土力学与地基基础（第二版）

要选择承载力较高的土层作为建筑物的地基，就必须了解何种土层具备较高的承载力，这就要求首先要了解土的成因、组成、各种指标和土的工程分类。
1.2.1土的成因
土一般是指由原岩风化产物经各种外力地质作用而成的沉积物，至今其沉积历史不长，所以只能形成未经胶结硬化的沉积物，也就是通常所说的“第四纪沉积物”或“土”。第四纪沉积物是指第四纪时期因地质作用所沉积的物质，一般呈松散状态。在第四纪连续下沉地区，其*厚度可达1 000 m。 
不同成因类型的第四纪沉积物，各具有一定的分布规律和工程地质特征。以下分别介绍其中主要的几种成因类型。
1.残积物（Qel）
残积物是由岩石风化后，未经搬运而残留于原地的土。
2.坡积物(Qdl)
坡积物是残积物经水流搬运，顺坡移动堆积而成的土。
3.洪积物(Qpl)
洪积物是山洪带来的碎屑物质，在山沟的出口处堆积而成的土。
4.冲积物（Qal）
冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的坡积成洪积物质剥蚀后搬运、沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。
除了上述四种主要成因类型的沉积物外，还有海洋沉积物(Qm)、湖泊沉积物(Ql)及冰川沉积物(Qgl)等，它们分别由海洋、湖泊及冰川等地质作用形成。
1.2.2土的组成
自然界中的土是由固体颗粒、水和气体组成的三相体系。
为了便于说明和计算，通常用土的三相组成图来表示它们之间的数量关系，如图16所示。三相图的左侧表示三相组成的质量关系，右侧表示三相组成的体积关系。
图16土的三相组成1.土的固体颗粒(土粒)
自然界中的土都是由大小不同的土粒组成的，土粒的大小与土的性质密切相关。如土粒由粗变细，则土的性质由无黏性变为黏性。粒径大小在一定范围内的土，其矿物成分及性质也比较相近。
划分粒组的分界尺寸称为界限粒径，我国习惯采用表11所示方法划分粒组。
表11粒组划分标准粒 组 统 称粒 组 名 称粒组粒径d的范围/mm巨粒漂石（块石）粒d>200卵石（碎石）粒60图17颗粒级配曲线工程上常采用不均匀系数Cu和曲率系数Cc来定量反映土颗粒的组成特征。我国《土的工程分类标准》（GB/T 145—2007）规定：对于砂类或砾类土，当 Cu≥ 5且 Cc=1～3 时，为级配良好的砂或砾；不能同时满足上述条件时，为级配不良的砂或砾。级配良好的土，其强度和稳定性较好，透水性和压缩性较小，是填方工程的良好用料。
2．土中水
自然状态下土中都含有水，土中水与土颗粒之间的相互作用对土的性质影响很大，而且土颗粒越细，影响越大。土中液态水主要有结合水和自由水两大类。
1)结合水
结合水是指由土粒表面电分子吸引力吸附的土中水，根据其到土粒表面的距离又可以分为强结合水和弱结合水。
2)自由水
自由水是指存在于土粒电场范围以外的水，自由水又可分为毛细水和重力水。
毛细水是受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。毛细水位于地下水位以上的透水层中，容易湿润地基造成地陷，特别在寒冷地区要注意因毛细水上升产生冻胀现象，地下室要采取防潮措施。
重力水是存在于地下水位以下透水层中的地下水，它是在重力或压力差作用下而运动的自由水。在地下水位以下的土，受重力水的浮力作用，土中的应力状态会发生改变。施工时，重力水对于基坑开挖、排水等方面会产生较大影响。
3．土中气体
土中气体存在于土孔隙中未被水占据的部位。 

本书是根据项目化教学要求进行编写的建筑工程技术专业系列教材之一。全书共分为9个项目：土的性质及土方开挖方案识读；土中应力和地基变形的计算；土抗剪强度与地基承载力的计算；浅基础的设计、施工及施工图识读；桩基础的设计、施工及施工图识读；地基处理；工程地质勘察报告的阅读；重力式挡土墙与基坑支护以及土工试验等学习项目，并附有相关的设计实例与实际施工图纸。为方便读者学习，本书的每个项目还有学习目标及精选的项目训练题。

陈剑波，南京交通职业技术学院建筑工程学院讲师，出版教材《建筑工程计量与计价》（中国建材工业出版社，2012），发表论文《扣件式钢管脚手架整体稳定性的ANSYS分析》（水利与土木建筑工程学报，2011）、《项目教学法在土力学与地基基础课程中的实践与探讨》（新课程研究，2010）、《基于半刚性连接门式刚架的抗震性研究》（中国建材 2011）等。

本书在编写过程中力求内容精选、推导简化，做到“以应用为目的”、“以必需、够用为原则”，努力体现高职高专教育的特色。

项目1 土的性质及土方开挖方案识读
1.1 土与地基
1.2 土的成因和组成
1.3 土的物理性质指标和物理状态指标
1.4 地基岩土的工程分类
1.5 地基持力层选择
1.6 土的工程特性指标
1.7 土方开挖施工方案编写要点
1.8 某小区土方开挖施工方案
项目2 土中应力和地基变形的计算
2.1 土中应力和变形、自重应力和附加应力的概念
2.2 土中自重应力计算
2.3 基底压力、基底附加压力和土中附加应力
2.4 土的压缩性和土的压缩性指标
2.5 地基*终沉降量计算
2.6 地基沉降与时间的关系
2.7 地基变形特征与建筑物沉降观测
项目3 土的抗剪强度与地基容许承载力的计算
3.1 土的抗剪强度
3.2 抗剪强度库仑定律
3.3 抗剪强度指标的测定方法以及抗剪强度指标的选用
3.4 地基承载力的理论计算和地基容许承载力的确定
项目4 浅基础的设计、施工及施工图识读
4.1 浅基础的类型
4.2 基础设计的要求与步骤
4.3 基础埋置深度的确定
4.4 基础底面尺寸的确定
4.5 基础施工图识读
4.6 无筋扩展基础设计
4.7 配筋扩展基础构造与设计
4.8 独立基础施工方案
项目5 桩基础的设计、施工及施工图识读
5.1 桩基础
5.2 桩的承载力
5.3 桩基础设计
5.4 桩承台设计
5.5 桩身结构设计
5.6 桩基础施工图识读
5.7 桩基础设计实例
5.8 人工挖孔桩基础施工方案
项目6 地基处理
6.1 地基处理的概念
6.2 地基处理的分类
6.3 软弱地基利用与处理
6.4 地基处理方案实例
6.5 某建筑地基处理方案的实例对比
项目7 工程地质勘察报告的识读
7.1 工程地质概述
7.2 工程地质勘察的目的和任务
7.3 工程地质勘探方法
7.4 工程地质勘察报告
7.5 工程地质勘察报告实例
项目8 重力式挡土墙与基坑支护
8.1 土压力概述
8.2 土压力计算
8.3 挡土墙设计
8.4 挡土墙设计实例
8.5 土坡稳定分析
8.6 基坑支护工程
8.7 基坑支护结构选型实例
8.8 基坑支护施工方案
项目9 土工试验
9.1 土的含水量试验
9.2 土的密度试验
9.3 土粒相对密度试验
9.4 塑限、液限联合测定试验
9.5 标准固结（压缩）试验
9.6 直接剪切试验
参考文献 

理论知识作为能力培养的补充，努力打造理论实践一体化的教学课堂，进一步激发学生的学习热情，优化教学过程，提高学生的动手能力，充分发挥学生的主观能动性，终增强学生的上岗就业的竞争能力，为零距离上岗就业提供了有力保障。