土力学课程信息.doc

教学大纲 一、课程基本信息 1.课程名称： 土力学2.适用专业： 水利水电工程建筑3.课程性质： 专业基础课、技术基础课（部分内容具有较强的专业性质）4.学分： 3.05.建议学时： 54 （其中理论教学31学时、实践教学23学时）二、课程简介 土与工程建设的关系十分密切，土具有两类工程用途：一是作为建筑物的地基，在土层上修建厂房、住宅等工程，由地基土承受建筑物的荷载；二是用作建筑材料，修筑堤坝与路基。土力学是进行地基、基础、挡土墙、堤坝等工程设计的主要理论依据，为保证各类建筑物既安全又经济，使用正常，不发生各种稳定破坏、渗透破坏事故，必须正确运用土力学的基本理论。土力学是利用力学的基本原理和土工测试技术研究土的特性的一门学科。目前，在解决土工问题时，尚不能象其他力学学科一样具备系统的理论和严密的数学公式，而必须借助经验、现场试验以及室内试验辅以理论计算。所以，土力学是一门强烈依赖于实践的学科。三、课程在专业中的作用和任务 土力学课程在水利水电工程建筑专业中属于专业基础课，为学生进行中小型水利水电工程建筑物的设计、小型民用建筑的设计与施工、水工建筑物的维护及防洪抢险等专业活动，提供必备的土工基本知识、土工实验方法、土力学计算原理和土工设计原则。四、课程目标 本课程向学生介绍土力学的基本研究课题，要求学生掌握土的基本物理力学特性和计算方法，学会测定土的常规指标，培养学生应用土力学原理解决土工问题的能力，并为提高学生职业综合素质打下坚实的基础。通过训练，使学生能够达到以下能力：1、通过土工实验，描述土的组成和性质，并根据不同土类的性质，恰当选择地基、堤坝、挡土墙等建筑的填料。2、根据土的组成和性质，初步预测土堤、土坝等水利建筑中的渗透破坏类型，在堤坝的设计中，能够通过计算，确定渗流逸出处的水力坡降。3、预测地基沉降量。4、能够初步确定建筑场地的地基承载力，并验算地基的稳定性。5、能够确定挡土墙上的土压力，并进行重力式挡土墙的设计（强身的强度验算可不作要求）。6、描述土坡稳定的分析方法，能够进行土坡稳定的初步分析。7、掌握常规土工实验方法，学会测定土的基本物理力学性质指标，并能够在工程中正确应用这些指标。五、教学内容 教学内容说明：1、教学内容按教学模块进行分类，在每一教学模块中，再按知识内在架构和能力培养要求进行细分；2、课内实践项目分为实验、综合练习、设计三种类型；3、实验项目内容结合工程实际，让学生模拟工程土样，从土样制备、实验操作、计算结果整理分析的全过程进行系统训练，最后，制出实验成果报告表，培养学生的工程意识；4、开放实验室，开展选做实验项目，有效利用实验教学资源，选做实验项目课外进行，不占用教学大纲学时。序号教学模块理论教学内容课内实践项目教学目标建议学时理论实践合计1土的物理性质指标、土的工程分类土的成因、土的三相组成、土的结构与构造土的颗粒级配砂土的筛分实验1、了解土的成因、三相组成物质、土的三大基本结构与构造2、通过砂土筛分实验的操作和实验成果的整理，掌握土的颗粒分析实验的方法，同时理解土的级配等概念，并弄清土的级配对工程选料的影响。3、培养学生动手能力，以及对实验结果的计算、绘图描述能力；以土的级配为核心，培养学生结合实际工程分析问题的能力。1.51.53土的物理性质指标土的物理性质指标计算练习1、掌握土的3个实测物理指标和6个换算物理指标的定义，并理解每个指标的工程意义。2、了解3个实测物理指标的测试方法和测试原理。3、通过综合练习，培养学生计算土的物理性质指标的能力。114土的比重实验（比重瓶法）1、学会采用比重瓶法测定土粒比重。2土的物理状态指标粘性土的液塑性联合测定实验（包含土的含水量测定）1、了解并分清工程上衡量无粘性土和粘性土的松紧程度的不同指标。2、掌握相对密度的概念和计算方法，了解怎样利用相对密度划分无粘性土的松紧状态。3、掌握粘性土的稠度状态、液限和塑限的概念，了解粘性土状态的划分。4、掌握塑性指数、液性指数的概念以及计算方法，并理解物理意义。5、通过土的界限含水量实验，培养学生的实操能力、分析粘性土的性质和状态的能力。224土（岩）的工程分类1、掌握根据建筑地基基础设计规范和土工试验规程两种分类标准对土进行分类。2、通过对粗粒土、细粒土分类的练习，培养学生分析问题的能力。11土的压实性土的击实实验(包含土的密度测定)1、了解压实填料的目的，掌握土的击实特性。2、通过土的击实实验，培养学生的实操能力，同时，领会土的含水量对土的压实性的影响。0.51.522土的渗透性、渗透工程问题达西定律、渗透系数及其确定方法砂土的渗透实验1、通过砂土的渗透实验，理解达西定律，并掌握确定渗透系数的实验方法。2、通过实验，培养学生的实操能力，以及对实验数据进行分析归纳的能力。11.52.5渗透工程问题与处理措施1、掌握渗透力和临界水力坡降的概念和计算方法。2、理解渗透变形的两种基本类型，并能根据土的级配初步判断渗透破坏形式。3、了解常见的渗流工程问题与处理措施。1.51.53土体沉降问题地基中的自重应力1、掌握土的自重应力概念和计算方法。2、通过地基中自重应力的单项计算练习，让学生建立在地下水位上下土层使用不同重度的概念，并培养学生灵活运用土的各种重度计算自重应力的能力。3、通过地下水下降引起地面沉降的现象，培养学生分析问题的能力。11基底压力与基底附加应力1、理解基底压力、基底附加压力（基底净压力）的概念。2、掌握刚性基础下的基底压力计算方法。通过了解偏心荷载作用下的基底压力分布，培养学生分析问题的能力。3、掌握基底附加压力的计算方法。通过基底附加压力的计算，进一步理解基底压力，基底净压力的概念。11地基中的附加应力地基的附加应力计算1、了解地基中附加应力计算原理。2、学会采用查表法计算地基中的附加应力，同时，在计算中会使用角点法。3、通过综合练习，培养学生的实用计算能力。213土的压缩性土的压缩实验1、通过实验，了解土的压缩规律，培养学生分析归纳的能力。2、熟悉土的压缩性指标测定方法。0.51.52地基最终沉降量计算地基最终沉降量计算练习1、学会采用分层总和法计算地基最终沉降量，并了解分层总和法计算原理。2、学会采用建筑地基基础设计规范推荐的“规范法”计算地基最终沉降量。2.51.54地基沉降与时间的关系地基沉降与时间的关系计算练习1、了解应力历史对地基沉降的影响，正确理解正常固结土，超固结土和欠固结土的概念和特性。2、理解有效应力原理，了解饱和土体渗透固结过程中强度的变化。3、利用饱和土的一维固结理论计算地基沉降随时间的变化。2134土的抗剪强度库仑定律与土的极限平衡条件直接剪切实验1、通过直接剪切实验，理解土体在不同压力作用下，抗剪强度的变化规律，培养学生对实验结果的分析归纳能力。2、熟悉直接剪切实验测定土的抗剪强度指标方法，培养学生实操能力。3、掌握库仑定律，了解土中某点的应力状态，掌握土的极限平衡条件式。123土的剪切试验方法，不同排水条件时的剪切试验成果三轴剪切演示实验1、了解四种抗剪强度试验方法的原理、仪器设备、适用的土类。2、理解总应力强度指标和有效应力强度指标的概念。3、了解三种不同排水条件下的剪切试验成果表达方法。4、了解在不同工程条件下，三种排水强度指标的选用方法。1.50.525地基承载力确定地基承载力的理论方法1、了解地基变形的三个阶段、地基的破坏模式，掌握地基承载力的概念。2、能够确定地基的临塑荷载和临界荷载。3、能够按极限荷载确定地基极限承载力。22按原位测试成果确定地基承载力、按地基规范确定地基承载力1、了解按原位测试成果确定地基承载力的方法。2、能够按地基规范确定地基承载力。11各种地基承载力确定方法的综合应用1、通过地基承载力的综合练习，进一步掌握按理论方法和地基规范法确定地基承载力。2、结合基础工程，验算地基承载力，加强学生综合运用知识的能力。226边坡工程三种土压力，朗肯土压力理论用朗肯土压力理论计算土压力综合练习1、理解三种土压力的概念及其应用情况。2、掌握静止土压力计算方法。3、理解朗肯土压力理论，并会使用朗肯土压力理论计算主动土压力、被动土压力。4、掌握几种常见情况下的主动土压力计算方法。314库仑土压力理论、建筑地基基础设计规范的土压力计算方法1、了解库仑土压力理论，掌握应用库仑理论计算土压力的条件，学会运用库仑土压力计算公式。2、了解建筑地基基础设计规范计算土压力的方法。11挡土墙设计重力式挡土墙的设计1、了解挡土墙的类型、墙后排水措施，填土质量要求。2、学会进行重力式挡土墙设计，培养学生对所学知识进行综合运用的能力。224土坡稳定问题粘性土土坡稳定分析计算练习1、掌握无粘性土土坡稳定分析方法。2、了解粘性土土坡稳定分析方法，能够采用条分法计算分析粘性土土坡稳定。2.513.5新型挡土结构、特殊条件下的土压力计算方法1、让学生了解新型挡土结构型式及应用，开拓学生专业视野。2、引导学生探讨特殊条件下的土压力计算方法。注：本内容不列入学生的考核范围0.50.5六、教学方法与手段1、理论教学与工程案例、实际应用紧密结合。2、在整个教学活动中，讲授、讨论、实践学习交叉进行。3、教学活动结合多媒体手段，将图片、动画、视频等材料用于教学。建议借助电子笔，教师离开电脑直接在投影屏幕上操作，并在投影屏幕上进行绘图、书写等活动。七、考核方式序号考核项目考核内容评估方式、考察点所占比例1平时成绩出勤、作业、课堂讨论问题和回答问题的表现分为A、B、C、D四个等级。102实验主要考核堂内实验项目。选做实验项目作为参考第一、考察学生在实验中的参与程度和表现，即考察动手能力、分析总结能力、表达能力，分为A、B、C、D四个等级；第二，小组成果报告即为个人成果，小组实验成果报告等级即为个人成果报告等级，分为A、B、C、D四个等级；第三，选做实验项目给予奖励分。203课堂实训练习课堂综合计算练习、设计等成果根据多次课堂综合练习、设计成果进行评估；按百分制给出分数。204综合测试按照教学目标进行全面考核笔试，采用“A4纸”半闭卷形式，即学生将课程的主要内容整理书眀摩桴?r写在一张A4纸上（不允许复印），带进考场；重点考核学生对基础知识的掌握程度和应用能力；按百分制给出分数。50八、教材、讲义、参考文献、国家行业规范以及标准教材、讲义：1 土力学与地基基础，陈书申、陈晓平主编，武汉理工大学出版社20032 土的渗透性和渗透问题，张芳枝编，校内讲义，20033 土坡稳定分析，张芳枝编，校内讲义，2003参考文献、国家行业规范以及标准：1 土力学基础，黄国怡、王卫合编，中国水利水电出版社19992土力学，冯宏禄主编，黄国怡参编，黄河水利出版社，2003. 3 土力学，务新超主编，黄河水利出版社，20034 土力学，钱家欢主编，河海大学出版社，19955 土力学，卢延浩主编，河海大学出版社，20026 土力学与地基基础，陈希哲清华大学出版社20037 土力学与基础，殷宗泽主编，中国水利水电出版社19958 坝工土料实验工，邵奎兴主编，黄河水利出版社，19969 土工试验技术手册，南京水利科学研究院土工研究所，人民交通出版社，200210 土工试验与原理，袁聚云编，同济大学出版社，200211 土工试验规程( SL237-1999 )，中华人民共和国水利部，中国水利水电出版社19991