第一章绪 论

土木工程是工业与民用建筑、桥梁、道路、隧道、岩土工程、地下工程、铁路工程、矿山设施、港口工程等的统称，其内涵为用各种土木建筑材料修建上述工程的生产活动及其相关工程技术，包括勘测、设计、施工、维护、管理等。它既指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的各种工程设施，也指应用的材料、设备和进行勘测、设计、施工、保养、维修等技术。 《土木工程导论》是一门专业入门教育课。通过本课程的学习要让学生全面了解土木工程的研究对象和内容，了解土木工程的发展简史、土木工程建设与决策方法、土木工程防灾减灾、绿色土木工程与建筑节能、土木工程智能建造和BIM技术。让新入学的学生对土木工程有一个全面的了解，增加他们的学习兴趣和学好土木工程专业的责任感，激发他们未来建设好伟大祖国的使命感。

●1.1土木工程的定义

土木工程在英语中称为“Civil Engineering”，直译是民用工程，他是相对“Military Engineering”（军事工程）而命名的。土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称。它既指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的各种工程设施，也指应用的材料、设备和进行勘测、设计、施工、保养、维修等技术。

●1.2土木工程的产生和发展

土木工程作为伴随人类发展而产生的一个传统产业，早期出现的砖和瓦这种人工建筑材料，使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚。16世纪结构计算理论的出现，19世纪钢材的大量应用是土木工程的第二次飞跃。十九世纪20年代，波特兰水泥制成后，混凝土问世，三十年代开始，出现了预应力混凝土，现代结构计算理论的出现这是土木工程的又一次飞跃发展。 现代技术促进土木工程发展。新材料的不断出现，大型高水平施工机械不断地研发创新，现代计算机技术的出现和快速发展，使土木工程建设日新月异、发展神速。土木工程的信息化（BIM）、智能建造已经在土木工程实际建造过程得到应用。其更加科学、合理，有效地提高土木工程的建造水平和生产效率，使土木工程朝绿色节能方向发展。

●1.3现代中国是世界土木工程的强国

我国现代土木工程起步较晚，但是发展迅速，自新中国成立，特别是改革开放以来，凭借经济的发展和城市化的脚步的加快，我国的土木工程开始了新一轮的发展并取得举世瞩目的辉煌成就。目前我国最高的建筑是2017年启用的上海中心大厦（632m，118层），高度排世界第二，充分体现现代中国土木工程的高度。2019年我国高速公路总里程达14.26万公里，居世界第一，我国高铁达3万公里，达到世界的66%，我国有北京上海为代表的最大地铁修建规模，以大兴国际机场为代表的最大机场修建规模，这些工程的建造体现了现代中国土木工程巨大规模和中国长度。 2018年：我国混凝土结构超过世界50%，世界上超过一半高层建筑和钢筋混凝土建筑都在中国，2018年我国工程机械生产和销售均超世界的30%，这些巨大的土木工程材料和设备的生产能力充分体现了土木工程中的中国制造。我国的桥梁建设发展迅速，并取得了可喜得成就。在宽阔的长江、黄河、珠江上相继建设起了无数座跨江大桥外，我们还修建了如港珠澳大桥（55公里）、杭州湾大桥（36公里）等跨海大桥，这些超级桥梁工程的建成体现了我国土木工程的非凡跨越能力。2020年1月24日动工，2月3日投入使用，仅用12天时间，总建筑面积3.39万平方米的武汉火神山医院用于新冠肺炎确诊患者的救治，床位1000张，快速建造要求极高的隔离医院，在世界上绝无仅有，充分体现中国土木工程的建设速度。

●1.4土木工程专业学习的主要内容

本专业培养掌握各类土木工程学科的基本理论和基本知识，能在房屋建筑、地下建筑(含矿井建筑)、道路、隧道、桥梁建筑、水电站、港口及近海结构与设施、给水排水和地基处理等领域从事规划、设计、施工、管理和研究工作的高级工程技术人才。 本专业培养适应社会主义现代化建设需要，德、智、体、美全面发展，掌握工程力学、结构力学、水力学等土木工程学科的基本原理和基本知识，能胜任房屋建筑、道路、桥梁、隧道、岩土与地下工程等各类土木工程技术与管理工作，培养扎实的基础理论、宽广的专业知识、较强的工程实践能力、具有国际视野和创新精神的应用型高级专门人才。本专业学生主要学习力学、结构、施工、工程项目管理经济等方面的基本理论和基础知识，接受力学分析、结构设计、施工技术与工程管理、文字图纸表达等方面的基本训练，掌握在土木工程项目勘察、设计、施工、管理、教育、投资和开发、金融与保险等部门从事技术或管理工作的基本能力。

●1.5学好土木工程建设美好世界

土木工程承担着建设美好家园和安全的重任，上学期间就要培养自己的责任与担当，为此必须做到：数学是土木工程专业学习基础，没有数学无法掌握土木；各种力学是结构分析的基础，要投入精力认真学习；各种土木工程结构学是土木工程的根本，了解工程设计多解问题；制图、测绘、材料、勘察是干好土木的基本技能；掌握计算机技术才能搞好智能建造；施工技术、施工管理是建好土木工程的根本；学好英语我们的土木工程才能走向世界；初步学习各种建设法规和标准，了解土木工程专业的使命和责任；培养学习能力，本专业需要终身学习；培养发现问题，解决问题的能力。

第二章土木工程的发展简史

一般将土木工程的发展史分为三个发展时期：1.古代的土木工程（旧石器时代 —17世纪）；2.近代的土木工程（17世纪—第二次世界大战前后）；3.现代的土木工程（第二次世界大战结束后至今的土木工程）人类出现以来，为了满足住和行以及生产活动的需要，从构木为巢、掘土为穴的原始操作开始，到今天能建造摩天大厦、万米长桥，以至移山填海的宏伟工程，经历了漫长的发展过程。

●2.1概述

土木工程的发展贯通古今，它同社会、经济，特别是与科学、技术的发展有密切联系。土木工程内涵丰富，而就其本身而言，则主要是围绕着材料、 施工、 理论三个方面的演变而不断发展的。为便于叙述，权且将土木工程发展史划为古代土木工程、近代土木工程和现代土木工程三个时代。以17世纪工程结构开始有定量分析，作为近代土木工程时代的开端；把第二次世界大战后科学技术的突飞猛进，作为现代土木工程时代的起点。

●2.2古代的土木工程

古代土木工程初完全采用天然材料，后来出现人工烧制的瓦和砖。古代的土木工程实践应用简单的工具，依靠手工劳动，并没有系统的理论，但通过经验的积累，逐步形成了指导工程实践的成规。 在中国，最著名的当数东起山海关，西至嘉峪关全长5000余公里的万里长城。在西方，有建于公元前2700年到公元前2600年的建造的埃及金字塔，其中以古王朝第四王朝法老胡夫的金字塔最大。又如希腊的帕特农神庙，古罗马斗兽场，法国的加尔桥等。

●2.3近代土木工程

从17世纪中叶到20世纪中叶第一次世纪大战后的三百余年被称为“近代土木工程阶段”，在这一时期，力学和结构理论，土木工程材料和施工技术等方面都有迅速的发展和重大的突破，土木工程开始逐渐形成一门独立的学科。

●2.4现代土木工程

在第二次世界大战结束（1945年）至今称为现代土木工程阶段。随之经济的起飞，时代文明的进步，科学技术的迅速发展，现代土木工程使用的各种新材料，新结构，新技术，新工艺的涌现，工程设计理论的新进展，机械，信息，通信，计算机等技术的高速发展不仅为土木工程建设发展提供了良好的技术条件，也提供了强大的物资和需求基础。这一时期相继出现了高层和超高层摩天大楼，大规模核电站，新型大跨桥梁，海底隧道，高速公路，高速铁路，大型堤坝，海洋平台和填海造城工程等等。现代土木工程形成了功能多样化，建设立体化，交通立体化，设施大型化的特点。由现代土木工程特点，使得构成土木工程的3个要素：材料，施工和理论。也都有了新的发展，即建筑材料的轻质高强化，设施过程工业化、装配化，设计理论的精确化，科学化。

第三章土木工程的研究对象

土木工程既指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的各种工程设施，也指应用的材料、设备和进行勘测、设计、施工、保养、维修等技术活动。它研究对象包含建筑工程、桥梁工程、铁路工程、公路与城市道路工程、隧道工程、岩土工程与地下工程、矿山工程、水利工程、机场工程、海洋工程、港口工程和给排水工程等的统称，其内涵为用各种土木建筑材料修建上述工程的生产活动及其相关工程技术，包括勘测、设计、施工、维护、和管理等。

●3.1概 述

根据土木工程的个基本功能要求，土木工程设施必须满足人类活动所需要的功能、舒适性、安全性和耐久性的要求，同时也要满足人类精神需求的。同时满足人类活动所需要的功能和舒适性的要求，还应满足安全性和耐久性的要求，为了达到这些土木工程的建设上述目标，土木工程工作者必须研究清楚以下问题。①必须研究清楚土木工程材料的物理力学性能，以保证用这些材料建造的土木工程设施能够充分发挥各种材料的作用，在尽量的节约材料的前提下，以保证结构安全、适用和耐久的同时尽量的节约材料；②必须研究地球引力、风力、气温、地震、振动及爆炸等自然或人为的作用力以及土木工程结构受力性能和的设计方法，以保证在以上荷载的作用下结构安全；③必须研究土木工程施工技术、组织手段和工程设备，以便“多、快、好、省”建造土木工程设施；④必须研究建造土木工程设施时能够保护环境和节约能源措施，以便做到土木工程环境友好和资源节约。

●3.2土木工程材料

任何土木工程建(构)筑物(包括道路、桥梁、港口、码头、矿井、隧道等)都是用相应材料按一定的要求建造成的，土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料。材料一般分为金属材料和非金属材料两大类。材料按功能分类，—般分为结构材料(承受荷载作用的材料，如基础、柱、梁所用的材料)和功能材料(具有专门功能的材料，如起围护作用、防水作用、装饰作用、保温隔热作用等）。材料还可按用途分类，如建筑结构材料；桥梁结构材料；水工结构材料；路面结构材料；建筑墙体材料；建筑装饰材料；建筑防水材料；建筑保温材料等。各种材料需要研究的内容和范围很广，涉及原料、生产、组成、构造、性质、应用、检验、运输、验收和储存等各个方面。

●3.3土木工程基础

任何建筑物都坐落在地面以下的土层上，在建筑工程中，常把建筑物与土层直接接触的部分称为基础，把支承建筑物重量的土层叫地基。基础位于建筑物最下部，是建筑物的组成部分，它承受着建筑物的全部荷载并将它们传给地基。地基承受着基础传下来的荷载，并把这些荷载逐渐地分散扩展到土层中去，它不是建筑物的组成部分，只是承受建筑物荷载的土壤层，由持力层和下卧层组成。地基在保证稳定的条件下，每平米所能承受的最大荷载称为土的“承载力”。基础工程的内容包括基础设计、地基处理等。基础设计中，首先应根据工程勘探报告提供的工程地质情况、土层承载能力及基础设计建议，确定基础类型。工程中常用的基础类型很多，主要有天然地基上的浅基础、桩基础与深基础。

●3.4土木工程结构设计方法

现代土木工程的特征之一，是工程设施同它的使用功能或生产工艺更紧密的结合。日益提高的生活水平和复杂的现代生产过程，对土木工程提出了各种专门的要求。现代的公用建筑和住宅建筑不再仅仅是传统意义上徒具四壁的房屋，而要求同采暖、通风、给水、排水、供电、供燃气等种种现代技术设备结成一体。 土木工程的结构设计步骤一般可分为结构类型选取、结构模型的建立、结构荷载的计算、结构内力计算和结构选取、施工图绘制。

●3.5土木工程环境

现代土木工程与环境紧密相扣，在功能上考虑它造福人类的同时，还要注意它和环境的和谐问题。现代生产和生活时刻排放大量废水、废气和废渣，发出噪声，污染着环境。环境工程，如废水处理工程等又为土木工程增加新内容。核电站和海洋工程的快速发展又产生新的令人关心的环境问题。随着大规模现代土木工程的建设，土木工程对环境的影响越来越大。土木工程与环境工程应融为一体。城市综合征、海水平面上升、水污染、沙漠化等问题与人类的生存发展密切相关，又无一不与土木工程有关。

●3.6建筑工程

建筑工程作为土木工程的主要组成，建筑工程作为人类的生产和生活空间，从人类诞生就是人类生活的重要组成部分，从最初的的简单的遮风避雨发展到现在的满足各种功能、舒适、美观、节能环保和防灾减灾，他的发展同样是是伴随着人类进步而不断发展的。按建筑物的使用性质分为： 1）居住建筑； 2）公共建筑；3）商业建筑；4）文教卫生建筑；5)工业建筑；6）农业建筑；按房屋结构采用的材料分为： 1）生土结构； 2）木结构；3）砌体结构； 4）钢筋混凝土结构；5）钢—混凝土组合结构； 6）钢结构；7）张拉整体结构。结构体系分为：1）承重墙结构；2）板-柱体系；3）框架结构；4）筒体结构；5）错列桁架结构；6）拱结构；7）壳体结构；8）折板结构； 9）网架结构；10）悬挂式结构；11）巨型桁架和巨型框架结构。

●3.7桥梁工程

桥梁工程的发展历史也很悠久，我国建于隋朝年间公元595年－605年的赵州桥，距今已有1400多年的历史。中国古代工匠的独创臂式木桥梁，用木梁像斗拱那样多层叠置外挑，或加上斜撑增加悬挑的能力直至在跨中合龙形成跨度可达30余米的拱形桥梁，用天然的植物纤维制成索桥。现代桥梁从19世纪的欧洲发展起来，20世纪以来世界上欧美发达国家由于高速公路、高速铁路和城市建设的需要，修建了大量的桥梁工程，美国号称世界桥梁博物馆，大约修建了29万座桥梁工程，但是，发达国家已经进入发展平衡期，桥梁工程进入维修加固和改造提高阶段。二十一世纪以来，世界桥梁建设飞速发展，1998年日本的东线明石海峡悬索大桥建成，大桥跨度为1990m，是目前世界跨度最大的悬索桥。我国建造的世界跨径第一的斜拉桥——苏通长江公路大桥工程项目，它比日本最大跨径的多多罗大桥长200米左右。世界上最大跨度的拱桥是我国重庆的朝天门长江大桥。

●3.8岩土、隧道及地下工程

世界上最早的岩土工程是北京周口店发现的北京猿人洞穴。1300多年前的赵州石拱桥地基处理是岩土工程工程实践的典范，我国的万里长城、西藏佛塔、埃及金字塔、古罗马的家谱亚军用大道等用石灰材料做基础工程是岩土工程土体材料改良的很好地工程实践。1885年美国芝加哥建成了世界上第一座具有现代意义的钢结构高层建筑，随后，全世界兴起了建造高层建筑之风，对基地承载力、地基变形的控制和稳定性提出了更高的要求，由此产生了大量的深基础工程。在这期间的打桩技术有落锤法施工、蒸汽打桩锤、导杆式柴油打桩锤、筒式柴油打桩锤。自20世纪中叶以来，岩土工程在世界发生了史无前例的发展，岩土工程领域得到拓展，岩土工程发展条件变得成熟，岩土工程理论与技术有了突破。岩土工程以土力学与基础工程、岩石力学与工程等为理论基础，以岩石和土的利用、整治或改造作为研究内容，服务于各类主体的勘察、设计与施工的全过程，其特点是：工程对象多、行业广泛；建设环境复杂、投资大、风险高；隐蔽性好，防灾能力强；冬暖夏凉、运营费低、保护自然生态环境、土地多重利用。隧道是修建在地下或水下或者在山体中，铺设铁路或修筑公路供机动车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。随着高速公路、铁路建设的加速，新的施工技术的采用，大量的隧道工程随之出现，目前，除了修建陆地隧道外，大量的海底和江底隧道随之修建。

●3.9道路工程

道路工程历史源远流长。历史上最早的原始社会人群，因生活和生产的需要，形成天然原始的人行小径。以后要求有更好的道路，取土填坑，架木过溪，以利通行。当人类由原始农业到驯养牲畜后，逐渐利用牛、马、骆驼等乘骑或驮运。这种生产力的飞跃进一步要求更适用的道路，因而出现驮运道。公路工程是土木工程的另一重要组成，是人类文明发展的产物，人类有了交流和贸易就有了道路工程，现代的公路工程是现代文明和快速发展的产物，有了道路工程才加速了人类交流和贸易的步伐。现代公路工程是指公路构造物的勘察、测量、设计、施工、养护、管理等工作。公路工程构造物包括：路基、路面、桥梁、涵洞、隧道、排水系统、安全防护设施、绿化和交通监控设施，以及施工、养护和监控使用的房屋、车间和其他服务性设施。

●3.10机场工程

伴随着飞机的发明，就出现了机场，亦称飞机场、空港，较正式的名称是航空站。机场有不同的大小，除了跑道之外，机场通常还设有塔台、停机坪、航空客运站、维修厂等设施，并提供机场管制服务、空中交通管制等其他服务。

●3.11轨道交通工程

轨道交通工程是指铁路上的各种土木工程设施，同时也指修建铁路各阶段（勘测设计、施工、养护、改建）所运用的技术。铁路工程最初包括与铁路有关的土木（轨道、路基、桥梁、隧道、站场）、机械（机车、车辆）和信号等工程。现代轨道交通工程包括铁路工程、高速铁路和城市地铁、轻轨等

●3.12港口工程

港口是具有一定的水域和陆域面积及设备条件，供船舶安全进行货物或旅客的转载作业和船舶修理、供应燃料或其他物资等技术服务和生活服务的场所。

●3.13海洋工程

海洋工程是指以开发、利用、保护、恢复海洋资源为目的，并且工程主体位于海岸线向海一侧的新建、改建、扩建工程。一般认为海洋工程的主要内容可分为资源开发技术与装备设施技术两大部分，具体包括：围填海、海上堤坝工程，人工岛、海上和海底物资储藏设施、跨海桥梁、海底隧道工程，海底管道、海底电（光）缆工程，海洋矿产资源勘探开发及其附属工程，海上潮汐电站、波浪电站、温差电站等海洋能源开发利用工程，大型海水养殖场、人工鱼礁工程，盐田、海水淡化等海水综合利用工程，海上娱乐及运动、景观开发工程，以及国家海洋主管部门会同国务院环境保护主管部门规定的其他海洋工程。

●3.14水利水电工程

水利工程是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程。也称为水工程。水是人类生产和生活必不可少的宝贵资源，但其自然存在的状态并不完全符合人类的需要。只有修建水利工程，才能控制水流，防止洪涝灾害，并进行水量的调节和分配，以满足人民生活和生产对水资源的需要。水利工程需要修建坝、水电站、堤、溢洪道、水闸、进水口、渠道、渡漕、筏道、鱼道等不同类型的水工建筑物，以实现其目标。

●3.15特种结构工程

特种结构工程是指普通的建筑工程、交通土建工程、矿山、码头、海洋、水利水电工程以外其他工程，其在土木工程中用途广泛，功能特殊，且结构形式复杂的工程结构，像广播电视塔、高烟囱、水塔、水池、筒仓及各种支挡工程统称为特种结构工程。

第四章土木工程建设与决策

建造在土地上的任何土木工程结构，属于基础设施，其建造要符合一个国家相关法律法规和发展规划要求，因此，就存在项目决策和选址的论证、研究和审批等问题；一旦项目确定后，则要进行土木工程测绘、勘察、设计、施工、监理和维护等技术活动。

●4.1概述

土木工程项目建设前，需要有一个规划和决策的过程。首先项目业主单位要委托设计单位撰写项目建议书，项目建议书获得有关部门批准后，根据项目建议书的内容进行项目可行性研究，可行性研究方案获得通过后项目即可立项，以后的工作就是技术和管理两个方面的工作，技术方面主要有地形测绘、场地勘察、设计和施工等方面的工作，管理方面主要有招投标、施工组织和监理等工作。

●4.2土木工程建设程序与项目决策

对建设项目及其建设方案的最后选择和决定。中国基本建设程序规定，项目决策必须以设计任务书为依据。实际上项目决策过程就是拟建项目的设计任务书的编制和审批过程，设计任务书经有权审批单位审批后，项目随之成立，也就是项目的最终决策。 项目决策的程序的具体步骤：1） 经过调查研究和综合比较，提出需要进行可行性研究的项目建议书；2） 对提出的项目建议书进行审查和平衡,具体评价项目在建设上的可能性、技术上的可行性和经济财务的收益水平。在研究和分析论证的基础上，提出建设方案，写出可行性研究报告和编制设计任务书；3）邀请有关技术、经济专家和承办投资贷款的银行，共同参加项目预审。对项目可行性研究报告和编制的设计任务书，进行全面细致的检查、计算和核实，写出项目评估报告。在上述工作完成以后，如果项目是可行的，建设方案是优选的，有关决策部门则通过项目设计任务书，完成项目决策。

●4.3土木工程场地测绘

场地测绘是指对土木工程场地自然地理要素或者地表人工设施的形状、大小、空间位置及其属性等进行测定、采集，通过平面坐标定位和等高线做出地形图。

●4.4土木工程场地勘察

土木工程勘察是根据建设工程和法律法规的要求，查明、分析、评价建设场地的地质地理环境特征和岩土工程条件并提出合理基础建议，编制建设工程勘察文件的活动。土木工程勘察包括岩土工程勘察、设计、治理、监测，水文地质勘察，环境地质勘察等工作。

●4.5土木工程设计

工程设计是根据建设工程和法律法规的要求，对建设工程所需的技术、经济、资源、环境等条件进行综合分析、论证，编制建设工程设计文件，提供相关服务的活动。工程设计包括总图、工艺设备，建筑、结构、动力、水暖、自动控制、技术经济等工作。土木工程设计是使建筑物具有外部造型美观、功能适用、使用安全、耐久的设计。

●4.6土木工程施工

土木工程施工是指运用工程设备、现代工程施工技术、施工组织和管理手段建造土木工程项目的过程称为施工。随着现代土木工程复杂程度的提高，对施工设备、建筑材料、施工技术、施工组织和管理提出了更高的要求。

●4.7土木工程监理

土木工程监理单位受项目业主委托，根据法律法规、工程建设标准、勘察设计文件及合同，在施工阶段对建设工程质量、造价、进度进行控制，对合同、信息进行管理，对工程建设相关方的关系进行协调，并履行建设工程安全生产管理法定职责的服务活动。

第五章土木工程防灾减灾

各种自然或人为灾害，如地震、火灾、洪水、风灾、滑坡及泥石流、战争等会对土木工程结构造成破坏，严重的灾害会使土木工程结构的倒塌，造成人类生命财产损失。土木工程要研究防止各种灾害导致土木工程结构破坏和倒塌的方法，尽可能的防止和减少人类生命财产的损失。

●5.1概述

土木工程结构在其服役期间，不可避免地要遭遇各种自然或人为灾害的袭击，如地震、火灾、风灾、滑坡及泥石流等。我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一。仅以地震为例，20世纪70年代以来，全世界死于地震灾害的总人数接60多万，中国所占比例高达63%。搞好土木工程防灾减灾和技术应用研究，才能保证土木工程安全可靠的使用并起到防灾减灾的作用。

●5.2土木工程防震减灾

地震（earthquake）又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成振动，期间会产生地震波的一种自然现象。地震是地球内部介质局部发生急剧的破裂，产生的震波，从而在一定范围内引起地面振动的现象。地震(earthquake)就是地球表层的快速振动，在古代又称为地动。它就像海啸、龙卷风、冰冻灾害一样，是地球上经常发生的一种自然灾害。 地震灾害的主要表现为地震作用下发生的建筑物，工程设施的破坏，倒塌，并由此引发造成的人员伤亡和经济损失。一般认为，地震在现有技术水平下很难做到正确预报，采用土木工程防灾减灾的方法是最为经济可行的防震减灾方法，土木工程防震减灾应从建设场地规划，工程设施的防震减震两方面入手，另外还要做好非工程减灾措施和救灾体系建设。

●5.3土木工程防治滑坡地质灾害

滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。运动的岩（土）体称为变位体或滑移体，未移动的下伏岩（土）体称为滑床。 滑坡防治是指在无法绕避滑坡地段或斜坡不稳定地段进行工程建设时所采取的防治措施。其措施必须在详细调查分析和研究对比各种方案的基础上进行。调查的内容主要有滑坡地段的工程地质条件，诱发滑动的主要和次要因素等。

●5.4土木工程防治泥石流的产生灾害

泥石流是指在山区或者其他沟谷深壑，地形险峻的地区，因为暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物质容量大和破坏力强等特点。发生泥石流常常会冲毁公路铁路等交通设施甚至村镇等，造成巨大损失。 泥石流防治是一项由多种措施组成的系统工程。它主要由四方面措施组成：①防止和削弱泥石流活动的防治体系一一通过生物措施和工程措施，保护和治理流域环境，消除或削弱泥石流发生条件；②控制泥石流运动的防治体系一一采用拦挡坝、谷坊、排导槽、停淤场等工程措施,调整和疏导泥石流流通途径和淤积场地,减少灾害破坏损失；③预防泥石流危害的防护工程体系一一修建渡槽、涵洞、隧道、明硐、护坡、挡墙、顺坝、丁坝等工程,对重要危害对象进行保护；④预测、预报及救灾体系一一对于遭受泥石流严重威胁的居民、企业和重要工程设施,及时搬迁、疏散,受灾时有效地抢险救灾,减少灾害破坏损失。

●5.5土木工程防治其他灾害

除地震、滑坡、泥石流等地质灾害外，洪水（图5.44）、风灾、洪水都可以用土木工程方法进行防治。风灾的防范措施主要有：土木工程防风灾的方法是建筑物在设计时要考虑风压这一因素，我们按照50年或者100年一遇的风压设计高层建筑、桥梁及海洋工程，以保证风灾发生时土木工程的安全。洪水灾害及其防治：在建筑城市道路时，道路两侧合理的构建宽阔的排水河沟，河沟深度要合理，高度以以后容易清理河垢为标准。在排水河沟上面，科学合理的铺设坚固的钢筋水泥板后，覆盖适量的有机泥土种植灌木花草以及小型植物。排水河沟将雨水收集起来，引流向储水的小型堤坝里再通过合理利用后，引流向中型堤坝到大型堤坝，如果水量超出标准值时，最后洪水将顺着宽敞的相连相通的坚固的河堤河沟。一般大坝的功能除了防洪以外，还可以发电、灌溉，因此，修建防洪大坝是防洪的最好手段。

第六章绿色土木工程与建筑节能

土木工程在建造和使用过程要耗费土地、资源和能源，建造过程会造成环境破坏和污染。因此，在土木工程建造和使用过程中如何减少耕地浪费、资源和能源消耗，减少环境破坏和环境污染这是土木工程建造和使用过程中重大课题。

●6.1概 述

在全寿命期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的土木工程则称为绿色土木工程。

●6.2建筑节能

建筑节能，指在建筑材料生产、房屋建筑和构筑物施工及使用过程中，满足同等需要或达到相同目的的条件下，尽可能降低能耗。建筑节能在发达国家最初为减少建筑中能量的散失，普遍称为“提高建筑中的能源利用率”，在保证提高建筑舒适性的条件下，合理使用能源，不断提高能源利用效率。建筑节能具体指在建筑物的规划、设计、新建（改建、扩建）、改造和使用过程中，执行节能标准，采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，加强建筑物用能系统的运行管理，利用可再生能源，在保证室内热环境质量的前提下，增大室内外能量交换热阻，以减少供热系统、空调制冷制热、照明、热水供应因大量热消耗而产生的能耗

●6.3可再生能源在土木建筑中的应用——建筑与太阳能一体化

太阳能以其储量的“无限性”、存在的普遍性、开发利用的清洁性以及逐渐显露出的经济性等优势，是人类理想的替代能源。太阳能唱主角的新能源时代初见端倪。在太阳能产业高速发展的今天，太阳能光热、光电技术的开发和推广应用还存在某些不足，其中包括“太阳能与建筑一体化”等问题还需做大量的研究和推广应用工作。

●6.4绿色土木工程施工-建筑工业化

建筑工业化是指通过现代化的制造、运输、安装和科学管理的大工业的生产方式，来代替传统建筑业中分散的、低水平的、低效率的手工业生产方式。它的主要标志是建筑设计标准化、构配件生产工厂化，施工机械化和组织管理科学化。

第七章土木工程智能建造和BIM技术

随着经济和土木工程的快速发展，土木工程建造和运营管理已经成为一项信息量大、系统性强、综合性要求高的工作，涉及项目的使用功能、技术路线、经济指标、艺术形式等一系列且数量庞大的自然科学和社会科学问题，迫切需要采用一种能容纳大量信息的系统性方法和技术去进行运作。土木工程智能建造就是采用一种能容纳大量信息的系统性方法和技术去实现智能化建造与管理的过程。是以土木工程设施建造过程中所使用的材料、机械、设备的智能化为前提，在项目的勘察设计与仿真、构件加工生产、安装、测控、结构和人员的安全监测、建造环境感知和项目的使用与管理中采用信息技术与先进建造技术的建造方式。

●7.1土木工程的智能化建造

土木工程智能建造包括以下多方面的技术和管理体系：①三维建模及仿真分析技术；②工厂预制加工技术；③机械化安装与精密测控施工技术；④土木工程安全与健康监测技术精密测控与检测技术；⑤建造环境感知技术；⑥人员安全与健康监测技术；⑦信息化管理与运营技术。

●7.2土木工程管理中的BIM技术

BIM是土木工程信息化建设的一个新阶段，它提供了一个全新的生产方式，运用数字化的方式来表达项目的物理特征和功能特征，对项目中不同阶段的信息实现集成和共享，为项目各参与方提供协同工作的平台，使生产效率得以提升、项目质量有效控制、项目成本大大降低、工程周期得以缩减，尤其在解决复杂形体、管线综合、绿色建筑等难点问题方面显现了不可替代的优越性。 我国目前主要的BIM应用也已遍布项目的全生命周期，主要体现在：方案模拟、结构分析、日照分析、工程算量、3D协调、4D模拟（3D＋进度）、5D模拟（3D＋进度＋投资）、施工方案优化、碰撞检查、管线综合、安全管理、三维扫描、数字化放线、数字化建造、灾害模拟、虚拟现实、运维管理等。