建专业的教材，也可作为成人教育土建类及相关专业的教材，还可供从事土木工程勘察、设计、施工技术人员参考。

绪论1一、土质学与土力学的概念1二、本课程在道路、桥梁工程中的重要性2三、本学科的发展概况2四、本课程的特点与学习方法3章土的成因、物质组成和结构构造5节土的成因类型与工程特性5一、土的生成5二、土的成因类型6三、土的工程特性9第二节土的三相组成10一、土的固体颗粒10二、土中水12三、土中气体14第三节土的结构和构造14一、土的结构14二、土的构造15小结15思考题16第二章土的工程性质和工程分类17节土的物理性质17一、土的基本物理性质指标及其测定18二、土的其他物理性质指标19三、土的物理性质指标的换算20第二节土的水理性质23一、土的毛细性、冻胀性23二、黏性土的稠度和可塑性27第三节土的力学性质30一、土的压缩性、抗剪性和压实性30二、黏性土的灵敏度和触变性33三、影响土的力学性质的因素33第四节土的工程分类34一、建筑工程中地基土的分类法34二、公路桥涵地基土的分类法37三、公路路基土的分类法38小结43思考题44习题44第三章特殊土46节软土46一、软土的物理力学性质46二、软土的工程处理措施47第二节黄土48一、湿陷性黄土的物理性质49二、湿陷性黄土的力学性质49三、湿陷性黄土的工程处理措施51第三节红黏土52一、红黏土的一般物理力学特征52二、红黏土的物理力学性质变化范围及其规律性52三、裂隙对红黏土强度和稳定性的影响52第四节膨胀土53一、膨胀土的现场工程地质特征53二、膨胀土的物理、力学指标53三、膨胀土的判别53第五节其他特殊土54一、盐渍土54二、冻土55三、填土55四、污染土56五、混合土58小结59思考题60第四章土的渗透性61节土的渗透性61一、土的渗透性定义61二、渗透试验与达西定律62三、土的渗透性63第二节土的渗透变形68一、渗透力的计算68二、流土与管涌69第三节黏性土的抗水性71一、黏性土的收缩性71二、黏性土的膨胀性73三、黏性土的崩解性74四、影响黏性土抗水性的因素74小结74思考题75习题75第五章土中应力76节土中的自重应力76一、均质土中的自重应力76二、成层土中的自重应力77三、有地下水时土层中的自重应力78第二节基底压力79一、基础底面的压力分布79二、中心荷载作用下的基底压力81三、偏心荷载作用下的基底压力81四、基底附加压力82第三节土中的附加应力84一、垂直集中力作用下地基土中的附加应力84二、矩形面积上各种分布荷载作用下地基土中的附加应力86三、圆形面积上均布荷载作用下的地基附加应力92四、条形面积上各种分布荷载作用下地基土中的附加应力93小结96思考题97习题97第六章土的压缩性和土体变形99节土的压缩试验和指标99一、土的侧限压缩试验及ep曲线100二、土的压缩性指标101第二节分层总和法计算地基终沉降量104一、基本假定104二、计算公式104三、计算步骤106第三节规范法计算地基终沉降量109一、特点109二、计算公式109三、计算步骤112四、应力历史对地基沉降的影响114第四节地基沉降与时间的关系116一、有效应力原理117二、土的单向渗透固结理论117第五节地基容许沉降量与减小沉降危害的措施121一、地基容许沉降量121二、减小沉降危害的措施123小结124思考题124习题125第七章土的抗剪强度与地基承载力126节土的抗剪强度理论126一、库仑强度理论126二、莫尔库仑强度理论及极限平衡条件128第二节土的剪切试验131一、直接剪切试验132二、三轴剪切试验133三、无侧限抗压试验137四、十字板剪切试验138第三节地基的临塑荷载、临界荷载和极限荷载140一、地基破坏的类型140二、地基的临塑荷载和临界荷载142三、地基的极限荷载——太沙基公式144第四节地基承载力的确定147一、按地基载荷试验确定承载力147二、按规范确定地基承载力148三、其他确定地基承载力的方法151小结154思考题154习题155第八章土压力与挡土墙156节土压力理论157一、土压力的类型157二、静止土压力158第二节朗肯土压力理论159一、基本假定及适用条件159二、朗肯主动土压力计算160三、朗肯被动土压力计算161第三节库仑土压力理论163一、基本假定及适用条件163二、库仑主动土压力计算163三、库仑被动土压力计算167第四节几种特殊情况下的土压力计算169一、填土中有地下水时的土压力计算169二、成层土条件下的土压力计算169三、填土面有均布荷载条件下的土压力计算171四、车辆荷载引起的土压力计算173第五节挡土墙177一、挡土墙的类型177二、重力式挡土墙的计算178三、重力式挡土墙的构造181小结182思考题183习题183第九章土坡稳定分析185节无黏性土坡的稳定分析186一、无渗流作用时的无黏性土坡186二、有渗流作用时的无黏性土坡187第二节黏性土坡的稳定分析188一、黏性土坡滑动面的形式188二、整体圆弧滑动法黏性土坡稳定分析(瑞典圆弧法)188三、条分法黏性土坡稳定分析189第三节滑坡的稳定分析与防治191一、滑坡的类型与特征191二、滑坡产生的原因及造成的地质灾害192三、滑坡的防治193小结195思考题195习题196第十章土的动力特性和土的压实性197节动荷载类型197一、周期荷载197二、冲击荷载198三、不规则荷载198第二节土的动力特性199一、土的动力特性试验199二、动荷载下土的应力应变关系及动力特性参数202三、土在动荷载下的强度特性205第三节土的振动液化205一、液化的机理206二、影响砂土液化的主要因素206三、砂土地基液化可能性的判别207四、防止土体液化的工程措施简介207第四节土的压实性208一、概述208二、土的压实原理208三、击实试验209四、影响击实效果的因素210五、压实特性的工程应用以及压实度的检测与控制210小结212思考题212参考文献214

前言本教材版自2009年出版以来，许多院校在教学中使用它，并提出了许多建设性的意见，笔者在此深表谢意。近几年来，随着国家颁布的《建筑地基基础设计规范》等规范和相关法律法规的更新，以及新材料、新技术、新工艺和新设备的使用，教材中部分内容已不能满足规范、相关法律法规的要求和工程实际的需要。为了使教材内容符合要求，且更加贴近工程实际，更好地满足高职高专课程教学的需要，笔者根据社会发展和当前建筑市场的需要，结合近年来的教学工作和工程实践经验，并依据新规范、新规程，对原教材的部分内容进行了调整和完善，积极推行工学结合，融“教、学、做”为一体，强化学生职业能力的培养。 2014年本教材入选“十二五”职业教育国家规划教材。本教材第二版的编写，力求内容翔实、精练，概念清楚，文字叙述简明，注意由浅入深、循序渐进，注重理论联系实际。全书共分十章，主要内容包括土的成因、物质组成和结构构造,土的工程性质和工程分类,特殊土,土的渗透性,土中应力,土的压缩性和土体变形,土的抗剪强度与地基承载力,土压力与挡土墙,土坡稳定分析,土的动力特性和土的压实性等。为了便于读者掌握重点内容，各章均附有知识目标、能力目标、小结、思考题与习题。 参与本教材第二版编写的人员有的来自高职高专教学一线的教师，也有来自生产现场的工程技术人员，其中有江苏无锡城市职业技术学院刘国华副教授；山西运城职业技术学院陈东佐教授；山西水利职业技术学院张丹青副教授；江苏无锡市汽车工程学校杨正俊副教授；江苏无锡市振华建设工程质量检测有限公司翁卫东高级工程师；江苏无锡环境科学与工程研究中心李凯文研究员级高级工程师；江苏无锡城市职业技术学院王波、刘飞、万鑫。全书由刘国华任主编并统稿，陈东佐、张丹青、万鑫、李凯文、刘飞任副主编，由太原理工大学梁仁旺教授主审。本书在编写中参考了相关著作，并得到了有关专家的帮助，江苏无锡市计量检定测试中心阚小妹对书稿文字的审核等做了大量工作，在此一并表示感谢。 本书提供有PPT电子课件、电子教案，可登录www.cipedu.com.cn免费获取。由于笔者水平有限，书中疏漏之处难免，我们将在实践中不断加以改进和完善，对书中不足之处恳请读者给予批评指正。编者2014年8月版前言土质学与土力学是道路与桥梁专业的主要职业技术课程之一。本书是根据高等职业院校土建类专业土质学与土力学课程教学基本要求，并结合本课程教学改革与探索的实践经验，适应高等职业教育的需要而编写的。本教材以准确反映高职高专土建类教育为基础，以突出实用性和实践性为原则，以职业核心能力和创新能力的培养为目标，构建有利于学生综合素质的形成和科学思想方法的养成的教材内容体系。本教材在借鉴同类教材成功经验的基础上，既保持了经典理论又突出了工程应用能力的培养，在理论体系上追求必要性，内容上有较强的针对性。全书共分八章，包括土质学和土力学两大部分。土质学部分主要介绍土的物理性质及工程分类，考虑工程实践和高职高专教材的特点，介绍了土的水理性质和力学性质、特殊土及土的渗透性。土力学部分着重介绍土中应力计算、基础沉降计算、地基承载力计算、土压力计算和土坡稳定分析的基本方法。在每章后都安排了适量的思考题和习题，正文中有计算时都相应地安排了适量的例题。本书同时提供有配套电子教案，可发信到cipedu@163com邮箱免费获取。本教材以现行工程技术规范为依据，对不同行业技术规范进行归纳分类，使学生能灵活应用不同行业的规范，达到培养高职高专学生适应工程实践能力的目的。本教材不仅适用于高职高专的教学，也可以作为专业工程技术人员的参考书。参与本教材编写的人员都是来自高职高专教学一线的教师。其中江苏无锡城市职业技术学院刘国华编写绪论、第二章第四节、第四章、第五章和第八章；太原大学陈东佐教授编写章；河南工程学院皇民编写第二章节、第二节和第三节及第三章；山西建筑职业技术学院孙晋编写第六章；江苏无锡城市职业技术学院姚燕雅编写第七章。全书由刘国华统稿。全书由太原理工大学博士生导师梁仁旺教授主审，提出了许多中肯的意见；在编写统稿过程中，南京师范大学刘晶雯协助主编做了大量的图文录入工作，编者在此一并致谢。限于时间仓促和编者水平，书中不足和疏漏之处在所难免，欢迎读者批评指正。编者2009年5月