1、岩 土 工 程 的 回 顾 与 前 瞻A R evie w an d P rospect of G eotech nical E n gineerin g高 大 钊 主 编E dited by Gao D azhao 孙 钧 主 审Revie w ed by Sun Jun人 民 交 通 出 版 社T he Peoples Co m m unications Press内 容 提 要本 书 是 一 部 科 学 技 术 史 研 究 方 面 的 文 献 性 著 作 ,对 岩 土 工 程 学 科 在 20 世 纪 的 形 成 与 发 展 历 史 进 行 了 比较 系 统、 全 面 的 分 析研 究
2、,详 尽 地介 绍 了 岩 土 工 程 的 技 术 成 就以 及 在 国 民 经 济 中 的 作 用 ,展 示 了 岩 土工 程 学 科发 展 的 历 程 并 探 讨 了 在 21 世 纪 的 可 能 发 展 趋 势 。 参 与 撰 写 的 近 30 位 作 者 都 是 我 国 岩 土 工 程 各 个 领 域 中 的学 术 带 头 人 和 技 术 骨 干 ,根 据 他 们 亲 身 实 践 的 经 验 ,在 近 千 份 文 献 资 料 的 基 础 上 以 自 己 的 见 地 撰 述 成 书 ,具 有 一 定 的 史 料 价 值 。全书 共 分 十 三 章 ,80 余 万 字 ,内 容 包 括 岩
3、 土 工 程 概 述、 岩 土 工 程 学 科 的 发 展 历 史 、 岩 土 工 程 勘 察 、 岩 石 地 基 、 岩 石 边 坡 、 岩 石 洞 室 、 地 基 基 础 设 计 理 论、 地 基 处 理 、 基 础 工 程 施 工、 特 殊 土 地区 的 岩 土 工 程 、 各 类 工 程 建 设 中 的 岩土 工 程 、 岩 土工 程 标 准 化 、 21 世 纪 发 展 态 势 。本书 是 从 事 岩 土 工 程 勘 察 、 设 计 、 施 工 、 教 学 和 研 究 工 作 的 人 员 必 备的 文 献 工 具 书 ,也 可 作 为 土 木 工 程 、 岩 土 工 程 专 业 的
4、本 科 和 研 究 生 的 教 学 参 考 用 书 。Y antu Gongcheng de H uigu yu Qianzhan岩 土 工 程 的 回 顾 与 前 瞻高 大 钊 主 编 Edited by Gao Dazhao孙 钧 主 审 Reviewed by Sun Jun插 图 设 计 : 正 文 设 计 :王 静 红 责 任 校 对 :刘 高 彤人 民 交 通 出 版 社 出 版 发 行 ( 1 00 0 13 北 京 和 平 里 东 街 1 0 号 ) 各 地 新 华 书 店 经 销印 刷 厂 印 刷1开 本 : 78 7 1 0 92 1 6 印 张 : 字 数 : 千2 0
5、01 年 6 月 第 1 版2 0 01 年 6 月 第 1 版 第 1 次 印 刷 印 数 : 0 00 1 4 00 0 册 定 价 :5 6 . 00 元IS B N 7-11 4- - 岩 土 工 程 的 回 顾 与 前 瞻 撰 写 分 工第 一 章 高 大 钊 史 佩 栋 第 二 章 史 佩 栋 高 大 钊 第 三 章 高 大 钊第 四 章 周 维 垣 戚 筱 俊 第 五 章 傅 冰 骏 徐 书 林 第 六 章 朱 维 申第 七 章 高 大 钊 赵 春 风第 八 章 叶 观 宝 包 承 纲 叶 柏 荣第 九 章 史 佩 栋第 十 章 第 一 节 顾 安 全第 二 节 刘 特 洪第 三
6、 节 牛 富 俊 马 巍 何 平 第 四 节 陈 广 庭 姚 正 毅第 十 一 章 第 一 节 胡 中 雄第 二 节 周 维 垣第 三 节 周 锡 九 秦 凇 君 第 四 节 魏 汝 龙第 五 节 蒋 树 屏 郑 治 第 六 节 陆 士 良第 七 节 郑 颖 人 第 十 二 章 高 大 钊 第 十 三 章 龚 晓 南 名 词 索 引 高 大 钊 史 佩 栋 人 名 索 引 高 大 钊 岩 土 工 程 的 回 顾 与 前 瞻 编 辑 委 员 会孙 钧 史 佩 栋 高 大 钊 赵 春 风 曲 乐1List of A uthorsC hapter 1 Gao D azhao Shi Peidong
7、C hapter 2 Shi Peidong G ao Dazhao C hapter 3 Gao D azhaoC hapter 4 Zhou W eiyuan Qi Xiaojun C hapter 5 Fu Bingjun X u ShulinC hapter 6 Zhu W eishenC hapter 7 Gao D azhao Zhao C hunfengC hapter 8 Y e G uanbao Bao Chenggang Y e Borong C hapter 9 Shi PeidongC hapter 10 10.1 G u A nquan10.2 Liu Tehong1
8、0.3 Niu F ujun M a W ei H e Ping10.4 Chen G uangting Yao Zhengyi C hapter 11 11.1 H u Zhongxiong11.2 Zhou W eiyuan11.3 Zhou Xijiu Qin Songjun11.4 W ei R ulong11.5 Jiang Shuping Zheng Z hi11.6 Lu Shiliang11.7 Zheng Yingren C hapter 12 G ao DazhaoC hapter 13 G ong XiaonanSubject Index Gao Dazhao Shi P
9、eidong N a m e Index Gao D azhaoE ditorial Co m mitteeSun Jun Shi Peidong Gao D azhao Zhao C hunfeng Q u Le2前 言岩 土 工 程 学 是 土 木 工 程 的 重 要 分 支 ,是 一 门 涵 盖 工 程 地 质 学 、 土 力 学 、 岩 石 力 学 、 基 础 工 程 和 地 下 工 程 的 综 合 性 学 科 , 是 在 20 世 纪 发 展 并 不 断 成 熟 起 来 的 。 太 沙 基 的 第 一 部 经 典 著 作 土 力 学 在 1925 年 出 版 , 被 认 为 是 近
10、代 土 力 学 的 开 端 ;第 二 次 世 界 大 战 以 后 , 国 际 上 出 现 了 一 个 相 对 稳 定 的 和 平 环 境 ,许 多 国 家 都 致 力 于 振 兴 经 济 , 大 规 模 的 工 程 建 设 实 践 推 动 了 土 力 学 的 进 步 ,岩 石 力 学 也 相 应 地 在 这 个 时 期 形 成 与 发 展 。 因 而 , 以 土 力 学 和 岩 石 力 学 为 基 础 理 论 的 基 础 工 程 和 地 下 工 程 的 设 计 理 论 与 施 工 技 术 也 受 到 了 巨 大 的 推 动 。 1948 年 英 国 岩 土 工 程 杂 志 创 刊 及 以 后
11、1974 年 美 国 土 木 工 程 师 协 会 的 土 力 学 与 基 础 工 程 杂 志 更 名 为 岩 土 工 程 杂 志 , 被 视 为 岩 土 工 程 学 科 逐 步 得 到 工 程 界 和 学 术 界 公 认 的 标 志 。 在 新 中 国 成 立 以 来 的 50 年 中 ,我 国 岩 土 工 程 建 设 事 业 从 小 到 大 , 得 到 了 迅 速 的 发 展 ,在 现 代 化 建 设 中 发 挥 了 重 要 作 用 , 取得 了 许 多 重 大 的 技 术 成 果 。 特 别 在 1979 年 创 刊 了 岩 土 工 程 学 报 和 1982 年 相 继 创 刊 岩 石 力
12、 学 与 工 程 学 报 以 来 的 20 年 中 ,我 国 岩 土 力 学 与 工 程 界 的 学 术 水 平 和 技 术 成 就 更 为 举 世 所瞩 目 ,在 国 际 交 流 中 获 得 了 同 行 的 普 遍 赞 誉 。在 21 世 纪 来 临 之 际 , 回 顾 本 世 纪 岩 土 工 程 学 科 的 成 熟 与 发 展 历 程 , 展 示 并 总 结 我 国 岩 土工 程 在 其 各 个 主 要 领 域 的 学 术 进 展 和 技 术 成 就 , 进 而 探 讨 21 世 纪 岩 土 工 程 发 展 的 主 要 方 向 , 无 论 对 于 学 术 研 究 或 工 程 建 设 , 以
13、 及 青 年 岩 土 工 程 人 才 的 培 养 , 都 具 有 十 分 重 要 的 意 义 。 为此 ,我 们 组 织 了 本 书 的 撰 写 。 本 书 的 侧 重 点 在 于 总 结 当 前 国 内 外 重 大 技 术 成 果 , 同 时 瞻 望 今 后 一 个 时 期 将 可 预 期 的 新 进 展 ,以 工 程 技 术 为 主 线 , 兼 及 理 论 与 方 法 。 本 书 选 材 的 原 则 是 学 术 上 具 有 较 高 价 值 、 工 程 建 设 上 具 有 重 大 经 济 意 义 的 技 术 成 就 , 以 及 对 学 科 建 设 和 发 展 起 推 动 作 用 的 研 究
14、成 果 。 众 所 周 知 ,岩 土 工 程 是 一 门 既 富 理 论 内 涵 而 又 实 践 性 非 常 强 的 综 合 性 、 边 缘 性 学科 ,融 合 诸 家 之 长 为 我 所 用 , 并 在 工 程 实 践 中 求 得 发 展 ,其 成 果 对 工 程 建 设 具 有 极 其 重 大 的 、 现 实 的 技 术 经 济 价 值 。 因 此 ,本 书 特 别 重 视 体 现 岩 土 工 程 技 术 进 步 的 资 料 收 集 与 分 析 , 从 理 论 与 实 际 的 结 合 上 阐 明 岩 土 力 学 与 工 程 的 基 本 原 理 以 及 其 对 社 会 进 步 的 重 要 作
15、 用 。 本 书 采 用 论 述 体 进 行 撰 述 ,坚 持 实 事 求 是 的 文 风 , 对 学 术 上 有 争 议 的 问 题 ,努 力 做 到 充 分 反 映 各 家 之 说 , 并 务 求 严 谨 、 务 实 、 客 观 、 公 正 。为 了 充 分 反 映 在 本 学 科 领 域 各 个 方 面 的 成 就 , 我 们 邀 约 了 国 内 岩 土 力 学 与 工 程 界 许 多 著名 专 家 参 加 撰 写 ,使 本 书 能 在 较 高 层 次 上 努 力 反 映 各 方 面 的 特 色 。 有 许 多 专 家 虽 然 无 暇 参 与 , 但 都 慷 慨 提 供 了 许 多 宝
16、贵 的 资 料 和 建 议 ,使 本 书 内 容 更 为 翔 实 、 精 彩 , 在 此 一 并 表 示 深 切 的 谢 意 。本 书 共 分 十 三 章 ,约 80 余 万 字 。 主 要 由 三 方 面 的 内 容 所 组 成 : 一 是 关 于 岩 土 工 程 的 历 史与 未 来 的 发 展 势 态 ;二 是 关 于 岩 土 工 程 各 主 要 方 面 的 基 本 设 计 理 论 与 施 工 技 术 ; 三 是 在 各 个 工 程 建 设 领 域 和 各 种 特 殊 岩 土 地 质 环 境 中 ,岩 土 工 程 的 成 就 与 发 展 。 力 求 从 多 个 侧 面 比 较 全 面而
17、系 统 地 反 映 岩 土 工 程 的 现 在 和 未 来 。 但 限 于 我 们 的 阅 历 与 水 平 ,内 容 上 定 会 有 不 少 疏 漏 , 观点 上 也 可 能 有 谬 误 不 当 之 处 ,恳 请 广 大 读 者 批 评 指 正 。1Fore w ordGeotechnical E ngineering is an im portant branch of civil engineering,and in the m eantim e a co m prehensive discipline of study covering E ngineering G eology, So
18、il M echanics, Rock M echanics, Foundation E ngineering,and U nderground E ngineering as w el . D uring the 20th century it is w el developed and m atured. K arl T ezaghis first classical book entitled Soil M echanics and published in 1925,is regarded as the da w ning of m odern soil m echanics. T h
19、ere has been a relatively stable peace environ m ent in the w orld since the end of the W orld W ar II. M any countries devote the m- selves to vitalize their national econo m y,large-scale construction works give a vigorous push to the develop m ent of Soil M echanics, w hile Rock M echanics e m er
20、ges and develops also in this period. As a consequence, design theories and construction T echniques of foundation and underground engi- neering on the basis of soil mechanics and rock m echanics are greatly propel ed. T he Journal Geotechnique started its publication in England fro m 1948,and the J
21、ournal of Soil M echanics and Foundation E ngineering Division of A m erican Society of Civil E ngineers changed its na m e to Jour- nal of Geotechnical E ngineering Division in 1974. T hese tw o events signify that our professional and acade mic circles gradual y accept G eotechnical Engineering as
22、 a branch of science of discipline of study.For m ore then fifty years since the founding of the Peoples Republic of China,geotech- nical undertakings in C hina have been rapidly developing fro m s m al to large scale. Geotechnical engineering plays a significant role in our m odernization construct
23、ion and wins briliant achieve- m ents in scientific research. Especial y for the recent 20 years, Chinese Journal of G eotechnical E n- gineering started its publication fro m 1979,and C hinese Journal of Rock M echanics and E ngineer- ing began to issue fro m 1982. O ur acade mic level and technica
24、l achieve m ent in geotechnical engi- neering have attracted the gaze of the w orld and alw ays receive favorable co m m ents and evaluation fro m international acade mic exchanges.As the 21st century is co ming,it is of great im portance to revie w the course of m aturing and develop m ent of geote
25、chnical engineering,to su m m arize our acade mic advances and technical ac- co m plish m ents during the 20th century,as w el as to inquire about the m ain trends in the 21stcen- tury, not only in consideration of acade mic research and construction,but also for the cultivation of young professiona
26、ls. So, w e organized the writing of this book. A nd the book lays e m phasis upon su m m arizing the m ajor technical acco m plish m ents at ho m e and abroad today and looking for ward to advances in the near future. T he book takes engineering techniques as its key links, m ean w hile paying atte
27、ntion to their theories and m ethods. T he principle of selecting m aterials for this book is to adopt innovative vie ws of higher acade mic values and technical achieve m ents of greater econo m- ic benefit to engineering constuction,in additon to research fruits that can ef ectively pro m ote the
28、building and develop m ent of this discipline.It is w el kno w n that geotechnical engineering is a dis- cipline of study rich in theoreticalinvolve m ent and strong in practicality.It is a co m prehensive and2frontier science that m akes use of strong points of others and develops through practice.
29、 Its achieve m ents have significant and realistic technical-econo mical value to engineering construction. T herefore this book plays special attention to col ect and analyses those m aterials that e m body the progress of geotechnical engineering and the basic principles of geotechnical engineerin
30、g and their influence on the progress of society are expounded through integrating theories with practice.In writing or state m ent, we persist in taking the rule of seeking truth fro m facts such that different view s are ful y expressed for issues in dispute. W e do apply the principle to be exact
31、,practical ob- jective and fair.W ith an aim to reflect ful y the achieve m ents in al of this discipline, we invited a nu m ber of fa m ous experts fro m geotechnical m echanics and engineering circles to participate in this book so as to m ake it represent in al features at a higher level. Althoug
32、h so me of the m had no tim e to spare,they generously us with so m any valuable m aterials and suggestions, m aking this book m ore concrete,accurate and nice. W e are m uch obliged to al of the m.T his book contains 13 chapters,approxim ately 800 000 C hinese characters. Sim ply speaking, it consi
33、st of three parts. T he first part with the hystorical develop m ents and trend in the future of geotechnical engineering. T he second part with the essential design theories and construction tech- niques of geotechnical engineering. W hile the third part m ainly with the achieve m ents and devel- o
34、p ments in different fields of w orks under special geotechnical and geological environ m ent. T he anthors strive to reflect our state-of-art and future prospect of geotechnical engineering syste m ati- cal y and co m pletely, w hereas due to our limited experience and kno wledge,there are bound to
35、 be oversights in contents and/ or mistakes in view s. A ny co m m ents fro m the readers wil be m uch ap- preciated.1目 录第 一 章 岩 土 工 程 概 论 1第 一 节 岩 土 工 程 的 定 义 1第 二 节 岩 土 工 程 学 科 的 形 成 2第 三 节 岩 土 工 程 的 发 展 历 史 3第 四 节 岩 土 工 程 的 分 支 学 科 9第 五 节 岩 土 工 程 在 经 济 建 设 与 社 会 发 展 中 的 作 用 10第 六 节 岩 土 工 程 专 业 人
36、才 的 培 养 12第 七 节 世 纪 之 交 的 回 顾 与 前 瞻 14参 考 文 献 16第 二 章 岩 土 工 程 在 我 国 的 发 展 18第 一 节 概 述 18第 二 节 我 国 岩 土 工 程 学 科 发 展 大 事 19第 三 节 我 国 岩 土 工 程 科 学 技 术 重 大 成 就 37第 四 节 我 国 岩 土 工 程 面 临 的 任 务 47参 考 文 献 48附 录 岩 土 工 程 专 业 博 士 生 论 文 目 录 51第 三 章 岩 土 工 程 勘 察 技 术 62第 一 节 岩 土 工 程 勘 察 技 术 的 发 展 62第 二 节 原 位 测 试 技 术
37、63第 三 节 土 工 试 验 技 术 66第 四 节 城 市 工 程 水 文 地 质 勘 察 的 探 索 70第 五 节 工 程 地 质 信 息 系 统 与 专 家 系 统 71第 六 节 强 震 区 勘 察 技 术 73第 七 节 地 球 物 理 勘 探 技 术 76第 八 节 取 土 技 术 的 进 展 78参 考 文 献 79第 四 章 岩 石 高 边 坡 的 稳 定 与 治 理 82第 一 节 岩 石 高 边 坡 工 程 在 经 济 建 设 中 的 意 义 及 发 展 成 就 82第 二 节 滑 坡 工 程 地 质 勘 察 的 进 展 87第 三 节 岩 石 高 边 坡 治 理 技
38、术 的 进 展 89第 四 节 滑 坡 监 测 和 预 报 95参 考 文 献 99第 五 章 岩 石 地 基 的 利 用 和 加 固 1032第 一 节 国 外 发 展 概 况 104第 二 节 国 内 的 发 展 和 现 状 105第 三 节 岩 锚 技 术 106第 四 节 注 浆 技 术 111第 五 节 工 程 实 例 116第 六 节 展 望 未 来 125参 考 文 献 126第 六 章 复 杂 条 件 地 下 洞 室 工 程 稳 定 分 析 及 应 用 130第 一 节 围 岩 稳 定 控 制 理 论 与 模 拟 方 法 的 进 展 130第 二 节 地 下 工 程 的 优 化
39、 分 析 及 施 工 原 则 134第 三 节 地 下 工 程 围 岩 变 形 反 分 析 方 法 的 研 究 进 展 137第 四 节 大 型 洞 群 的 工 程 应 用 140参 考 文 献 148第 七 章 地 基 基 础 设 计 理 论 与 方 法 150第 一 节 天 然 地 基 浅 基 础 的 设 计 计 算 150第 二 节 桩 基 工 程 设 计 理 论 与 方 法 160第 三 节 深 基 坑 工 程 设 计 176参 考 文 献 189第 八 章 地 基 处 理 技 术 197第 一 节 概 述 197第 二 节 浅 层 处 理 206第 三 节 强 夯 211第 四 节
40、排 水 固 结 218第 五 节 碎 (砂 ) 石 桩 227第 六 节 高 压 喷 射 注 浆 235第 七 节 水 泥 土 搅 拌 法 239第 八 节 土 工 合 成 材 料 244参 考 文 献 250第 九 章 基 础 工 程 施 工 技 术 进 展 255第 一 节 概 述 255第 二 节 基 础 工 程 施 工 技 术 的 历 史 演 进 256第 三 节 20 世 纪 基 础 工 程 施 工 技 术 发 展 的 特 点 260第 四 节 桩 基 础 施 工 262第 五 节 深 基 坑 工 程 施 工 270第 六 节 基 础 结 构 大 体 积 混 凝 土 施 工 277第
41、 七 节 基 础 工 程 施 工 的 环 境 保 护 问 题 278第 八 节 建 (构 ) 筑 物 纠 偏 、 托 底 及 增 层 加 载 时 的 地 基 基 础 加 固 技 术 283第 九 节 基 础 工 程 施 工 技 术 发 展 新 动 向 289参 考 文 献 292第 十 章 特 殊 性 土 岩 土 工 程 问 题 的 研 究 与 工 程 应 用 2961第 一 节 我 国 黄 土 的 研 究 及 其 工 程 应 用 296第 二 节 膨 胀 土 地 区 工 程 建 设 中 岩 土 工 程 的 进 展 312第 三 节 我 国 冻 土 地 区 工 程 建 设 中 的 岩 土 工
42、程 320第 四 节 干 旱 沙 漠 地 区 风 沙 土 的 工 程 特 性 及 应 用 332参 考 文 献 347第 十 一 章 各 类 工 程 建 设 中 的 岩 土 工 程 354第 一 节 城 市 建 设 中 环 境 岩 土 工 程 的 发 展 354第 二 节 水 利 、 水 电 建 设 中 的 岩 土 工 程 369第 三 节 铁 路 建 设 中 的 岩 土 工 程 380第 四 节 港 口 建 设 中 的 岩 土 工 程 393第 五 节 公 路 建 设 中 的 岩 土 工 程 399第 六 节 矿 山 开 采 中 岩 土 工 程 的 发 展 410第 七 节 机 场 建 设
43、中 的 岩 土 工 程 417参 考 文 献 431第 十 二 章 岩 土 工 程 标 准 化 437第 一 节 标 准 化 的 经 济 体 制 背 景 与 国 内 外 的 标 准 化 工 作 437第 二 节 我 国 岩 土 工 程 标 准 化 的 简 要 回 顾 439第 三 节 岩 土 工 程 标 准 化 的 几 个 重 要 技 术 问 题 443第 四 节 21 世 纪 我 国 岩 土 工 程 标 准 化 面 临 的 主 要 问 题 448参 考 文 献 449第 十 三 章 21 世 纪 岩 土 工 程 发 展 态 势 452参 考 文 献 464名 词 索 引 465人 名 索 引
44、 492编 后 记 5044C O N T E N T SC hapter 1. A General Account of Geotechnical E ngineering 11.1 Definition of Geotechnical E ngineering 11.2 Founding of the Discipline of Geotechnical E ngineering 21.3 Historical Develop m ents of Geotechnical E ngineering 31.4 Branches of Geotechnical E ngineering 91.
45、5 Contributions of G eotechnical Engineering to the Construction and D evelop m ent of the Society 101.6 Training of Professionals for Geotechnical Engineering 121.7 Review and Prospect at the Tim e of Centenary Intersection 14References 16C hapter 2. Develop ment of Geotechnical E ngineering 182.1
46、G eneral 182.2 Great Events of G eotechnical E ngineering 192.3 M ajor A chieve m ents of Geotechnical E ngineering 372.4 T asks in Front of O ur G eotechnical E ngineers 47References 48A ppendix. T heses for the D octor Degree of geotechnical engineering 51C hapter 3. Investigation Techniques of G
47、eotechnical E ngineering 623.1 Develop m ent of Geotechnical Investigation Techniques 623.2 In-situ Tests Techniques 633.3 Soil Tests Techniques 663.4 E xploration of H ydrological Investigation in U rban W orks 703.5 Infor m ation Syste m and E xpert Syste m of Engineering Geology 713.6 Investigati
48、on Techniques in String-Seis mic Zone 733.7 G eophysical E xploration Techniques 763.8 Develop m ent of Soil Sa m pling Techniques 78References 79C hapter 4. Stability and Treatm ent of High R ock Slope 824.1 Significance and A chieve m ents of high R ock Slope Engineering in Econo mic Constructions
49、 824.2 Develop m ents of G eological Investigation in Landslide 874.3 Develop m ents of Treat ment Techniques for High Rock Slope 894.4 Slope M onitoring and Forecasting 95References 995C hapter 5. Utilization and I m prove m ent of R ock Foundations 1035.1 Develop m ents A broad 1045.2 Develop m ents and State of Arst in China 1055.3 R ock A nchoring Techniques 1065.4
