清华大学土木工程系列教材 高等土力学 第2版PDF电子书下载

第1章 土工试验及测试 1

1.1 室内试验 1

1.1.1 直剪试验、单剪试验和环剪试验 1

1.1.2 侧限压缩试验 3

1.1.3 三轴试验 3

1.1.4 真三轴试验 12

1.1.5 空心圆柱扭剪试验和方向剪切试验 16

1.1.6 共振柱试验 18

1.2 模型试验 19

1.2.1 lg下的模型试验 19

1.2.2 ng下的模型试验 20

1.3 现场测试与原型观测 24

1.3.1 平板载荷试验 24

1.3.2 静力触探 25

1.3.3 动力触探 26

1.3.4 十字板剪切试验（vane shear test,VST） 27

1.3.5 旁压试验（pressuremeter test） 28

1.3.6 螺旋板压缩试验（screw plate compressometer,SPC）和钻孔剪切试验（borehole shear test,BST） 29

1.3.7 物探检测 30

1.3.8 原型监测 30

1.4 试验检验与验证 30

1.4.1 对试验的检验 30

1.4.2 本构关系模型的验证 32

1.4.3 数值计算的检验 33

习题与思考题 35

部分习题答案 39

参考文献 40

第2章 土的本构关系 41

2.1 概述 41

2.2 应力和应变 42

2.2.1 应力 42

2.2.2 应变 50

2.3 土的应力应变特性 51

2.3.1 土应力应变关系的非线性 52

2.3.2 土的剪胀性 52

2.3.3 土体变形的弹塑性 53

2.3.4 土应力应变的各向异性和土的结构性 53

2.3.5 土的流变性 55

2.3.6 影响土应力应变关系的应力条件 56

2.4 土的弹性模型 58

2.4.1 概述 58

2.4.2 邓肯-张双曲线模型 62

2.4.3 K-G模型 69

2.4.4 高阶的非线弹性理论模型 71

2.5 土的弹塑性模型的一般原理 75

2.5.1 塑性理论在土力学中的应用 75

2.5.2 屈服准则及屈服面 75

2.5.3 流动规则（正交定律）与硬化定律 79

2.5.4 弹塑性本构模型的弹塑性模量矩阵的一般表达式 81

2.6 剑桥模型（Cam-Clay） 82

2.6.1 正常固结黏土的物态边界面 82

2.6.2 超固结黏土和完全的物态边界面 85

2.6.3 弹性墙与屈服轨迹 88

2.7 莱特-邓肯模型和清华模型 96

2.7.1 莱特-邓肯模型 97

2.7.2 修正的莱特-邓肯模型 99

2.7.3 清华弹塑性模型 102

2.8 土的结构性及土的损伤模型 106

2.8.1 概述 106

2.8.2 粗粒土的结构 106

2.8.3 黏土颗粒与水的相互作用——双电层 108

2.8.4 黏土颗粒间作用力及黏土的结构 109

2.8.5 土的结构性 111

2.8.6 损伤理论及其在岩土材料中的应用 113

2.8.7 沈珠江结构性黏土的弹塑性损伤模型 117

2.9 土的本构关系模型的数学实质及广义位势理论 120

2.9.1 土的一般应力应变关系及广义位势理论 120

2.9.2 超弹性模型或格林弹性模型 121

2.9.3 柯西弹性模型 122

2.9.4 次弹性模型 122

2.9.5 弹塑性模型的塑性位势理论 123

2.9.6 相适应与不相适应的流动规则 123

2.9.7 多重势面的广义塑性理论 124

习题与思考题 124

部分习题答案 133

参考文献 135

第3章 土的强度 137

3.1 概述 137

3.2 土的抗剪强度机理 140

3.2.1 摩擦强度 140

3.2.2 黏聚力 143

3.3 影响土强度的内部因素 146

3.3.1 土的强度与其物理性质的关系 146

3.3.2 影响土强度的一般物理性质 147

3.3.3 孔隙比与砂土抗剪强度关系——临界孔隙比 150

3.3.4 孔隙比与黏土抗剪强度——真强度理论 153

3.4 影响土强度的外部因素 154

3.4.1 围压σ3的影响 155

3.4.2 中主应力σ2的影响 157

3.4.3 主应力方向的影响——土强度的各向异性 159

3.4.4 土的强度与加载速率的关系 162

3.4.5 温度与土强度的关系 166

3.5 土的排水与不排水强度 167

3.5.1 有效应力原理及孔压系数 167

3.5.2 砂土的排水强度和不排水强度 174

3.5.3 黏土的排水与不排水强度 176

3.6 土的强度理论 183

3.6.1 概述 183

3.6.2 土的经典强度理论 184

3.6.3 土的近代强度理论 189

3.6.4 关于土强度理论的讨论 194

3.7 黏性土的抗拉强度 198

3.7.1 实际工程中的拉伸破坏与开裂 198

3.7.2 土的抗拉强度的测定 199

3.7.3 黏性土的联合强度理论 202

习题与思考题 203

部分习题答案 210

参考文献 212

第4章 土中水及其渗流 213

4.1 概述 213

4.1.1 岩土中的水及其运动 213

4.1.2 渗流的工程意义 214

4.1.3 土中水的渗流问题的研究历史 214

4.2 土中水的形态及其对土性的影响 215

4.2.1 土与水间的物理化学作用、黏土颗粒表面的双电层 215

4.2.2 毛细水与土中吸力 218

4.2.3 土的冻胀和冻融作用 224

4.3 土的渗透性 227

4.3.1 土中水的势能 227

4.3.2 达西定律的物理意义 231

4.3.3 影响土渗透系数的因素 232

4.3.4 达西定律的适用范围 235

4.3.5 非饱和土的渗透性 237

4.4 二维渗流与流网 239

4.4.1 二维渗流的基本微分方程 239

4.4.2 流网及其应用 241

4.5 饱和土渗流数值计算的有限元方法 248

4.5.1 渗流的基本微分方程 248

4.5.2 饱和土稳定渗流的有限元计算方法 253

4.5.3 饱和土非稳定渗流的有限元计算方法 261

4.6 有关渗流的一些工程问题 264

4.6.1 渗透力与渗透变形及其防治 264

4.6.2 渗流条件下土坡的稳定 268

4.6.3 挡土构造物上的土压力和水压力 271

习题与思考题 275

部分习题答案 284

参考文献 286

第5章 土的压缩与固结 288

5.1 概述 288

5.2 土的压缩与地基的沉降 289

5.2.1 土的压缩 289

5.2.2 影响土压缩性的主要因素 293

5.2.3 沉降产生原因和类型 295

5.2.4 瞬时沉降和次压缩沉降 299

5.3 地基沉降计算 303

5.3.1 计算方法综述 303

5.3.2 单向压缩沉降计算的分层总和法 304

5.3.3 考虑三向变形效应的单向压缩沉降计算法 305

5.3.4 三向变形沉降计算法 306

5.3.5 弹性理论法 308

5.3.6 应力路径法 309

5.3.7 剑桥模型法 313

5.3.8 曲线拟合法 315

5.3.9 现场试验法 316

5.3.10 他方法简述 317

5.3.11 对几种沉降计算方法的评述 318

5.3.12 堤坝沉降的简化计算 319

5.4 单向固结的普遍方程与太沙基固结理论 319

5.4.1 单向渗流固结的普遍方程 320

5.4.2 太沙基单向固结理论 321

5.5 单向固结的复杂情况 326

5.5.1 加荷随时间变化 326

5.5.2 土层厚度随时间变化 332

5.5.3 地基为成层土 334

5.5.4 有限应变土层的固结 335

5.6 二向和三向固结 336

5.6.1 比奥固结理论 337

5.6.2 太沙基-伦杜立克固结理论（扩散方程） 340

5.6.3 比奥和准多维固结理论的比较 341

5.6.4 三向固结的轴对称问题——砂井地基的排水固结 346

5.7 非饱和土的固结 349

5.7.1 非饱和土固结的一些特点 349

5.7.2 弗雷德隆德非饱和土单向固结理论 350

5.8 固结试验 355

5.8.1 几种固结试验方法 355

5.8.2 恒应变速率试验法（CRS法） 356

5.8.3 控制孔压梯度压缩试验法（CGC法） 358

习题与思考题 361

部分习题答案 367

参考文献 368

第6章 土坡稳定分析 369

6.1 概述 369

6.1.1 边坡 369

6.1.2 边坡的破坏类型 369

6.1.3 滑坡的影响因素 371

6.1.4 滑坡的危害 372

6.1.5 边坡稳定的分析 373

6.2 无限土坡的稳定分析 374

6.2.1 砂土的无限土坡 374

6.2.2 黏性土的无限土坡 376

6.3 边坡稳定分析的极限平衡条分法 377

6.3.1 瑞典条分法 378

6.3.2 简化毕肖甫法 380

6.3.3 简布法 381

6.3.4 斯宾塞法 382

6.3.5 摩根斯坦-普莱斯法 383

6.3.6 陈祖煜的通用条分法 385

6.3.7 不平衡推力传递法 388

6.3.8 沙尔玛法 393

6.3.9 边坡合理性条件和经典的结论 394

6.4 最小安全系数和临界滑动面的搜索方法 396

6.4.1 基本原理 396

6.4.2 枚举法 397

6.4.3 单形法 397

6.4.4 牛顿法 399

6.4.5 随机搜索法 400

6.4.6 模拟退火法 400

6.4.7 遗传算法 402

6.4.8 蚁群算法 405

6.4.9 其他搜索方法 407

6.5 关于边坡稳定极限平衡法分析的一些问题 409

6.5.1 计算工况 409

6.5.2 稳定分析方法的选择 411

6.5.3 孔隙水压力的考虑 412

6.5.4 边坡外有水的情况 413

6.5.5 强度指标的选用 415

6.6 极限分析原理 418

6.6.1 塑性力学的上、下限定理 419

6.6.2 上下限定理的应用 420

6.7 基于有限元的边坡稳定分析 427

6.7.1 利用应力场计算安全系数 428

6.7.2 强度折减法 429

习题与思考题 430

部分习题答案 436

参考文献 436