非饱和土力学PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

非饱和土力学PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

绪论3

第1章 非饱和土状态3

1.1非饱和土现象3

1.1.1非饱和土力学的定义3

1.1.2非饱和土力学的跨学科属性4

1.1.3非饱和土现象的分类5

1.2本书内容与撰写结构7

1.2.1章节结构7

1.2.2“岩土力学”与“环境岩土工程”课程内容选学建议8

1.3大自然与工程中的非饱和土9

1.3.1水循环中的非饱和土9

1.3.2全球化的气候因素9

1.3.3非饱和带与土的形成12

1.3.4工程实践中的非饱和土15

1.4含水量、孔隙压力与应力的垂直分布16

1.4.1非饱和状态下的应力16

1.4.2饱和土含水量与应力的垂直分布：概念性图示16

1.4.3非饱和土含水量与应力的垂直分布：概念性图示17

1.4.4应力分析方法18

1.5状态变量、材料变量与本构定律20

1.5.1现象预测20

1.5.2状态变量——水头22

1.5.3状态变量——有效应力24

1.5.4状态变量——净法向应力25

1.6土中水的吸力与势能26

1.6.1土体总吸力26

1.6.2孔隙水势能26

1.6.3土体吸力单位29

1.6.4吸力形式与土-水特征曲线30

本章习题33

第Ⅰ部分 基本原理37

第2章 材料变量37

2.1气体和水的物理性质37

2.1.1非饱和土的多相体系37

2.1.2干燥空气的密度37

2.1.3水的密度39

2.1.4气体和水的黏滞性41

2.1.5流动方式42

2.2分压力与相对湿度44

2.2.1非饱和土力学中的相对湿度44

2.2.2气体组分与分压力44

2.2.3自由水与气体的平衡45

2.2.4孔隙水与气体的平衡47

2.2.5相对湿度48

2.2.6露点49

2.3潮湿气体的密度50

2.3.1水蒸气对空气密度的影响50

2.3.2潮湿空气密度公式51

2.4表面张力55

2.4.1表面张力的来源55

2.4.2穿过水-气交界面产生的压降58

2.5水的空化60

2.5.1空化与沸腾60

2.5.2静态大气压力62

2.5.3空化压力64

本章习题65

第3章 相界面平衡67

3.1气体在水中的溶解度67

3.1.1亨利定律67

3.1.2温度相关性68

3.1.3体积溶解系数69

3.1.4亨利定律常数与体积溶解系数70

3.1.5蒸汽作用的修正71

3.1.6质量溶解系数72

3.2气体-水-固体交界面72

3.2.1两个水滴之间的平衡72

3.2.2气体-水-固体交界面的平衡73

3.2.3接触角74

3.2.4非饱和土中的气体-水-固体交界面76

3.3蒸汽压降低效应78

3.3.1开尔文公式的意义78

3.3.2开尔文公式的推导79

3.3.3毛细冷凝82

3.4土-水特征曲线85

3.4.1土体吸力与土中水85

3.4.2毛细管模型85

3.4.3接触球模型87

3.4.4小结91

本章习题92

第4章 毛细现象95

4.1杨-拉普拉斯方程95

4.1.1三维弯液面95

4.1.2毛细管的静水平衡97

4.2毛细上升高度98

4.2.1管内毛细上升现象98

4.2.2毛细水带模型100

4.2.3理想土的毛细上升现象101

4.2.4实际土的毛细上升现象102

4.3毛细上升速率104

4.3.1从饱和渗透系数推导的表达式104

4.3.2从非饱和渗透系数推导的表达式105

4.3.3试验验证107

4.4毛细孔径分布110

4.4.1理论基础110

4.4.2孔隙几何形状111

4.4.3孔径分布计算步骤114

4.5吸应力118

4.5.1两球状颗粒之间的作用力118

4.5.2透镜形水里的压力119

4.5.3毛细作用产生的有效应力120

4.5.4有效应力参数与含水量的关系122

本章习题123

第Ⅱ部分 应力现象127

第5章 应力状态127

5.1非饱和土中的有效应力127

5.1.1宏观力学概念127

5.1.2微观力学概念128

5.1.3非零接触角的两球状颗粒之间的应力128

5.1.4孔隙压力状态132

5.2滞后作用133

5.2.1滞后作用机理133

5.2.2“墨水瓶”滞后作用135

5.2.3接触角滞后作用136

5.2.4土-水特征曲线中的滞后作用136

5.2.5有效应力参数的滞后作用137

5.2.6吸应力特征曲线的滞后作用139

5.3应力张量表示形式141

5.3.1净法向应力、基质吸力与吸应力张量141

5.3.2非饱和土中的应力张量：概念性图示143

5.4轴平移法的应力控制147

5.4.1轴平移法的基本原理147

5.4.2气体-水-高进气值材料系统的平衡148

5.4.3气体-水-高进气值材料土体系统的平衡149

5.4.4高进气值材料的特征曲线149

5.4.5应力变量控制试验150

5.5应力图解152

5.5.1净法向应力与基质吸力的表示方式152

5.5.2有效应力的表示方式156

本章习题159

第6章 抗剪强度161

6.1扩展的莫尔-库仑准则161

6.1.1饱和土的莫尔-库仑准则161

6.1.2非饱和土抗剪强度的试验观察162

6.1.3扩展的莫尔-库仑准则166

6.1.4用主应力表示的扩展莫尔-库仑准则169

6.2扩展莫尔-库仑准则的抗剪强度参数170

6.2.1三轴试验结果分析170

6.2.2直剪试验结果分析172

6.3有效应力与莫尔-库仑准则174

6.3.1扩展莫尔-库仑准则包线的非线性特征174

6.3.2有效应力方法176

6.3.3破坏状态下χ参数的测定177

6.3.4φb与χf的协调178

6.3.5有效应力作为一个强度状态变量的有效性180

6.4莫尔-库仑准则中的抗剪强度参数182

6.4.1直剪试验结果分析182

6.4.2三轴试验结果分析183

6.5破坏包线的统一表达式184

6.5.1非饱和土中具特征作用的毛细黏聚力184

6.5.2毛细黏聚力值的确定187

6.5.3小结192

本章习题192

第7章 吸力与土压力垂直分布195

7.1稳流状态下吸力与含水量的垂直分布195

7.1.1非饱和土中的吸力状态195

7.1.2基质吸力垂直分布的解析解196

7.1.3典型土类的水文参数198

7.1.4典型土类内基质吸力的垂直分布199

7.1.5典型土类内含水量的垂直分布200

7.2稳定流下有效应力参数与应力垂直分布204

7.2.1有效应力参数χ的垂直分布204

7.2.2吸应力垂直分布及参数范畴204

7.2.3典型土类吸应力的垂直分布209

7.2.4小结212

7.3静止土压力212

7.3.1广义胡克定律212

7.3.2静止土压力系数的垂直分布213

7.3.3张裂缝深度215

7.4主动土压力218

7.4.1非饱和土莫尔-库仑破坏准则218

7.4.2朗肯主动破坏状态219

7.4.3吸应力为常量时的主动土压力垂直分布221

7.4.4吸应力为变量时的主动土压力垂直分布223

7.4.5具有张裂缝的主动土压力垂直分布225

7.5被动土压力226

7.5.1朗肯被动破坏状态226

7.5.2吸应力为常量时的被动土压力垂直分布228

7.5.3吸应力为变量时的被动土压力垂直分布229

7.5.4小结232

本章习题233

第Ⅲ部分 流动现象237

第8章 稳定流237

8.1水流与气流的驱动机制237

8.1.1水流势能237

8.1.2气流机理237

8.1.3孔隙水流与孔隙气流状态238

8.1.4稳定水流定律239

8.2渗透率与渗透系数240

8.2.1渗透率与传导率240

8.2.2大小、变化范围与尺度效应241

8.3渗透系数函数242

8.3.1渗透系数函数的概念模型242

8.3.2渗透系数函数的滞后作用243

8.3.3相对传导率245

8.3.4土体类型的影响246

8.4毛细隔离带248

8.4.1自然与人工的毛细隔离带248

8.4.2平坦毛细隔离带249

8.4.3倾斜毛细隔离带251

8.5稳定入渗与蒸发254

8.5.1水平入渗254

8.5.2垂直入渗与蒸发255

8.6稳定蒸汽流动261

8.6.1蒸汽流动的菲克定律261

8.6.2温度与蒸汽压的变化261

8.6.3蒸汽密度梯度262

8.7稳定气体在水中的扩散264

8.7.1理论基础264

8.7.2轴平移系统中的气体扩散266

本章习题267

第9章 瞬态流269

9.1孔隙液体流动原理269

9.1.1质量守恒原理269

9.1.2瞬态饱和流270

9.1.3瞬态非饱和流271

9.2入渗率274

9.2.1瞬态水平入渗274

9.2.2瞬态垂直入渗276

9.2.3垂直入渗的瞬态含水量分布278

9.3瞬态吸力与含水量的垂直分布280

9.3.1瞬态吸力与含水量的重要性280

9.3.2瞬态非饱和流的解析解280

9.3.3瞬态非饱和流的数值模型286

9.4孔隙气体流动原理288

9.4.1可压缩气体质量守恒原理288

9.4.2孔隙气流的控制方程289

9.4.3气流方程的线性化290

9.4.4大气压力的正弦波动291

9.5大气压泵作用分析293

9.5.1大气压泵作用293

9.5.2理论框架293

9.5.3时间序列分析294

9.5.4气体渗透率的确定296

本章习题300

第Ⅳ部分 材料变量测量与模拟305

第10章 吸力测量305

10.1测量技术概览305

10.2张力计307

10.2.1高进气值材料性质307

10.2.2张力计测量原理308

10.3轴平移技术309

10.3.1平衡测量试验与孔隙水抽取试验309

10.3.2压力板装置310

10.3.3Tempe压力室312

10.4电/热传导传感器314

10.5湿度测量技术315

10.5.1总吸力与相对湿度315

10.5.2热电偶干湿计316

10.5.3冷镜湿度计321

10.5.4聚合物电阻/电容传感器322

10.6湿度控制技术323

10.6.1等压湿度控制法324

10.6.2双压湿度控制法325

10.7滤纸技术328

10.7.1滤纸测量原理328

10.7.2校准与测试步骤329

10.7.3滤纸法的准确性、精度与性能331

本章习题335

第11章 渗透系数的测量337

11.1测量技术概览337

11.2稳定状态测量技术337

11.2.1常水头法337

11.2.2常流量方法340

11.2.3离心法344

11.3瞬态流动的测量技术347

11.3.1水力扩散系数347

11.3.2水平入渗方法347

11.3.3溢出法350

11.3.4瞬时剖面法352

本章习题358

第12章 吸力与渗透系数模型359

12.1土-水特征曲线模型359

12.1.1土-水特征曲线模型参数359

12.1.2 Brooks-Corey（BC）模型361

12.1.3 van Genuchten（VG）模型363

12.1.4 Fredlund-Xing （FX）模型367

12.2渗透系数模型370

12.2.1经验与宏观模型370

12.2.2统计模型374

本章习题381

参考资料383

索引397