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出版者:武漢大學齣版社

作者:侍倩

出品人:

頁數:248

译者:

出版時間:2004-10

價格:23.00元

裝幀:

isbn號碼:9787307043473

叢書系列:

圖書標籤:

• 土力學
• 岩土工程
• 地基處理
• 土的物理性質
• 土的力學性質
• 邊坡穩定
• 地基承載力
• 土動力學
• 樁基
• 基礎工程

《土力學》是一部關於土壤力學原理和應用的基礎性著作。本書深入探討瞭土壤的物理力學性質，以及這些性質在土木工程中的實際應用。內容涵蓋瞭土壤的形成與分類、土的滲透性、壓縮性、抗剪強度、邊坡穩定性分析、地基沉降計算、土壓力理論、以及樁基礎和淺基礎的設計等多個方麵。 土壤的形成與分類 土壤是地球錶層由各種岩石風化物、有機質以及微生物等組成的疏鬆物質。本書首先介紹瞭土壤的形成過程，包括風化作用、搬運作用和沉積作用。風化作用是岩石在外界物理化學因素作用下發生破壞和轉化，形成鬆散物質的過程。物理風化如凍融、乾濕循環、溫度變化等，會使岩石産生裂隙和破碎；化學風化如氧化、水解、碳酸鹽作用等，則會改變岩石的化學成分，形成新的礦物。搬運作用是指風、水、冰等介質將風化物從原地搬離到其他地方。流水搬運形成的土壤顆粒大小和形狀受水流速度和搬運距離影響，砂土、粉土和黏土的形成都與此有關。風力搬運形成的土壤多為顆粒均勻的砂土或粉土。冰川搬運則可能形成顆粒大小懸殊、成分復雜的冰磧土。沉積作用是搬運來的物質在特定環境下堆積下來，形成岩石或土壤的過程。根據沉積環境的不同，土壤可以分為陸相沉積（如河流、湖泊、沼澤、冰川、風積等）和海相沉積（如淺海、深海）。 本書詳細闡述瞭土壤的分類方法，這對工程實踐至關重要。常見的土壤分類方法包括根據顆粒大小劃分的工程分類法（如美國統一土壤分類法，USCS；英國統一土壤分類法，BSCS），以及根據土的成因、物理性質和力學性質綜閤考慮的分類法。以USCS為例，它根據土壤顆粒大小（砂、粉、黏）以及細粒土的液限和塑性指標，將土壤分為七大類：粗粒土（含砂土和礫石）、細粒土（含黏土和粉土）、有機土和泥炭。每類土又根據其工程特性進一步細分。例如，粗粒土分為含礫石的土（G）和含砂的土（S），根據顆粒級配和細粒土含量又可分為GP, GW, GM, GC, SP, SW, SM, SC等。細粒土則根據液限（L代錶低液限，H代錶高液限）和塑性進行劃分，如CL, CH, ML, MH等。本書通過圖錶和實例，幫助讀者理解不同類彆土壤的特性，以及它們在工程中的適用性。 土的滲透性 滲透性是土體中水分或其他流體在重力或壓力梯度作用下能夠流過的性質。它是影響土體工程特性的重要因素之一，尤其是在地下水控製、滲流分析和固結沉降計算中。本書介紹瞭滲透的基本原理，包括達西定律，即在一定條件下，滲流速度與水力梯度成正比，與滲透係數成正比。滲透係數（k）是錶徵土體滲透能力的重要參數，它與土壤的顆粒大小、形狀、密實度、孔隙度以及水的粘滯性等因素有關。 滲透係數的測定方法分為室內試驗和現場試驗。室內試驗通常采用恒定水頭滲透儀和變水頭滲透儀，通過測量單位時間內通過試樣的水量以及水力梯度來計算滲透係數。現場試驗則更加復雜，例如抽水試驗和注水試驗，通過監測井水位變化來推斷含水層的滲透係數。本書詳細介紹瞭這些方法的原理、操作步驟和數據處理方法，並分析瞭影響試驗結果準確性的因素。 滲透性的研究在工程中應用廣泛，例如： 滲流分析： 計算地下水沿建築物（如大壩、水閘、基坑）的滲流量和滲流壓力，以評估其穩定性、防滲措施的有效性，並預測可能齣現的流砂現象。 固結沉降： 土體在荷載作用下，孔隙水壓力升高，水逐漸排齣，土體體積收縮，産生沉降。滲透性直接影響排水速率，進而影響沉降發生的時間和速率。 排水設計： 設計排水溝、排水井等，以降低地下水位，改善土體承載能力。 土的壓縮性 壓縮性是指土體在外力作用下其體積發生減小的性質。土體體積減小的主要原因是孔隙水被擠齣，以及土顆粒間的重新排列。本書深入剖析瞭土體的壓縮性，並介紹瞭評估和預測土體壓縮變形的方法。 壓縮性的研究主要集中在土體的沉降預測。當建築物荷載施加在土體上時，會引起土體內部應力增加，導緻土體變形。這種變形有兩種形式：瞬時變形（或彈性變形）和固結沉降（或次固結沉降）。瞬時變形發生在荷載施加的瞬間，主要由於土顆粒的重新排列和孔隙的暫時壓縮。固結沉降則是一個緩慢的過程，是由於孔隙水在超孔隙水壓力作用下逐漸排齣，土體骨架重新調整而引起的體積收縮。 本書詳細介紹瞭壓縮性試驗，其中最重要的是單軸壓縮試驗（或稱三軸壓縮試驗中的圍壓為零的試驗）和側限壓縮試驗（或稱固結試驗）。側限壓縮試驗在測定土體壓縮特性的基礎上，還能得到土體的壓縮模量（Es）、壓縮係數（a）和迴彈係數（b）等參數。通過這些參數，可以計算不同荷載下的沉降量。 對於固結沉降的預測，本書重點闡述瞭Terzaghi固結理論。該理論基於一係列假設，將固結過程視為一維排水問題。通過引入固結係數（Cv）等參數，可以計算不同時間下的固結度，進而預測不同階段的沉降量。固結係數取決於滲透係數（k）和壓縮係數（av）或體脹壓縮模量（M），是土體固結速率的關鍵指標。 沉降的預測是土木工程設計中的關鍵環節，準確的沉降預測可以避免因過大沉降導緻建築物開裂、傾斜甚至破壞。本書通過豐富的算例，指導讀者如何根據試驗結果計算不同類型荷載下的沉降，包括均布荷載、偏心荷載以及不均勻荷載等。 土的抗剪強度 抗剪強度是指土體抵抗剪切破壞的能力，它是評價土體穩定性的最重要指標之一。本書全麵介紹瞭土的抗剪強度理論及其在工程中的應用。 土的抗剪強度主要由兩部分組成：顆粒間的摩擦阻力和黏聚力。 顆粒間摩擦阻力： 主要存在於粗粒土中，是由於土顆粒之間相互嵌鎖和擠壓産生的。顆粒的粒徑、形狀、密實度都會影響摩擦阻力。 黏聚力： 主要存在於細粒土中，是由於土顆粒之間的分子引力、吸附水以及顆粒錶麵電荷的相互作用産生的。黏聚力的大小與土的種類、含水量、應力狀態等有關。 庫侖（Coulomb）提齣的土體強度理論是應用最廣泛的理論之一，其公式為：τf = c + σ' tanφ。其中，τf為抗剪強度，c為黏聚力，σ'為有效正應力（總應力減去孔隙水壓力），φ為內摩擦角。這個公式錶明，土的抗剪強度不僅與土的性質有關，還與土體所承受的有效應力狀態密切相關。 本書詳細介紹瞭測定土體抗剪強度的方法，包括： 直剪試驗： 將試樣放置在剪切盒中，施加垂直壓力，然後施加水平剪切力，直至試樣破壞，記錄破壞時的剪切應力。 三軸壓縮試驗： 將圓柱形試樣放置在三軸壓力室中，施加圍壓，然後軸嚮加載，直至破壞。該試驗可以測定不同應力狀態下的抗剪強度，從而得到黏聚力和內摩擦角。 無側限抗壓強度試驗： 測定飽和黏性土在無側壓力作用下的抗壓強度，該試驗常用於估算黏聚力（c = qu/2，其中qu為無側限抗壓強度）。 抗剪強度的概念在許多工程問題中都至關重要，例如： 邊坡穩定性分析： 預測邊坡發生滑動的可能性，計算安全係數，為邊坡支護設計提供依據。 地基承載力計算： 確定地基能夠安全承受的荷載，防止地基破壞。 擋土牆設計： 計算擋土牆所需的支擋力，確定牆體尺寸和配筋。 隧道和地下工程： 分析地下結構周圍土體的受力狀態，確保其穩定性。 邊坡穩定性分析 邊坡穩定性分析是土力學中一個重要且復雜的領域，其目標是評估邊坡在自重、外部荷載以及地下水作用下發生滑動破壞的可能性。本書提供瞭多種分析方法，幫助工程師評估邊坡的安全係數。 邊坡失穩通常錶現為整體滑動，其滑動麵可能為平麵、圓弧麵或其他復雜麯麵。本書主要介紹瞭基於極限平衡法（Limit Equilibrium Method, LEM）的分析方法，這是目前工程實踐中最常用的方法。LEM的基本思想是將邊坡的潛在滑動體視為一個剛體，並考慮其在各種力作用下的力矩平衡或力平衡。 常用的LEM方法包括： 瑞典圓弧法（Swedish Slip Circle Method）： 假定滑動麵為圓弧形，將滑動體分成若乾個條塊，對每個條塊進行受力分析，並進行力矩平衡計算。 畢肖普法（Bishop’s Method）： 在瑞典圓弧法的基礎上，考慮瞭條塊之間的竪嚮力，提高瞭計算的準確性。 簡布法（Janbu’s Method）： 適用於分析平麵滑動，尤其適用於岩石邊坡。 在進行邊坡穩定性分析時，需要準確獲取土體的工程參數，如內摩擦角（φ）和黏聚力（c），以及土的重度（γ）和地下水位。本書詳細介紹瞭如何通過室內試驗（如三軸試驗、直剪試驗）和現場勘測來確定這些參數。同時，也強調瞭地下水對邊坡穩定性的顯著影響，孔隙水壓力會減小土體的有效應力，從而降低其抗剪強度，因此在分析中必須準確評估地下水位和孔隙水壓力。 安全係數（Factor of Safety, FS）是衡量邊坡穩定性的關鍵指標，定義為抵抗滑動力的總和與滑動力的總和之比。FS > 1 錶示邊坡穩定，FS = 1 錶示臨界狀態，FS < 1 錶示不穩定。通常，工程設計要求邊坡的安全係數達到一定值（如1.3-1.5），以確保工程安全。 對於已建邊坡的加固措施，如設置錨杆、土釘牆、截水溝、排水係統等，本書也進行瞭初步介紹，強調瞭針對不同失穩模式采取相應加固措施的重要性。 地基沉降計算 地基沉降是建築物在荷載作用下，其基礎下方土體發生壓縮變形而引起的地麵高程變化。準確計算地基沉降是保證建築物安全和正常使用的關鍵。本書詳細闡述瞭地基沉降的計算方法。 地基沉降的計算主要依據土體的壓縮特性，並考慮荷載的分布、形式以及地基的範圍。如前所述，沉降可以分為瞬時沉降和固結沉降。 瞬時沉降（Elastic Settlement）： 主要發生在荷載施加的瞬間，是由於土體骨架的瞬時變形引起的。對於均質各嚮同性的彈性半空間，可以使用彈性力學理論（如Boussinesq或Steinbrenner方程）來計算，常用的方法包括基於變形模量（Ed）或泊鬆比（ν）的公式。這些公式通常針對不同形狀的基礎（如條形、矩形、圓形）提供瞭計算錶達式。 固結沉降（Consolidation Settlement）： 是細粒土（尤其是黏性土）在荷載作用下，由於孔隙水排齣而引起的長期沉降。固結沉降的計算主要基於Terzaghi一維固結理論，如前文所述，利用土體的壓縮係數（av）或體脹壓縮模量（M）以及荷載引起的應力增量來計算。對於多層土，需要分彆計算各層的固結沉降然後疊加。 本書特彆強調瞭荷載在土體中的應力擴散問題。當荷載施加在基礎錶麵時，應力在土體中的分布並不是均勻的，而是隨著深度的增加而逐漸擴散和減小。理解應力擴散的規律對於準確計算不同深度土體的應力增量至關重要。常用的方法包括： 等應力圈法： 假設應力隨深度呈綫性或麯綫形式擴散。 彈性理論方法： 基於Boussinesq等理論，計算任意點處的應力增量。 荷重綫法： 適用於計算條形基礎下的應力。 同時，本書也介紹瞭實際工程中可能遇到的復雜情況，如不均勻沉降、差異沉降以及傾斜沉降，這些都可能對建築物結構産生不利影響。因此，在設計中不僅要計算總沉降量，還要關注沉降的均勻性。 土壓力理論 土壓力是指土體對支擋結構（如擋土牆、地下連續牆、隧道襯砌等）産生的側嚮壓力。土壓力的計算對於支擋結構的安全性設計至關重要。本書介紹瞭土壓力理論的發展和應用。 土壓力的理論主要分為三類： 靜止土壓力（At-rest Earth Pressure）： 指土體處於靜止狀態，未發生側嚮變形時産生的土壓力。其係數K0（靜止土壓力係數）與土的性質、成因及應力曆史有關，通常小於1。 主動土壓力（Active Earth Pressure）： 指土體在壁體嚮外運動或轉動時，土體發生側嚮滑動，達到臨界狀態時産生的最小土壓力。此時，壁體對土體的作用是“推動”的。 被動土壓力（Passive Earth Pressure）： 指土體在壁體嚮內運動或轉動時，土體發生側嚮壓縮，達到臨界狀態時産生的最大土壓力。此時，壁體對土體的作用是“阻擋”的。 雷勃柯（Rankine）和庫侖（Coulomb）是土壓力理論的兩大奠基人。 庫侖土壓力理論： 認為滑動麵是平麵，並考慮瞭牆背的傾斜和牆麵與土的摩擦角。其公式形式相對復雜，但考慮瞭更多實際因素。 雷勃柯土壓力理論： 假設牆背光滑竪直，牆後土體為均質各嚮同性，且滑動麵為平麵（但其理論推導基於平麵滑動的某些簡化）。其公式形式相對簡潔，廣泛應用於簡單情況。 本書詳細介紹瞭庫侖和雷勃柯理論的推導過程和適用條件，並給齣瞭計算主動土壓力和被動土壓力的一般公式。在實際工程中，還需要考慮地下水、附加荷載（如交通荷載、建築物荷載）、牆背的粗糙度以及土體的分層等因素，這些都會影響土壓力的計算結果。因此，本書也介紹瞭修正的土壓力計算方法，以及如何根據實際情況選擇閤適的理論和參數。 樁基礎和淺基礎的設計 樁基礎和淺基礎是土木工程中最常用的兩種基礎形式，用於將上部結構的荷載傳遞到地基中。本書對這兩種基礎的設計原則和方法進行瞭介紹。 淺基礎（Shallow Foundations）： 包括獨立基礎、條形基礎、聯閤基礎和筏闆基礎等，其埋深小於基礎寬度。淺基礎的設計主要基於地基承載力和沉降計算。 承載力計算： 根據土的抗剪強度參數（黏聚力和內摩擦角）以及基礎的尺寸和形狀，利用承載力公式（如Terzaghi、Meyerhof、Hansen等提齣的公式）來計算地基的極限承載力，並根據安全係數確定允許承載力。 沉降計算： 如前文所述，根據土體的壓縮性和荷載分布，計算瞬時沉降和固結沉降，並校核是否滿足建築物對沉降的要求。 樁基礎（Pile Foundations）： 當淺基礎無法滿足承載力或沉降要求時，則需要采用樁基礎。樁基礎通過將荷載傳遞到更深、更堅硬的土層或岩層來提高承載能力。 樁的分類： 根據樁的受力特點（受壓樁、受拉樁、抗側樁），根據樁的材料（混凝土樁、鋼樁、木樁），根據施工方法（預製樁、灌注樁）等進行分類。 單樁承載力計算： 包括樁端承載力和樁側阻力。樁端承載力主要取決於樁尖土層的性質，而樁側阻力則取決於樁側土體的黏聚力、內摩擦角以及樁與土之間的界麵性質。同樣，也需要考慮樁的整體穩定性。 群樁效應： 當多個樁布置在一起時，樁與樁之間會相互影響，形成群樁效應，其承載力會低於單樁承載力的簡單疊加。本書介紹瞭估算群樁承載力的方法，包括樁距、樁的布置形式等因素的影響。 沉降計算： 樁基礎的沉降計算比淺基礎更復雜，通常需要考慮單樁沉降、群樁沉降以及樁身變形等因素。 本書通過實例演示，指導讀者如何根據工程荷載、地質條件和設計規範，選擇閤適的基礎形式，進行詳細的承載力和沉降計算，並最終確定基礎的尺寸和配筋。 總而言之，《土力學》是一部內容豐富、體係完整的著作，為土木工程師提供瞭解決岩土工程問題的理論基礎和實踐指導。通過對土壤基本性質的深入理解，以及對相關工程問題的科學分析，本書旨在幫助讀者掌握如何安全、經濟地利用和改造土體，為各類工程的建設奠定堅實基礎。

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我最近沉迷於**《建築材料性能與應用》**這本書，發現它極大地拓寬瞭我對“材料”這個概念的理解。這本書的視角非常獨特，它沒有把水泥、鋼材當作孤立的個體，而是從微觀的晶體結構和化學反應層麵入手，解釋瞭材料宏觀性能的來源。比如，它詳細闡述瞭摻閤料（如粉煤灰、礦渣）如何影響混凝土的早期水化熱和長期耐久性，這種從微觀到宏觀的遞進式講解，遠比背誦規範中的耐久性指標有效得多。對於新型復閤材料和綠色建築材料的介紹也十分前沿，包括自修復混凝土和超高性能混凝土（UHPC）的製備工藝和典型應用案例。這本書對於材料工程師的價值不言而喻，但對於結構設計師而言，它更是指導我們如何閤理選用材料、預見材料在長期服役中可能齣現的老化和劣化趨勢的寶貴參考書。它教會瞭我，好的結構設計，必須建立在對材料性能的深刻洞察之上。

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我帶著一種近乎朝聖的心情翻開瞭**《現代結構動力學導論》**，期待能找到一些前沿的理論突破。這本書的深度和廣度令人贊嘆，它不僅僅停留在經典的自由振動和強迫振動分析上，而是大踏步地邁入瞭非綫性動力學和隨機振動領域。作者對於地震波傳播機製和場地效應的分析，簡直是教科書級彆的嚴謹，引用瞭大量近期的國際研究成果，文後參考文獻的豐富程度也可見一斑。最讓我印象深刻的是它對結構主動與被動控製係統建模的論述，那種將控製理論與結構動力學完美融閤的敘述方式，展現瞭作者深厚的學術功底。雖然有些章節的數學推導非常復雜，需要反復揣摩，但正是這種挑戰性，讓這本書成為瞭高級研究生的絕佳讀物。它不是那種讓你輕鬆讀完就束之高閣的書，而是需要你帶著筆和計算器，一步步跟進，最終纔能真正領悟其中精髓的學術巨著。

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說實話，一開始我對**《鋼筋混凝土結構設計原理》**這類基礎教材是有點抗拒的，畢竟大學裏已經學瞭好幾遍。然而，這本書的獨特之處在於它對“為什麼”的深層挖掘。它沒有止步於規範公式的簡單復述，而是花瞭大量的篇幅去闡述材料本構模型（比如混凝土的拉伸軟化和受壓軟化）是如何影響最終的截麵設計和裂縫控製的。特彆是關於鋼筋和混凝土界麵粘結滑移機製的討論，讓我終於明白瞭為什麼在某些受拉區域的配筋率需要進行特殊的限製。書中對構件破壞全過程的分析，從彈性階段到彈塑性階段，再到極限承載力，邏輯鏈條異常清晰。它成功地將理論的抽象性轉化為工程師可操作的判斷依據，讓我對那些看似隨意的規範係數背後的物理機製有瞭醍醐灌頂的認識，極大地提升瞭我對復雜結構進行抗震驗算時的信心。

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這本書，姑且稱之為**《橋梁工程概論》**吧，簡直就是一本將宏偉工程化為清晰藍圖的指南。我關注的重點是那些超大跨度橋梁的設計挑戰。作者對於大跨度懸索橋和斜拉橋的成橋綫形控製、風洞試驗的數據解讀，以及如何應對長結構在溫度、活載作用下的空間響應，描述得極為細膩。書中對各種先進結構形式的介紹，比如分離式索塔、伸縮縫的創新設計，都配有精美的工程實景照片和詳細的結構剖麵圖，讓人仿佛身臨其境。更難得的是，它探討瞭施工過程中的控製要點，比如索塔的垂直度監測和主纜的張拉順序對整體結構受力的微妙影響。讀完後，我對那些橫跨江河湖海的龐然大物，不再僅僅是驚嘆於它們的外形，而是能從內部的力流路徑和控製邏輯上去理解它們的穩定之美。

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這本**《岩土工程基礎》**簡直是結構工程師的救星！我記得有一次在現場遇到一個非常棘手的軟土地基處理問題，傳統的經驗公式完全派不上用場，當時真是焦頭爛額。翻開這本書，它對地基承載力的各種復雜情況——比如偏心荷載、不均勻沉降的分析方法——講解得極其透徹。特彆是關於有限元分析在邊坡穩定性計算中的應用那一章，作者不僅給齣瞭詳細的步驟，還配有經典的算例圖解，讓我茅塞頓開。它不像很多教科書那樣乾巴巴地堆砌公式，而是緊密結閤實際工程案例，讓你明白每一個參數背後的物理意義。讀完之後，我感覺自己對土體的應力-應變關係有瞭更深層次的理解，特彆是對於如何選擇閤適的固結試驗方案來預測長期沉降，這本書提供的指導比我之前參加的任何培訓都要實用和精確。對於我們這些常年與地下結構打交道的從業者來說，這本絕對是案頭必備的工具書，每次遇到難題，都能從中找到清晰的思路和可靠的理論支撐。

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