《土力學(第2版)/清華大學土木工程系列教材》系統(tǒng)地闡述了土的基本特性、土力學的基本原理;重點介紹了土體中的滲流及土體的變形與穩(wěn)定的分析方法,以及它們在工程實踐中的應用;為適應本學科近年來的發(fā)展,也適當介紹了一些新的內(nèi)容與發(fā)展。
全書分為9章,包括土的物理性質(zhì)與工程分類,土的滲透性與滲流問題,土體中的應力計算與有效應力原理,土的變形計算與固結理論,土的抗剪強度及其理論,土壓力理論,土坡穩(wěn)定的分析方法,地基承載力及土的動力特性。《土力學(第2版)/清華大學土木工程系列教材》突出了基本概念與分析方法,其中書后的附錄可供教學與自學時參考。
《土力學(第2版)/清華大學土木工程系列教材》可作為高等學校土木工程、水利工程等專業(yè)的教材,也可作為大專院校相關專業(yè)的參考書以及巖土工程技術人員的技術參考書。
第2版前言
由陳仲頤、周景星和王洪瑾編寫的《土力學》教材第1版出版于1994年,在當時和直到今天,都是國內(nèi)本科土力學教材中內(nèi)容最豐富的版本之一。這些老一輩教授們學風嚴謹,知識淵博,有著長期、豐富的教學經(jīng)驗,在編寫過程中他們投入了很大的精力,反復研讀國內(nèi)外的有關教材和專著,力求概念準確,表述清楚,精益求精,這是目前我們很難做到的。它主要是針對當時學制5年的清華大學生源優(yōu)秀的土木與水利等專業(yè)的本科生編寫的,近20年一直是本校的本科教材。國內(nèi)也有不少院校使用它作為教材或者參考書,很多工程技術人員在工作中和繼續(xù)學習中也使用它。這本教材為傳播和普及土力學基本知識,為培養(yǎng)巖土工程專業(yè)技術人才做出了很大貢獻。也是我校土力學學科值得珍視和繼承的一份寶貴的財富。拋開本校原來的教材,動輒變成一本新人編寫的新教材的作法,既不利于保留本單位的學科傳統(tǒng),也難以界定有關內(nèi)容的歸屬。
目前各大學本科學制都統(tǒng)一為4年,而且隨著現(xiàn)代知識增長,尤其是信息類科學技術迅速發(fā)展,本科學生的課程數(shù)量和教學環(huán)節(jié)不斷增加,土力學的教學課時有所減少。另一方面,巖土工程的學科領域及學科重點有所變化,由原來的單純的工程建設向環(huán)境、災害、生態(tài)和資源等方面擴展,許多對社會和人類發(fā)展有重大影響的大尺度巖土工程課題呼喚大巖土的形成,作為巖土工程重要方面的土力學也不可能不受其影響。近20年來,在土力學的科學研究和工程實踐中也有不少新的發(fā)展,有關規(guī)范不斷更新,某些原來屬于陽春白雪的知識也逐漸普及而出現(xiàn)在本科教材之中。針對這些情況,這本《土力學》教材的改版就勢在必行了。
首先,由于我們已經(jīng)出版了研究生教材《高等土力學》,原來教材中一些屬于提高性質(zhì)的內(nèi)容,如與《高等土力學》重復,就不再涉及;為了適應目前課時,突出土力學的基本概念和基本要求,將一些更深層次的內(nèi)容與正文分開放在附錄中,以備教師、學生與讀者自學和查閱時參考。也增加了一些已經(jīng)逐漸普及的新成果和新技術。隨著計算機應用的普及,壓縮了原版中一些系數(shù)的圖表。
此版的第1、3、6、7、8章由李廣信改編,第2、5章由張丙印改編,第4、9章由于玉貞改編,全書由李廣信統(tǒng)校。在改版編寫過程中,陳仲頤先生、周景星和王洪瑾老教授給予了密切的關注和熱心的指導;張建民、胡黎明、張建紅、陳輪、介玉新和張嘎老師都提出了寶貴的意見并參與了審閱 、董威信、陳濤同學在試做例題、習題中做出了很大貢獻,在此一并表示感謝。
土力學是一門很難精準的學科,其基本概念、原理和方法也還存在有待深入和明確的空間。編者們自知水平有限,不妥甚至謬誤之處敬請批評指正。
編者 2013年5月
李廣信(1941-),清華大學水利水電工程系數(shù)授,搏士生導師。主要從事土的本構關系、土工合成材料工程、地基基礎工程等方面的研究工作。
張丙印(1963-),清華大學水利水電工程系數(shù)授,博士生導師,國家級本科生精品課“土力學”課程負責人,主要從事土的本構特性、土工數(shù)值模擬計算方法和高土石壩工程等方面的研究工作。
于玉貞(1966-),清華大學水利水電工程系數(shù)授,博士生導師,巖土工程研究所所長,主、委從事高土石壩工程、巖土災害及安全評價等方面的研究工作。
緒論
第1章 土的物理性質(zhì)和工程分類
1.1 土的形成
1.1.1 土的搬運和沉積
1.1.2 風化作用和土的主要特點
1.2 土的三相組成
1.2.1 固體顆粒
1.2.2 土中水
1.2.3 土中氣體
1.3 土的物理狀態(tài)
1.3.1 土的三相組成的比例關系
1.3.2 土的物理狀態(tài)指標
1.4 土的結構
1.4.1 粗粒土的結構
1.4.2 細粒土的結構
緒論
第1章 土的物理性質(zhì)和工程分類
1.1 土的形成
1.1.1 土的搬運和沉積
1.1.2 風化作用和土的主要特點
1.2 土的三相組成
1.2.1 固體顆粒
1.2.2 土中水
1.2.3 土中氣體
1.3 土的物理狀態(tài)
1.3.1 土的三相組成的比例關系
1.3.2 土的物理狀態(tài)指標
1.4 土的結構
1.4.1 粗粒土的結構
1.4.2 細粒土的結構
1.4.3 反映細粒土結構特性的兩種性質(zhì)
1.5 土的工程分類
1.5.1 土的工程分類依據(jù)
1.5.2 水利部《土工試驗規(guī)程》(SL 237-1999)分類法
1.5.3 《建筑地基基礎設計規(guī)范》(GB 50007-2011)分類法
1.5.4 細粒土的活性指數(shù)
1.6 土的壓實性
1.6.1 細粒土的壓實性
1.6.2 粗粒土的壓實性
習題
第2章 土的滲透性和滲流問題
2.1 概述
2.2 土體的滲透性
2.2.1 土體的滲透定律——達西定律
2.2.2 滲透系數(shù)的測定和影響因素
2.2.3 層狀地基的等效滲透系數(shù)
2.3 二維滲流與流網(wǎng)
2.3.1 平面滲流的控制方程
2.3.2 流網(wǎng)的繪制及應用
2.4 滲透力和滲透變形
2.4.1 滲透力和臨界水力坡降
2.4.2 土的滲透變形(或稱滲透穩(wěn)定)
習題
第3章 土體中的應力計算
3.1 概述
3.2 有效應力原理
3.2.1 飽和土中的兩種應力
3.2.2 有效應力原理要點
3.3 地基的自重應力計算
3.3.1 地基中自重應力計算的基本方法
3.3.2 靜水與自重應力計算
3.3.3 豎直穩(wěn)定滲透下自重應力計算
3.4 基底壓力計算
3.4.1 基底壓力的分布規(guī)律
3.4.2 基底壓力的簡化計算
3.5 地基中的附加應力計算
3.5.1 集中荷載作用下的附加應力計算
3.5.2 矩形面積上各種分布荷載作用下的附加應力計算
3.5.3 條形面積上各種分布荷載作用下的附加應力計算
3.5.4 圓形面積豎直均布荷載作用時中心點下的附加應力計算
3.5.5 影響土中附加應力分布的因素
3.6 超靜孔隙水壓力與孑L隙水壓力系數(shù)
3.6.1 靜孔隙水壓力與超靜孔隙水壓力
3.6.2 孔隙水壓力系數(shù)
3.6.3 孔隙水壓力系數(shù)的討論
習題
第4章 土的變形特性和地基沉降計算
4.1 土的變形特性試驗方法
4.1.1 側(cè)限壓縮試驗
4.1.2 常規(guī)三軸壓縮試驗
4.1.3 土的變形特點和本構模型
4.2 土的一維壓縮性指標
……
第5章 土的抗剪強度
第6章 擋土結構物上的土壓力
第7章 土坡穩(wěn)定分析
第8章 地基承載力
第9章 土的動力特性