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出版者:中国建材工业出版社

作者:徐东强

出品人:

页数:252

译者:

出版时间:2006-9

价格:25.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787802270701

丛书系列:

图书标签:

• 土力学
• 岩土工程
• 地基处理
• 土的物理性质
• 土的力学性质
• 边坡稳定
• 地基承载力
• 土动力学
• 桩基
• 基础工程

土力学（Soil Mechanics） 【核心内容概述】 《土力学》是一门专注于研究土体工程性质、行为及其在工程结构物基础、边坡、挡土墙、地基处理等方面应用的基础性学科。本书系统阐述了土的组成、分类、应力状态、渗透性、变形以及抗剪强度的基本原理，并深入探讨了这些理论在实际土木工程设计与施工中的应用。 --- 第一章 土的本构特性与分类 1.1 土的工程地质背景与重要性 土作为最常见的地质材料，其工程行为的复杂性远高于岩石。本章首先界定了土的工程概念，强调了理解土体在自然状态下的应力平衡和孔隙水压力对工程安全的关键性。简要回顾了土的形成过程（风化、搬运、沉积），解释了为什么不同成因的土体在工程性质上存在巨大差异。 1.2 土的物理性质指标 详细介绍了描述土体的基本物理参数，包括： 土的重量与密度： 区分自然密度、干密度、饱和密度及有效密度。 孔隙比、孔隙度与含水量的关系： 构建了描述土体结构空隙状态的核心数学模型，并推导了这些指标间的相互转化公式。 比重与相对密度： 通过实验方法确定的固相颗粒比重及其在饱和度计算中的应用。 1.3 土的颗粒级配与分类 本章重点阐述了如何通过粒度分析来确定土体的组成特征。 筛分试验与沉降分析： 描述了粒径分布曲线的绘制方法及其工程意义，特别是对于粗粒土（砂土、砾石）的渗透性和密实度评估。 Atterberg’s Limits (阿特伯格界限)： 深入探讨了液限（$w_L$）、塑限（$w_P$）和塑性指标（$I_P$）在区分细粒土（粘土、粉土）时的作用。解释了这些界限如何反映粘土矿物结构和水敏感性。 统一土分类系统（USCS）： 基于粒径和阿特伯格界限，系统介绍当前国际上广泛采用的工程土分类标准，明确了每种土类（如 GC, SM, CL, CH 等）的工程含义。 --- 第二章 土的渗透性与渗流理论 2.1 土体中的水流现象 本章核心在于研究水在土体孔隙中流动的规律。首先引入达西定律（Darcy's Law），确立了渗透系数（$k$）作为衡量土体导水能力的定量指标。讨论了层流条件下的适用性及其局限性。 2.2 渗透系数的测定 详细介绍了实验室测定渗透系数的两种主要方法： 常水头法： 适用于渗透性较好的粗粒土。 变水头法： 适用于渗透性较差的细粒土。 同时，探讨了现场渗透试验（如喷射孔试验）在工程实践中的应用及其与室内试验结果的对比分析。 2.3 土体渗流场的分析 渗流网络与流线： 引入流量、水力梯度和流网分析的概念。 等势线与流线： 详细讲解如何通过绘制二维稳态渗流的流网来确定特定点上的水力梯度和渗流速度，特别是针对渗透边界条件复杂的情况（如坝基渗漏）。 管涌与抗冲刷设计： 分析了高水力梯度下土体可能发生的流土（管涌）现象，并提出了相应的工程防护措施。 --- 第三章 土的应力状态分析 3.1 有效应力原理 本章是土力学的基石。详细阐述了由Terzaghi提出的有效应力原理（Effective Stress Principle）：土体中的总应力（$sigma$）由骨架应力（有效应力，$sigma'$）和孔隙水压力（$u$）共同承担，即 $sigma = sigma' + u$。强调了有效应力的增加是导致土体变形和强度的根本原因。 3.2 土体中的应力分布 静止土压力与侧向应力： 分析了在侧向约束条件下，土体内产生的侧向应力系数 $K_0$，并讨论了其与土的应力历史（超固结比 OCR）的关系。 竖向应力计算： 介绍了集中荷载（如 Boussinesq 理论）、线荷载、均布荷载以及结构荷载在土体内部产生的应力增量分布规律，用于评估基础的应力影响深度。 3.3 孔隙水压力与固结 分析了瞬时荷载作用下孔隙水压力的瞬时分布，为下一章的固结沉降理论奠定基础。 --- 第四章 土体的变形与固结理论 4.1 土的变形特性 区分了土体变形的两个主要阶段：瞬时弹性变形（主要受骨架应力影响）和长期塑性变形（固结）。介绍了应变、压缩模量等描述变形潜势的参数。 4.2 压缩性与试验方法 重点讲解了一维固结试验（Oedometer Test）： 压缩试验曲线： 分析了 e-log(p') 曲线的形态，区分压缩区、回弹区和塑限区。 压缩指数 ($C_c$) 与回弹指数 ($C_r$)： 定义了这些关键参数，并说明了它们在预测沉降中的作用。 超固结比（OCR）： 解释了超固结现象及其对土体压缩性的影响，这是区分正常固结土和超固结土的关键指标。 4.3 固结沉降理论 基于 Terzaghi 的一维固结理论，详细推导了瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降的计算方法。 时间效应： 引入固结时间系数 ($T_v$)，阐述了固结速率与排水路径长度、渗透系数以及土的压缩系数之间的关系。 平均固结百分比 ($U$)： 介绍了如何根据时间或其他参数确定当前状态下的固结程度。 排水条件： 讨论了单面排水和双面排水对固结时间和最终沉降量的影响。 --- 第五章 土体的抗剪强度 5.1 抗剪强度的概念与 Mohr-Coulomb 准则 本章是结构安全分析的核心。介绍了剪应力 ($ au$) 和法向应力 ($sigma$) 之间的关系，这是决定土体抵抗破坏能力的关键。 屈服面： 详细解释了 Mohr-Coulomb 强度准则：$ au_f = c' + sigma' an phi'$。 内摩擦角 ($phi$)： 描述土颗粒间机械咬合作用的强度参数。 粘聚力 ($c$)： 描述细粒土（粘土）中由化学键合和吸附力提供的强度储备。 5.2 抗剪强度的试验测定 系统介绍了三种主要的室内抗剪强度试验： 直接剪切试验（Direct Shear Test）： 结构简单，适用于砂土和较硬粘土，重点在于确定 $phi$ 值。 三轴压缩试验（Triaxial Test）： 精度高，是研究孔隙水压力和应力路径影响的优选方法。详细介绍了不固结不排水试验（UU）、固结不排水试验（CU）和无侧限抗压试验（UC）的加载过程、应力路径（p-q 图）和强度参数的确定。 不排水与有效应力强度参数： 深入分析了在不同加载条件下（尤其是在饱和粘土中），如何从 UU 和 CU 试验中分别获取总应力强度参数 ($c, phi$) 和有效应力强度参数 ($c', phi'$ )。 5.3 影响抗剪强度的因素 讨论了应力历史（OCR）、应力路径、排水条件以及土的类型如何影响最终的内摩擦角和粘聚力。 --- 第六章 土压力与挡土结构设计 6.1 土压力理论基础 本章将土的抗剪强度理论应用于边坡稳定和挡土结构设计。分析土体在结构物后方或前方因位移和荷载作用而产生的侧向压力。 6.2 静止、主动和被动土压力 库仑土压力理论与朗金土压力理论的比较： 阐述了如何计算墙后土体的极限主动土压力 ($P_a$) 和被动土压力 ($P_p$)，并探讨了墙后填土坡度、墙面摩擦角对压力系数的影响。 静止土压力 ($P_0$)： 描述墙体无位移时的应力状态。 6.3 挡土墙的稳定性分析 基于计算出的主动土压力，进行挡土墙的整体稳定性验算，包括： 倾覆稳定性验算： 基于抗倾覆力矩与倾覆力矩的比值。 滑动稳定性验算： 基于墙底的抗滑力与滑动力之比，强调了摩擦角在抵抗滑动中的作用。 6.4 锚固与支护结构 简要介绍了地锚、锚杆和内支撑在深基坑工程中，用以抵抗土体侧向压力和控制变形的原理和初步设计方法。 --- 第七章 土坡稳定性分析 7.1 边坡破坏模式与影响因素 识别了常见的边坡破坏模式（如拉伸裂缝、基底滑动、整体滑动）及影响因素（坡高、坡角、水位、抗剪强度）。 7.2 极限平衡法在边坡稳定中的应用 主要采用极限平衡方法进行边坡的整体稳定性分析。 瑞典圆弧法（Swedish Circle Method）： 详细介绍如何将潜在滑动面假定为圆弧，并将土体划分为若干土楔或土条，通过力矩平衡方程求解安全系数 ($F_s$)。 无粘性土与粘性土的分析： 分别讨论了纯砂土坡（仅受内摩擦角控制）和粘土坡（同时考虑粘聚力和内摩擦角）的稳定性差异。 水位影响： 重点分析地下水线位置变化对孔隙水压力和有效应力的影响，以及如何降低边坡的安全系数。 --- 【适用对象】 本书是土木工程、岩土工程、水利工程及勘察工程等相关专业本科生和研究生的核心教材，亦可作为工程技术人员进行地基基础设计、边坡工程和岩土工程项目管理时的重要参考手册。

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我必须强调，这本书在讲解土体受力分析时的严谨性给我留下了深刻的印象。它并没有简单地将土壤视为一个均质的整体，而是深入到了土壤颗粒之间的相互作用，以及孔隙水压力对整体行为的影响。在阅读关于“土拱效应”和“土压力”的部分时，我被作者精妙的图示和深入浅出的讲解所折服。它让我明白了，为什么埋在地下的结构物，例如隧道或者地下室的墙体，其受力情况会如此复杂，以及我们如何通过合理的设计来抵御这些来自周围土壤的巨大压力。书中对“有效应力”的深入探讨，让我重新审视了“水”在土力学中所扮演的重要角色。我了解到，在饱和土体中，仅仅依靠土壤颗粒之间的接触来传递荷载是远远不够的，孔隙水压力的变化会极大地影响土体的承载能力和稳定性。这本书不仅传授知识，更重要的是，它培养了我对工程细节的敏感度。

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这本《土力学》给我的感觉是，它在理论深度和实践应用之间找到了一个绝佳的平衡点。它不仅仅是纸上谈兵，而是紧密结合了实际工程中的各种问题。例如，在讲解土的压缩性和沉降时，书中列举了许多真实世界的案例，比如高层建筑的地基沉降问题，以及由于不均匀沉降而导致的结构开裂。这些案例让我深刻体会到，土力学知识在工程实践中的重要性和必要性。作者在介绍固结理论时，没有回避复杂的数学推导，但同时又通过对每一项参数的物理意义进行详细解释，让我明白这些数学公式背后所代表的实际物理过程。我尤其赞赏书中对“临界坡度”和“边坡稳定性分析”的详细讲解。通过对各种潜在滑动面的分析，以及不同土体性质对边坡稳定性的影响，我仿佛看到了那些在雨季常常发生的滑坡灾害是如何发生的，以及如何通过工程手段来加以预防和治理。这本书让我意识到，土力学不仅仅是一门学科，更是一种解决实际问题的科学工具。它帮助我理解那些看似简单的建筑和工程设施，背后蕴含着多少复杂而精密的计算和考量。

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本书在探讨土体变形的机制方面，给我带来了很多启发。作者并没有将变形简单地视为一个整体现象，而是深入分析了土颗粒之间的相对位移、孔隙的收缩或扩张等微观过程。我特别欣赏书中对“蠕变”现象的讲解，它让我明白了在恒定荷载作用下，土体还会随时间发生缓慢变形，这对于长期工程结构的稳定性和寿命预测至关重要。作者通过详细的实验曲线和理论模型，揭示了蠕变过程中应力重分布和应变累积的规律。这本书让我开始思考，那些看似稳固的工程结构，其长期的安全性也与土壤的蠕变特性息息相关。它不仅仅是一本关于土的力学知识的书，更是一本关于如何理解和预测物质行为的科学读物，为我打开了通往更广阔的工程知识世界的大门。

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我不得不说，这本书的语言风格非常吸引人，它没有使用过于生涩和晦涩的专业术语，而是用一种通俗易懂的方式来阐述复杂的土力学概念。当我读到关于“土的液化”那一章时，作者通过生动的比喻，将土颗粒之间的支撑作用被水压力取代的过程描绘得淋漓尽致，这让我一下子就明白了为什么地震时会导致地面出现“沙涌”现象，以及这种现象对建筑物的危害有多大。而且，书中穿插的许多工程实例，都极具代表性，能够让我将学到的理论知识与实际的工程问题联系起来。例如，在学习“地基承载力”时，书中列举了多种地基形式，并详细介绍了它们在不同土体条件下的适用性，这让我对如何选择合适的地基方案有了更清晰的认识。这本书不仅仅是知识的传授，更是一种思维方式的引导，它教会我如何用科学的眼光去分析和解决工程问题。

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作为一名刚刚接触土力学领域的学习者，我被这本书的“循序渐进”的学习路径深深吸引。它就像一位经验丰富的导师，知道从哪里开始，又如何一步步引领我走向更深奥的知识。从最初的土壤颗粒分析，到宏观的土体变形和稳定性，每一步的衔接都非常自然，没有给我造成任何不适感。我特别喜欢书中对“剪胀性和剪缩性”的解释，它让我明白了为什么某些土壤在受力后会膨胀，而另一些则会收缩，以及这对工程设计可能带来的影响。通过书中详细的实验描述和数据分析，我仿佛置身于实验室，亲眼见证了这些现象的发生。而且，作者在讲解过程中，经常会引用一些经典的工程事故案例，并从中提炼出与土力学相关的教训，这让我在学习理论的同时，也能深刻地认识到安全性和可靠性的重要性。这本书不仅仅是一本教科书，更是一本引人入胜的工程故事集。

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这本《土力学》真是太令人兴奋了！我之前对土木工程的了解仅限于那些高耸入云的摩天大楼和宏伟的桥梁，总觉得背后的原理离我太遥远。然而，从翻开这本书的第一页开始，我就被深深地吸引住了。它并没有一开始就抛出那些令人望而生畏的公式和图表，而是用一种非常循序渐进的方式，从最基础的概念讲起，比如土壤的形成、分类，以及最关键的——土壤的物理性质。作者就像一位耐心的老师，一步步地引导我认识土壤并非只是我们脚下那些普通的泥土，而是一个复杂多变的物质体系。我开始理解为什么不同的土壤在承载能力、透水性等方面会有如此大的差异，以及这些差异对工程设计会产生怎样的深远影响。书中的插图和案例分析也十分到位，我能清晰地看到各种土壤在不同荷载下的变形和破坏模式，仿佛亲身经历了那些关键的实验过程。我尤其喜欢作者对“应力-应变”关系的阐述，它不仅仅是理论知识，更是一种认识物质世界规律的视角。通过这本书，我仿佛打开了一扇全新的窗户，让我看到了工程奇迹背后那股沉默而强大的力量——土壤。我迫不及待地想继续深入，了解更多关于土体变形、抗剪强度以及地下水对土体稳定性的影响，这绝对是一本能激发我对工程领域无限好奇心的入门读物。

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这本《土力学》在对土壤物理性质的描述上，可以说是面面俱到。从颗粒大小的分布，到土壤的密度、孔隙比，再到土体的含水量和塑性指数，每一项都进行了详尽的阐述，并且解释了这些性质如何影响土体的力学行为。我尤其喜欢书中关于“土的压实”那一章，它详细介绍了压实过程对提高土体强度和降低变形能力的重要性，以及影响压实效果的关键因素，如含水量和压实功。通过书中的图表和实验数据，我能够清晰地看到，在最佳含水量下进行压实，能够获得最高的土体密度和最优的力学性能。这本书让我明白，看似简单的土方工程，背后却蕴含着如此多的科学原理和技术细节。它不仅传授了知识，更重要的是，它让我对工程的严谨性有了更深刻的理解。

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这本书在解释各种土力学参数时，都做到了既有理论深度，又不失实践意义。例如，在讲解“压缩模量”时，作者不仅给出了计算公式，还详细阐述了它在预测地基沉降中的应用，以及影响压缩模量的各种因素，如土的密度、颗粒级配、含水量等。这让我了解到，这些看似抽象的参数，其实是连接理论与实践的桥梁。我尤其喜欢书中关于“不排水剪切强度”和“有效剪切强度”的区分，这对于理解饱和土体的瞬时稳定性和长期稳定性至关重要。作者通过对不同加载速率下的试验结果进行对比分析，清晰地展示了这一区别。这本书就像一座宝库，不断地为我提供解决工程难题的工具和思路，它让我开始用一种全新的视角去看待我们周围的世界，去理解那些宏伟的建筑和基础设施为何能够屹立不倒。

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不得不说，这本书在解释一些核心概念时，真的是做到了“化繁为简”。比如，在谈到土的渗透性时，作者并没有直接给出复杂的达西定律，而是通过一个生动的比喻，将土壤颗粒间的空隙比作一个由细密滤网组成的复杂通道系统，然后通过水流通过这些通道的难易程度来解释渗透系数。这种接地气的讲解方式，让我这个非专业人士也能迅速抓住问题的本质。我特别欣赏作者对“有效应力原理”的剖析，那部分内容一度让我感到困惑，但书中的图示和文字解释相结合，让我终于领悟到，真正影响土壤承载能力的，是土壤颗粒之间的接触应力，而不是总应力。这一点对于理解边坡失稳、基础沉降等现象至关重要。我还可以想象，如果在一处地基上施加过大的荷载，而又存在饱和的地下水，那么由于孔隙水压力的存在，实际作用在土壤颗粒间的力会大大减小，从而导致土体稳定性下降。这本书就是这样，它不仅仅是知识的堆砌，更是一种思维方式的传递，教会我如何从微观的颗粒相互作用去理解宏观的土体行为。这本书的价值在于，它能让一个对土力学一无所知的人，也能逐渐建立起一个清晰、完整、并且能够融会贯通的知识体系。

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这本书在叙述结构上可以说是非常清晰且有逻辑性的。它遵循着由表及里的原则，从土壤最基本的物理性质入手，逐步深入到更复杂的力学行为。我喜欢它在每一章节末尾都附带的习题，这些习题不仅仅是为了检验学习效果，更是对书中理论知识的有效巩固和拓展。有些习题还结合了一些实际的工程场景，需要我运用所学的知识去解决。通过做这些题目，我不仅加深了对理论的理解，更重要的是，我开始尝试用土力学的语言去分析和描述工程问题。举个例子，在学习到土的抗剪强度时，书中的摩尔-库仑准则的讲解让我耳目一新，它将土壤的破坏与剪切应力、法向应力以及土体的内摩擦角和黏聚力联系起来，形成了一个非常直观的力学模型。我甚至开始设想，如果我在设计一个挡土墙时，如何根据这套理论来计算所需的最小墙体尺寸和必要的加固措施。这本书就像一个宝库，不断地给我提供新的视角和解决问题的思路。

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