土木工程專業(yè)英語翻譯完整版

1、第一課土木工程學土木工程學作為最老的工程技術學科，是指規(guī)劃，設計，施工及對建筑環(huán)境的管理。此處的環(huán)境包括建筑符合科學規(guī)范的所有結構，從灌溉和排水系統(tǒng)到火箭發(fā)射設施。土木工程師建造道路，橋梁，管道，大壩，海港，發(fā)電廠，給排水系統(tǒng)，醫(yī)院，學校，公共交通和其他現(xiàn)代社會和大量人口集中地區(qū)的基礎公共設施。他們也建造私有設施，比如飛機場，鐵路，管線，摩天大樓，以及其他設計用作工業(yè)，商業(yè)和住宅途徑的大型結構。此外，土木工程師還規(guī)劃設計及建造完整的城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)，并且最近一直在規(guī)劃設計容納設施齊全的社區(qū)的空間平臺。土木一詞來源于拉丁文詞“公民”。在1782年，英國人JohnSmeaton為了把他的非軍事工程工作區(qū)

2、別于當時占優(yōu)勢地位的軍事工程師的工作而采用的名詞。自從那時起，土木工程學被用于提及從事公共設施建設的工程師，盡管其包含的領域更為廣闊。領域。因為包含范圍太廣，土木工程學又被細分為大量的技術專業(yè)。不同類型的工程需要多種不同土木工程專業(yè)技術。一個項目開始的時候，土木工程師要對場地進行測繪，定位有用的布置，如地下水水位，下水道，和電力線。巖土工程專家則進行土力學試驗以確定土壤能否承受工程荷載。環(huán)境工程專家研究工程對當?shù)氐挠绊?，包括對空氣和地下水的可能污染，對當?shù)貏又参锷畹挠绊?，以及如何讓工程設計滿足政府針對環(huán)境保護的需要。交通工程專家確定必需的不同種類設施以減輕由整個工程造成的對當?shù)毓泛推渌煌?/p>

3、網(wǎng)絡的負擔。同時，結構工程專家利用初步數(shù)據(jù)對工程作詳細規(guī)劃，設計和說明。從項目開始到結束，對這些土木工程專家的工作進行監(jiān)督和調(diào)配的則是施工管理專家。根據(jù)其他專家所提供的信息，施工管理專家計算材料和人工的數(shù)量和花費，所有工作的進度表，訂購工作所需要的材料和設備，雇傭承包商和分包商，還要做些額外的監(jiān)督工作以確保工程能按時按質(zhì)完成。貫穿任何給定項目，土木工程師都需要大量使用計算機。計算機用于設計工程中使用的多數(shù)元件（即計算機輔助設計，或者CAD）并對其進行管理。計算機成為了現(xiàn)代土木工程師的必備品，因為它使得工程師能有效地掌控所需的大量數(shù)據(jù)從而確定建造一項工程的最佳方法。結構工程學。在這一專業(yè)領域，土

4、木工程師規(guī)劃設計各種類型的結構，包括橋梁，大壩，發(fā)電廠，設備支撐，海面上的特殊結構，美國太空計劃，發(fā)射塔，龐大的天文和無線電望遠鏡，以及許多其他種類的項目。結構工程師應用計算機確定一個結構必須承受的力：自重，風荷載和颶風荷載，建筑材料溫度變化引起的脹縮，以及地震荷載。他們也需確定不同種材料如鋼筋，混凝土，塑料，石頭，瀝青，磚，鋁或其他建筑材料等的復合作用。水利工程學。土木工程師在這一領域主要處理水的物理控制方面的種種問題。他們的項目用于幫助預防洪水災害，提供城市用水和灌溉用水，管理控制河流和水流物，維護河灘及其他濱水設施。此外，他們設計和維護海港，運河與水閘，建造大型水利大壩與小型壩，以及各種

5、類型的圍堰，幫助設計海上結構并且確定結構的位置對航行影響。巖土工程學。專業(yè)于這個領域的土木工程師對支撐結構并影響結構行為的土壤和巖石的特性進行分析。他們計算建筑和其他結構由于自重壓力可能引起的沉降，并采取措施使之減少到最小。他們也需計算并確定如何加強斜坡和填充物的穩(wěn)定性以及如何保護結構免受地震和地下水的影響。環(huán)境工程學。在這一工程學分支中，土木工程師設計，建造并監(jiān)視系統(tǒng)以提供安全的飲用水，同時預防和控制地表和地下水資源供給的污染。他們也設計，建造并監(jiān)視工程以控制甚至消除對土地和空氣的污染。他們建造供水和廢水處理廠，設計空氣凈化器和其他設備以最小化甚至消除由工業(yè)加工、焚化及其他產(chǎn)煙生產(chǎn)活動引起的

6、空氣污染。他們也采用建造特殊傾倒地點或使用有毒有害物中和劑的措施來控制有毒有害廢棄物。此外，工程師還對垃圾掩埋進行設計和管理以預防其對周圍環(huán)境造成污染。交通工程學。從事這一專業(yè)領域的土木工程師建造可以確保人和貨物安全高效運行的設施。他們專門研究各種類型運輸設施的設計和維護，如公路和街道，公共交通系統(tǒng)，鐵路和飛機場，港口和海港。交通工程師應用技術知識及考慮經(jīng)濟，政治和社會因素來設計每一個項目。他們的工作和城市規(guī)劃者十分相似，因為交通運輸系統(tǒng)的質(zhì)量直接關系到社區(qū)的質(zhì)量。渠道工程學。在土木工程學的這一支鏈中，土木工程師建造渠道和運送從煤泥漿（混合的煤和水）和半流體廢污，到水、石油和多種類型的高度可燃

7、和不可燃的氣體中分離出來的液體，氣體和固體的相關設備。工程師決定渠道的設計，項目所處地區(qū)必須考慮到的經(jīng)濟性和環(huán)境因素，以及所使用材料的類型鋼、混凝土、塑料、或多種材料的復合的安裝技術，測試渠道強度的方法，和控制所運送流體材料保持適當?shù)膲毫土魉佟．斄黧w中攜帶危險材料時，安全性因素也需要被考慮。建筑工程學。土木工程師在這個領域中從開始到結束監(jiān)督項目的建筑。他們，有時被稱為項目工程師，應用技術和管理技能，包括建筑工藝，規(guī)劃，組織，財務，和操作項目建設的知識。事實上，他們協(xié)調(diào)工程中每個人的活動：測量員，布置和建造臨時道路和斜坡，開挖基礎，支模板和澆注混凝土的工人，以及鋼筋工人。這些工程師也向結構的業(yè)

8、主提供進度計劃報告。社區(qū)和城市規(guī)劃。從事土木工程這一方面的工程師可能規(guī)劃和發(fā)展一個城市中的社區(qū)，或整個城市。此規(guī)劃中所包括的遠遠不僅僅為工程因素，土地的開發(fā)使用和自然資源環(huán)境的，社會的和經(jīng)濟的因素也是主要的成分。這些土木工程師對公共建設工程的規(guī)劃和私人建筑的發(fā)展進行協(xié)調(diào)。他們評估所需的設施，包括街道，公路，公共運輸系統(tǒng)，機場，港口，給排水和污水處理系統(tǒng)，公共建筑，公園，和娛樂及其他設施以保證社會，經(jīng)濟和環(huán)境地協(xié)調(diào)發(fā)展。攝影測量，測量學和地圖繪制。在這一專業(yè)領域的土木工程師精確測量地球表面以獲得可靠的信息來定位和設計工程項目。這一方面包括高工藝學方法，如衛(wèi)星成相，航拍，和計算機成相。來自人造衛(wèi)星

9、的無線電信號，通過激光和音波柱掃描被轉(zhuǎn)換為地圖，為隧道鉆孔，建造高速公路和大壩，繪制洪水控制和灌溉方案，定位可能影響建筑項目的地下巖石構成，以及許多其他建筑用途提供更精準的測量。其他的專門項目。還有兩個并不完全在土木工程范圍里面但對訓練相當重要的附加的專門項目是工程管理和工程教學。工程管理。許多土木工程師都選擇最終通向管理的職業(yè)。其他則能讓他們的事業(yè)從管理位置開始。土木工程管理者結合技術上的知識和一種組織能力來協(xié)調(diào)勞動力，材料，機械和錢。這些工程師可能工作在政府市政、國家、州或聯(lián)邦；在美國陸軍軍團作為軍隊或平民的管理工程師；或在半自治地區(qū)，城市主管當局或相似的組織。他們也可能管理規(guī)模為從幾個到

10、百個雇員的私營工程公司。工程教學。通常選擇教學事業(yè)的土木工程師教授研究生和本科生技術上的專門項目。許多從事教學的土木工程師參與會導致建筑材料和施工方法技術革新的基礎研究。多數(shù)也擔任工程項目或技術領域的顧問，和主要項目的代理。第三課建筑物的組成材料和不同的結構形式聯(lián)合組成建筑物的各種不同部分，包括承重框架，外殼，樓板和隔墻。建筑物也有像升降機，供暖和冷卻，照明這樣的與機械和電力有關的系統(tǒng)。上部結構是建筑物地面以上的部分，而下部結構和基礎則是建筑物地面以下的部分。摩天大樓的出現(xiàn)得益于19世紀的兩大發(fā)展：鋼骨架結構和旅客升降機。鋼，作為一種建筑材料，源于1885年貝色麥轉(zhuǎn)爐的引入。GustaveEi

11、ffel（1832-1932）將鋼結構引入法國。1889年巴黎展覽會的塔和他為Galeriedes機械的設計表現(xiàn)了鋼結構的靈活性。艾菲爾鐵塔高984英尺（300米），是人類建造的最高的結構，直到40年后才被美國一系列的摩天大樓超越。第一個升降機是在1857年被ElishaOtis安裝于紐約的一幢百貨公司。在1889年，Eiffel在艾菲爾鐵塔上安裝了第一個大尺寸的升降機，它的水力升降機能在一個小時內(nèi)運送2350個旅客到達頂點。承重框架。直到19世紀晚期，建筑物外墻被用作支承樓板的承重墻。這種結構本質(zhì)上一種梁柱模型，并且仍然被用于房屋框架結構。承重墻結構由于需要巨大的墻厚而限制了建筑物的高度。例

12、如，芝加哥建于19世紀80年代16層的Monadnock大廈，較下層的樓板下的墻厚達5英尺（1.5米）。在1883年，WilliamLeBaronJenney（1832-1907）采用鑄鐵柱支撐樓板的方式以形成籠狀結構。由鋼梁和鋼柱組成的骨架構造最早用于1889年。由于骨架構造，圍墻變成一個“幕墻”，勝于起支撐作用。磚石一直被用作幕墻材料，直到20世紀30年代，輕金屬和玻璃幕墻開始被使用。在鋼結構引入后，建筑物的高度持續(xù)快速地增加。在二次世界大戰(zhàn)前，所有的高層建筑都是采用鋼結構。戰(zhàn)后，鋼材的短缺和混凝土質(zhì)量的改良導致鋼筋混凝土高層建筑的出現(xiàn)。芝加哥的Marina塔（1962）是美國最高的混凝土

13、建筑。它的高度達588英尺（179米），被倫敦的高達650英尺（198米）的郵政大廈和其他塔式建筑所超越。關于摩天大樓構造觀點的轉(zhuǎn)變恢復了承重墻的使用。在紐約城由EeroSaarinen于1962年設計的哥倫比亞廣播系統(tǒng)大樓，有一個由5英尺（1.5米）寬，相鄰柱的中心距為10英尺（3米）的混凝土柱組成的環(huán)形墻。這個環(huán)形墻實際上有效地組成了一個承重墻。產(chǎn)生這種趨向的一個理由是，采用建筑物的墻壁作為一個筒體，可以非常經(jīng)濟地獲得起到抗風作用的足夠硬度。世界貿(mào)易大廈是這種筒體方法的另一個例證。相反地，剛性框架或垂直的桁架通常被用于提供側向穩(wěn)定性。外殼。建筑物的外殼由透明元素（窗）和不透明元素（墻）所組

14、成。盡管塑料正在被使用，窗傳統(tǒng)上還是使用玻璃，特別是在學校，破損產(chǎn)生了一個維護問題。用于覆蓋結構并由結構支撐的墻元素由多種材料建造：磚，預制構件，混凝土，石，不透明玻璃，塑料，鋼和鋁。木主要被用于房屋建筑，由于有火災的危險，它通常不用于商業(yè)，工業(yè)和公用建筑。樓板。建筑物中樓板的構造依賴于所使用的基本結構框架。在鋼結構中，樓板或是擱置在鋼梁上的混凝土板，或是表面附有混凝土的波狀鋼組成的凹板。在混凝土結構中，樓板或是擱置在混凝土梁上的混凝土板，或是一系列頂端有一個薄板雙向都近距離排列的混凝土梁，在其下部提供了一個多余的空間。這種類型的板的使用依賴于支撐柱或墻間的跨度和空間的功能。例如，在公寓中，當

15、墻和柱的間距在12英尺到18英尺（3.7米到5.5米），最常用的結構是無梁的實心混凝土板。這種板的下部可以用作其下層空間的天花板。辦公大樓中常使用波紋鋼樓板，這是因為波紋鋼樓板的波紋當由另一塊金屬板蓋上時，可以形成電話線和電線通道。機械和電力系統(tǒng)。一個現(xiàn)代建筑不僅包括它所需要的空間（辦公室，教室，公寓），還包括幫助提供舒適環(huán)境的機械與電力系統(tǒng)的輔助空間。在摩天辦公大樓中，這些輔助空間可能構成總建筑面積的25%。在辦公大樓中，供暖，通風，電力和衛(wèi)生管道系統(tǒng)的重要性體現(xiàn)在工程預算的40%被分配給它們。因為使用帶有不能開窗的密封性建筑屋的增加，精細的機械系統(tǒng)被用于通風和空調(diào)。渠道和管道攜帶來自中央風

16、扇室和空氣調(diào)節(jié)機的新鮮空氣。懸吊在上部樓板結構下面的天花板，隱藏著管道系統(tǒng)，還包含照明設備。用于動力和電話通訊的電力配線，也被安置在天花板空間內(nèi)，或被埋置在樓板結構中的管道內(nèi)。已經(jīng)有種種嘗試將機械和電力系統(tǒng)通過坦白地表達它們以合并到建筑物的建筑學中。舉例來說，在愛荷華州首府得梅因的美國共和保險公司大樓（1965），管道和樓板結構以一種有組織和優(yōu)雅的形式暴露在外，用吊頂進行分配。這種方法使得減少建筑物的花費成為可能，并且可以允許改革，例如在結構的跨度方面。地基與基礎。所有的建筑物都支撐在地面上，因此，土體的性質(zhì)成為任何建筑設計中極端重要的考慮因素?；A的設計依賴于許多土體的要素，如土的類型，土壤

17、的層理，土層的厚度和它的壓縮性，以及地下水的狀態(tài)。土壤很少有一個單一的成分。它們通常是不同厚度土層的混合物。為了評估，土壤被按照顆粒大小分為不同等級，它們從淤泥到粘土到砂到砂礫到巖石依次增加。大體上，較大顆粒土的負載能力將會強于較小的一些。最硬的巖石可以高達每平方英尺100噸（每平方米976.5公噸）的負載，但是最軟的淤泥所能承受的負載只有每平方英尺0.25噸（每平方米2.44公噸）。所有表面以下的土都處在受壓狀態(tài)中，說得更精確一些，這些土承受與作用在其上的土柱重量相等的壓力。許多土（除了大多數(shù)的砂和礫石以外）顯示出彈性性質(zhì)在荷載作用下受壓變形，當荷載解除后可以回彈。土壤的彈性常常依賴于時間，

18、也就是說，土的變形可能發(fā)生在荷載作用后從數(shù)分鐘到數(shù)年的時間長度上。超過一個時段，如果建筑物作用在土體上的負載高于土的天然壓實重量，它可能產(chǎn)生沉降。相反地，如果建筑物作用在土體上的負載小于土體的天然壓實重量，它可能隆起。土也可能在建筑物自重作用下產(chǎn)生流動，就是說，它很容易被壓擠出。由于壓實和流動效應，建筑物趨向于沉降。例如比薩和博洛尼亞的斜塔，不均勻沉降能產(chǎn)生破壞效果建筑物可能傾斜，外墻和隔墻可能產(chǎn)生裂縫，窗戶和門可能夠變得不起作用，并且極端的情況是建筑物可能倒塌。盡管在某些極端條件下，像墨西哥城的情況，能產(chǎn)生嚴重的后果，但是不均勻沉降并不是那么嚴重。過去100年以來，那里地下水水位的變化已經(jīng)使

19、一些建筑物沉降超過10英尺（3米）。由于這種運動能發(fā)生在施工工程中和其后，仔細分析在建筑物下土的行為顯得非常重要。土的巨大的可變性導致基礎問題多樣的解決方法。在地表附近存在堅硬土時，最簡單的解決方法是把柱放置在一個小的混凝土板上（擴展基底）。土較軟的地方，有必要將柱荷載傳遞到一個較大的面積上，在這種情況下，則在整個建筑物底下采用連續(xù)的混凝土板（筏或席）。地表附近的土體不能承載建筑物重量時，木制，鋼制或混凝土制樁被打入以加固土體。建筑物的施工工程自然是從基礎到上部結構。但是，設計工程則是從屋頂?shù)交A（沿重力的方向）。過去，基礎不依照系統(tǒng)調(diào)查?？茖W設計基礎的方法已經(jīng)在20世紀內(nèi)得到發(fā)展。美國Kar

20、lTerzaghi的先鋒研究，利用土力學和探測及測試程序技術，使精確預報基礎的行為成為可能。過去基礎的破壞，像經(jīng)典的例子比薩斜塔，已經(jīng)變得幾乎不存在。然而，基礎仍然是許多建筑物一個隱而昂貴第七課橋梁橋梁是跨越如河流、山谷這樣障礙的一種建筑，從而提供交通便利，到目前為止，大部分橋梁都是公路橋或鐵路橋。大量的高架橋于19世紀在歐洲建成，目的是保持其運河中船舶的航行。最小的一座橋在紐約市的肯尼迪機場，它主要是把滑行飛機拖到跑道上服務的。人類建成的第一座橋類似于原始人在孤立地帶建成的。早期人類的工具和建筑技術如同原始人類一樣都是最初級的。他們只要經(jīng)過最少的加工和安裝即可建成。在森林里，隨處可得結實的木

21、材和圓木，那時侯的橋極可能是由一根或并排的幾根圓木建成，可能在其上覆一些木枝或草墊以方便行走。處于熱帶地區(qū)的印度、非洲、和南美洲纖維藤被用來建成懸索橋，這些藤被系在小河或山谷兩邊的樹上或巖石上。一根或更多的藤被踩在上面行走，其它的則排列在膏腴幾英尺的地方，用作手扶用。雖然藤索橋通常不穩(wěn)定。但有很多用incas建成藤索橋有足夠的堅固和穩(wěn)定性，被用于西班牙士兵和它們馬匹的通行。在巖石地區(qū)，石頭被用來建橋，橫跨河流以很小的間距布置石碓作為橋墩，然后用平坦的石頭橫過相鄰的橋墩就建成連接兩岸的通道，大部分的石橋就是這種類型，叫做鼓掌橋。現(xiàn)在在Dartmoor、英格蘭仍然可見，不過它們都建于中世紀甚至更晚

22、。原始橋梁的第一步變革被認為出現(xiàn)在中國古代，隨后傳入印度。河床一般比樹要寬，中國人和印度人在河流的中央建成兩個樹樁。在這個結構的兩端，用圓木的一端架在樹樁上并微微向上傾斜，使其每一層都比它下面的高幾英尺。為了增加穩(wěn)定性，每個木樁在兩岸都用一堆大而重的石頭錨固；接近河中央，在河中間的兩個木樁的兩端則用簡支梁連接。在這種結構中，天然支架橋在兩個自由桿的中間加樁后可達到很寬的跨度。早在公元前4000年的Mesopotamia和在公元千3000年的埃及，用石頭或日光烤干的磚被用來安裝重疊的橫梁。這種結構看起來像的拱，下部更平穩(wěn)，被叫做突拱。要使突拱變?yōu)楦钡墓埃枰^的內(nèi)部構造適合光滑。這種直拱比

23、突拱更堅固，且早在公元前500年就被使用。這種直石拱具有經(jīng)濟和經(jīng)久耐用，它可以由許多靜止在碼頭上的拱而跨過小的河流。并且，它一般會經(jīng)常出現(xiàn)，而它的質(zhì)量比先前的任何結構都要好。在中國和羅馬的古代，這種整體石拱被廣泛地用于橋梁結構。它一直被廣泛地使用直到19世紀。這里有4類基本結構可以用作水面上的或障礙物上的橋：剛架橋、懸臂橋、拱橋、和懸索橋體系。剛架橋最簡單也可能是最早使用的-即剛架橋河流。這樣它的兩端固定在相對的河岸。這種剛架橋可以組成某種形狀的木梁、鋼筋混凝土梁或更復雜的約束。剛架橋這種類型的橋的跨度可以采用在中間建橋墩或在峽谷建擱柵撐，再用幾根橫梁連接起來而增加跨度。剛架橋的材料必須能夠承

24、擔壓力和拉力。盡管它的名字叫曲梁，但實際上這種具有雙重要求的桿能用于剛架橋上。結果，梁彎曲較高的部分的壓力比直的部分低一半以上，如果他的受壓承載力太弱，它將會成扣環(huán)，如果受拉承載力太弱，他將會破壞。懸臂橋在利用中間橋墩的長跨距橋中它通常是不可行的橋梁結構。舉個例子，在深而流速急的河流或軟泥中，可能很難建橋墩使它有足夠深度達到基巖層。在這種情況下，剛架橋結構用兩根橫梁就可以延伸從每岸伸出一根梁，而在兩根梁的端部基礎進行錨固。這種簡單的剛架橋結構更具有靜定性，而每一根錨固的梁的這種基礎結構就叫懸臂橋，或許這種最簡單而熟悉的懸臂橋例子便是跳水板。在普通的懸臂式橋梁中，懸臂梁端部之間的間隙是閉合的，為

25、道路提供了連續(xù)的橋面。但是假如把這種橋梁在其閉合點斷開，那么每一根懸臂梁都不需要另外設置支撐而可保持穩(wěn)定。通常懸臂梁中間間隙是閉合的既是剛架橋。如此卻使懸臂糧延伸了跨度。懸索橋在沒有中間橋墩的情況下比懸臂橋跨越更大的距離。懸索橋的支撐體系是靠連續(xù)可彎曲的纜繩的兩端的錨固，懸索橋最簡單的例子是雜技場高空走鋼絲雜技演員用的鋼絲。原始的懸索橋常常是一把很小的幾根這樣的鋼絲系在一起來提供扶手和立足點的。在水平公路上的現(xiàn)代懸索橋則是由纜繩懸吊在車行道兩邊的下面。拱橋則是相反于懸索橋的作用，在那些懸索橋纜繩自由的提供支撐力的地方，拱橋卻是從它的兩端支柱固定的向上彎曲。由于在形狀上的不同，懸索橋的纜繩的各點

26、都趨向拉伸而拱橋的支柱的各處都趨于擠壓。由于這些原因，懸索橋的纜繩必須盡可能的防止延伸，餓拱橋材料則盡可能地抵抗壓縮。因為拱結構不一定要求材料具有抗拉強度，所以拱橋可以用磚或石頭建造，磚或石頭通過拱傳遞壓力的特性結合在一起。這種材料在其它的基本橋梁結構中卻毫無用處。在拱橋中，荷載由公路上垂直傳遞下來，直到拱形遭到破壞。當拱遭到純壓而達到臨界荷載時，便會改變力的傳遞路徑。有壓縮力的推力通過節(jié)點或墩傳到地面。拱這種簡單而優(yōu)美的結構成為橋梁中的一種基本結構。八課：橋的設計與構造規(guī)劃現(xiàn)代重要的橋梁建造的第一步是廣泛地研究確定橋梁的必要性。比如：如果是高速公路橋，在美國則是由州橋管理局研究規(guī)劃并確定，在

27、程序上會同當?shù)氐恼蚵?lián)邦政府一起，對主要公路橋梁進行評估研究。如在接近高速公路網(wǎng)上減少交通堵塞，對當?shù)亟?jīng)濟的影響和橋的造價。這就決定了工程的投資方式，如公眾收費，發(fā)行債券或支付過橋費都被考慮進來。如果研究認為其可行信，那么橋選址和占地問題將著手處理。在這一點上，現(xiàn)場測繪工作開始進行，做好精確的實地測量；潮汐，洪水因素，水流和水路上的其他的特征都要仔細研究，在陸地和水下的泥土和巖石的鉆孔取樣都盡可能地在基礎處進行。橋梁設計的選擇決定把橋建成梁，懸臂，桁架，拱，懸索或其他類型結構的主要因素是：（1）地點，如跨越河流；（2）目的，如建橋為了方便交通；（3）跨度；（4）可用的材料；（5）花費；（6）

28、美觀和和諧性。在一定范圍的跨度內(nèi)，每種結構的都有最大的作用和經(jīng)濟。如下表所示：橋的類型最佳跨度英尺米梁橋20到10006.1到304.8剛架橋80到30024.4到91.4拱橋200到100061.0到304.8桁架橋200到140061.0到426.7懸臂橋500到1800152.4到548.6懸索橋1000到5000304.8到1524.0上表表明了許多類型的適用性有相當多的重疊。在一些實例中，在不同的初步設計中，用來比較不同類型的橋結構是為了在最后有最好的選擇。材料的選擇橋梁設計者能選用大量的現(xiàn)代高強材料，包括混泥土，鋼筋，和多種耐腐蝕的合金。拿Varian-Narrows大橋來說，設計

29、者使用了七種不同的合金鋼，其中之一的合金的屈服強度為50000英鎊每平方英寸(3115kg/cmJ,而且不需要油漆保護，因為有一種氧化膜覆蓋在它的表面而防止腐蝕。設計者還選用鋼絲繩作為纜繩，它的抗拉強度超過250000英鎊每平方英寸(17577kg/cm)抗壓強度高達8000英鎊每平方英尺(562.5kg/cm)的混泥土現(xiàn)在被生產(chǎn)用作橋梁工程，而且它在增加特殊化學物質(zhì)后具有很高的抗脆裂性能和抗風化性能，這種混泥土被用作預應力砼，而且其加強了鋼絲繩的抗拉強度，其強度達到250000英鎊每平方英寸(17577kg/cm)橋梁的其它使用材料還鋁合金和木材：現(xiàn)在的鋁合金的屈服強度超過了40000每平方

30、英寸(2818kg/cmJ。把木材碾成細長的薄片，然后用膠水粘在一起而做成的梁是自然木材強度的二倍。例如用南部松樹而膠結的梁能承受的工作應力達到了3000英鎊每英寸(210.9kg/cm)。應力分析一座橋要抵抗一系列的合力，如拉力，壓力，剪力和扭力。另外，結構還需要一定的安全儲備一保不足。對結構進行精確計算各種單獨的壓力和拉力，這就叫應力分析。這或許是橋梁建設中最復雜的技術。應力分析的目的是為了確定作用在結構上的里的數(shù)量。作用在橋梁結構的應力都可以分為二類荷載：動荷載和靜荷載。靜荷載即橋結構本身不變的重量它往往也是最大的荷載。動荷載或靜荷載有很多，包括橋面上的機動車，風荷載，和積冰積雪荷載。雖

31、然隨時在橋面上移動的機動車的總重量相當于靜荷載和動荷載來說是一個很少的部分，而對設計者來說，因為機動車輛產(chǎn)生的振動和沖擊壓力而會出現(xiàn)特殊問題。例如：在路面上機動車的不規(guī)則的運動或碰撞對橋面產(chǎn)生短暫而影響加倍的活荷載而導致嚴重的影響。風在橋上的施加的里即直接敲打橋結構又間接的敲打在橋面上的通行的車輛。如果出現(xiàn)空氣彈性振動，在這種情況下的TacomaNarrows大橋的風作用被大大地增大，由于這種危險的存在，橋的設計者在橋址必須知道所能發(fā)生的最大的風。還有其它的力作用在橋上，如：地震產(chǎn)生的壓力也必須注意。對橋墩的設計通要給予特殊的關注，因為橋墩承擔水流，浮冰和漂浮物而產(chǎn)生的重荷，橋墩通常還有被船撞

32、擊的可能。電腦在應力分析上協(xié)助橋梁設計者，并扮演一個很重要的角色。用一個精確的模型試驗，尤其對橋的動力的活動狀態(tài)的研究也可以幫助設計者。一個小比例的橋模結構中，對橋模各處的應力，加速度和變形都可以進行精確測量。橋模這時可以承受同樣比例的荷載和動力條件來分析橋的變化。風洞試驗也可以確保不再發(fā)生TacomaNarrows大橋的失敗。在現(xiàn)代技術的幫助下，橋梁事故出現(xiàn)的機會將大大少于以前。建筑基礎建筑物都是從基礎開始的，基礎的花費幾乎大大超過上層建筑。水下基礎通常會遇到很大的困難，有個古老的方法常被用于淺水中，即在小范圍內(nèi)垂直圍堰而建橋墩。羅馬人常用這種方法。在深水中建基礎一般用沉箱法。沉箱是一個底部

33、開口其余封閉的大盒子而沉入河床上，工人們在為擋水而充滿壓縮空氣的沉箱里，越挖越深，沉箱也跟著下沉。當達到合適的深度后在箱內(nèi)填入混泥土而成為基礎。在深水中建基礎的另一種方法比沉箱法更安全和更低的成本，用于鋼或混泥土橋墩。在現(xiàn)代的打樁工具下把重樁打入深水中，樁可以在水面或水下截斷或做成樁帽。如在水下把它們做成樁帽，可把一根預制空心樁浮運到做成承臺樁的那一點，然后從空心樁套內(nèi)灌入混泥土。建設上層建筑當所有的樁和支柱建好后，則上部結構開始建筑。結構的建設方法有很多種類，共有六類建造方法：腳手架，浮運，懸臂，滑移，直升和懸掛法。在用腳手架建造時，主要用來建混泥土拱橋。金屬或木支撐都是臨時搭設為豎直支撐。

34、腳手架都是根據(jù)需要而靈活搭建的。尤其結構在激流回深谷上時，臨時橋墩和站橋一般使用在寬而淺的河上。浮運法主要用來建很長的橋梁。主橋部分是在河岸預制的，然后用駁船浮移到橋梁位置。用浮吊起重機或卷揚機把該部分精確吊到大橋的建設部位。懸臂技術不僅用于懸臂橋中，也用于剛拱橋上，先建成一個橋臺，然后一步步延伸到中央，起重機和吊車可以完成著儀沉重物在結構上的操作?；品ńㄖ苌儆玫健＿@種方法，如一個預制構件或一個組合結構在豎立的支柱上，滑過臨時或永久性的支撐，直到它進入安裝的另一個支撐。直升法主要用于輕質(zhì)小跨度的公路橋。每一個預制橋單元被垂直懸起并旋轉(zhuǎn)到橋梁支撐點上。在由懸掛法建設的橋梁中，一串纜繩連接倆邊

35、的橋頭堡，被用作橋面支撐點。開始的橋面施工卻在在橋梁施工的最后，而且是由倆端向中央發(fā)展。移動吊車在已完成的橋面上移動，用來運送重材，懸掛鋼纜，有時在其他類型的橋梁中被用來在全跨上運輸材料。所有的建筑方法在施工階段都需要驗算應力和變形，在用懸臂梁法施工的橋梁中，因為完全不同的支撐和荷載條件，未竣工橋梁內(nèi)的應力可能會超過已竣工橋梁內(nèi)的應力。當公路的鋪裝，標志，燈光，護欄和附屬設施完成后，橋梁就準備投入使用了。第11課高速公路工程高速公路工程包括高速公路計劃.選址.設計和高速公路保養(yǎng)。當一項高速公路工程設計建設或是改造之前，必須大致地計劃考慮一下費用問題。作為概要計劃的一部分，該地區(qū)在可預見的時段內(nèi)

36、（如20年）的交通流量，以及何種建設才能滿足這種需求將是決定因素。為了評估交通需求量，高速公路工程師通過采集分析現(xiàn)有設備提供的物理數(shù)據(jù)信息包括車流量，分布，現(xiàn)有交通工具的特征以及蘊涵在這些因素中的可以預知的變化。高速公路工程師必須決定新路線建筑最適合的位置.布局以及容量。通常情況下，一條初步的線路或選址和若干備選路線都會被拿來研究。細節(jié)方面設計通常在一個更佳的選址確定下來之后才開始。為了選擇最佳路線，需要仔細考慮的問題包括：交通需求，（路線）橫貫的地帶，可通行道路的土地價值以及各種方案的結構開銷的預算。在一些大型項目中，利用了航拍技術的攝影測量法被廣泛用于顯示該地帶的特征，這也是一種最經(jīng)濟的方

37、法。在那些小型工程中，地面繪圖法已經(jīng)很完美了。資金方面的考慮決定了一項工程是一次性實施還是是否必須分階段建設，每階段建設等資金到位后才開始。在決定最經(jīng)濟的實施方案時，工程師通過分析它的盈利性來定奪的。高速公路，街道（考慮）盈利性的三個優(yōu)先順序（依次）為：使用者，所有權上（最）鄰近的所有者，大眾。使用者通過降低運輸費用，提高旅行舒適度，增加安全性，節(jié)約時間來提高高速公路利潤。他們也獲得娛樂的和教育上的好處。所有權毗鄰的所有者可以通過更好的路線，提升所有權價值，更加高效的警察機關和消防保護，改善停車環(huán)境，為步行者提供更安全的交通環(huán)境，當?shù)乜赏ㄐ械缆罚ㄑ鼐€）的公共設施，（諸如）水管和下水道的使用情況

38、。對通過高速公路建設獲得的各種利益的評估通常是困難的，但對一個高速公路工程來講也是一個最重要的階段。有一些利益可以被精確計算出，另有一些就具有相當?shù)耐稒C性。因此要使用許多種辦法來使（工程）建設（變的）更加經(jīng)濟，并且許多工程上的工作都會牽涉到最佳程序的選擇上。環(huán)境價值環(huán)境因素在高速公路建設中正被越來越重視，也突現(xiàn)出越來越高的重要性。由于環(huán)境問題導致工程被擱置甚至取消的事例，不勝枚舉。環(huán)境方面的研究或調(diào)查涉及許多因素，包括噪聲的產(chǎn)生，空氣污染，對橫貫地區(qū)的擾亂，對現(xiàn)有房屋以及可能的預備路線的破壞?？赏ㄐ械缆返墨@得高速公路工程師也必須協(xié)助得到用于新高速公路設備的可通行道路。通向市區(qū)商業(yè)中心的高速公路

39、建設的土地的獲得已被證明是非常困難的。公眾需要交通工程師和城市規(guī)劃者，建筑師，社會學家，以及所有對美化城市環(huán)境，提升城市功能感興趣的團體緊密合作以確保在協(xié)調(diào)好所有主要問題（方面）的利益后再（開始）建貫通首要區(qū)域的高速公路。主要問題包括以下幾點：（1）高速公路自身的美化問題是否給予了充分的注意？（2）是否為保護城市的自然風光而改變選址？（3）在某些區(qū)段需要高架高速公路的有沒有一個邏輯上可以替換的降低設計被提出？（4）概略設計對降低由大流量的交通造成的噪音是否有幫助？（5）城市的一些部分是否因為這個提議選址而被獨立開來？細節(jié)設計高速公路工程的細節(jié)設計部分包括用于建設的圖紙或者藍圖的準備工作。這些計

40、劃展示了諸如選址，道路寬度等此類要素的尺寸，道路的最終剖面圖，排水設備的位置和種類，涉及的工程量，包括地下地表的工作。土質(zhì)研究在做分層開挖的計劃時，設計工程師要考慮在開挖過程中遇到的土的種類或者削平工程沿線的高地后如何處理余土才能把它們最佳地填到需要填土的地方，或是用于該工程穿越的其他地勢較低地段的筑堤工程。為此，工程師必須分析土質(zhì)的等級和物理特性，決定如何才能把路堤盡可能的壓實，并且計算要完成的土方工程量。電算程序如今常常被用于最后一個階段的計算。電子設備也加快了許多其他高速公路工程的計算。大功率，（具有）高度靈活性的土方機械已被研發(fā)出來用于快速.經(jīng)濟的（工程）操作的實現(xiàn)。路面選擇要建設道路

41、表面的類型和厚度是設計中的重要部分。類型的選擇取決于該類道路要承受的最大荷載，頻率以及其他因素。對一些路來講，交通量也許會如此之小以至于沒有哪類路面被證明是經(jīng)濟的，天然土壤就被用作道路。隨著交通量的增加，沙土，碎爐渣，碎石，鈉硝石，碎牡蠣殼，或是以上的混合物可以被用來做路面。如果使用砂礫，通常應包含足夠的黏土和優(yōu)質(zhì)材料來協(xié)助提高路面穩(wěn)定性。氯化鈣的使用可以進一步加強砂礫路面的穩(wěn)定性，同時也有利于控制灰塵量。另一種路面由硅酸鹽水泥加水混入路基的上面幾英寸并由壓路機壓實。這一程序構成了土-混凝土復合路基并由瀝青質(zhì)材料做路面。用于大交通量的重型交通工具的道路必須仔細設計并要（設計具有）相當大的厚度。

42、排水結構高速公路工程的許多部分是計劃和建設用于高速公路或街道排水設備的，以及使得小溪穿過高速公路的可通行段。將道路或是街道表面的水移走就是表面排水。它是通過建成一條路，中間有頂以及使路肩及其附屬區(qū)域傾斜，從而將水導向已有的天然溝渠，像敞開的壕溝，或是導向集水箱和地下管道的暴雨排水系統(tǒng)，（來實現(xiàn)表面排水）。如果使用了暴雨排水系統(tǒng)，由于它要和（城市）街道銜接，設計工程師必須考慮街道總的排水面積，期望的最大排水率，暴雨持續(xù)時間設計值，每一個集水箱的允許傾注量，以及計劃的集水箱沿街間距。通過這些信息，每一個集水箱的期望容量以及地下管網(wǎng)的尺寸才被計算出來。設計公路下的排水設施時，工程師必須確定需要排水的

43、范圍.排水區(qū)域最大可能的降雨量.最大可能的流速，然后利用這些資料，推算所需排水結構的負荷量。概略設計中要考慮充分，不僅要適合該地區(qū)已有記錄的最大流量，而且要考慮在給定年限內(nèi)在最不利條件下可能發(fā)生的最大流量。開放式管道在計算預期流量是要考慮的因素包括尺寸.長度.開口形狀，管壁粗糙程度，入口和下游溝渠末端的形狀，入口處允許的最大水位高度以及出口處水位。休息設施許多工程和建設工作是完成提供主要高速公路沿線休息場所的，特別是（屬于）國家系統(tǒng)的州際高速公路。這些設施必須仔細布置以便能方便安全的出入高速公路。許多設施做成景觀模樣坐落于森林覆蓋區(qū)以便（行人）可以在地上野餐或是在森林中散步。這種休息區(qū)特別受到

44、那些跑長途而又很少停車休息的司機的歡迎。噪聲屏障控制.減少繁忙道路，特別是高速公路，沿線噪聲已經(jīng)變成高速公路工程中非常重要的一部分。在一些社區(qū)，人們沿高速公路兩側筑起了高墻。建造這些高墻會很花錢，但是提供了許多便利。隔音柵欄能減少全部噪聲量的超過50%。建設工作盡管前期要做大量的工程和計劃，但實際工程通常是建造高速公路以及街道改造中耗資最大的部分。立桿定線根據(jù)一份基于細節(jié)計劃準備和規(guī)范的授權建設合同，工程師來到工地現(xiàn)場布置工程。作為立桿定線的一部分，（工程師）要指出土方工程量，排水溝結構的位置，并建立剖面圖。壓實（路基）重型壓路機把道路下面的土壤和路基壓實為了消除以后的沉降。氣胎壓路機和羊腳壓

45、路機（配有許多小輪齒和輪腳的鋼柱輪）常常被租來完成此類工作。近年來，振蕩壓路機已被開發(fā)出用于某些工程。有一種振蕩頻率高達3400/分的振蕩壓路機可以壓實到一個令人滿意的深度范圍內(nèi)的地下材料。維護和操作高速公路維護由路面路肩，橋梁排水設備，標志，交通控制設備，防護圍欄，行人通道上的斑馬線，擋土墻以及邊坡的維護和維修等組成。附加工作包括控制結冰和移走積雪。因為搞清楚為什么有些高速公路的設計比另一些高速公路有更佳的功效和更少的用于維護的開銷是很值得的，所以負責監(jiān)理維護的工程師能提供很有價值的引導給設計工程師?？偠灾S護和施工都是高速公路工程的重要組成部分。第14課如何開挖隧道在一條隧道的大致方向

46、定下來之后，下一步就是調(diào)查隧道沿途地層的鉆孔資料并獲取具體的地層信息。隧道長度和橫斷面通常由其用途決定，但是其形狀必須設計成對內(nèi)外荷載產(chǎn)生最佳抗力的形式。通常會選擇圓形或近似的圓形。在非常堅硬的巖石中，通常采用鉆機和爆破開挖。在軟弱到中硬巖石，采用隧道挖掘機是典型的開挖方式。在軟弱土層，通常采用盾構和擠壓軟弱土質(zhì)的方式向前推進。在所有巖石或土層的開挖方式中，淤泥土要被收集起來運出隧道。在開挖水下隧道時，要采用盾構向前推進。另一種開挖水下隧道的方法是將深管放入河底或水中其他位置的已開挖的深溝中。硬巖隧道穿過硬巖石短隧道僅從入口開挖，但是較長的隧道通常是從一個或幾個地方同時開挖。有些長隧道是在平行

47、于主隧道開挖的小型導洞輔助下建造的。導洞與主隧道之間每隔一段距離由橫巷連通。導洞不僅是通道的附屬設施也是運土，通風，排水的通路。另一種方法是采用正臺階開掘系統(tǒng)，以前被用于大型隧道因為它僅要求更少的火藥并且允許同時鉆孔和運土(轉(zhuǎn)移開挖材料)上部隧道導向下部這就叫做階地，一部分獨立的施工人員就可以在上部鉆孔的同時在下部運土。隨著隧道開挖方法的改善和機械化，以前僅用于小型隧道的全面施工方法，也開始普遍用于修建大型隧道。這種改變部分原因是隧道鉆車一種裝有大量巖石鉆頭的可移動平臺的引進。利用這種設備，一大片隧洞面可同時鉆探。全面施工法已變成最普遍最迅速的開挖隧道方法。軟土層隧道有一些隧道是全部或絕大部分

48、穿越軟土層。在很軟的土層中很少甚至不需要爆破，因為土質(zhì)非常容易開挖。一開始，超前伸梁掘進法是在軟弱土層中建造隧道的唯一方法。超前掘進伸梁是一塊大約5英尺(1.5m)長并且前端被銳化成一點的重重的厚板。他們被插入隧道表面的支撐柱的頂層水平條內(nèi)。然后超前伸梁向外傾斜鉆入土層表面，在所有頂層桿被插入一半深度后，一根木料被交叉放置在它們的外露端來抵抗所有的外部應變。伸梁就這樣提供了一種可以伸縮的坑道支撐，表面在其下伸出來。當桿的末端伸到后，再添加新的木材，伸梁被插入土中供隧道下一節(jié)使用。壓縮空氣的使用簡化了軟土中的施工。首先建成一個空氣鎖，人和設備通過它進出，在開挖過程中，足夠的空氣壓力來維持坑道表面

49、的堅固直至木材或其他支撐設施樹起來。另一種發(fā)展是以鑄鐵或鋼鐵圓盤嵌固隧道四周其后以水壓力盾構支撐。這種鐵盤在施工過程中為隧道提供了足夠的支撐力，同樣為施工人員提供了足夠的施工空間。水下隧道施工最困難的隧道是在一條河的下面一定深度處或水域其他部分中開挖隧道。在這種情況下，水會通過可滲透材料或裂縫滲出，影響了在上部水壓力作用下的隧道施工進度。當隧道穿越粘稠土質(zhì)時，水的流量也許會小到用水泵就可以抽干。在更大滲透性的土壤中，必須使用壓縮空氣來排水。所需空氣壓力隨隧道距離表層的距離增加而增加。實踐證明，圓形盾構抵抗軟土壓力是最有效的，所以大多數(shù)盾構掘進的隧道都是圓形的。盾構曾經(jīng)是由鋼盤和角撐組成，再加上

50、前端一個很重的支撐隔層。前端隔層有許多開的門以便工人可以在盾構前部開挖。在進一步的改進中，盾構向河床的粉質(zhì)粘土中灌漿，通過這種方式將軟弱土質(zhì)從門里擠壓進隧道，再從隧道將土運出。柱狀的盾構殼可以在隔層前伸長好幾尺以提供一個剪切面。后面的部分被稱為尾巴向后伸展好幾尺來保護施工工人。在大型的盾構機械中，一個起重臂被用在盾構的尾部延隧道四周來代替金屬支撐段。盾構向前移動的阻力可能超過1000磅/平方尺（4880公斤/平方米）。液壓千斤頂被用來克服這個阻力推動盾構向前，它能在盾構外側提供每平方尺5000磅壓力（24，500公斤/平方米）盾構可以通過各種起重機左右上下調(diào)整，以適應隧道左右上下的方向。千斤頂

51、延隧道線向每一段向前的裝爐內(nèi)擠漿。整個循環(huán)過程是向前推進，定線，運土，然后另一段向前推進。1955年用于紐約市林肯隧道第三段的盾構長18尺（5.5米）直徑31.5尺（9.6米）。每次向前推進32英寸（81.2cm），在其后制作一個32英寸的支撐環(huán)。鑄鐵段通常被用在這樣的盾構后面。它們被立起來并在短時間內(nèi)熔為一體以提供強度和防水。在林肯隧道的第三節(jié)，每段7尺（2m）長，32英寸（81cm）寬，14英寸（35.5cm）厚，重大約1.5噸。這些段由14個小片段環(huán)熔合在一起。這種熔合的加緊先由手工后由機器完成。一旦它們就位，這些片段被旱在一起以保證永久性防水。水下隧道當河床心土很堅固并且河水水量當前不

52、是很充足的時候，岸邊制造的隧道段可以拉到一個河床中已經(jīng)準備好的壕溝里并沉入水底以形成一個水下隧道。第一個主要的預制漂浮式沉管隧道是位于安大略省的底特律和Windsor之間的底特律河隧道。這條運輸隧道建于1906-1910年。第二條類似方法建成的主要運輸隧道是Posey隧道，竣工于1928年。它位于加州的奧克蘭和Alameda之間的一條咸水河中。從那以后許多其他水底隧道被建于水下或是咸水區(qū)域中，特別是位于奧克蘭和圣弗朗西思科的Transbay隧道。柱狀隧道段通常位于向河岸的場地并由鋼鐵制成。每段大約300尺（90m）長，28到48尺（8.5-14.6m）的半徑。在每一段末端的開口處后面是用鋼制擋

53、水墻封口，管子準備成發(fā)射船的樣式。節(jié)段一旦放入水中，將使用混凝土壓載直到達到最小浮力。然后這個節(jié)段被拖到隧道指定位置。在每一個節(jié)段就位之前，挖泥船和水下挖掘機會為隧道挖出一個合適深度的壕溝。當這個管段被精確地放到它最終就位的位置時，灌漿直至它沉到合適的溝槽里。隧道的所有分段以同樣方式運輸和下沉就位。每段都有施工縫或是凸盤通過陰陽榫電焊來拼裝起來或是和前面段銜接。在每一段及其后續(xù)段下沉之后，潛水工人通過螺栓將接合處上緊嚙合。鋼盤被沿著兩個封閉的擋水墻之間的連接處滑下。連接處再用混凝土焊在一起以增強段與段之間的防水性。當所有的段被就位并連接好后，上面再填土以給予其穩(wěn)定性和保護。從這個意義上講，水下

54、管道技術是老式挖填土方法在水下的應用。當施工結束時，工作人員從隧道每一節(jié)末端進入并在進入管道中心時推掉擋水墻。然后再用混凝土做管道內(nèi)襯以獲得更好的外形和更大的安全性。隨后貼瓷磚，做風道襯里，安電線，水泵，管道等第15課土力學土力學研究的是力學和水力學的法則在牽涉土的工程問題中的應用。土是一種天然礦物顆粒的聚集物，有的含有有的不含有機成分，它由巖石的風化或是機械作用形成。它包括三種成分：固體礦物質(zhì)，水以及空氣和其他氣體。土質(zhì)組成變化很大，正是這種不均質(zhì)性大大地阻礙了科學家對這些沉積物的研究。漸漸地，對擋土墻，基礎，護堤，人行道和其他結構的事故的調(diào)查發(fā)現(xiàn)其原因涉及到許多天然土的知識并且它們的工況充

55、分提高了土力學作為工程科學的一個分支。歷史直到18世紀后半期，法國物理學家查爾斯-奧斯丁庫侖出版他的土壓力理論（1773年）之前，以科學的基礎處理土的問題幾乎沒有任何進展。1857年，蘇格蘭工程師威廉姆朗金發(fā)展了一種土體平衡理論并將其用于一些初步的基礎工程問題。這兩大理論仍然構成了當今計算土壓力理論的基礎，盡管他們建立在所有土都象干沙一樣不考慮內(nèi)聚力這一錯誤概念的基礎上。二十世紀的進步在于：把內(nèi)聚力引入計算；了解了通常情況下土的基本物理特性和特殊情況下粘土的特性；系統(tǒng)地研究了土的剪切特性，即滑動剪切條件下的變形。庫侖和朗金土壓力理論都假設土的剪切破壞面在一個平面內(nèi)。然而對于砂土來說這是近似可信

56、的，有內(nèi)聚力土的滑動剪切面接近一個曲面。在二十世紀早期，瑞典工程師證明滑動剪切面是一個圓弧面。上個世紀后半段，在土的科研，理論的應用以及用于工程設計的經(jīng)驗數(shù)據(jù)方面都有了明顯進步。一個顯著的進步是德國工程師卡爾泰沙基在1925年出版了一本關于粘土在許用應力下固結情況的力學調(diào)查。他的被工程經(jīng)驗證實的分析解釋了在充分滲透的粘土上沉降隨時間增長的問題。泰沙基在1925年出版了Erdbaumechanik（“土力學”）一書后開辟了土力學時代。關于地基材料，人行道下的天然基礎的研究始于1920年美國公共道路局。他們做了一些關于人行道設計的和天然土有關的簡單實驗。在英格蘭，道路研究司創(chuàng)建于1933年。193

57、6年第一個巖土方面的世界會議在哈佛舉行。今天，市政工程極大地依賴于實驗的大量數(shù)據(jù)來鞏固經(jīng)驗以及與之相關的新的問題來建立解決方案。獲得這樣的土質(zhì)實驗的典型例子，無論如何是很極其困難的；因此有一種在實驗室做比例模型來代替這種現(xiàn)場實驗的趨向，并且許多重要的性質(zhì)都是由這種方法得到的。土的工程性質(zhì)決定土的工程適用性的性質(zhì)包括：內(nèi)摩擦力，內(nèi)聚力，壓縮性，彈性，滲透性以及毛細性。內(nèi)摩擦力是土體抵抗滑動的力。砂土和礫石土比粘土有更大的內(nèi)摩擦力；后期水氣的增加會降低內(nèi)摩擦力。土在重結構壓迫下滑動的趨勢可以轉(zhuǎn)化成剪力；即使一部分土體在一個平面內(nèi)水平的豎直的或其他方向的移動。這樣一種剪切移動會給建筑帶來危險。內(nèi)聚力

58、可以減少這種剪切危險，這是由土顆粒間分子力產(chǎn)生的土顆粒之間相互吸引作用以及土粒間存在水氣造成的。內(nèi)聚力明顯受土粒間大量濕氣影響。內(nèi)聚力在粘土中通常很大而在砂土和淤泥土中幾乎不存在。內(nèi)聚力值從干砂土的0到很粘稠的粘土2000磅每平方英尺之間變化。因為可以通過碾壓，夯實，振搗或其他方法壓實土以增大其密度和提高其承載強度，所以可壓縮性是土的一個重要特性。彈性土在受壓后趨向于恢復到初始條件。彈性（延性）土不適合作為柔性人行道的地基因為他們會在上面交通的作用下壓縮延展導致地基沉陷?？蓾B透性是土體允許水流通過其中的性質(zhì)。冬季的凍融循環(huán)和夏季的干濕循環(huán)改變了土顆粒的填實密度。壓縮可以減小滲透性。毛細性導致自

59、由水延土中孔隙上升到正常水平面以上。在多數(shù)土中都存在毛細性所需要的許多管道；在粘土中，水汽可在毛細作用下上升達30英尺。土壤密度可以通過測量土的重量和體積來計算出或是通過特殊儀器測得。土的穩(wěn)定性可以通過一種叫做穩(wěn)定性試驗機的設備來測量，它可以測量由交通荷載產(chǎn)生的水平壓力。固結是由特殊荷載條件下產(chǎn)生的壓縮或是土粒擠壓在一起而發(fā)生的；這一性質(zhì)也可以測量出?；乜碧酵临|(zhì)調(diào)查是對將要承受工程沖擊的天然及其擴展部分的土層數(shù)據(jù)的采集?；ㄙM在基地勘探上的工夫取決于工程的大小以及工程的重要性；勘探方法從肉眼觀察到精細的地表下鉆孔采集土樣并做實驗室測試。采集代表土樣對于土層準確地鑒別和分類十分重要。采樣數(shù)量取決

60、于數(shù)據(jù)要求的精確度，土質(zhì)的分類以及工程量的大小。通常情況下，在一個地方的天然剖面中，深度方向比水平方向有更多的土質(zhì)分類參數(shù)。采集復合樣品對于任何已知水平層來說都是不合適的，因為這樣不能真實代表任何一處并且可能會誤導。即使是水平層很細小的參數(shù)變動也要仔細表注出。土壤粒徑的非類以及液限塑限的確定都是十分重要的步驟。對原位實驗中獲取的數(shù)據(jù)的最終用途的了解很重要。場地條件的進一步信息對于規(guī)劃任何勘探項目都是很有幫助的。地形學，地理數(shù)據(jù)（地面露頭，道路河流切面，湖底，氣候殘留物等），古生物圖，航拍照片，井道日志，開挖情況等信息都是很有價值的。地理勘測方法修正出有用的數(shù)據(jù)。電阻測量可提供若干土質(zhì)內(nèi)部參數(shù)。