土力学与地基基础

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出版者:武汉理工大学出版社
作者:陈书申等编
出品人:
页数:252
译者:
出版时间:2003-1
价格:21.0
装帧:平装
isbn号码:9787562912194
丛书系列:
图书标签:
  • 土力学
  • 地基基础
  • 岩土工程
  • 土木工程
  • 地质工程
  • 基础设计
  • 土的力学性质
  • 地基处理
  • 边坡稳定
  • 桩基技术
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具体描述

岩土工程的基石:深层地基设计与施工技术 图书简介 本书聚焦于岩土工程领域中至关重要的一环——深层地基的设计、分析与施工实践。它旨在为土木工程、结构工程及岩土工程专业的学生、研究人员以及一线工程师提供一套全面、深入且具有高度实践指导意义的技术参考。不同于侧重于基础土体力学理论或浅层地基承载力的经典教材,本书将视角完全转向处理复杂地质条件下的深基工程难题,强调理论的工程应用性与施工技术的可靠性。 第一部分:深层地基环境的识别与工程特性 第一章:复杂地质条件的勘察与评价 本章深入探讨了在城市化和基础设施建设不断深入的背景下,工程场地可能遇到的复杂地质环境,如软弱土层、不良上覆土层、岩溶发育区、高地下水位区以及不良土层(如淤泥、膨胀土、液化土)的识别与评价方法。 1.1 场地勘察的深化与精细化:介绍了二维/三维地质模型的构建,强调超深孔取样与现场测试的精度要求。重点分析了深层土体原位测试(如CPT、SPT高倍率测试、孔内剪切试验)在参数获取上的局限性与优势互补。 1.2 土体强度与变形参数的非线性分析:针对深厚土层,阐述了如何从室内试验结果推导出适用于大变形和高应力状态下的本构模型参数,如应力路径依赖性、应力历史效应(先期固结应力)对深层地基稳定性的影响。 1.3 地下水流动的耦合分析:详细讨论了深层基岩或隔水层之上的承压水影响。引入渗流分析模型,评估渗透压对有效应力、有效抗剪强度和地基沉降的动态影响,尤其关注深基坑开挖后的隆起风险评估。 第二章:深层地基的选型与适用性判据 本章系统性地梳理了适用于承受重型结构荷载或处于不良地质条件下的深层基础形式,并建立了基于工程经济性、地质条件和施工环境的选型决策框架。 2.1 桩基础体系的分类与适用范围:区分了摩擦桩、端承桩、复合桩的受力机理。着重分析了超长桩、大直径桩在深厚软土、砂层、岩溶地层中的设计差异。 2.2 竖向抗压与抗拔承载力的精细化评估:针对不同成桩工艺(如钻孔灌注桩、预应力管桩、咬合桩),详细阐述了基于极限平衡法、插值法以及应力扩散法的承载力计算公式的适用边界。特别引入了考虑桩侧摩阻力衰减和桩端持力层岩性变化的优化计算方法。 2.3 特殊基础形式的工程实践:介绍了箱型基础、沉井、地下连续墙等深厚基础形式的适用场景,并探讨了它们与深层桩基础的协同工作机制。 第二部分:深层地基的结构设计与稳定性分析 第三章:桩基的内力分析与配筋设计 本章侧重于将上部结构荷载可靠地传递至深层持力层,涵盖了桩身内力计算、配筋细化以及考虑施工偏差的冗余设计。 3.1 变荷载作用下的桩身应力计算:分析了静载、动荷载(如地震)、不均匀沉降和水平力作用下桩身轴力、弯矩的分布规律。引入了非线性地基反力模型对桩-土相互作用的模拟。 3.2 结构连接的可靠性设计:详细论述了桩顶承台、桩身混凝土强度等级的选择标准。针对大直径桩和群桩,探讨了桩身钢筋笼的绑扎标准、接桩技术(如后注式接头、焊接接头)的质量控制要点。 3.3 桩身抗裂与耐久性设计:根据环境介质(如高含硫、高氯离子环境),制定了深层桩混凝土的抗渗等级和最小配筋率要求,以确保深埋结构的长久使用性能。 第四章:群桩效应与基土相互作用分析 深层基础很少单独工作,本章核心在于量化群桩之间的相互影响(桩间距、荷载分配)及其与周围土体的共同作用。 4.1 群桩的承载力折减理论与修正:对比了经典刚性垫层理论与弹性/塑性基土反力模型在群桩效应分析中的应用。重点讲解了基于经验系数修正和数值模拟确定的群桩折减系数的选取原则。 4.2 沉降差异与差异沉降控制:详细分析了群桩基础差异沉降的来源(如桩端持力层差异、桩侧摩阻力非均匀性),并介绍了通过调整桩长、桩端阻力或采用刚性连接件来控制差异沉降的工程措施。 4.3 深层基坑与桩体的相互作用(桩-土-基坑耦合):针对位于深基坑周边的既有桩基,引入三维有限元分析方法,评估基坑开挖引起的桩体侧向位移、应力重分布及对现有桩基承载力的削弱效应。 第三部分:深层地基的施工控制与质量保障 第五章:先进成桩工艺与施工控制标准 本章聚焦于确保深层基础施工质量的关键技术,强调过程控制而非事后检验。 5.1 钻孔灌注桩的成孔与清孔技术:针对复杂地层(如流砂、粘性淤泥层),详述了泥浆护壁的优化配比、静水压力控制、二次清孔技术(如真空吸污)的应用,确保孔底和孔壁的清洁度。 5.2 桩身质量的实时监测与评估:详细介绍了高应变静力荷载试验(Hi-SAR)、低应变动力检测(Sonic Echo)在深层桩质量评估中的应用。着重分析了如何通过波形分析识别桩身断裂、缩径和空鼓的准确位置与程度。 5.3 深层密排桩与地下连续墙的施工控制:阐述了咬合桩墙体的定位精度控制、泥浆(膨润土/高分子)的循环净化与回收系统。针对地下连续墙的导墙设计、开挖稳定性控制及泥浆墙的养护对墙体刚度的影响。 第六章:深层基础的施工监测与风险管理 本章提供了在深层地基施工过程中,对桩身应力、沉降、周边环境进行实时监测和风险预警的系统方法。 6.1 桩基受力与沉降的在线监测:介绍了应变计、测斜仪、沉降仪在深层桩身受力分析中的埋设方案与数据解读。阐明了如何根据荷载传递曲线变化,提前预警桩侧摩阻力损失或桩端持力层提前被破坏的风险。 6.2 邻近结构与环境的保护性监测:重点讨论了在深基坑开挖或深桩施工对既有建筑、地下管线可能带来的影响评估。介绍了预应力监测、裂缝监测与预警阈值的设定。 6.3 施工过程中的质量事故案例分析与预防:通过多个实际工程案例,剖析了因设计变更、材料不合格、或控制失误导致的深层桩承载力不足、桩身倾斜等事故,并提炼出系统化的预防控制流程。 本书内容翔实,理论深度与工程实践紧密结合,是深层地基工程领域不可或缺的专业工具书。

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土动力学部分是《土力学与地基基础》中我非常感兴趣的一环。地震作用下的土体行为,以及场地土的动力特性,对于抗震设计至关重要。书中详细介绍了振动传播的原理,场地土的动力参数(如剪切波速、阻尼比)的确定方法,以及场地放大效应。我尤其关注书中关于液化的判别和防治措施的章节,它解释了在地震荷载下饱和砂土可能发生的液化现象,以及如何通过降低孔隙水压力或提高土的密实度来防止液化。这些知识对于确保建筑物的抗震性能具有深远意义。

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《土力学与地基基础》对于地基基础的变形分析,提供了多种计算模型。我发现书中对基础沉降的分类(弹性沉降、固结沉降、次固结沉降)以及它们各自的计算方法都讲解得非常透彻。特别是对于固结沉降的计算,书中结合了固结度概念,能够预测不同时间段内的沉降量。这对于保证建筑物的正常使用功能至关重要,因为过度的或不均匀的沉降可能导致结构损坏。书中还提及了沉降控制的措施,例如对填土进行预压处理,以达到设计要求的沉降量。

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《土力学与地基基础》对土的强度理论的阐述,如莫尔-库仑准则和摩尔圆的应用,是我理解土体破坏的关键。书中通过大量的图示,清晰地展示了应力状态在三维空间中的表示,以及如何通过摩尔圆来确定土体的破坏应力。我发现,理解这些理论不仅有助于计算土体的抗剪强度,还能帮助我分析在复杂应力状态下土体的行为。书中对不同试验方法(如直剪试验、三轴剪切试验)与强度参数之间的联系也进行了详细说明,这使得理论与实践能够更好地结合。我尤其欣赏书中对“有效应力原理”的强调,理解孔隙水压力对土体有效应力的影响,对于分析饱和土体的力学行为至关重要。

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这本书在处理软土地基问题时,展现了其理论深度和实用性。软土地基的低强度和高压缩性一直是工程中的难点,《土力学与地基基础》对此提供了系统的解决方案。书中详细介绍了软土的固结特性,包括压缩模量、固结系数等参数的确定方法,以及在不同固结阶段的沉降预测。我印象深刻的是关于预压法和排水固结法等地基改良技术的讲解,它们如何通过加速孔隙水压力的消散来提高软土地基的承载力和降低沉降,给我留下了深刻印象。书中还探讨了软土地基上的填土和基础施工可能引发的问题,如整体失稳和超固结等。

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我特别欣赏《土力学与地基基础》在介绍土的应力应变关系时所采用的方法。它并没有简单地罗列公式,而是从应力状态的演变出发,逐步引导读者理解应力路径的概念。书中对三轴剪切试验的详细解读,包括不同围压下的应力-应变曲线,以及如何从中确定土的内摩擦角和黏聚力,都让我茅塞顿开。尤其令人印象深刻的是,书中还探讨了不同加载方式(如单轴、三轴、固结不排水等)对土体响应的影响,这对于我理解在不同工程条件下(如荷载快速施加或缓慢施加)土体的破坏机理非常有帮助。此外,书中对土的压缩性,特别是固结理论的讲解,通过绘制时间和沉降关系图,清晰地展示了固结过程中孔隙水压力的消散和沉降的发生,为预测基础沉降提供了可靠的理论依据。

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关于地下水对地基基础的影响,《土力学与地基基础》给予了足够的重视。书中不仅讲解了渗透理论,还详细阐述了地下水位变化对土体有效应力、抗剪强度以及基础沉降的影响。我特别关注书中关于坑壁涌水和基坑支护的章节,它解释了如何通过截水、降水等措施来控制地下水位,从而保证基坑开挖的安全。书中还讨论了地下水对桩基承载力的影响,例如,地下水位升高可能导致桩侧摩阻力下降。对地下水压力的准确计算和理解,是进行可靠基础设计的前提。

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这本《土力学与地基基础》无疑是土木工程领域一本厚重且极具参考价值的著作。作为一名初入土木工程行业的年轻工程师,我一直深感在实际工程中,对于土壤力学性质的理解和分析是处理地基问题的关键。这本书从最基础的土的性质,如颗粒级配、塑性指标、含水量等,都进行了详尽的阐述。它不仅给出了理论定义,更重要的是,书中提供了大量清晰易懂的图表和实例,帮助我理解这些看似抽象的概念是如何在实际中表现出来的。例如,关于土的渗透性,书中不仅解释了达西定律,还通过不同土样的渗透试验结果,形象地展示了粗粒土和细粒土在排水性能上的巨大差异。这对于我理解地下水对边坡稳定性和基坑开挖的影响至关重要。

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这本书的排版和内容组织也值得称赞。每一章节的理论介绍后,通常都会附有相关的工程案例或习题,这极大地帮助我巩固所学知识。图表清晰,公式推导严谨,语言也相对易懂,使得我能够在一个相对舒适的阅读体验中逐渐深入理解土力学的奥秘。总而言之,《土力学与地基基础》是一本集理论性、系统性和实用性于一体的优秀教材,它不仅为我打下了坚实的土力学基础,也为我未来的工程实践提供了宝贵的指导。它让我更加深刻地认识到,在地基基础设计中,对土体行为的精确预测和对潜在风险的充分评估是多么重要。

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关于边坡稳定性的分析,《土力学与地基基础》提供了多种经典的计算方法,并对它们的适用范围和优缺点进行了比较。我尤其关注书中对极限平衡法和极限分析法的介绍,包括条分法(如瑞典条分法、Bishop法)的原理和计算步骤。通过书中提供的图解,我能够直观地理解滑动面是如何形成的,以及不同因素(如土的内摩擦角、黏聚力、地下水位、外力等)如何影响边坡的安全系数。书中还提及了有限元法在边坡稳定性分析中的应用,虽然我目前尚未深入学习有限元,但这本书的引导性内容为我未来的学习打下了良好的基础。我对书中关于雨水对边坡稳定性的不利影响的章节印象深刻,它解释了水如何降低土体的有效应力,从而减小其抗剪强度。

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在地基基础设计方面,《土力学与地基基础》的内容非常全面。从浅基础(如独立基础、条形基础、联合基础)的承载力计算,到深基础(如桩基础)的竖向和水平承载力分析,书中都给出了详细的理论推导和设计方法。我特别对书中关于承台和桩间土相互作用的章节感兴趣,它解释了在高密度的桩基群中,桩顶承台的刚度以及桩间土的应力重分布如何影响整体基础的承载能力。此外,书中关于基础沉降的计算方法,包括弹性沉降、固结沉降和次固结沉降的估算,也为我提供了实用的工具。书中还讨论了不同类型的地基改良措施,如换填、挤密、排水固结等,并分析了它们对提高地基承载力的效果。

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