《土力學與地基基礎工程》內容按照“項目教學”的要求來組織,將基本理論融入到工程實踐。在各個項目當中,體現了“學做合一,邊學邊做,做中學、學中做”的教學理念,以建筑工程技術專業培養方案為依據,突出了建筑工程技術人員崗位能力的培養和訓練。
本教材內容由13個教學項目組成。分別為土的物理與工程性質的認知、土的應力計算與地基中土的應力分布、地基變形的計算、土的抗剪強度與地基承載力的確定、土壓力與擋土墻的設計、工程地質勘察、土方工程施工、天然地基淺基礎的設計、天然地基淺基礎的施工、樁基礎設計、樁基礎施工、基坑工程和軟土地基處理。
本教材內容簡潔扼要,實用性強;突出高職高專特色,注重反映地基基礎領域的新標準、新規范及推廣應用新技術、新工藝。為方便讀者的學習,本教材每個項目還包括相應的拓展練習題,并全書配有電子課件。
《土力學與地基基礎工程》可作為高職高專建筑工程技術、監理等土建類專業教材,亦可供土建專業勘察、設計、施工技術人員學習參考。
本書是按照“任務驅動,項目導向”的原則編寫而成的項目化教材,圍繞地基基礎工程施工崗位能力的培養目標,科學設計和選擇項目,以完成一個完整的工程項目所需要的知識、能力和素質設計教材的內容,以便于教師按照完成工程項目的流程組織實施教學,使學生在完成項目的過程中,掌握知識,達到人才培養目標的要求,滿足高職高專培養技能型人才的需要。在教材內容安排上,主要根據高職高專學生的認知特點、知識水平,由淺入深地按能力遞進選擇工程項目,按工作任務的難易程度編排教材內容。本書總體內容安排為:土的物理與工程性質的認知、土的應力計算與地基中土的應力分布、地基變形的計算、土的抗剪強度與地基承載力的確定、土壓力與擋土墻的設計、工程地質勘察、土方工程施工、天然地基淺基礎的設計、天然地基淺基礎的施工、樁基礎設計、樁基礎施工、基坑工程和軟土地基處理。
本教材的特點為:在汲取傳統教材優點的基礎上,將基礎理論教學與實踐教學融合在一起,注重對學生專業技能的訓練,貼近工程實際,針對性強,充分體現了“做中學、學中作、邊做邊學”的育人理念,故教材的適用性較強;本書實現了校企合編教材,案例教學和工程實踐緊密結合,達到了高職教育的“三結合”的教學目標。
本教材建議總課時為120學時,由于本教材內容是將地基與基礎設計、施工內容整合在一起及以軟土地基地區為主編寫的,故在具體授課時應根據本地區的工程實際來選取授課內容。需特別指出的是,實踐教學的內容應根據地區實際合理選擇。
前言
項目一 土的物理與工程性質的認知1
教學目標1
一、知識目標1
二、能力目標1
三、素質目標1
理論知識1
一、土的成因與組成1
二、土的物理性質指標8
三、土的工程性質10
四、土的物理狀態指標12
五、地基土(巖)的工程分類14
六、土的現場鑒別16
任務實施17
一、掌握土的物理性質指標的計算17
二、判斷土的物理狀態17
三、地基土(巖)的工程分類18
拓展練習19
項目二 土的應力計算與地基中土的 應力分布 20
教學目標20
一、知識目標20
二、能力目標20
三、素質目標20
理論知識20
一、土體中的應力計算與分布20
二、基底壓力的計算22
三、地基中的附加應力計算25
任務實施30
一、地基土中自重應力的計算30
二、基底壓力的計算31
三、基底附加應力的計算32
拓展練習33
項目三 地基變形的計算34
教學目標34
一、知識目標34
二、能力目標34
三、素質目標34
理論知識34
一、土的壓縮性35
二、基礎最終沉降量的計算37
三、建筑物沉降觀測與地基允許變形值42
任務實施44
一、用分層總和法計算地基變形44
二、用《建筑地基基礎設計規范》(GB 50007
—2002)推薦的方法計算地基變形45
拓展練習46
項目四 土的抗剪強度與地基承載力的
確定48
教學目標48
一、知識目標48
二、能力目標48
三、素質目標48
理論知識48
一、土的抗剪強度49
二、抗剪強度的確定及試驗方法53
三、地基承載力57
任務實施61
一、利用土的極限平衡條件分析土的狀態61
二、確定地基承載力63
拓展練習63
項目五 土壓力與擋土墻的設計65
教學目標65
一、知識目標65
二、能力目標65
三、素質目標65
理論知識65
一、土壓力的分類66
二、朗肯土壓力理論68
三、庫倫土壓力理論71
四、土坡穩定分析的基本理論74
五、擋土墻的設計77
任務實施82
一、擋土墻主動土壓力的計算82
二、擋土墻的設計83
拓展練習86
項目六 工程地質勘察87
教學目標87
一、知識目標87
二、能力目標87
三、素質目標87
理論知識87
一、工程地質勘察的相關知識87
二、工程地質勘察報告94
三、基礎驗槽96
四、地基局部處理99
任務實施101
一、正確閱讀工程地質勘察報告101
二、進行基礎驗槽114
拓展練習115
項目七 土方工程施工117
教學目標117
一、知識目標117
二、能力目標117
三、素質目標117
理論知識117
一、工程場地的平整117
二、基坑(槽)、管溝土方開挖127
三、土方回填與壓實131
四、土方機械的選擇136
任務實施143
一、工程場地平整設計143
二、土方專項施工方案的編制149
三、基槽(溝槽)基坑土方量的計算149
拓展練習150
項目八 天然地基淺基礎的設計152
教學目標152
一、知識目標152
二、能力目標152
三、素質目標152
理論知識152
一、淺基礎的類型153
二、淺基礎設計的基本規定156
三、基礎埋置深度的確定159
四、基礎底面尺寸的確定160
五、無筋擴展基礎設計(剛性基礎)162
六、擴展基礎設計164
七、柱下條形基礎的使用范圍及構造171
八、筏板基礎的構造與設計要求171
九、減輕建筑物不均勻沉降的措施173
任務實施176
一、驗算地基持力層的承載力及確定基礎底面積176
二、剛性基礎的計算與分析179
三、墻下擴展基礎的計算與分析181
四、柱下鋼筋混凝土獨立基礎的計算與分析182
拓展練習186
項目九 天然地基淺基礎的施工189
教學目標189
一、知識目標189
二、能力目標189
三、素質目標189
理論知識189
一、毛石基礎施工189
二、素混凝土基礎施工192
三、鋼筋混凝土獨立基礎施工194
任務實施202
依據相關規范、標準,閱讀或編制天然地基淺基礎施工方案202
拓展練習203
項目十 樁基礎設計204
教學目標204
一、知識目標204
二、能力目標204
三、素質目標204
理論知識204
一、樁基礎概要204
二、樁豎向承載力的確定207
三、樁基礎計算218
四、樁基礎設計219
任務實施228
一、按經驗參數法計算單樁豎向承載力特征值228
二、樁基礎軟弱下臥層驗算231
拓展練習233
項目十一 樁基礎施工234
教學目標234
一、知識目標234
二、能力目標234
三、素質目標234
理論知識234
一、打入式鋼筋混凝土預制樁施工234
二、靜力壓入式鋼筋混凝土預制樁施工246
三、混凝土灌注樁施工251
任務實施262
一、掌握樁基礎施工方案的編制262
二、掌握樁基礎施工質量問題的處理方法262
拓展練習264
項目十二 基坑工程265
教學目標265
一、知識目標265
二、能力目標265
三、素質目標265
理論知識265
一、基坑支護設計要點 265
二、基坑支護結構施工267
三、基坑降水設計285
任務實施294
一、輕型井點降水設計294
二、基坑支護結構施工方案的閱讀296
拓展練習296
項目十三 軟土地基處理297
教學目標297
一、知識目標297
二、能力目標297
三、素質目標297
理論知識297
一、軟弱土的種類和性質297
二、軟土地基處理方法分類及應用范圍298
三、換填墊層法301
四、高壓噴射注漿法305
拓展知識308
一、強夯法和強夯置換法308
二、灰土擠密樁法和土擠密樁法311
任務實施314
一、換土墊層法地基處理分析計算314
二、旋噴樁復合地基設計316
三、強夯地基處理設計316
四、灰土擠密樁設計317
拓展練習318
附錄319
試驗一 土的密度試驗319
試驗二 界限含水率試驗320
試驗三 直接剪切試驗322
試驗四 土的三軸壓縮試驗 324
試驗五 無側限抗壓強度試驗327
參考文獻331