前 言
高等土力学课程是土木、水利水电、交通、环境、地质等专业硕士研究生的重要专业基础课,是岩土工程专业硕士研究生的骨干学位课程。高等土力学学习以本科阶段土力学知识为起点,但高等土力学将更全面地以更宽广的视角、更深层次、应用多学科交叉的理论和方法对土的性质进行研究,解决更复杂的工程问题,因而从某种意义上讲也是发展中的土力学。许多学校都为研究生开设高等土力学课程,但一直缺乏较为通用的基本教材,一般是以某些专著为基础选择某些篇目、章节讲授或自编讲义进行教学。近年也有一些相应教材出版,但由于各个学校的专业特点不同,迫切需要一本可适合不同专业使用的教材,为此,本着大土木工程的教育思想我们编写了这本《高等土力学》教材。本书的特点是:涵盖了目前本课程教学的主要内容;符合循序渐进的认知思路,有完整的结构体系;注重理论介绍与实际应用并重,叙议结合,进行一些必要的讨论;在讲解基本内容的同时,也介绍一些新观点、新方法,给学生留下思考的空间,启发学生创新思维。本书除了作为在读研究生的教材外,也可作为其他相关专业博士生和工程师的参考书或读物,其他相近专业也可将其作为选修课教材使用。
本书内容安排及编写者如下:河海大学卢廷浩编写第1章、第6章;浙江大学徐日庆编写第2章、第3章;武汉大学刘祖德编写第4章;河海大学王媛编写第5章;中南大学杨小礼编写第7章;合肥工业大学王国体编写第8章、第9章;南京工业大学陈国兴编写第10章、第11章;武汉大学刘祖德、傅旭东编写第12章;武汉大学傅旭东编写第13章。
本书是在多所大学许多教师历时两年半的合作努力下和机械工业出版社的大力支持下才得以出版的。本书由卢廷浩教授负责统校,殷宗泽教授担任主审。限于编者水平和时间仓促,讹误之处敬请读者指正。
编 者
序
前言
主要术语符号表
第1章 绪论 1
1.1 土力学的研究历史与现状 1
1.2 高等土力学的研究内容与方法 2
1.3 关于课程教学 4
第2章 土的生成与基本性质 6
2.1 土的生成与物质成分 6
2.2 土的相及其性质 17
2.3 土的化学性质 26
2.4 土水气相互作用 33
参考文献 36
第3章 土的固结与流变理论 37
3.1 概述 37
3.2 Terzaghi固结理论 38
3.3 Biot固结理论 52
3.4 土的大变形固结理论 59
3.5 土的动力固结理论 65
3.6 非饱和土的固结理论 71
3.7 土的流变理论 78
参考文献 86
第4章 土的抗剪强度理论 89
4.1 概述 89
4.2 无粘性土的抗剪强度 89
4.3 粘性土的抗剪强度 104
参考文献 128
第5章 土的渗流理论 129
5.1 土体渗流的基本概念 129
5.2 土体渗流的基本定律 131
5.3 饱和-非饱和土体渗流的基本方程 132
5.4 岩土渗流问题的有限元解法 136
5.5 流网及其应用 140
5.6 饱和土体渗透系数的确定方法 143
5.7 非饱和土体渗透特性 148
参考文献 152
第6章 土的本构关系 153
6.1 土的变形特性 153
6.2 土的非线性模型 160
6.3 土的弹塑性模型理论 167
6.4 土的弹塑性模型举例 179
6.5 土与结构接触面模型 185
参考文献 190
第7章 岩土极限分析法 191
7.1 岩土极限分析法研究概述 191
7.2 基于Mohr-Coulomb破坏准则的上、下限定理 195
7.3 岩土极限分析非线性理论及其应用 199
7.4 岩土极限分析法中存在的问题 208
参考文献 211
第8章 地基应力和沉降实用计算 214
8.1 概述 214
8.2 地基土层的自重应力 214
8.3 外荷载作用下的附加应力计算 217
8.4 地基沉降计算的实用方法 222
参考文献 238
第9章 土坡稳定分析 239
9.1 概述 239
9.2 基本条分法 240
9.3 普遍条分法实现 242
9.4 普遍条分法公式 244
9.5 条分法的基本讨论 258
参考文献 258
第10章 地基极限承载力计算 259
10.1 土体的极限平衡理论概述 259
10.2 均质地基极限承载力计算 262
10.3 斜向荷载下均质地基极限承载力计算 274
10.4 双层地基的极限承载力计算 277
10.5 地震作用下地基极限承载力计算 283
参考文献 285
第11章 土的动力特性 286
11.1 概述 286
11.2 饱和砂土的振动液化 288
11.3 饱和粘性土的动强度 304
11.4 饱和土振动孔隙水压力的增长规律 309
11.5 土的动力本构关系 313
参考文献 327
第12章 填土的工程性质 330
12.1 概述 330
12.2 粗粒土的压实和力学特性 331
12.3 粘性土料的压实和力学特性 347
12.4 填方工程的设计、施工与质量控制 355
12.5 填土的湿化变形 361
参考文献 366
第13章 土工问题的可靠度分析 367
13.1 概述 367
13.2 概率分析在土工问题中的应用 369
13.3 可靠度分析方法 389
13.4 土工问题的优化设计 397
参考文献 400