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作者:French, Samuel E.

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页数:0

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isbn号码:9780784403716

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• 承载力

浅层基础设计：基于地基工程实践与规范的综合指南 图书名称： 浅层基础设计：基于地基工程实践与规范的综合指南 内容简介： 本书旨在为土木工程师、岩土工程专业人士以及相关领域的高级学生提供一本全面、深入且高度实用的教材和参考手册，专注于浅层基础（Shallow Foundations）的设计、分析与施工控制。全书摒弃了纯理论的冗长推导，而是紧密结合当前主流的工程规范、实际场地勘察数据处理方法以及丰富的工程案例，构建了一个从地质勘察到最终施工验收的完整设计流程框架。 本书的结构经过精心设计，力求逻辑清晰、内容循序渐进，确保读者能够系统地掌握浅层基础工程的核心知识体系。 第一部分：地基环境的认知与评估（Ground Assessment and Characterization） 本部分奠定了浅层基础设计的基础——对持力层的准确理解。我们强调，工程的成功始于对场地条件的精确评估。 第一章：地质勘察的规范化与目标设定 本章详细阐述了浅层基础勘察的最新标准和要求。内容涵盖了勘察孔的设计布局、取样方法的选择（如使用标准贯入试验 SPT、静力触探试验 CPT、或压力计试验），以及如何根据拟建结构荷载的性质（集中荷载、线荷载、面积荷载）来定制勘察深度和密度。重点讨论了场地调查中对地下水位的确定、土层划分的准确性要求，以及如何识别和评估潜在的膨胀土、液化土层或软弱粘土层等不良地质条件。 第二章：土工参数的确定与可靠性分析 本章深入探讨了从现场测试和室内试验中获取关键土工参数（如抗剪强度参数 $phi, c$，压缩性指标 $c_c, c_r$ 和 $E_s$）的方法。我们着重于参数的“适用性”——即如何根据荷载持续时间、应力状态变化（常规固结/超固结）来选择最合适的参数值。此外，书中引入了工程实践中常用的“可靠度因子”概念，指导工程师如何根据参数的不确定性（如勘察数据的稀疏性）来调整设计取值，以满足规范要求的安全裕度。 第三章：地基承载力基础理论的回顾与应用 虽然本书侧重于设计实践，但对承载力理论的现代应用是必不可少的。本章回顾了Terzaghi、Meyerhof及Vesic等经典承载力公式的适用边界和修正因子（如形状系数、深度系数、荷载倾斜修正）。更重要的是，本书重点讲解了“极限承载力”与“可接受承载力”的区别，强调在实际设计中，如何结合规范规定的安全系数或荷载与抗力系数（LRFD方法）来确定最终的设计承载力。内容特别涵盖了对基底扩大基础（如条形基础和独立基础）的承载力验算，以及在有地下水影响情况下的有效应力计算。 第二部分：基础的沉降控制与适用性选择（Settlement Control and Suitability） 对于浅层基础，尤其是对于对差异沉降敏感的结构，沉降控制往往是决定性因素。 第四章：固结沉降的精确预测与时间效应 本章聚焦于粘性土中由固结引起的最终沉降量预测。详细介绍了基于田间试验数据（如Oedometer试验）计算的压缩层厚度确定、应力增量计算方法（包括考虑附加应力分布的经验法和精确法）。书中提供了大量的表格和图解，说明如何根据结构荷载的扩散模式（如2:1法、布辛内斯克法）来确定不同深度处的附加应力 $Delta sigma_z$。重点区分了瞬时沉降（弹性）和延期沉降（固结）的计算。 第五章：差异沉降的控制与结构响应 差异沉降是导致结构破坏的主要原因之一。本章深入探讨了如何通过合理的结构布置、优化基础形式（如拉梁、筏板的引入）来减小差异沉降。书中包含了不同结构类型（如框架结构、砌体结构）对差异沉降的容许标准，并提供了工程实践中用于评估沉降对结构影响的经验判据。 第六章：基础形式的选择与适用性分析 本章提供了不同基础形式的“决策树”。内容涵盖了： 1. 独立基础与条形基础： 适用条件、荷载传递路径分析。 2. 筏板基础（Mat/Raft Foundations）： 刚度分析，荷载分配的弹性地基梁法（Winkler模型）应用，以及在软弱地基上的应用优势。 3. 箱形基础的初步概念： 概述箱形结构作为整体对地基作用的改善。 本章的重点在于如何根据地质条件（土层深度、承载力高低）、结构布局和经济性要求，做出最优的基础形式选择。 第三部分：特殊地基条件下的设计应对（Design in Challenging Grounds） 现代工程常常需要应对复杂的场地条件，本部分提供具体的解决方案。 第七章：深厚软土地基上的浅基础设计 当浅基础置于厚层软土地基之上时，设计需要格外谨慎。本章详细讨论了软土地基的“超载”问题和“整体稳定”问题。内容包括：如何评估软土地基的抗剪强度（特别是总应力分析法），以及在规范允许的范围内，如何通过提高基础刚度（如使用加宽的筏板）或采用地基加固技术（如预压、垫层）来满足承载力和沉降要求。 第八章：膨胀土、冻胀土及液化土的初步处理 本书对极端地质条件下的浅基础设计提供了实用的工程应对策略。 膨胀土： 重点介绍如何通过持力层选择（避开活性层）、土体的稳定化处理（如换填、掺灰/石灰处理）以及结构防裂措施（如设置活动断裂带、加深埋深）来应对体积变异。 液化土： 强调初步评估和筛查流程，以及在存在潜在液化土层时，浅基础设计必须遵循的抗震规范要求，包括基础的刚性连接和抗倾覆验算。 第四部分：施工控制与设计优化（Construction Control and Optimization） 优秀的设计必须能够被有效实施。本部分关注设计到施工的转化。 第九章：基坑工程与基础施工的相互影响 浅层基础的施工往往伴随着基坑开挖，这会对周边环境和基础承载力产生影响。本章分析了开挖卸荷对手部土体应力状态的影响，以及如何通过合理的开挖顺序和支撑系统来最小化对邻近已有结构的影响。同时，讨论了基础施工过程中地基承载力的复核与调整（如放空、换填的质量控制）。 第十章：浅层基础设计的规范校核与经济性评估 本章总结了设计流程的闭环控制。详细讲解了设计结果必须满足的规范性校核项（包括：极限状态下的抗冲刷、抗倾覆、抗滑动；使用状态下的总沉降和差异沉降）。最后，书中提供了基于工程实例的经济性对比分析，展示了在满足安全和适用性要求的前提下，如何通过优化基础埋深、材料配比，实现设计成本的最优化。 本书的特点在于其“以问题为导向”的叙事方式，每章都辅以大量来自实际工程的“设计陷阱”和“成功经验”分析，并通过清晰的流程图指导读者完成从勘察报告解读到最终施工图纸的全过程设计工作。本书不涉及深基础（桩基础、井基础）的理论，专注于提升工程师对浅层基础设计中“度量、判断与决策”的能力。

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这本书的实战应用指导价值，可以说是它最让我激动的亮点之一。它不仅仅停留在“应该怎么做”的层面，更进一步解释了“为什么非得这么做”以及“如果资源有限，可以做出哪些合理的妥协”。作者在案例分析部分的处理手法非常高明，他选取了跨越不同地区、不同地质背景的真实项目，详细展示了从初步勘察报告解读、到确定基础形式、再到最终承载力验算的全流程。特别是对于那些在规范中描述模糊或存在争议的条款，书中往往会引用国际上主流的设计院或咨询公司的惯用做法作为参考，这对于身处规范体系灰色地带的年轻设计师来说，简直是及时雨。我特别喜欢其中关于“不经济性分析”的章节，它提醒我们，最好的设计不一定是理论上最完美的，而是在满足安全性和服务性的前提下，成本最优和施工最便捷的方案，这种将经济学思维融入结构设计的能力，是这本书赋予读者的宝贵财富。

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我对这本书的理论深度感到由衷的敬佩，它绝非那些仅仅罗列公式和规范的浅薄读物。作者显然是站在一个非常高远的学术制高点上，对浅基础设计背后的力学原理进行了深入且系统的挖掘。例如，在讨论塑性区扩展和有效应力路径时，书中引用的背景知识不仅涵盖了经典的太沙基理论，还巧妙地穿插了现代有限元分析的前沿观点，使得即便是对这些概念已经有所涉猎的工程师，也能从中发现新的洞察点。书中对不同土性条件下的沉降预测模型的比较分析尤其精彩，它没有简单地推荐某一个“最佳”模型，而是详尽地论述了每个模型的适用边界、隐含的假设前提，以及在实际工程偏差出现时的修正方法，这种严谨的批判性思维训练，是培养真正优秀工程师所必需的。我花费了大量时间去钻研其中关于非均匀荷载作用下基础差异沉降的迭代计算方法，发现其逻辑推导环环相扣，清晰得令人拍案叫绝。这本书成功地将宏大的理论框架与精细的工程实践无缝对接。

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这本书的排版和印刷质量简直是教科书级别的典范，每一个图表的清晰度和分辨率都达到了令人惊叹的水平。尤其是那些复杂的应力分布图和地基承载力计算的示意图，线条干净利落，标注详尽无遗，即便是初次接触岩土工程的读者，也能通过这些视觉辅助材料迅速建立起直观的理解。我尤其欣赏作者在处理那些需要三维想象力的概念时所采用的透视图和剖面图，它们不仅准确地展示了设计意图，还巧妙地规避了纯文字描述可能带来的晦涩难懂。装帧设计上，那种略带磨砂质感的封面，握在手里有一种沉甸甸的专业感，丝毫没有廉价印刷品的那种轻飘感。这本书的纸张选择也十分考究，反光度控制得恰到好处，长时间阅读下来，眼睛也不会感到明显的疲劳，这对于需要反复查阅公式和案例的工程师来说，无疑是一个巨大的加分项。可以说，光是翻阅这本书的过程，本身就是一种对工程美学的享受。如果仅从实体书的制作工艺和视觉呈现的角度来评价，这本书已经超越了普通技术手册的范畴，达到了艺术品的级别。

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最让我印象深刻的是这本书中关于“风险管理与不确定性处理”的哲学观。它没有将工程设计描绘成一个由确定性公式主导的完美过程，而是坦诚地揭示了地质条件的内在随机性和测量误差的必然存在。作者花了不少篇幅来讨论如何通过概率极限状态设计（LRFD）的理念来系统地量化和控制风险，而不是仅仅依赖于传统的安全系数法。书中对“模型不确定性”和“参数不确定性”的区分讨论，具有很强的启发性，它引导读者思考：当我们使用一个模型时，我们不仅是在计算一个数值，更是在对一个世界观进行选择。这种超越技术细节的、对工程本质的深刻洞察，使得这本书不仅仅是一本工具书，更像是一部关于工程决策艺术的专著。它教会我如何在一个充满变数的真实世界中，构建出既坚固又充满智慧的工程解决方案，这种思维方式的转变，其价值远超书本本身的定价。

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我必须指出，这本书的语言风格虽然专业严谨，但在某些章节的叙述上略显晦涩，需要读者具备相当的土力学基础才能顺畅阅读。尤其是在深入探讨剪胀和体积变化效应时，作者倾向于使用高度浓缩的数学语言来表达复杂的物理概念，这使得那些对微积分和张量分析不太熟悉的读者可能会在理解上感到吃力，可能需要反复阅读甚至借助其他参考资料来打通知识点。此外，书中对最新的国际标准（比如某些特定地区的Eurocode修订版）的引用更新速度，似乎稍有滞后，虽然核心原理不会变动，但在直接套用公式时，可能需要读者自己做一些小幅度的核对工作。总的来说，这本书更像是一位经验极其丰富但性格略显内敛的导师，他要求你拿出足够的专注度和准备，才能完全领会他所传授的精髓。它更适合作为进阶参考书，而不是入门启蒙读物。

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