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| 編輯推薦： |
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《土力学实验教程》是土木工程类本科生、研究生培养计划中的主干课程“土力学”“高等土力学”“非饱和土力学”的配套教材，除了介绍各类土力学实验的基本方法外，着重介绍土的基本物理性质和力学指标的概念。《土力学实验教程》配有实验视频、习题答案、数据处理电子表格，方便读者学习使用。
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| 內容簡介： |
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室内土力学实验是测量土体性质的最有效手段，是开展岩土工程实践和科研工作的基础。为了给岩土工程专业的学生和技术人员提供指导，《土力学实验教程》系统地阐述了室内土力学实验的原理和方法，并提供了相应的数据处理电子表格、实验数据分析案例、土力学实验教学视频，从而在实验方案制订、执行及数据分析等3个方面给从事土力学实验的人员提供切实可行的帮助。全书分为14章，主要包括3个方面的内容：① 土力学实验的基本原则和数据分析方法；② 土的基本物理性质实验，包括土的分类、实验试样的制备、土的物理特性实验、土的物理状态实验、固结实验、三轴实验、直剪实验、击实实验、渗透实验等；③ 一些土体复杂特性测量实验，包括非饱和土土水特征曲线、渗透系数函数测量实验、土体动三轴实验、土体微观孔隙结构测量实验等。 为了便于学生建立理论和实验之间的桥梁，每个章节对理论部分都配有适当的解释，用于阐明各土力学实验的基本假定、适用条件和应用场景。 本书可作为高等学校土木工程、水利工程、地质工程、农业工程等专业的土力学实验教材，也可作为大专院校相关专业的参考书及岩土工程技术人员的技术参考书。
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| 關於作者： |
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李旭，北京交通大学教授，博导，入选中组部青年拔尖人才计划。主要从事特殊土力学等方面的研究工作，曾获自然科学一等奖、广东省自然科学一等奖和首届“黄文熙-陈宗基”岩土力学青年奖。主持国家自然基金项目3项，发表SCI论文36篇、中文EI论文33篇，其中高被引论文2篇，获中国大坝工程学会第十届“汪闻韶”院士青年优秀论文奖（2020）等论文奖4项。目前担任国际土力学及岩土工程学会（ISSMGE）冻土工程技术委员会、堤坝工程技术委员会委员，中国土木工程学会工程风险与保险研究分会理事等职务。
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| 目錄：
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第1章 绪论 1
1.1 土力学实验的任务与意义 1
1.2 土力学实验的作用 2
1.3 现代室内土力学实验的主要内容 3
1.4 土力学实验的一般原则和流程 4
1.4.1 服务于岩土工程实践的土力学实验 5
1.4.2 服务于岩土工程科学研究的土力学实验 6
1.5 室内实验技术发展展望 19
1.6 习题 20
第2章 土体工程分类标准 21
2.1 粒组划分 21
2.2 液限与塑限 23
2.3 土的分类和代号 23
2.4 常用的土体分类 24
2.4.1 有机质土的判定 24
2.4.2 巨粒类土的分类 25
2.4.3 粗粒类土的分类 25
2.4.4 细粒类土的分类 26
2.5 土按简易鉴别分类法分类 29
2.6 土样描述 30
2.7 习题 31
第3章 土体试样制备 32
3.1 原状土样的采集 32
3.1.1 土样质量等级 32
3.1.2 取样工具 33
3.1.3 原状土样的采集方法 34
3.1.4 特殊土层的取土方法 37
3.1.5 钻孔中取样的一些要求 38
3.2 试样的制备 38
3.2.1 仪器设备 39
3.2.2 原状土试样的制备 39
3.2.3 扰动土试样的制备 41
3.2.4 关于试样制备的若干说明 45
3.3 试样的饱和 46
3.3.1 仪器设备 47
3.3.2 试样饱和步骤 47
3.3.3 关于试样饱和的几点说明 50
3.4 习题 50
第4章 土体基本物理特性实验 51
4.1 三相草图与三相指标 51
4.1.1 三相草图 51
4.1.2 三相指标 52
4.2 密度实验 54
4.2.1 环刀法 54
4.2.2 蜡封法 56
4.2.3 灌砂法 57
4.2.4 灌水法 61
4.3 比重实验 62
4.3.1 比重瓶法 63
4.3.2 浮力法 65
4.3.3 虹吸筒法 67
4.4 含水率实验 67
4.4.1 烘干法 68
4.4.2 酒精燃烧法 69
4.4.3 接触式土体含水率实时监测方法简介 69
4.4.4 非接触式土体含水率实时监测方法简介 73
4.5 颗粒分析实验 75
4.5.1 筛分法 75
4.5.2 密度计法 79
4.5.3 移液管法 85
4.6 颗粒分析实验数据处理的电子表格法 87
4.6.1 颗粒分析实验数据处理电子表格界面 87
4.6.2 数据处理过程 88
4.6.3 应用实例 89
4.7 习题 90
第5章 土体物理状态实验 92
5.1 界限含水率实验 93
5.1.1 液塑限联合测定法 93
5.1.2 缩限测定方法 96
5.2 相对密度实验 99
5.2.1 最小干密度实验 99
5.2.2 最大干密度实验 101
5.3 液塑限联合测定实验数据处理的电子表格法 103
5.3.1 操作说明 103
5.3.2 计算示例 104
5.4 习题 106
第6章 击实实验 107
6.1 压实原理 107
6.1.1 细粒土的压实性 107
6.1.2 无黏性土的压实性 108
6.2 仪器设备 109
6.3 操作步骤 110
6.3.1 土料准备 110
6.3.2 安装击实仪并分层击实 111
6.3.3 在其他含水率条件下重复击实实验 112
6.4 数据记录与处理 112
6.5 关于击实实验的讨论 113
6.5.1 压实功对击实结果的影响 113
6.5.2 粗粒土和巨粒土的最大干密度实验 114
6.6 习题 115
第7章 压缩固结实验 117
7.1 基本原理 117
7.1.1 土的压缩性 117
7.1.2 土的一维固结理论 119
7.2 实验仪器及实验步骤 120
7.2.1 实验仪器 120
7.2.2 实验步骤 121
7.2.3 注意事项 123
7.2.4 其他类型的固结实验 123
7.3 实验数据的记录及分析 124
7.3.1 压缩指标的计算 124
7.3.2 固结系数的求解 125
7.4 压缩固结实验数据处理的电子表格法 128
7.4.1 电子表格简介 129
7.4.2 土性参数与实验数据导入 131
7.4.3 固结实验电子表格法计算 132
7.4.4 压缩实验电子表格法计算 134
7.5 习题 136
第8章 直剪实验 137
8.1 实验原理与类型 137
8.1.1 直剪实验设备 137
8.1.2 直剪实验的类型 138
8.1.3 直剪实验的优缺点 139
8.1.4 土的渗透性对强度指标的影响 140
8.1.5 土体结构对其抗剪强度的影响 140
8.2 实验步骤 141
8.2.1 快剪实验 141
8.2.2 固结快剪实验 143
8.2.3 慢剪实验 143
8.2.4 砂土的直剪实验 144
8.2.5 四联动直剪实验 144
8.2.6 大型直剪实验 144
8.3 数据处理与记录 145
8.4 注意事项 146
8.5 直剪实验数据处理的电子表格法 148
8.5.1 电子表格简介 148
8.5.2 计算示例 150
8.6 习题 152
第9章 三轴剪切实验 153
9.1 理论基础 153
9.1.1 强度准则 153
9.1.2 三轴实验类型 155
9.1.3 3种实验强度指标之间的关系 156
9.2 仪器设备 158
9.2.1 常规三轴仪 158
9.2.2 其他配套设备 160
9.3 试样制备 161
9.3.1 试样尺寸 161
9.3.2 原状土试样制备 162
9.3.3 扰动土试样制备 163
9.3.4 正常固结土试样制备 164
9.3.5 砂类土试样制备 164
9.4 试样饱和 165
9.4.1 真空饱和法 165
9.4.2 水头饱和法 166
9.4.3 反压饱和法 166
9.4.4 二氧化碳置换饱和法 167
9.4.5 试样饱和度对实验结果的影响 167
9.5 试样的安装、固结与剪切 168
9.5.1 实验前的准备工作 168
9.5.2 不固结不排水剪实验（UU实验） 169
9.5.3 固结不排水实验（CU实验） 172
9.5.4 固结排水实验（CD实验） 173
9.5.5 剪切前阀门的状态与剪切速率 173
9.6 关于三轴实验的一些说明 174
9.6.1 注意事项 174
9.6.2 其他三轴实验类型简介 175
9.6.3 其他类型三轴仪简介 176
9.7 实验数据处理 178
9.7.1 计算公式 178
9.7.2 制图和强度指标求解 179
9.8 三轴实验数据处理的电子表格法 181
9.8.1 三轴实验数据分析的电子表格法 181
9.8.2 CD实验计算实例 185
9.8.3 CU实验计算实例 189
9.8.4 UU实验计算实例 193
9.9 基于三轴实验数据的UH模型参数标定 197
9.9.1 UH模型基本简介及参数物理意义 197
9.9.2 基于三轴实验数据标定UH模型参数电子表格法示例 202
9.10 基于三轴实验数据的CSUH模型参数标定 212
9.10.1 CSUH模型基本简介及参数物理意义 212
9.10.2 基于三轴实验数据标定CSUH模型参数电子表格法示例 216
9.10.3 基于多种实验数据标定CSUH模型参数电子表格法简介 223
9.11 习题 227
第10章 渗透实验 228
10.1 渗透系数的测定原理 228
10.1.1 常水头渗透实验 228
10.1.2 变水头渗透实验 229
10.1.3 渗透系数的影响因素 230
10.2 常水头渗透实验方法 230
10.2.1 仪器设备 230
10.2.2 实验步骤 230
10.2.3 实验记录与处理 232
10.3 变水头渗透实验方法 232
10.3.1 仪器设备 232
10.3.2 实验步骤 233
10.3.3 实验记录与数据处理 234
10.4 注意事项 234
10.5 常水头渗透实验数据处理的电子表格法 235
10.6 变水头渗透实验数据处理的电子表格法 238
10.7 习题 240
第11章 非饱和土土水特征曲线的测量 241
11.1 压力板法 243
11.1.1 测量原理 243
11.1.2 仪器设备 244
11.1.3 实验步骤 245
11.1.4 实验记录及结果整理 246
11.1.5 注意事项 246
11.1.6 应用实例 247
11.2 滤纸法 248
11.2.1 测量原理 248
11.2.2 仪器设备 248
11.2.3 标定滤纸含水率?基质吸力关系曲线 249
11.2.4 实验步骤 250
11.2.5 实验记录及结果整理 252
11.2.6 应用实例 252
11.3 露点水势仪法 253
11.3.1 测量原理 254
11.3.2 仪器设备 254
11.3.3 实验步骤 255
11.3.4 实验记录及结果整理 256
11.3.5 注意事项 257
11.3.6 应用实例 257
11.4 土水特征曲线的联合快速测量方法 258
11.5 习题 260
第12章 非饱和土渗透系数的测量 261
12.1 湿润锋前进法 261
12.1.1 测定原理 261
12.1.2 仪器设备 263
12.1.3 实验步骤 264
12.1.4 实验记录及结果整理 265
12.1.5 应用实例 265
12.2 瞬时剖面法 267
12.2.1 测定原理 267
12.2.2 实验装置和步骤 268
12.2.3 数据分析 269
12.3 注意事项 270
12.4 宽饱和度范围内的渗透系数联合测量方法 270
12.4.1 基本思路 270
12.4.2 案例分析 271
12.5 习题 273
第13章 振动三轴实验 274
13.1 动三轴实验发展历程及实验原理 274
13.1.1 动三轴实验发展历程 274
13.1.2 动三轴实验原理 275
13.2 理论基础 276
13.2.1 循环荷载下土体典型响应 276
13.2.2 土的动应力?动应变关系 279
13.2.3 动剪切模量和阻尼比 280
13.2.4 动强度 284
13.2.5 液化判定 285
13.3 实验方法 287
13.3.1 仪器设备 287
13.3.2 试样制备、饱和、安装、固结与加载 288
13.3.3 振动三轴实验类型 290
13.3.4 动强度（抗液化强度）实验（不排水动三轴实验） 291
13.3.5 动力变形特性实验（以固结不排水实验为例） 291
13.3.6 动力残余变形特性实验（排水动三轴实验） 292
13.4 计算结果 293
13.5 数据处理 294
13.5.1 动强度（抗液化强度） 294
13.5.2 动模量与阻尼比 295
13.5.3 动力残余变形 297
13.6 应用实例 298
13.6.1 实验土样 298
13.6.2 实验步骤与方案 299
13.6.3 动剪切模量原始数据与数据分析 300
13.7 习题 301
第14章 土体微观结构测量实验 303
14.1 水银压入实验 303
14.1.1 水银压入实验的基本原理 303
14.1.2 采用冷冻干燥法制备水银压入实验所需的干燥土样 305
14.1.3 水银压入实验的实验步骤 305
14.1.4 水银压入实验的注意事项 308
14.2 核磁共振实验 309
14.2.1 核磁共振的基本原理 309
14.2.2 核磁共振的实验步骤 315
14.2.3 核磁共振实验的数据分析案例 319
14.2.4 核磁共振实验的注意事项 321
14.3 习题 329
附录A 不同等级土样要求的取样工具和方法 330
附录B 水的黏滞系数表 331
附录C 密度计法中的温度校正值 332
附录D 密度计法中的土粒相对密度校正值 333
附录E 视频资源索引表 334
参考文献 337
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| 內容試閱：
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土力学是高等院校土木工程、水利水电工程、地下工程、道路与铁道工程及环境工程等专业的一门重要专业基础课程，具有很强的实践性。在土力学课程教学中主要包括理论教学和实验教学两个部分，其中土力学实验占有相当重要的基础地位，通过土力学实验教学能够加强学生对基本概念、基本原理的理解和应用，培养学生了解实验仪器、掌握实验技能、整理实验成果和编写实验报告的能力，同时引导学生深入开展创新性实践活动。
本书是土木工程类本科生、研究生培养计划中的主干课程“土力学”“高等土力学”“非饱和土力学”的配套教材，除了介绍各类土力学实验的基本方法外，着重介绍土的基本物理性质和力学指标的概念。全书分为14章，分别介绍了土的分类、实验试样的制备、土的物理特性实验、土的物理状态实验、击实实验、固结实验、直剪实验、三轴实验、渗透实验、非饱和土的土水特征曲线和渗透系数函数测量实验、动三轴实验等。鉴于不同专业土力学实验依据的规程存在一定的差异，而“土力学”课程面向土木类、水利类等专业开设，因此，本实验教材的基本实验方法主要依据现行国家标准《土的工程分类标准》（GB/T 50145—2007）和《土工试验方法标准》（GB/T 50123—2019）编制而成。
为了保持实验课程与理论课程的无缝衔接，也为了使学生能更好地理解和掌握每一种实验项目，每个章节对理论部分配有适当的解释，同时提供实验教学视频，便于学生参考学习。
此外，从实验数据得到土体参数是土力学数据处理的重要一环，为此本书还配套了各种实验的自动化处理电子表格。由于基于实验数据得到本构模型参数是一件非常重要的工作，而北京航空航天大学姚仰平教授等学者建立的UH和CSUH模型是当前弹塑性本构模型中具有代表性的模型，因此本书针对如何基于土力学实验数据确定UH和CSUH模型参数进行了专门的介绍，以便读者学习和使用。
本书由北京交通大学李旭、刘丽、陈立宏，清华大学王睿，重庆交通大学吴礼舟等人编写完成。在编写过程中得到了中国水利水电科学研究院陈祖煜院士、清华大学张建红教授、中国人民解放军陆军勤务学院陈正汉教授、上海大学孙德安教授、北京交通大学李涛教授、天津大学雷华阳教授、北京交通大学杜赛朝博士等的指正和支持，在此表示由衷的感谢！
感谢北京交通大学岩土工程系、北京交通大学土木工程实验中心、北京交通大学出版社和郑州拓路网络科技有限公司的支持和帮助。感谢朱丙龙博士，感谢他编制了UH和CSUH模型参数标定电子表格。感谢郑双飞、赵煜鑫、刘阿强、王麒、张栋、李晓康、王祥、王昊、张志远、于策、石硕、唐悦诗等研究生在本书编写过程中给予的帮助。
本书中少量图片和推荐视频链接来自互联网不知名的作者，版权归原作者所有，在此诚挚感谢这些作者的分享。如有侵权，请和我们联系，我们将及时改正，敬请谅解。
为方便读者交流，我们特建立了 QQ 群，欢迎感兴趣的朋友进群交流（QQ 群号：586061308）。由于水平有限，本书中肯定有不妥或不完善的地方，敬请广大读者给予批评和指正。欢迎热心读者将宝贵意见发送至geo_bjtu@163.com。
李 旭
2022年12月18日
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