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现代土力学与地基处理技术：理论、应用与案例精选 内容简介 本书旨在为土木工程、岩土工程、结构工程及相关领域的工程师、研究人员和高年级学生提供一本全面、深入且与时俱进的土力学与地基处理技术综合教程。本书立足于经典理论的坚实基础，并紧密结合当代工程实践中的最新发展与挑战，力求在理论深度与工程实用性之间找到完美的平衡。 全书共分为四个主要部分，结构严谨，逻辑清晰，循序渐进地引导读者掌握从基础概念到复杂工程问题的分析与解决能力。 --- 第一部分：土的本构行为与应力分析 (Soil Constitutive Behavior and Stress Analysis) 本部分是理解所有后续地基工程问题的理论基石。我们不仅复习了经典的颗粒材料力学基础，更着重于现代土体力学中对土体非线性、各向异性和历史依赖性行为的精确描述。 1. 土的细观结构与物理特性： 深入探讨了土颗粒的形态、排列方式及其对宏观力学性质的影响。详细阐述了孔隙比、塑限、液限、有效应力原理在不同工程条件下的适用性与局限性。特别引入了基于扫描电子显微镜（SEM）和同步辐射技术对土体微观结构的研究成果，为理解土体剪切破坏机制提供了新的视角。 2. 土的应力与应变关系： 除了经典的Mohr-Coulomb破坏准则外，本书重点讨论了更先进的粘塑性本构模型，如：Hardin-Drnevich模型、剑桥粘土模型（Cam-Clay Model）及其修正版本。详细分析了各向异性固结（K0固结）过程中的应力路径依赖性。引入了应变依赖性模量（如使用Hardin-Drescher模型描述土体在高应变幅值下的动力响应）。 3. 孔隙水压力与渗流分析： 除了基于Darcy定律的常规渗透分析，本书深入探讨了在非饱和土体中的基质吸力（Matric Suction）概念及其对土体有效应力的影响。引入了Richards方程在描述瞬态非饱和渗流问题中的应用，并结合有限元方法（FEM）对复杂渗透边界条件下的水力梯度进行精确计算。同时，对瞬态孔隙水压力消散过程，尤其是快速加载或地震作用下的动力孔压累积效应进行了详细的数值模拟探讨。 --- 第二部分：基础承载力与沉降分析 (Bearing Capacity and Settlement Analysis) 本部分将理论知识直接应用于最常见的工程问题——基础设计。内容涵盖了从浅基础到深基础的承载力评估及长期沉降预测。 1. 浅基础承载力评估： 在回顾Terzaghi和Meyerhof经典公式的基础上，重点讨论了Vesic的空洞膨胀理论在地基极限承载力确定中的应用，特别是在密砂和硬粘土中的表现。详细介绍了基于现场测试（如SPT、CPT）成果直接推导承载力的方法，并对不同规范（如AASHTO、Eurocode 7）中承载力系数的取值差异进行了对比分析。 2. 沉降计算的精确化： 本部分强调了沉降分析是基础设计的核心挑战。详细讲解了基于固结理论（1D, 2D, 3D）的沉降预测，并引入了非线性弹性模型来模拟初期回弹和二次沉降。针对现代超高层建筑，我们引入了时间-依赖性沉降模型，考虑了蠕变效应在结构长期服役中的影响。特别针对软土地基，详细介绍了如何利用CPT测得的应力历史来修正沉降预测值。 3. 深基础与桩基础行为： 涵盖了单桩的极限侧向阻力和端阻力确定。重点分析了“t-z”曲线和“p-y”曲线在桩-土相互作用分析中的应用，并结合Winkler地基模型的改进型进行非线性分析。对于群桩效应，不仅讨论了效率系数的经验取法，更引入了基于有限元分析的应力叠加方法来精确评估群桩基础的整体沉降。 --- 第三部分：边坡稳定与土压力理论 (Slope Stability and Earth Pressure Theories) 本部分聚焦于挡土结构和自然边坡的稳定性分析，是岩土工程安全评估的关键领域。 1. 边坡稳定性分析： 传统基于极限平衡法的分析（如Bishop法、Janbu法）被详尽阐述，并侧重于如何处理复杂的几何条件和不同强度参数（如瞬时有效应力与长期不排水抗剪强度）。本书特别引入了基于可靠度理论（Reliability-Based Design）的边坡风险评估方法，将安全系数转化为概率意义上的失效风险。针对地震荷载下的边坡，详细介绍了Newmark滑块分析法及其在确定永久变形潜力中的应用。 2. 土压力理论与挡土结构设计： 除了经典的Rankine和Coulomb土压力理论外，重点分析了主动土压力、被动土压力和静止土压力在不同位移条件下的实际值。针对柔性挡土墙和刚性挡土墙，本书详细介绍了经验性后插法（Peck and Hanson Method）和有限元法在分析挡土结构背后的复杂土体应力重分布过程中的应用。对锚杆、支护结构（如地下连续墙）的受力分析进行了深入探讨。 --- 第四部分：现代地基处理与岩土工程测试 (Advanced Ground Improvement and Geotechnical Testing) 本部分面向工程实践的最新需求，介绍先进的地基改良技术和可靠的现场/室内测试方法。 1. 现代地基处理技术： 详细介绍和对比了当前主流的地基处理技术。 振冲法与碎石桩： 侧重于施工控制参数（如振冲时间、提升速度）对地基置换率和密实度的影响，并讨论了碎石桩在加速软土地基固结中的作用机理。 高压喷射灌浆（Grouting）： 区分了湿法、干法、和两相喷射灌浆技术，并重点分析了控制灌浆压力和浆体扩散范围的工程经验公式。 真空预压法： 详细阐述了该技术在提高地基排水效率和控制差异沉降方面的优势，并给出了渗透系数测定与加荷速率优化设计的具体步骤。 2. 现场测试与参数反演： 强调了现场测试数据在岩土工程设计中的核心地位。 静力触探（CPT）的高级应用： 不仅限于强度指标的估算，还包括利用SBT图表进行地层识别、利用CPTu数据计算自重应力及超固结应力（OCR）的先进方法。 平板荷载试验与荷载形变关系： 讨论了如何通过现场平板试验确定合理的土体回弹模量，以及如何利用不同直径的平板数据进行外推以模拟大面积基础的响应。 参数反演技术： 介绍了如何利用监测数据（如沉降规、孔压计数据）结合数值模拟，反演土体真实的固结参数（Cv, Cc, E, ν），以校正初始设计模型的偏差。 本书的特色在于其丰富的工程案例分析和数值模拟实践指导，旨在培养读者运用多尺度、多物理场耦合的现代工程思维来解决复杂岩土工程问题的能力。
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