土力学与地基基础

随着城市建设的快速发展以及高层建筑、大型公共建筑、重型设备基础、城市地铁、越江越海隧道等工程的大量兴建，土力学理论与地基基础技术显得越来越重要。“土力学与地基基础”是土木工程专业一门理论性和实践性都较强的专业课，在本教材编写的过程中，以《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)、《岩土工程勘察规范(2009年版)》(GB 50021—2001)、《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79—2012)、《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)、《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330—2013)、《土工试验方法标准(2007版)》(GB/T 50123—1999)等有关设计新规范、新标准为依据，结合高职院校的特点，以突出实用性和实践性为原则，在保证土力学与地基基础相关理论框架完整性的基础上，适当删减实践中很少应用的高深物理理论和对复杂数学公式的推导，并引入一些工程案例，以实用为重点，理论联系实际，从而使本教材具有体系完整、内容精练、重点突出、通俗易懂、紧密结合工程实践的特点，并满足高职高专培养技能型人才的需要。

为了能更好地丰富学生的学习内容并激发学生的学习兴趣，本书每章均添加了大量针对不同知识点的案例，结合案例和上下文可以帮助学生更好地理解所学内容，同时配有实训练习，让学生能够学以致用。

本书与同类书相比具有如下显著特点。

(1) 新，穿插案例，清晰明了，形式独特。

(2) 全，知识点分门别类，包含全面，由浅入深，便于学习。

(3) 系统，知识讲解前呼后应，结构清晰，层次分明。

(4) 实用，理论和实际相结合，举一反三，学以致用。

(5) 赠送，除了的电子课件、教案、每章习题答案及模拟测试A、B试卷外，还相应地配套有大量的讲解音频、动画视频、三维模型、扩展图片等，以扫描二维码的形式再次拓展土力学与地基基础相关的知识点，力求让初学者在学习时*化地接受新知识，*快、*效地达到学习目的。

本书由湖南工业大学周斌任*主编，由中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司毛会永任第二主编，参加编写工作的还有长江工程职业技术学院朱强，江苏省地质工程勘察院赵作霖，北方工业大学孔元明，三门峡职业技术学院杨龙，北京交通大学田杰芳。其中，周斌负责编写绪论、第1章、第2章，并对全书进行统筹；朱强负责编写第3章；赵作霖负责编写第4章；孔元明负责编写第5章；杨龙与毛会永合力负责编写第6章；田杰芳负责编写第7章；毛会永负责编写第8章。在此对参与本书编写工作的全体合作者和帮助者表示衷心的感谢！

本书在编写过程中，得到了许多同行的支持与帮助，在此一并表示感谢。由于编者水平有限和时间紧迫，书中难免有错误和不妥之处，望广大读者批评、指正。

编 者

《土力学与地基基础》为了适应“十三五”规划学科调整后的课程设置要求，加强了理论与工程实际的联系。全书共分8章，主要包括绪论、工程地质、土中应力与地基沉降、土的抗剪强度和地基承载力、土压力与边坡稳定、天然地基上的浅基础设计、桩基础工程、软弱地基处理、特殊土地基处理等方面的内容。 《土力学与地基基础》可作为高职高专土木工程、建筑工程技术、道路与桥梁工程、给排水工程、结构工程、工程地质、地下与隧道工程、地下工程、工程造价、工程管理、工程监理等相关专业的教学用书，也可作为中专、函授及土建类、道桥类、市政类、给排水类等工程技术人员的参考用书以及辅导教材。《土力学与地基基础》除具有教材的功能外，还兼具工具书的特点，是建筑工程业内施工、设计、勘察、监理人员的工具型手册，是建筑工程地基与基础工作不可多得的基本参考书。

绪论 / 1

0.1 地基与基础概述 / 1

0.2 本课程内容及学习目标 / 2

0.3 地基与基础的重要性 / 3

第1章 工程地质 / 5

1.1 工程地质概述 / 6

1.1.1 主要内容及重点 / 6

1.1.2 场地的形成 / 6

1.1.3 地质年代 / 6

1.1.4 不良地质构造 / 7

1.2 地基土的工程特性与分类 / 9

1.2.1 土的三相组成 / 9

1.2.2 土的结构 / 12

1.3 土的物理性质指标 / 14

1.3.1 土的三相物理性质指标 / 14

1.3.2 反映土的松密程度的指标 / 15

1.3.3 反映土中含水程度的指标 / 15

1.3.4 特定条件下土的密度 / 16

1.4 土的物理状态指标 / 18

1.4.1 无黏性土的密实度 / 18

1.4.2 黏性土的物理状态指标 / 19

本章小结 / 20

实训练习 / 21

第2章 土中应力与地基沉降 / 25

2.1 土中应力 / 26

2.1.1 土体自重应力 / 26

2.1.2 基底压力 / 27

2.1.3 基底附加应力 / 30

2.2 土的压缩性及指标 / 30

2.2.1 土的压缩性及指标概述 / 30

2.2.2 压缩曲线 / 31

2.2.3 压缩系数a / 32

2.2.4 压缩模量Es / 32

2.2.5 压缩指数Cc / 33

2.3 地基的*终沉降量 / 33

2.3.1 分层总和法 / 34

2.3.2 规范法 / 36

2.4 地基沉降与时间的关系 / 39

2.4.1 饱和土的渗流固结 / 39

2.4.2 单向固结理论 / 40

2.4.3 地基沉降与时间关系计算 / 41

2.4.4 地基瞬时沉降与次固结沉降 / 42

本章小结 / 43

实训练习 / 43

第3章 土的抗剪强度和地基承载力 / 47

3.1 土的抗剪强度 / 48

3.1.1 土的抗剪强度的概念 / 48

3.1.2 直接剪切试验 / 48

3.1.3 三轴压缩试验 / 50

3.1.4 土的极限平衡条件 / 51

3.2 地基承载力 / 53

3.2.1 地基的常见破坏形式 / 53

3.2.2 地基承载力的确定 / 55

本章小结 / 59

实训练习 / 59

第4章 土压力与边坡稳定 / 63

4.1 概述 / 64

4.1.1 挡土墙的用途及类型 / 64

4.1.2 土压力的种类 / 65

4.2 土压力的计算和理论 / 66

4.2.1 静止土压力的计算 / 66

4.2.2 朗肯土压力理论 / 67

4.2.3 库仑土压力理论 / 69

4.3 边坡稳定分析 / 73

4.3.1 边坡稳定的意义 / 73

4.3.2 边坡稳定的影响因素 / 73

4.3.3 无黏性土土坡稳定分析 / 74

4.3.4 黏性土土坡稳定分析 / 75

4.4 基坑支护 / 77

4.4.1 基坑工程设计内容 / 77

4.4.2 支护结构上的水平荷载 / 77

本章小结 / 78

实训练习 / 79

第5章 天然地基上的浅基础设计 / 83

5.1 浅基础的认知 / 84

5.2 浅基础的分类 / 84

5.2.1 按基础刚度分类 / 84

5.2.2 按基础材料分类 / 85

5.2.3 按基础形式分类 / 86

5.3 基础埋置深度 / 88

5.3.1 与建筑物有关条件及场地

环境条件 / 88

5.3.2 工程地质与水文地质条件 / 89

5.3.3 地质冻融条件 / 90

5.4 基础底面尺寸的确定 / 91

5.4.1 中心荷载作用下的基础尺寸 / 92

5.4.2 偏心荷载作用下的基础尺寸 / 92

5.5 无筋扩展基础的设计 / 93

5.5.1 设计内容 / 93

5.5.2 设计步骤 / 94

5.6 扩展基础设计 / 94

5.6.1 适用范围 / 94

5.6.2 构造要求 / 95

5.6.3 扩展基础计算 / 95

5.7 柱下条形基础设计 / 98

5.7.1 适用范围 / 98

5.7.2 构造要求 / 99

5.7.3 柱下条形基础计算 / 99

5.8 减轻不均匀沉降损害的措施 / 100

5.8.1 建筑措施 / 100

5.8.2 结构措施 / 102

5.8.3 施工措施 / 103

本章小结 / 103

实训练习 / 104

第6章 桩基础工程 / 109

6.1 桩及桩基础分类 / 110

6.1.1 按桩的施工工艺分类 / 110

6.1.2 按承载性状分类 / 113

6.1.3 按成桩方法分类 / 114

6.1.4 按桩径大小分类 / 114

6.2 桩的承载力 / 115

6.2.1 单桩竖向承载力确定 / 115

6.2.2 竖向荷载群桩承载力 / 120

6.3 桩基础设计 / 121

6.3.1 确定桩型、桩长和截面 / 121

6.3.2 计算桩的数量进行桩位

布置 / 122

6.3.3 桩基础验算 / 123

6.3.4 桩承台设计 / 125

本章小结 / 126

实训练习 / 127

第7章 软弱地基处理 / 131

7.1 软弱地基处理概述 / 132

7.2 换土垫层法 / 133

7.2.1 概述 / 133

7.2.2 垫层设计 / 133

7.3 预压(排水)固结法 / 135

7.3.1 概述 / 135

7.3.2 袋装砂井堆载预压法 / 136

7.3.3 真空预压法 / 137

7.3.4 预压法质量检测 / 138

7.4 机械压实法 / 139

7.4.1 概述 / 139

7.4.2 分层碾压法 / 140

7.4.3 振动压实法 / 140

7.5 强夯法 / 141

7.5.1 概述 / 141

7.5.2 强夯法施工 / 141

7.6 挤密法 / 142

7.6.1 概述 / 142

7.6.2 土或灰土桩挤密法 / 143

7.6.3 砂石桩挤密法 / 145

7.7 化学加固法 / 146

7.7.1 概述 / 146

7.7.2 压力灌浆法 / 147

7.7.3 高压喷射注浆法 / 148

7.7.4 深层搅拌法 / 151

本章小结 / 153

实训练习 / 153

第8章 特殊土地基处理 / 157

8.1 特殊土地基处理概述 / 158

8.2 软土地基处理 / 158

8.2.1 概述 / 158

8.2.2 软土地基的评价 / 160

8.2.3 处理措施 / 161

8.3 湿陷性黄土地基处理 / 161

8.3.1 概述 / 161

8.3.2 影响黄土湿陷性的因素 / 162

8.3.3 黄土地基湿陷性评价 / 163

8.3.4 处理措施 / 166

8.4 膨胀土地基处理 / 169

8.4.1 概述 / 169

8.4.2 涨缩性指标 / 170

8.4.3 膨胀土场地及地基评价 / 171

8.4.4 处理措施 / 172

8.5 红黏土地基处理 / 173

8.5.1 概述 / 173

8.5.2 红黏土地基的评价 / 174

8.5.3 处理措施 / 174

8.6 冻土地基处理 / 175

8.6.1 概述 / 175

8.6.2 物理力学性质 / 176

8.6.3 处理措施 / 178

本章小结 / 179

实训练习 / 180

参考文献 / 183