本書為本科院校土木工程專業(yè)的專業(yè)課教材，主要針對(duì)石油類院校土木工程專業(yè)培養(yǎng)需求與現(xiàn)有教材內(nèi)容無(wú)法良好匹配的現(xiàn)狀而編寫。本書在章節(jié)布局上注意體現(xiàn)“專業(yè)基礎(chǔ)+行業(yè)特色”的特點(diǎn)，在保留經(jīng)典理論和應(yīng)用內(nèi)容的同時(shí)，適度增加石油、石化設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，希望讀者不僅能系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和領(lǐng)會(huì)土木工程學(xué)科中常見的土力學(xué)、基礎(chǔ)工程等的基本原理和計(jì)算方法，而且能夠了解石油、 石化行業(yè)常見的儲(chǔ)罐和動(dòng)力設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和設(shè)計(jì)流程，同時(shí)也能夠?qū)W習(xí)到土木工程學(xué)科中常用的地基處理方法和處理原則。
本書共分11章，主要內(nèi)容有土的物理性質(zhì)及工程分類、土的應(yīng)力計(jì)算與地基沉降計(jì)算、土的抗剪強(qiáng)度與地基承載力、土壓力與土坡穩(wěn)定、淺基礎(chǔ)、深基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、地基處理、儲(chǔ)罐基礎(chǔ)、動(dòng)力設(shè)備基礎(chǔ)等。各章均附有相應(yīng)的思考題和習(xí)題，書中涉及的實(shí)例均為真實(shí)案例。本書部分章節(jié)可以作為課外學(xué)習(xí)內(nèi)容。
本書獲西安石油大學(xué)校級(jí)教學(xué)改革項(xiàng)目立項(xiàng)。
本書可作為本科院校尤其是石油石化類院校土木工程專業(yè)教材，也可供相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員參考。
“土力學(xué)與地基基礎(chǔ)”是高等院校土木工程有關(guān)專業(yè)的一門重要課程。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和超高層建筑與特殊設(shè)備的興建與投產(chǎn)，土力學(xué)與基礎(chǔ)工程的現(xiàn)實(shí)意義已顯得尤為重要。在目前的土木工程專業(yè)高等教育改革中，原“土力學(xué)”與“基礎(chǔ)工程”兩門專業(yè)課程已經(jīng)被整合為“土力學(xué)與地基基礎(chǔ)”一門課程。為了適應(yīng)新形勢(shì)下高等院校本科教學(xué)的要求，我們編寫了本教材。
本教材參考了有關(guān)高等院校編寫的同類教材。在編寫過(guò)程中，我們把重點(diǎn)放在理論緊密聯(lián)系實(shí)際上，努力做到語(yǔ)言通俗易懂，文字簡(jiǎn)明扼要，例題典型明確，力求深入淺出，便于理解，便于自學(xué)。在每一章開始均設(shè)置有本章要點(diǎn)，并在各章節(jié)末尾配有思考題和習(xí)題，便于學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)和自測(cè)。
從內(nèi)容和體系上來(lái)講，本教材分為三部分：第一部分是土力學(xué)，第二部分是基礎(chǔ)工程，第三部分是地基處理。本教材的編寫原則是：
（1） 講清基本原理、理論和方法，不拘泥于推導(dǎo)過(guò)程。突出基本概念、原理和計(jì)算公式的應(yīng)用條件，減少公式推導(dǎo)，加強(qiáng)工程應(yīng)用內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)學(xué)生一線實(shí)用能力的培養(yǎng)。
（2） 力求體現(xiàn)國(guó)家和行業(yè)的最新規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。
（3） 在每章前面列出章節(jié)要點(diǎn)，便于學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握。
（4） 在編寫過(guò)程中根據(jù)石油院校土木工程專業(yè)特點(diǎn)和課改的需要，對(duì)內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)刪減，增加了石油石化行業(yè)常見的結(jié)構(gòu)和設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，突出實(shí)用性和石油類高校土木工程專業(yè)的培養(yǎng)特色，做到夠用為度。
本教材獲西安石油大學(xué)校級(jí)教學(xué)改革項(xiàng)目立項(xiàng)資助。教材參編人員均為教學(xué)一線教師，承擔(dān)相關(guān)專業(yè)課程教學(xué)多年，經(jīng)驗(yàn)豐富。本教材的主適人群定位為國(guó)內(nèi)高等院校土木工程學(xué)科相關(guān)專業(yè)的本科學(xué)生，同時(shí)在內(nèi)容的編排上突出應(yīng)用，教材中涉及的實(shí)例均為真實(shí)案例，因此也可供廣大石油行業(yè)油建單位的工程技術(shù)人員參考。教材中“游梁式抽油機(jī)基礎(chǔ)”、“動(dòng)力設(shè)備基礎(chǔ)”、“儲(chǔ)罐基礎(chǔ)”等章節(jié)內(nèi)容和成果均來(lái)源于作者主持或參與的研究課題，在一定程度上體現(xiàn)了學(xué)科的前沿應(yīng)用。
本教材由西安石油大學(xué)的崔瑩擔(dān)任主編，西安石油大學(xué)的張煜敏、代建波和朱熹育擔(dān)任副主編，長(zhǎng)安大學(xué)的趙均海教授擔(dān)任主審。崔瑩負(fù)責(zé)統(tǒng)稿、定稿工作。具體編寫分工如下：崔瑩編寫前言及第一、三、十一章，張煜敏編寫第七、八、九章，代建波編寫第六、十章，朱熹育編寫第二、四、五章。長(zhǎng)江大學(xué)的計(jì)飛翔和成都理工大學(xué)的高涌濤參與了第三、十一章部分內(nèi)容的編寫。西安建筑科技大學(xué)的梅源參與了第二、五章部分內(nèi)容的編寫。長(zhǎng)安大學(xué)的王凌波參與了第八章部分內(nèi)容的編寫。
在本教材的編寫過(guò)程中，引用和參考了一些教材、文獻(xiàn)及論著，在此特向作者們表示衷心的感謝！
由于編者水平有限，書中不足和疏漏在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編 者
2016.5
1.1 概述 1
1.1.1 土與土力學(xué) 1
1.1.2 地基與基礎(chǔ) 2
1.2 土力學(xué)及基礎(chǔ)工程學(xué)科的發(fā)展概況 3
1.2.1 發(fā)展的脈絡(luò) 3
1.2.2 土力學(xué)與基礎(chǔ)工程的關(guān)系 5
1.3 本課程的主要內(nèi)容 5
1.3.1 教材的編寫特點(diǎn) 5
1.3.2 課程的學(xué)習(xí)要求 6
思考題 6
第二章 土的物理性質(zhì)及工程分類 7
2.1 土的生成 7
2.1.1 殘積土 8
2.1.2 坡積土 8
2.1.3 洪積土 9
2.1.4 沖積土 9
2.1.5 湖泊沉積土 11
2.1.6 海洋沉積土 11
2.1.7 冰積土 11
2.1.8 風(fēng)積土 11
2.2 土的組成 12
2.2.1 土中的固體顆粒 12
2.2.2 土中的水 15
2.2.3 土中的氣體 17
2.3 土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造 17
2.3.1 土的結(jié)構(gòu) 17
2.3.2 土的構(gòu)造 19
2.4 土的三相比例指標(biāo) 20
2.4.1 土的試驗(yàn)指標(biāo) 20
2.4.2 土的換算指標(biāo) 22
2.5 土的物理性質(zhì)指標(biāo) 25
2.5.1 無(wú)黏性土的物理性質(zhì)指標(biāo) 25
2.5.2 黏性土的物理性質(zhì)指標(biāo) 26
2.6 土的壓實(shí)性 30
2.7 地基土的工程分類 32
2.7.1 按土的顆粒級(jí)配或塑性指數(shù)分類 32
2.7.2 按土的特殊性質(zhì)分類 34
2.7.3 細(xì)粒土按塑性圖分類 35
思考題及習(xí)題 36
第三章 土的應(yīng)力計(jì)算與地基沉降計(jì)算 37
3.1 土的變形特性 37
3.2 有效應(yīng)力原理 37
3.3 地基中的應(yīng)力分布 38
3.3.1 均質(zhì)土中的自重應(yīng)力 38
3.3.2 成層土中的自重應(yīng)力 39
3.3.3 基礎(chǔ)底面附加壓力 40
3.3.4 地基中的附加應(yīng)力 43
3.4 地基的最終沉降量 58
3.4.1 分層總和法 59
3.4.2 相鄰荷載對(duì)地基沉降的影響 65
3.4.3 應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響 66
3.4.4 正常固結(jié)、超固結(jié)和欠固結(jié)的概念 66
3.4.5 正常固結(jié)土、超固結(jié)土與欠固結(jié)土的沉降計(jì)算 66
3.5 地基沉降與時(shí)間的關(guān)系 69
3.5.1 地基沉降與時(shí)間關(guān)系計(jì)算目的 69
3.5.2 地基沉降與時(shí)間關(guān)系的計(jì)算 69
3.5.3 地基沉降與時(shí)間經(jīng)驗(yàn)估算法 70
3.5.4 地基瞬時(shí)沉降、主固結(jié)沉降與次固結(jié)沉降 72
思考題及習(xí)題 75
第四章 土的抗剪強(qiáng)度與地基承載力 77
4.1 概述 77
4.2 土的極限平衡條件 78
4.2.1 土體中任一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài) 78
4.2.2 莫爾-庫(kù)侖破壞理論 79
4.2.3 土的極限平衡條件 80
4.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)試方法 83
4.3.1 直接剪切試驗(yàn) 83
4.3.2 三軸壓縮試驗(yàn) 86
4.3.3 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 88
4.3.4 十字板剪切試驗(yàn) 89
4.4 影響抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的因素 91
4.4.1 抗剪強(qiáng)度的來(lái)源 91
4.4.2 影響抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的各種因素 91
4.5 地基的承載力 92
4.5.1 地基變形的三個(gè)階段 92
4.5.2 地基破壞的三種形式 93
4.5.3 地基承載力概念 94
4.6 地基的臨塑荷載和臨界荷載 94
4.6.1 地基的臨塑荷載 94
4.6.2 地基的臨界荷載 97
4.6.3 臨塑荷載及臨界荷載公式說(shuō)明 97
4.7 地基的極限承載力 98
4.7.1 普朗德爾極限承載力理論 99
4.7.2 太沙基極限承載力理論 102
4.7.3 漢森極限承載力理論 104
思考題及習(xí)題 104
第五章 土壓力與土坡穩(wěn)定 107
5.1 概述 107
5.1.1 擋土墻的應(yīng)用與分類 107
5.1.2 土壓力的分類 109
5.1.3 影響土壓力的因素 110
5.2 靜止土壓力的計(jì)算 110
5.2.1 產(chǎn)生條件 110
5.2.2 計(jì)算公式 110
5.2.3 靜止土壓力的應(yīng)用 111
5.3 朗肯土壓力理論 112
5.3.1 無(wú)黏性土的土壓力 112
5.3.2 黏性土的土壓力 115
5.3.3 幾種常見情況下土壓力的計(jì)算 116
5.4 庫(kù)侖土壓力理論 122
5.4.1 無(wú)黏性土主動(dòng)土壓力 122
5.4.2 無(wú)黏性土被動(dòng)土壓力 127
5.5 擋土墻設(shè)計(jì) 128
5.5.1 擋土墻類型的選擇 128
5.5.2 擋土墻初定尺寸 129
5.5.3 擋土墻的穩(wěn)定性驗(yàn)算 129
5.5.4 墻后回填土的選擇 131
5.5.5 墻后排水措施 131
5.6 土坡穩(wěn)定性分析 132
5.6.1 土坡穩(wěn)定的作用 132
5.6.2 影響土坡穩(wěn)定的因素 133
5.6.3 簡(jiǎn)單土坡穩(wěn)定性分析計(jì)算 134
思考題及習(xí)題 137
第六章 淺基礎(chǔ) 139
6.1 概述 139
6.2 淺基礎(chǔ)的類型 142
6.2.1 擴(kuò)展基礎(chǔ) 142
6.2.2 柱下條形基礎(chǔ) 144
6.2.3 筏板基礎(chǔ) 144
6.2.4 箱形基礎(chǔ) 145
6.3 基礎(chǔ)的埋置深度 145
6.3.1 與建筑物有關(guān)的條件 145
6.3.2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件 146
6.3.3 相鄰建筑物的基礎(chǔ)埋深 147
6.3.4 地基土凍脹和融陷的影響 147
6.4 地基承載力驗(yàn)算 148
6.4.1 地基承載力設(shè)計(jì)值的確定 148
6.4.2 地基承載力特征值的修正 150
6.5 地基變形驗(yàn)算 151
6.5.1 地基變形驗(yàn)算的范圍 151
6.5.2 地基變形量計(jì)算 153
6.6 基礎(chǔ)底面尺寸的確定 155
6.6.1 按地基持力層的承載力計(jì)算基底尺寸 155
6.6.2 軟弱下臥層承載力驗(yàn)算 158
6.7 擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 160
6.7.1 無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 160
6.7.2 鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 161
6.8 柱下條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 168
6.8.1 柱下條形基礎(chǔ)的構(gòu)造要求 168
6.8.2 柱下條形基礎(chǔ)的內(nèi)力計(jì)算 169
6.8.3 柱下交叉條形基礎(chǔ) 174
6.9 筏形基礎(chǔ)與箱形基礎(chǔ) 178
6.9.1 筏形基礎(chǔ)的特點(diǎn)和構(gòu)造要求 178
6.9.2 筏形基礎(chǔ)的內(nèi)力計(jì)算 179
6.9.3 箱形基礎(chǔ)的特點(diǎn)和構(gòu)造要求 180
思考題及習(xí)題 181
第七章 深基礎(chǔ) 183
7.1 沉井基礎(chǔ) 183
7.1.1 概述 183
7.1.2 沉井的類型及一般構(gòu)造 184
7.1.3 沉井的施工 188
7.2 地下連續(xù)墻 194
7.2.1 概述 194
7.2.2 地下連續(xù)墻的類型及適用范圍 195
7.2.3 地下連續(xù)墻的接頭構(gòu)造 195
7.2.4 地下連續(xù)墻的施工 196
思考題 200
第八章 樁基礎(chǔ) 201
8.1 概述 201
8.1.1 樁基礎(chǔ)的形式及特點(diǎn) 201
8.1.2 樁基礎(chǔ)的適用范圍 202
8.2 樁及樁基礎(chǔ)的分類 204
8.2.1 按樁的承臺(tái)位置分類 204
8.2.2 按樁身材料分類 205
8.2.3 按樁的受力特性分類 206
8.2.4 按樁的施工方法分類 207
8.2.5 按樁的設(shè)置效應(yīng)分類 210
8.3 樁的承載力計(jì)算 211
8.3.1 單樁豎向極限承載力 211
8.3.2 單樁豎向容許承載力 213
8.3.3 單樁水平承載力 222
8.3.4 按樁身材料強(qiáng)度確定單樁承載力 224
8.3.5 樁的負(fù)摩阻力 226
8.4 樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算 229
8.4.1 樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)原則和步驟 229
8.4.2 樁基礎(chǔ)類型的選擇 229
8.4.3 樁基礎(chǔ)規(guī)格的擬定 230
8.4.4 樁的根數(shù)及平面布置 231
8.4.5 樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)實(shí)例 233
思考題及習(xí)題 235
第九章 地基處理 236
9.1 概述 236
9.1.1 地基處理的目的 236
9.1.2 地基處理的對(duì)象 237
9.1.3 地基處理的原則 238
9.1.4 地基處理規(guī)劃程序 239
9.1.5 地基處理的方法 239
9.1.6 復(fù)合地基 240
9.2 換填墊層法 242
9.2.1 換填墊層法及其適用范圍 242
9.2.2 墊層的主要作用 243
9.2.3 換填墊層的設(shè)計(jì) 243
9.3 振密、擠密法 246
9.3.1 強(qiáng)夯法 246
9.3.2 擠密砂石樁法 248
9.3.3 土樁、灰土樁、夯實(shí)水泥土樁法 250
9.4 排水固結(jié)法 252
9.4.1 排水固結(jié)法及其適用范圍 252
9.4.2 排水固結(jié)法的組成及功能 253
9.4.3 排水固結(jié)法的類型及應(yīng)用條件 254
9.4.4 堆載預(yù)壓法 254
9.5 化學(xué)加固法 256
9.5.1 化學(xué)漿液的基本特性 256
9.5.2 水泥土攪拌法 257
9.5.3 高壓噴射注漿法 262
9.6 加筋法 265
9.6.1 加筋法及適用范圍 265
9.6.2 土工合成材料 265
9.6.3 加筋土擋墻 268
9.6.4 錨桿 269
思考題 271
第十章 儲(chǔ)罐基礎(chǔ) 272
10.1 概述 272
10.1.1 儲(chǔ)罐的用途和分類 273
10.1.2 儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征 276
10.2 儲(chǔ)罐基礎(chǔ)類型及適用范圍 277
10.2.1 儲(chǔ)罐基礎(chǔ)類型 277
10.2.2 儲(chǔ)罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)選型 280
10.3 儲(chǔ)罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 281
10.3.1 儲(chǔ)罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則 281
10.3.2 儲(chǔ)罐環(huán)墻基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與計(jì)算 282
10.3.3 裝配式環(huán)墻基礎(chǔ) 289
10.3.4 護(hù)坡式基礎(chǔ) 290
10.3.5 護(hù)圈式基礎(chǔ) 291
10.3.6 儲(chǔ)罐基礎(chǔ)材料及構(gòu)造要求 291
10.4 儲(chǔ)罐地基承載力計(jì)算及變形驗(yàn)算 294
10.4.1 儲(chǔ)罐地基承載力計(jì)算 294
10.4.2 導(dǎo)致儲(chǔ)罐地基變形和傾斜的主要因素 295
10.4.3 地基中的應(yīng)力分析 296
10.4.4 地基變形計(jì)算 298
10.4.5 地基變形允許值 300
思考題及習(xí)題 302
第十一章 動(dòng)力設(shè)備基礎(chǔ) 304
11.1 概述 304
11.1.1 設(shè)計(jì)要求 304
11.1.2 動(dòng)力作用的類型 305
11.2 動(dòng)力設(shè)備基礎(chǔ)的類型 306
11.2.1 基本結(jié)構(gòu)類型 306
11.2.2 基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟 306
11.3 基礎(chǔ)的隔振與加固 307
11.3.1 基礎(chǔ)振動(dòng)的傳播 307
11.3.2 隔振的措施 310
11.3.3 常用隔振器 314
11.4 動(dòng)力設(shè)備基礎(chǔ)的不均勻沉降 314
11.4.1 飽和砂土的振動(dòng)液化 315
11.4.2 地基容許承載力的降低 315
11.4.3 基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理 315
11.5 常規(guī)游梁式抽油機(jī)基礎(chǔ) 316
11.5.1 抽油機(jī)基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)類型 316
11.5.2 基礎(chǔ)的安裝 318
11.5.3 游梁式抽油機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)例 318
11.6 叢式井聯(lián)動(dòng)主機(jī)基礎(chǔ) 324
11.6.1 基礎(chǔ)底面尺寸的確定 325
11.6.2 叢式井聯(lián)動(dòng)主機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 326
11.7 叢式井井架基礎(chǔ) 334
11.7.1 叢式井井架基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要求 334
11.7.2 叢式井聯(lián)動(dòng)采油機(jī)構(gòu)井架
基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 334
思考題及習(xí)題 342
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