《土力学》教学大纲

PAGEPAGE13《土力学》教学大纲一、课程基本信息课程名称：土力学，SoilMechanics建议学时：54学时建议学分：3学分适用专业：水利水电工程建筑、基础工程技术、建筑工程技术先修课程：工程力学与结构、工程地质、建筑材料后续课程：水工建筑物、水利工程施工、基础工程、地基处理等二、课程教学目标名称教学目标知识目标（1）掌握土的物理性质指标、土的组成与颗粒级配。（2）了解土的渗透特性：达西定律、土的渗透力、渗透破坏形式和条件。（3）能够计算土层的自重应力、基础的基底压力、地基的附加应力。（4）掌握土的固结和压缩的概念、土层的最终沉降量概念。（5）掌握地基承载力的概念，了解地基的破坏形式和破坏阶段。（6）掌握三种土压力的概念。技能目标（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）掌握常规土工实验方法，学会测定土的基本物理和力学性质指标，并能够在工程中正确应用这些指标。（3）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，初步确定渗流逸出处的水力坡降。（4）预测地基沉降量。（5）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。（6）能够确定挡土墙上的土压力，并进行重力式挡土墙的设计（挡土墙的墙身强度验算属于工程力学与结构内容，本课程不作要求）。（7）选择土坡稳定的分析方法，能够进行土坡稳定的初步分析。素质目标（1）试验过程：遵守试验规程、操作一丝不苟、计算分析严谨、成果实事求是；成员相互合作、学会组织协调。（2）计算过程：计算细心耐心、验算结果准确。（3）设计过程：学会使用国家和行业规范、计算细心、设计精益求精。（4）成果展示：较强的口头表达能力。三、课程内容设置与参考学时针对课程本身的特点和专业培养目标设置教学内容：土力学相关的基础理论、土工实验测试内容、实际应用条件下的计算方法和设计方法，以及土力学理论解决工程问题的途径。教学内容总体设置见下表：学习情境职业能力学习内容参考学时学习情境1：地基土和堤坝填土基本物理性质指标测试与评价能够对天然建筑场地地基土的物理力学性质指标进行测试、成果整理和评价；阅读和评价已有土工试验报告资料；在地基基础设计中正确选择土的基本物理力学性质指标。1、粘性土的含水量、密度指标测试与其他基本物理性质指标计算；2、土的稠度指标测试、稠度评价与粘性土工程分类；3、土的击实特性测试与评价；4、砂土的颗粒级配测试、砂土的密实度评价、土的工程分类；5、土的渗透性测试与评价14学时学习情境2：土的力学性质指标测试与评价能够对堤坝填土的物理力学性质指标进行测试、成果整理和质量评价。1、土的压缩性测试与评价；2、土的抗剪强度指标测试与评价；3、土工试验成果报告10学时学习情境3：建筑地基沉降计算能够利用《建筑地基基础设计规范》计算土层的沉降。1、自重应力的分析与计算；2、基底压力和附加应力的计算；3、建筑地基沉降分析与计算；4、软土地基沉降计算10学时学习情境4：地基承载力验算能够应用理论公式计算地基承载力，并对挡土墙、闸坝等水工建筑地基承载力进行验算。1、地基中临塑荷载、临界荷载的计算；2、地基承载力经典理论计算方法；3、规范方法确定地基承载力；4、水闸地基承载力确定与软弱下卧层承载力验算6学时学习情境5：挡土墙设计能够应用《建筑地基基础设计规范》设计重力式挡土墙。1、朗肯方法计算土压力；2、库仑方法计算土压力；3、重力式挡土墙设计8学时学习情境6：边坡稳定性分析能够初步判别堤坝渗透破坏类型，初步提出渗流处理措施；能够对堤坝等边坡进行稳定性进行初步验算。1、砂土土坡的稳定性验算；2、粘性土土坡的稳定性验算；3、渗流作用下边坡的稳定性验算6学时四、各单元教学要求学习情境1地基土和堤坝填土基本物理性质指标测试与评价学习情境1地基土和堤坝填土基本物理性质指标测试与评价参考学时14教学任务1．粘性土的含水量、密度指标测试与其他基本物理性质指标计算2．土的稠度指标测试、稠度评价与粘性土工程分类3．土的击实特性测试与评价4．砂土的颗粒级配测试、砂土的密实度评价、土的工程分类5．土的渗透性测试与评价教学目标能够对天然建筑场地地基土的物理性质指标进行测试、成果整理和评价；阅读和评价已有土工试验报告资料；在地基基础设计中正确选择土的基本物理性质指标。能够对堤坝填土的物理性质指标进行测试、成果整理和质量评价。教学要点（1）土的物理性质指标的含义、用法；（2）土工试验操作方法；（3）试验成果的整理方法；（4）达西定律；（5）土的工程分类；（6）堤坝填土的填筑质量要求教学要求知识（1）土的物理性质指标的含义、计算和用法；（2）达西定律技能（1）土工试验操作能力；（2）试验成果的整理能力；（3）对土进行工程分类能力；（4）填土的填筑质量检验方能力。态度实验认真细致、操作规范，计算细心，同学间相互合作，报告整理及时，发言积极主动。教学实施以任务为载体，通过实际操作训练，掌握有关土力学基本规律。通过完成项目，训练实操能力、计算能力、成果整理能力、分析能力，并进一步通过上台展示和表述成果，训练表达能力。在项目的完成中，教师进行指导和检查。实施“案例导入→引入任务→知识（方法）讲解→实操演示→学生训练→讨论总结”的六环节模式项目成果1、实验报告；2、作业（计算题）学生角色实验员设计助理施工质量监督员教师业务能力要求坝工土料试验工高级工工种证考核要求试验操作的参与度、能力成果报告的规范程度学习情境2土的力学性质指标测试与评价学习情境2土的力学性质指标测试与评价参考学时10教学任务1．土的压缩性测试与评价2．土的抗剪强度指标测试与评价3．土工试验成果报告教学目标能够对天然建筑场地地基土的力学性质指标进行测试、成果整理和评价；阅读和评价已有土工试验报告资料；在地基基础设计中正确选择土的基本力学性质指标。能够对堤坝填土的力学性质指标进行测试、成果整理和质量评价。教学要点（1）土的力学性质指标的含义、用法；（2）土工试验操作方法；（3）试验成果的整理方法；（4）土的压缩性测试与评价；（5）土的抗剪强度指标测试与评价。教学要求知识（1）土的力学性质指标的含义、计算和用法；（2）库仑定律；（3）土中一点的应力状态；（4）土的极限平衡条件；（5）摩尔-库伦破坏准则；（6）四种抗剪强度试验方法；（7）强度指标的选择技能（1）土工试验操作能力；（2）试验成果的整理能力；（3）对土的压缩性测试与评价能力；（4）土的抗剪强度指标测试与评价能力。态度实验认真细致、操作规范，计算细心，同学间相互合作，报告整理及时，发言积极主动。教学实施实施“案例导入→引入任务→知识（方法）讲解→实操演示→学生训练→讨论总结”的六环节模式。以任务为载体，通过实际操作训练，掌握有关土力学基本规律。通过完成项目，训练实操能力、计算能力、成果整理能力、分析能力，并进一步通过上台展示和表述成果，训练表达能力。在项目的完成中，教师进行指导和检查。项目成果1、实验报告；2、作业（计算题）学生角色实验员设计助理施工质量监督员教师业务能力要求坝工土料试验工高级工工种证考核要求试验操作的参与度、能力成果报告的规范程度学习情境3建筑地基沉降计算学习情境3建筑地基沉降计算参考学时10教学任务1．自重应力的分析与计算2．基底压力和附加应力的计算3．建筑地基沉降分析与计算4．软土地基沉降计算教学目标能够利用《建筑地基基础设计规范》计算土层的沉降量。教学要点（1）自重用力的计算方法（2）基底压力的计算方法（3）附加应力的计算方法（4）分层总和法（5）《建筑地基基础设计规范》法计算地基沉降量方法教学要求知识（1）理解自重用力、基底压力、基底附加压力、附加应力、地基最终沉降量等基本概念；（2）能够应用分层总和法计算地基沉降量；（3）能够应用自重用力的计算公式、基底压力的计算公式、基底附加压力的计算公式、《建筑地基基础设计规范》法计算地基沉降量公式。技能（1）能够计算地基自重用力；（2）能够计算基底压力、基底附加压力；（3）能够采用《建筑地基基础设计规范》法计算地基沉降量。态度认真听讲，计算细心，主动查阅资料，及时整理成果，发言积极主动。教学实施实施“案例导入→引入任务→知识（方法）讲解→案例分析→学生训练→讨论总结”的六环节模式。以任务为载体，学生制定计划、学习、计算，教师指导和检查。项目成果计算成果，以作业的形式提交学生角色设计助理教师业务能力要求教师资格证大学以上学历考核要求计算成果准确学习情境4地基承载力验算学习情境4地基承载力验算参考学时6教学任务1．地基中临塑荷载、临界荷载的计算2．地基承载力经典理论计算方法3．规范方法确定地基承载力4．水闸地基承载力确定与软弱下卧层承载力验算教学目标能够应用理论公式计算地基承载力，并对闸坝等水工建筑地基承载力进行验算。教学要点（1）地基中临界荷载的计算方法（2）太沙基理论计算地基承载力方法（3）规范方法确定地基承载力（3）验算水闸地基承载力方法教学要求知识（1）理解地基中临界荷载、承载力、极限承载力等概念；（2）了解地基变形的三个阶段、地基破坏的三种形式；（3）理解太沙基理论的应用范围；（4）理解地基承载力验算方法；技能（1）能够通过计算临界荷载确定地基承载力；（2）能够通过太沙基理论确定地基承载力；（3）能够验算水闸地基承载力；（4）能够应用规范方法确定地基承载力。态度认真听讲，计算细心，主动查阅资料，及时整理成果，发言积极主动。教学实施实施“案例导入→引入任务→知识（方法）讲解→案例分析→学生训练→讨论总结”的六环节模式。以任务为载体，实施学生制定计划、学习、计算，教师指导和检查。项目成果计算成果，以作业的形式提交学生角色设计助理教师业务能力要求教师资格证大学以上学历考核方式计算成果的准确性学习情境5挡土墙设计学习情境5挡土墙设计参考学时8教学任务1．朗肯方法计算土压力2．库仑方法计算土压力3．重力式挡土墙设计教学目标熟练计算挡土墙上的压力；能够应用《建筑地基基础设计规范》设计重力式挡土墙。教学要点（1）朗肯理论计算土压力（2）库仑理论计算土压力（3）《建筑地基基础设计规范》法计算土压力（4）挡土墙剖面尺寸的拟定（5）挡土墙稳定性的验算教学要求知识（1）理解朗肯理论计算土压力；（2）了解库仑理论计算土压力；（3）掌握重力式挡土墙设计方法；（4）掌握挡土墙稳定性的验算方法。技能（1）能够灵活应用土压力计算方法；（2）能够拟定挡土墙剖面尺寸，并对验算挡土墙稳定性和地基承载力；（3）能够选择挡土墙墙后填料和排水措施。态度认真听讲，计算细心，主动查阅资料，及时整理成果，发言积极主动，准确表达成果信息。教学实施实施“案例导入→引入任务→知识（方法）讲解→案例分析→学生训练→讨论总结”的六环节模式。以任务为载体，制定计划、学习、计算，教师指导和检查。项目成果作业（土压力计算、挡土墙设计）学生角色设计助理教师业务能力要求教师资格证大学以上学历考核方式计算成果、态度学习情境6边坡稳定性分析学习情境6边坡稳定性分析参考学时6教学任务1．砂土土坡的稳定性验算2．粘性土土坡的稳定性验算3．渗流作用下边坡的稳定性验算教学目标能够初步判别堤坝渗透破坏类型，初步提出渗流处理措施；能够对堤坝等边坡进行稳定性验算。教学要点（1）渗透破坏的基本形式（2）渗透破坏的判别方法（3）堤坝渗流工程问题的常用处理措施（4）无粘性土边坡的稳定性验算（5）条分法的原理（6）渗流作用下边坡的稳定性验算教学要求知识（1）流土、管涌、流沙、渗透力、临界水力坡降等基本概念；（2）堤坝渗流工程问题的常用处理措施；（3）无粘性土边坡的稳定性验算方法；（4）条分法。技能（1）能够初步判别渗透破坏的形式；（2）能够初步提出堤坝渗流工程问题的处理措施；（3）能够进行无粘性土边坡的稳定性验算；（4）能够初步采用条分法进行粘性土边坡的稳定性验算。态度计算细心，主动查阅资料，及时整理成果，发言积极主动，准确表达成果信息。教学实施实施“案例导入→引入任务→知识（方法）讲解→案例分析→学生训练→讨论总结”的六环节模式。以任务为载体，制定计划、学习、设计、验算，教师指导和检查。项目成果作业（边坡稳定性验算）学生角色设计助理教师业务能力要求教师资格证大学以上学历考核方式计算成果、态度五、教学条件1、教师能力具备一支由主讲教师和实验技术人员相结合的“双师素质”结构的师资团队。主讲教师具备本专业大学本科以上学历（含本科），具备独立开发基于工作过程课程的能力，可熟练应用现代教育技术，接受过职业教育教学方法的培训。讲授实践技能课程的实验员必须具备高级坝工土料试验工证，并具备独立开展实验教学的能力。2、学习场地和实验设备具备“教、学、做”一体化的学习场地，即必须有配备多媒体教学设施的实验教学场地。良好的实验室环境和实验设备。试验室配有满足教学和生产使用的常规试验仪器：标准筛、比重瓶、电沙浴、、光电式液塑限仪、手动相对密度仪、电动击实仪、常水头和变水头渗透仪、轻便固结仪、无侧限压缩仪、直剪仪、天然坡角仪、电子天平等。实验教学大纲一、土力学实验课的性质和任务土力学是一门实践性较强的学科，土工测试技术是土力学发展的基石之一，通过实验课将理论与实践有机地结合在一起，同时也使学生在实验中加强基本技能的训练，其主要任务是让学生学会测试土的物理和力学性质指标，并能够正确评价和使用这些指标。二、土力学实验基本要求结合工程情况，模拟工程土样，从开土、备土到试验操作的各个环节，以及试验成果的整理分析、应用等作系统训练，掌握有关土工实验基本原理和基本操作技能。通过试验，探讨土体物理力学特性的基本规律，判别土的工程性质，对土进行工程分类，并能够将土体物理力学指标在工程中加以应用。

熟练掌握必做的土工实验项目，了解选做实验项目或特殊实验项目。三、实验项目及建议学时必做实验（注：课内实践，学生必须掌握）序号实验项目实验目的主要内容能力培养建议学时1砂土筛分实验测定土的颗粒级配，以便了解砂类土组成情况，供砂类土的分类、判断土的工程性质及建材选料之用。1、测定土的颗粒级配。2、判断土的颗粒级配，定土名。培养学生对实验结果的计算、绘图描述能力；以土的级配为核心，结合实际工程分析问题的能力。22密度实验（环刀法）测定土的湿密度，了解土的疏密和干湿状态。1、开土、切土。2、测定土质量。3、整理测定结果，求出土的密度。掌握环刀法测定土的密度；运用密度换算其它物理性质指标。包含在击实实验中3含水量实验（烘干法）测定土的含水量，了解土的含水情况。1、测出水重、干土重。2、整理测定结果，求出土的含水量。掌握烘干法测定土的含水量；学会运用含水量换算其它物理性质指标。包含在界限含水量实验5界限含水量实验（液限、塑限联合测定法）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。1、测定土的液限、塑限。2、分析测定结果，得出土的液限、塑限。3、定土名、判别土的状态。掌握液塑限联合测定法；培养学生分析粘性土的性质和状态的能力。26击实试验（粘性土）测定土的最大干密度和最优含水量，是控制路堤、土坝和填土地基等密实度的重要指标。1、对不同含水量的土进行击实。2、测定土的干密度、含水量。3、分析测定结果，得出土的最大干密度和最优含水量。掌握土的击实特性，领会土的含水量、击实功对土的压实性的影响。27砂土渗透

试验测定无粘性土的渗透系数k，以便了解土的渗透性能大小，用于土的渗透计算、土坝土堤选料参考。1、采用南55型测定砂土的渗透系数。2、整理分析测定结果、计算渗透系数。理解达西定律，掌握确定渗透系数的试验方法。28压缩试验（快速法）测定土样在侧限条件下的压缩变形和荷载的关系，用于土的沉降计算。1、测定土的压缩性。2、整理分析测定结果，计算土的压缩性指标。熟悉土的压缩性指标测定方法，培养学生分析归纳的能力。29直接剪切试验（快剪法）测定土的抗剪强度，根据库仑定律确定土的抗剪强度参数（内摩擦角和凝聚力）1、测定土在不同荷载下的抗剪强度。2、整理分析测定结果、求出土的内摩擦角和凝聚力。理解库仑定律，掌握直接剪切试验方法。2选做实验（注：课外进行，不占用教学大纲学时）序号实验项目实验目的主要内容能力培养建议学时1颗粒分析

实验（密度计法）测定小于某粒径的颗粒占土总质量的百分数，以便了解土粒的大小分配情况，并作为粘性土分类的依据及土工建筑选材之用。1、测定土的颗粒级配2、整理分析测定结果掌握土的颗粒分析方法，懂得粘性土的分类32相对密度试验相对密度是测定无粘性土的最大和最小孔隙比，用于计算相对密度，判断砂土的密实度。1、测定砂土的相对密度2、整理分析测定结果熟悉通过测定相对密度了解砂土的紧密程度，培养学生对试验结果的分析归纳能力。23粘性土渗透试验测定粘性土的渗透系数k，以了解土层渗透性的强弱，作为选择坝体填土料的依据。1、测定粘性土