1.3　本课程的内容和特点

土力学及基础工程是土木建筑、公路、铁路、水利、地下建筑、采矿和岩土工程等有关专业的一门主要课程，属于专业基础课范畴。土力学是基础工程设计和施工技术的理论基础，而基础工程则是土力学与结构工程相结合的结果。它们二者构成本课程的完整体系。

1.3.1　土力学基本内容

土力学部分包括：土的工程性质指标的试验与设计参数确定方法，土的渗透、变形和强度稳定性的计算原理。土的工程性质指标包括物理性质指标和力学性质指标两类，物理指标是指用于定量描述土的组成、土的干湿、疏密与软硬程度的指标；力学性质指标主要是用于定量描述土的变形规律、强度规律和渗透规律的指标。测定这些指标的试验方法包括室内试验和原位测试两类，它们各有其特点和适用条件，学习土力学的理论知识的同时必须重视学习与掌握这些指标的试验测定方法，了解这些指标的适用条件，因此对主要的试验指标，在理论教学的过程中还要安排实验教学，学习土工试验的操作与数据整理方法。

1.3.2　基础工程基本内容

地基基础部分包括地基承载力、浅基础的设计、桩基础、区域性地基和地基处理。该部分内容主要是从地基基础的设计和施工方法进行阐述。

地基承载力包括：地基破坏形式与地基承载力、浅基础地基极限承载力、地基承载力的确定方法。

浅基础设计包括：地基基础的基本设计原则、浅基础的类型、基础埋深的选择、基础底面尺寸的确定、地基变形验算、无筋扩展基础的设计、墙下钢筋混凝土条形基础设计、柱下钢筋混凝土独立基础设计和减轻不均匀沉降的措施。

桩基础包括：桩的分类、单桩在竖向荷载下的性状、单桩竖向承载力、群桩基础和桩基础的设计。

区域性地基包括：湿陷性黄土地基、膨胀土地基、红黏土地基和山区地基。

地基处理包括：复合地基理论、换土垫层法、重锤夯实与强夯法、碎（砂）石桩法、排水固结法、高压喷射注浆法与深层搅拌法、水泥土搅拌桩法、土工合成材料和托换技术。

1.3.3　本学科的发展概况

土力学与地基基础是一项古老的学科和建筑工程技术。早在几千年前的人类建筑活动中，人们就懂得利用土进行建筑。西安新石器时代的半坡村遗址，就发现有土台和石础，这就是古代的“堂高三尺、茅茨土阶”的建筑。我国举世闻名的秦万里长城逾千百年而留存至今，充分体现了我国古代劳动人民的高超水平。隋朝石工李春所修建成的赵州石拱桥，造型美观，至今安然无恙。桥台砌置于密实的粗砂层上，一千三百多年来估计沉降量约几厘米。现在验算其基底压力约500～600kPa，这与现代土力学理论给出的承载力值很接近。北宋初著名木工喻皓（公元989年）在建造开封开宝寺木塔时，考虑到当地多西北风，便特意使建于饱和土上的塔身稍向西北倾斜，设想在风力的长期断续作用下可以渐趋复正。可见当时的工匠已考虑到建筑物地基的沉降问题了。

上述一切证明，人类在其建筑工程实践中积累了丰富的基础工程设计、施工经验和知识，但是由于受到当时的生产实践规模和知识水平限制，相当长的历史时期内，地基基础仅作为一项建筑工程技术而停留在经验积累和感性认识阶段。

而作为本学科理论基础的土力学的发端，始于18世纪欧洲产业革命以后，水利、道路以及城市建设工程中大型建筑物的兴建，提出了大量与土的力学性态有关的问题并积累了不少成功经验和工程事故教训。特别是这些工程事故教训，使得原来按以往建设经验来指导工程的做法已无法适应当时的工程建设发展。这就促使人们寻求对许多类似的工程问题的理论解释，并要求在大量实践基础上建立起一定的理论来指导以后的工程实践。例如，17世纪末期欧洲各国大规模的城堡建设推动了筑城学的发展并提出了墙后土压力问题，许多工程技术人员发表了多种墙后土压力的计算公式，为法国的库仑（Coulomb, C.A. 1773）提出著名的抗剪强度公式和土压力理论奠定了基础。19世纪中叶开始，大规模的桥梁、铁路和公路建设推动了桩基和深基础的理论与施工方法的发展。路堑和路堤、运河渠道边坡、水坝等的建设，提出了土坡稳定性的分析问题。1856年，法国工程师达西（H. Darcy）研究了砂土的透水性，创立了达西渗透公式；1857年，英国学者朗肯（W.Jm. Rankine）建立了另一种土压力理论与库仑理论相辅相成；1885年，法国科学家布辛内斯克（J. Boussinesq）提出了半无限弹性体中的应力分布计算公式，至今仍是地基中应力计算的主要方法。1922年，瑞典学者W.费兰纽斯（Fellenius）提出了一种土坡稳定的分析方法。这一时期的理论研究为土力学发展成为一门独立学科奠定了基础。

从20世纪20年代起，不少学者发表了许多理论和系统的著作。1916年瑞典彼得森提出了计算边坡稳定性的圆弧滑动法；1920年法国普兰特发表了地基滑动面的数学公式；而最具代表意义的是1925年美国太沙基（K. Terzaghi）首次发表了《土力学》一书，这本著作比较系统地论述了若干重要的土力学问题，提出了著名的有效应力原理，至此，土力学开始真正地形成独立学科。

自20世纪60年代以来，随着电子计算机的出现和计算技术的高速发展，使土力学的研究进入了一个全新的阶段。现代土力学主要表现为1个模型（即本构模型）、3个理论（即非饱和土的固结理论、液化破坏理论和逐渐破坏理论）、4个分支（即理论土力学、计算土力学、实验土力学和应用土力学）。其中，理论土力学是龙头，计算土力学是筋脉，实验土力学是基础，应用土力学是动力。近年来，我国在工程地质勘察，室内及现场土工试验，地基处理新设备、新材料、新工艺的研究和应用方面取得了很大的进展。在大量理论研究与实践经验的基础上，有关基础工程的各种设计与施工规范或规程等也相应问世或日臻完善。当然，由于土性的复杂，目前的土力学地基基础理论尚需不断完善。