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第1章 土的物理性質及工程分類 ……… 1 1.1 土的物理性質…………………………… 2 1.1.1 土的形成…………………………… 2 1.1.2 土的三相組成……………………… 5 1.1.3 土的結構和構造 ………………… 17 1.2 土的三相比例指標 …………………… 20 1.2.1 土的品質特徵指標 ……………… 21 1.2.2 土的含水特徵指標 ……………… 23 1.2.3 土的孔隙特徵指標 ……………… 24 1.2.4 土的物理性質指標間的相互關係 ……………………………… 26 1.3 土的水理性質 ………………………… 26 1.3.1 稠度與液性指數 ………………… 26 1.3.2 塑性 ……………………………… 30 1.4 土的擊實性 …………………………… 31 1.4.1 土的擊實性的概念及試驗 ……… 31 1.4.2 影響土的擊實性的主要因素 …… 33 1.5 土的工程地質分類 …………………… 34 本章小結…………………………………… 40 課後習題…………………………………… 40 第2章 土的應力 ………………………… 42 2.1 土體的自重應力 ……………………… 43 2.1.1 均質土體的豎向自重應力 ……… 43 2.1.2 成層土的豎向自重應力 ………… 43 2.1.3 地下水位以下土體的豎向自重應力 ……………………………… 44 2.2 基底壓力計算 ………………………… 45 2.2.1 基底壓力的分佈 ………………… 45 2.2.2 基底壓力的簡化計算 …………… 47 2.2.3 基底附加壓力計算 ……………… 49 2.3 土的有效應力原理 …………………… 49 2.4 地基附加應力 ………………………… 50 2.4.1 豎向集中力作用下的地基附加應力計算 ……………………………… 51 2.4.2 矩形荷載和圓形荷載作用下的地基附加應力計算 …………………… 52 2.4.3 線荷載和條形荷載作用下的地基附加應力 ………………………… 60 2.4.4 非均質和各向異性地基中的附加應力 ……………………………… 64 本章小結…………………………………… 67 課後習題…………………………………… 67 第3章 土的壓縮變形 …………………… 69 3.1 土的壓縮性及其指標 ………………… 70 3.1.1 概述 ……………………………… 70 3.1.2 壓縮曲線和壓縮性指標 ………… 70 3.1.3 荷載試驗及變形模量 …………… 74 3.1.4 彈性模量 ………………………… 75 3.2 地基最終沉降量計算 ………………… 76 3.2.1 單向壓縮分層總和法 …………… 76 3.2.2 規範法計算地基沉降 …………… 80 3.3 應力歷史對地基變形的影響 ………… 86 3.3.1 地層應力歷史 …………………… 86 3.3.2 先期固結壓力 …………………… 86 3.3.3 考慮應力歷史的地基沉降計算 ……………………………… 87 3.4 建築物沉降觀測與地基容許變形值 ………………………………… 88 3.4.1 建築物沉降觀測 ………………… 88 3.4.2 地基變形驗算 …………………… 89 3.4.3 地基變形特徵 …………………… 90 3.4.4 地基容許變形值 ………………… 92 本章小結…………………………………… 93 課後習題…………………………………… 93 第4章 土的抗剪強度與地基承載力 … 95 4.1 概述 …………………………………… 96 4.2 土的抗剪強度理論及測定方法 ……… 96 4.2.1 庫侖定律 ………………………… 97 4.2.2 抗剪強度指標 …………………… 98 4.2.3 直剪試驗 ………………………… 98 4.3 土的極限平衡理論 …………………… 99 4.4 不同固結和排水條件下土的抗剪強度…………………………………… 102 4.4.1 直接剪切試驗 …………………… 102 4.4.2 三軸壓縮試驗 …………………… 103 4.4.3 無側限抗壓強度試驗 …………… 105 4.4.4 十字板剪切試驗 ………………… 106 4.4.5 強度試驗方法與強度指標的選用 ……………………………… 107 4.5 淺基礎地基的臨塑荷載和塑性荷載…………………………………… 108 4.5.1 地基破壞模式 …………………… 108 4.5.2 臨塑荷載與塑性荷載 …………… 110 4.6 地基極限承載力……………………… 113 4.6.1 普朗特爾地基極限承載力公式 ……………………………… 113 4.6.2 雷斯諾對普朗特爾公式的補充 ……………………………… 114 4.6.3 泰勒對普朗特爾公式的補充 …… 115 4.6.4 太沙基地基極限承載力公式 …… 115 4.6.5 漢森地基極限承載力公式 ……… 118 4.6.6 靜載荷試驗確定地基承載力 …… 119 本章小結 ………………………………… 120 課後習題 ………………………………… 121 第5章 土壓力和土坡穩定 …………… 122 5.1 擋土牆及土壓力的類型……………… 124 5.1.1 擋土結構類型 …………………… 124 5.1.2 土壓力類型與牆體位移 ………… 125 5.1.3 影響土壓力的因素 ……………… 127 5.2 靜止土壓力…………………………… 127 5.2.1 假設條件 ………………………… 127 5.2.2 計算公式 ………………………… 127 5.3 朗肯土壓力理論 ……………………… 129 5.3.1 基本原理 ………………………… 129 5.3.2 水準填土面的朗肯土壓力計算 ……………………………… 130 5.3.3 特殊條件下的土壓力 …………… 135 5.4 庫侖土壓力理論 ……………………… 136 5.4.1 方法要點 ………………………… 137 5.4.2 數解法 …………………………… 138 5.4.3 黏性土應用庫侖土壓力公式 …… 142 5.5 土坡穩定分析 ………………………… 142 5.5.1 無黏性土土坡穩定分析 ………… 143 5.5.2 黏性土土坡穩定分析 …………… 144 本章小結 ………………………………… 154 課後習題 ………………………………… 155 第6章 淺基礎 …………………………… 157 6.1 概述 …………………………………… 158 6.1.1 無筋擴展基礎 …………………… 158 6.1.2 鋼筋混凝土擴展基礎 …………… 160 6.2 基礎埋深的選擇 ……………………… 162 6.2.1 與建築物有關的條件 …………… 162 6.2.2 工程地質條件 …………………… 163 6.2.3 水文地質條件 …………………… 163 6.2.4 相鄰建築物基礎埋深的影響 …… 164 6.2.5 地基凍融條件 …………………… 165 6.3 淺基礎的地基承載力 ………………… 166 6.3.1 地基承載力特徵值的確定方法 ……………………………… 166 6.3.2 地基變形限值 …………………… 170 6.4 基底尺寸的確定 ……………………… 172 6.4.1 按地基持力層承載力特徵值計算基底尺寸 ………………………… 173 6.4.2 地基軟弱下臥層承載力驗算 …… 176 6.4.3 基礎和地基的穩定性驗算 ……… 178 6.5 鋼筋混凝土擴展基礎設計 …………… 179 6.5.1 牆下鋼筋混凝土條形基礎設計 ……………………………… 179 6.5.2 柱下獨立基礎設計 ……………… 181 6.6 減輕不均勻沉降危害的措施 ………… 185 6.6.1 建築措施 ………………………… 185 6.6.2 結構措施 ………………………… 189 6.6.3 施工措施 ………………………… 191 本章小結 ………………………………… 192 課後習題 ………………………………… 192 第7章 樁基礎 …………………………… 194 7.1 概述…………………………………… 195 7.1.1 樁基礎的特點與應用 …………… 195 7.1.2 基本設計規定 …………………… 196 7.2 樁基的類型…………………………… 197 7.2.1 按基樁的承載性狀分類 ………… 197 7.2.2 按成樁方法分類 ………………… 198 7.2.3 按樁徑d大小分類……………… 199 7.3 單樁豎向承載力的確定……………… 200 7.3.1 豎向荷載作用下單樁的工作性能 ……………………………… 200 7.3.2 單樁豎向承載力特徵值的確定 ……………………………… 201 7.3.3 樁側負摩阻力 …………………… 205 7.3.4 樁的抗拔承載力確定 …………… 207 7.4 樁身結構設計………………………… 208 7.4.1 構造要求 ………………………… 208 7.4.2 樁身承載力驗算 ………………… 209 7.5 群樁基礎設計………………………… 211 7.5.1 收集設計資料 …………………… 211 7.5.2 樁型的選擇 ……………………… 212 7.5.3 樁長和截面尺寸的選擇 ………… 213 7.5.4 樁數的確定及樁位佈置 ………… 214 7.5.5 承台設計 ………………………… 216 7.5.6 樁基礎承載力驗算 ……………… 218 7.5.7 樁基沉降驗算 …………………… 222 本章小結 ………………………………… 224 課後習題 ………………………………… 224 第8章 基坑工程 ………………………… 226 8.1 概述…………………………………… 227 8.1.1 基坑工程的概念及現狀 ………… 227 8.1.2 基坑工程的特點 ………………… 227 8.1.3 基坑工程的設計原則 …………… 228 8.1.4 基坑工程設計內容 ……………… 230 8.1.5 支護結構的類型 ………………… 230 8.2 支護結構的荷載 ……………………… 234 8.3 土釘牆支護結構設計計算 …………… 234 8.3.1 土釘牆的組成及設計內容 ……… 234 8.3.2 土釘牆支護結構參數的確定 …… 235 8.3.3 土釘的設計計算 ………………… 236 8.3.4 土釘牆整體穩定性驗算 ………… 238 8.4 樁、牆式支護結構的設計計算 ……… 241 8.4.1 概述 ……………………………… 241 8.4.2 樁、牆式支護結構的構造要求 … 242 8.4.3 嵌固深度和樁、牆式支護結構內力計算 ………………………… 244 8.4.4 內支撐結構設計計算 …………… 247 8.4.5 錨杆設計 ………………………… 251 8.4.6 穩定性驗算 ……………………… 255 8.5 地下水控制方法 ……………………… 259 8.5.1 截水法 …………………………… 259 8.5.2 集水明排法 ……………………… 260 8.5.3 降水法 …………………………… 260 8.5.4 回灌法 …………………………… 261 本章小結 ………………………………… 261 課後習題 ………………………………… 262 第9章 地基處理 ………………………… 263 9.1 概述 …………………………………… 264 9.1.1 地基處理的土類特性 …………… 264 9.1.2 常用地基處理方法分類 ………… 265 9.2 換填墊層法 …………………………… 266 9.2.1 墊層的主要作用 ………………… 266 9.2.2 墊層設計 ………………………… 267 9.2.3 墊層的施工 ……………………… 271 9.3 排水固結法 …………………………… 273 9.3.1 排水固結法原理與應用 ………… 274 9.3.2 砂井堆載預壓法 ………………… 277 9.3.3 真空 堆載聯合預壓法 ………… 278 9.3.4 排水固結法施工與現場觀測 …… 280 9.4 水泥土攪拌法 ………………………… 280 9.4.1 概述 ……………………………… 280 9.4.2 水泥土形成的機理及其性質 …… 282 9.4.3 水泥土攪拌樁複合地基 ………… 284 9.4.4 水泥土攪拌樁的施工和品質檢驗 ……………………………… 285 9.5 高壓噴射注漿法……………………… 286 9.5.1 基本原理 ………………………… 286 9.5.2 工程應用 ………………………… 290 9.5.3 施工機具與品質檢驗 …………… 291 9.6 強夯法與強夯置換法………………… 292 9.6.1 強夯法和強夯置換法的加固機理 ……………………………… 292 9.6.2 強夯法和強夯置換法的施工和品質檢驗 ………………………… 294 9.7 振沖法………………………………… 297 9.7.1 振沖密實 ………………………… 298 9.7.2 振沖置換 ………………………… 300 9.8 基礎托換……………………………… 302 9.8.1 基礎托換原理 …………………… 302 9.8.2 建築物糾偏 ……………………… 305 本章小結 ………………………………… 306 課後習題 ………………………………… 306 參考文獻 …………………………………… 308
高向陽,徐州工程學院土木工程學院,岩土教研室主任,教授。發表論文十多篇,完成江蘇省教育廳高校自然科學研究計畫專案1項,江蘇省地震局計畫專案1項,江蘇省建設廳指導專案1項,完成徐州市建設局和地震局科研課題各1項。 宗德媛,徐州工程學院土木工程學院。主要研究方向為岩土穩定性,完成江蘇省教育廳高校自然科學研究計畫專案3項,發表論文20多篇。 趙靜,大理大學工程學院建築學專業,國家註冊結構工程師,主講建築結構與力學等課程,主持1項雲南省應用基礎研究項目,參與了多項課題研究,在國內外公開刊物上發表論文6篇。
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