《土力学(第2版)/清华大学土木工程系列教材》系统地阐述了土的基本特性、土力学的基本原理;重点介绍了土体中的渗流及土体的变形与稳定的分析方法,以及它们在工程实践中的应用;为适应本学科近年来的发展,也适当介绍了一些新的内容与发展。
全书分为9章,包括土的物理性质与工程分类,土的渗透性与渗流问题,土体中的应力计算与有效应力原理,土的变形计算与固结理论,土的抗剪强度及其理论,土压力理论,土坡稳定的分析方法,地基承载力及土的动力特性。《土力学(第2版)/清华大学土木工程系列教材》突出了基本概念与分析方法,其中书后的附录可供教学与自学时参考。
《土力学(第2版)/清华大学土木工程系列教材》可作为高等学校土木工程、水利工程等专业的教材,也可作为大专院校相关专业的参考书以及岩土工程技术人员的技术参考书。
第2版前言
由陈仲颐、周景星和王洪瑾编写的《土力学》教材第1版出版于1994年,在当时和直到今天,都是国内本科土力学教材中内容最丰富的版本之一。这些老一辈教授们学风严谨,知识渊博,有着长期、丰富的教学经验,在编写过程中他们投入了很大的精力,反复研读国内外的有关教材和专著,力求概念准确,表述清楚,精益求精,这是目前我们很难做到的。它主要是针对当时学制5年的清华大学生源优秀的土木与水利等专业的本科生编写的,近20年一直是本校的本科教材。国内也有不少院校使用它作为教材或者参考书,很多工程技术人员在工作中和继续学习中也使用它。这本教材为传播和普及土力学基本知识,为培养岩土工程专业技术人才做出了很大贡献。也是我校土力学学科值得珍视和继承的一份宝贵的财富。抛开本校原来的教材,动辄变成一本新人编写的新教材的作法,既不利于保留本单位的学科传统,也难以界定有关内容的归属。
目前各大学本科学制都统一为4年,而且随着现代知识增长,尤其是信息类科学技术迅速发展,本科学生的课程数量和教学环节不断增加,土力学的教学课时有所减少。另一方面,岩土工程的学科领域及学科重点有所变化,由原来的单纯的工程建设向环境、灾害、生态和资源等方面扩展,许多对社会和人类发展有重大影响的大尺度岩土工程课题呼唤大岩土的形成,作为岩土工程重要方面的土力学也不可能不受其影响。近20年来,在土力学的科学研究和工程实践中也有不少新的发展,有关规范不断更新,某些原来属于阳春白雪的知识也逐渐普及而出现在本科教材之中。针对这些情况,这本《土力学》教材的改版就势在必行了。
首先,由于我们已经出版了研究生教材《高等土力学》,原来教材中一些属于提高性质的内容,如与《高等土力学》重复,就不再涉及;为了适应目前课时,突出土力学的基本概念和基本要求,将一些更深层次的内容与正文分开放在附录中,以备教师、学生与读者自学和查阅时参考。也增加了一些已经逐渐普及的新成果和新技术。随着计算机应用的普及,压缩了原版中一些系数的图表。
此版的第1、3、6、7、8章由李广信改编,第2、5章由张丙印改编,第4、9章由于玉贞改编,全书由李广信统校。在改版编写过程中,陈仲颐先生、周景星和王洪瑾老教授给予了密切的关注和热心的指导;张建民、胡黎明、张建红、陈轮、介玉新和张嘎老师都提出了宝贵的意见并参与了审阅 、董威信、陈涛同学在试做例题、习题中做出了很大贡献,在此一并表示感谢。
土力学是一门很难精准的学科,其基本概念、原理和方法也还存在有待深入和明确的空间。编者们自知水平有限,不妥甚至谬误之处敬请批评指正。
编者 2013年5月
李广信(1941-),清华大学水利水电工程系数授,搏士生导师。主要从事土的本构关系、土工合成材料工程、地基基础工程等方面的研究工作。
张丙印(1963-),清华大学水利水电工程系数授,博士生导师,国家级本科生精品课“土力学”课程负责人,主要从事土的本构特性、土工数值模拟计算方法和高土石坝工程等方面的研究工作。
于玉贞(1966-),清华大学水利水电工程系数授,博士生导师,岩土工程研究所所长,主、委从事高土石坝工程、岩土灾害及安全评价等方面的研究工作。
绪论
第1章 土的物理性质和工程分类
1.1 土的形成
1.1.1 土的搬运和沉积
1.1.2 风化作用和土的主要特点
1.2 土的三相组成
1.2.1 固体颗粒
1.2.2 土中水
1.2.3 土中气体
1.3 土的物理状态
1.3.1 土的三相组成的比例关系
1.3.2 土的物理状态指标
1.4 土的结构
1.4.1 粗粒土的结构
1.4.2 细粒土的结构
绪论
第1章 土的物理性质和工程分类
1.1 土的形成
1.1.1 土的搬运和沉积
1.1.2 风化作用和土的主要特点
1.2 土的三相组成
1.2.1 固体颗粒
1.2.2 土中水
1.2.3 土中气体
1.3 土的物理状态
1.3.1 土的三相组成的比例关系
1.3.2 土的物理状态指标
1.4 土的结构
1.4.1 粗粒土的结构
1.4.2 细粒土的结构
1.4.3 反映细粒土结构特性的两种性质
1.5 土的工程分类
1.5.1 土的工程分类依据
1.5.2 水利部《土工试验规程》(SL 237-1999)分类法
1.5.3 《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)分类法
1.5.4 细粒土的活性指数
1.6 土的压实性
1.6.1 细粒土的压实性
1.6.2 粗粒土的压实性
习题
第2章 土的渗透性和渗流问题
2.1 概述
2.2 土体的渗透性
2.2.1 土体的渗透定律——达西定律
2.2.2 渗透系数的测定和影响因素
2.2.3 层状地基的等效渗透系数
2.3 二维渗流与流网
2.3.1 平面渗流的控制方程
2.3.2 流网的绘制及应用
2.4 渗透力和渗透变形
2.4.1 渗透力和临界水力坡降
2.4.2 土的渗透变形(或称渗透稳定)
习题
第3章 土体中的应力计算
3.1 概述
3.2 有效应力原理
3.2.1 饱和土中的两种应力
3.2.2 有效应力原理要点
3.3 地基的自重应力计算
3.3.1 地基中自重应力计算的基本方法
3.3.2 静水与自重应力计算
3.3.3 竖直稳定渗透下自重应力计算
3.4 基底压力计算
3.4.1 基底压力的分布规律
3.4.2 基底压力的简化计算
3.5 地基中的附加应力计算
3.5.1 集中荷载作用下的附加应力计算
3.5.2 矩形面积上各种分布荷载作用下的附加应力计算
3.5.3 条形面积上各种分布荷载作用下的附加应力计算
3.5.4 圆形面积竖直均布荷载作用时中心点下的附加应力计算
3.5.5 影响土中附加应力分布的因素
3.6 超静孔隙水压力与孑L隙水压力系数
3.6.1 静孔隙水压力与超静孔隙水压力
3.6.2 孔隙水压力系数
3.6.3 孔隙水压力系数的讨论
习题
第4章 土的变形特性和地基沉降计算
4.1 土的变形特性试验方法
4.1.1 侧限压缩试验
4.1.2 常规三轴压缩试验
4.1.3 土的变形特点和本构模型
4.2 土的一维压缩性指标
……
第5章 土的抗剪强度
第6章 挡土结构物上的土压力
第7章 土坡稳定分析
第8章 地基承载力
第9章 土的动力特性