《工程地质与土力学》课程标准

《工程地质与土力学》课程标准一、课程说明课程名称工程地质与土力学标准简称GCDZYTLX适用专业水利水电建筑工程、水利工程修读学期5制订时间2022.8.16课程代码1311050课程学时62课程学分4课程类型B类课程性质B类课程类别专业基础课程先修课程建筑材料，水力学，工程力学后续课程水利工程管理，水利工程施工对应职业资格证或内容渠道维护工、闸门运行工合作开发企业执笔人合作者无审核人制（修）定日期2022.8.16注：1.课程类型（单一选项）：A类（纯理论课）/B类（理论＋实践）/C类（纯实践课）2.课程性质（单一选项）：必修课/专业选修课/公共选修课3.课程类别（单一选项）：公共基础课/专业基础课/专业核心课4.合作者：须是行业企业人员，如果没有，则填无二、课程定位《工程地质与土力学》是以土力学的基本理论为基础，研究地基与基础工程设计与计算问题的一门学科，是一门理论性和实践性较强、专业技术含量较高的水利类专业基础课程。本课程以就业为导向，根据行业专家对水利工程施工专业所涵盖的岗位群进行的任务和职业能力分析，紧密结合职业资格证书的考核要求，确定本课程的教学内容。为了充分体现任务引领、实践导向课程思想，要将本课程的教学活动分解设计成若干项目，以项目为单位组织教学，以典型案例为载体，引出相关专业理论知识，使学生在项目实践中加深对专业知识、技能的理解和应用，培养学生的综合职业能力，满足学生职业生涯发展的需要。本课程的前导课程是建筑材料，水力学，工程力学。后修课程是水利工程管理，水利工程施工。三、设计思路依据课程的学习目标，学生通过学习和训练，应具备工程地质条件判读和进行土工试验的基本工作能力，能完成相关项目的工作任务。课程组教师和施工企业专家共同分析研究了工程地质的工作内容，在分析研究学习任务的基础上，结合学院现有校内土工实验室，并“以工作任务为载体，以项目为导向”开发学习项目和学习任务，按照工作任务的实施过程来组织课堂教学，以实训为手段培养学生独立决策、计划、实施、检测和评估能力。据此设计学习项目和学习任务，按照由简单到复杂的顺序过程，明确工作任务、实施过程和考核标准。四、课程培养目标（一）课程总目标学习本课程的目的是让学生掌握土力学中土的物理性质、地基的应力、变形、抗剪强度、地基承载力和土压力的基本概念、基本理论和计算方法，并能根据建筑物的要求和地基勘察资料选择一般地基基础方案，运用土力学的原理进行一般建筑的地基基础设计，为今后的工作打下坚实基础。（二）专业能力目标1)土力学的专业术语，土的物理性质和工程分类；2)土中应力的计算；3)地基变形计算；4)土德抗剪强度与地基；5)土压力与土坡的稳定性计算；6)岩土工程勘察；7)各种地基的设计；8)特殊及不良地基的处理方式。（三）方法能力目标1)掌握土力学的专业术语及设计内容；2)掌握土力学中各种土的力学性质和分类；3)掌握土力学稳定性等计算；4)掌握各种地基基础的设计；5)掌握特殊及不良地基的处理方式。（四）社会能力目标1)培养良好的劳动纪律观念；2)培养认真做事、细心做事的态度；3)培养团队协作精神；4)培养表述、回答等语言表达能力；5)培养交流、沟通的能力。五、课程内容、要求及教学设计根据典型工作任务和每个工作任务的实际实施过程，本课程分十一个专题，每个专题分别设计若干学习任务。在学习项目的编排上，主要按照循序渐进的原则来安排，同时考虑学生的认知水平，由浅入深地安排各个部分的学习内容，实现能力培养的递进，参见下表。（一）课程整体设计序号学习情境知识目标专业能力方法能力社会能力学时1土的物理性质及工程分类了解土的成因；土的机构与构造；土的组成，土中固相；土中液相；土中气相；土的物理性质指标，土的三相简图；三相指标的定义；三相指标的换算，土的物理状态指标无黏性土的物理状态指标；粉土的物理状态指标；黏性土的物理状态指标，地基土的工程分类掌握图的成因能够对土的成因进行分辨具备良好的职业道德修养，能遵守职业道德规范。62地基中的应力计算掌握土体自重应力的计算，竖向自重应力的计算；水平自重应力的计算；地下水位变化对自重应力的影响；建筑场地填平时地基应力；基底压力的计算，基底压应力的分布；基底压力的计算；基底附加压力；竖向荷载作用下地基附加应力的计算，竖向集中荷载作用下土中附加应力；矩形面积均布荷载作用下土中竖向附加应力的计算；矩形面积三角形分布荷载角点下竖向附加应力；矩形面积梯形分布荷载角点下竖向附加应力；条形荷载作用下土中附加应力掌握土的应力计算能够计算土的附加应力能灵活处理工程现场出现的各种特殊情况103土的压缩性与地基沉降计算了解土的压缩性及引起地基土产生压缩的主要原因，掌握土的压缩指标概念及试验测定方法。重点讲授地基规范法计算地基变形，要求强调分层总和法与地基规范法计算地基变形的主要异同点。了解建筑物沉降观测点的布置和技术要求，掌握地基变形分类及其允许值。关于地基沉降与时间的关系可以简介。掌握土的压缩指标概念及试验测定方法进行沉降量的计算能灵活处理工程现场出现的各种特殊情况104土的抗剪强度与地基承载力简要介绍莫尔－库仑强度理论和极限平衡理论；要求学生掌握土的抗剪强度指标的测试方法。了解地基承载力的基本概念和确定方法；重点掌握库仑强度公式的应用和地基承载力特征值的修正。掌握土的抗剪强度指标的测试方法计算土的承载力能灵活处理工程现场出现的各种特殊情况85土压力及土坡稳定了解土压力的类型及其影响因素，重点掌握用朗肯土压力理论公式计算挡土墙结构的土压力以及重力式挡土墙设计要点。对于库仑土压力理论仅作简要介绍。掌握用朗肯土压力理论公式计算挡土墙结构的土压力进行挡土墙设计能灵活处理工程现场出现的各种特殊情况66建筑场地的工程地质勘察初步了解工程地质勘察的目的和勘察阶段的主要内容，重点掌握工程地质勘察报告的阅读和使用；了解基础验槽的目的、内容及注意事项。掌握工程地质勘察报告的阅读和使用阅读地质勘查报告具有强烈的工作责任感和社会责任感，具有良好的心理素质和协作精神67天然地基上浅基础设计了解地基基础设计的基本规定及设计步骤，熟悉浅基础类型及适用条件，掌握基础埋深的确定方法以及按持力层承载力确定基础底面积。学会验算软弱下卧层承载力；重点掌握扩展基础的设计与构造。了解柱下条形基础、筏形基础、箱形基础的构造要求和简化计算方法；掌握减少基础不均匀沉降的主要措施。掌握基础埋深的确定方法以及按持力层承载力确定基础底面积进行浅基础设计具有自主学习能力，有责任心，具有一定的分析能力，善于总结经验和创新。4,8桩基础了解桩的类型及其适用条件和桩顶荷载的传递方式。掌握单桩、群桩竖向承载力的确定方法，了解承台设计要点以及桩基施工方法。桩基础教学要安排一次桩基现场施工参观，使学生增加对桩的类型及桩基础施工的感性认识，并加深了解桩基础的施工工艺或桩的现场载荷试验。掌握单桩、群桩竖向承载力的确定方法进行桩基础设计具有自主学习能力，有责任心，具有一定的分析能力，善于总结经验和创新。49地基处理了解软土地基的特性、处理方法及适用范围，重点掌握砂垫层的设计与施工要点。结合地区实际情况，重点讲授软弱地基常规的处理方法，其它处理方法可简介。有条件情况下可组织学生参观正在进行地基处理的施工现场，或者使用多媒体教学、观看软土地基处理录像片，最终达到让学生充分了解软弱地基处理方法的教学目的。了解软土地基的特性、处理方法及适用范围进行软土地基处理具有自主学习能力，有责任心，具有一定的分析能力，善于总结经验和创新。410区域性地基了解区域性地基土的分及其工程性质。在教学中对于区域性地基的内容，可根据本地区地基土的分布情况选讲。了解区域性地基土的分及其工程性质认识区域性地基具有自主学习能力，有责任心，具有一定的分析能力，善于总结经验和创新。4合计讲授31学时、实践31学时，共62学时（二）课程学习单元内容与要求学习单元情境设计（一）单元名称土的物理性质及工程分类学时6学习要求了解土的成因；土的机构与构造；土的组成，土中固相；土中液相；土中气相；土的物理性质指标，土的三相简图；三相指标的定义；三相指标的换算，土的物理状态指标无黏性土的物理状态指标；粉土的物理状态指标；黏性土的物理状态指标，地基土的工程分类任务分解任务1土的成因；土的机构与构造；任务2土中固相；土中液相；土中气相任务3土的三相简图；三相指标的定义；三相指标的换算任务4无黏性土的物理状态指标；粉土的物理状态指标；黏性土的物理状态指标任务5地基土的工程分类学习单元情境设计（二）单元名称地基中的应力计算学时10学习要求掌握土体自重应力的计算，竖向自重应力的计算；水平自重应力的计算；地下水位变化对自重应力的影响；建筑场地填平时地基应力；基底压力的计算，基底压应力的分布；基底压力的计算；基底附加压力；竖向荷载作用下地基附加应力的计算，竖向集中荷载作用下土中附加应力任务分解任务1竖向自重应力的计算；水平自重应力的计算；地下水位变化对自重应力的影响；建筑场地填平时地基应力任务2基底压应力的分布；基底压力的计算；基底附加压力任务3基底压力的计算任务4竖向荷载作用下地基附加应力的计算学习单元情境设计（三）单元名称土的压缩性与地基沉降计算学时10学习要求了解土的压缩性及引起地基土产生压缩的主要原因，掌握土的压缩指标概念及试验测定方法。重点讲授地基规范法计算地基变形，要求强调分层总和法与地基规范法计算地基变形的主要异同点。了解建筑物沉降观测点的布置和技术要求，掌握地基变形分类及其允许值任务分解任务1压缩试验与压缩曲线；压缩指标任务2分层总和法；《建筑地基基础设计规范》推荐法；相邻荷载对地基沉降的影响；地基沉降与实践的关系任务3建筑物的沉降观测；地基允许变形值学习单元情境设计（四）单元名称土的抗剪强度与地基承载力学时8学习要求介绍莫尔－库仑强度理论和极限平衡理论；要求学生掌握土的抗剪强度指标的测试方法。了解地基承载力的基本概念和确定方法；重点掌握库仑强度公式的应用和地基承载力特征值的修正。任务分解任务1库仑定理；土的抗剪强度的构成及影响因素任务2土中某点应力状态；土的极限平衡条件任务3直接剪切试验；三轴剪切试验；无侧限抗压强度试验；十字板剪切试验；抗剪强度指标的选择任务4地基的变形的三个阶段；地基破坏的三种形式；地基承载力的确定学习单元情境设计（五）单元名称土压力及土坡稳定学时6学习要求了解土压力的类型及其影响因素，重点掌握用朗肯土压力理论公式计算挡土墙结构的土压力以及重力式挡土墙设计要点任务分解任务1土压力的类型；影响土压力的因素；任务2静止土压力计算任务3主动土压力；被动土压力；几种常见情况土压力计算任务4主动土压力计算；主动土压力的方向和作用点任务5挡土墙的类型；重力式挡土墙设计；板桩挡土墙任务6边坡稳定性评价；简单边坡稳定分析；土质边坡坡度允许值任务7基坑开挖与支护；支护结构的类型学习单元情境设计（六）单元名称建筑场地的工程地质勘察学时6学习要求了解工程地质勘察的目的和勘察阶段的主要内容，重点掌握工程地质勘察报告的阅读和使用；了解基础验槽的目的、内容及注意事项。任务分解任务1岩土工程勘察；岩土工程勘察方法；岩土工程原位测试任务2岩土工程勘察报告的内容；岩土工程勘察报告实例；岩土工程勘察报告的阅读和应用任务3施工勘察规定；施工勘察报告的内容学习单元情境设计（七）单元名称天然地基上浅基础设计学时4学习要求了解地基基础设计的基本规定及设计步骤，熟悉浅基础类型及适用条件，掌握基础埋深的确定方法以及按持力层承载力确定基础底面积。学会验算软弱下卧层承载力；重点掌握扩展基础的设计与构造。了解柱下条形基础、筏形基础、箱形基础的构造要求和简化计算方法；掌握减少基础不均匀沉降的主要措施。任务分解任务1地基基础设计的安全等级；地基基础设计一般规定；荷载取值及荷载组合值；地基基础设计步骤任务2工程地质条件和水文地质条件的影响；建筑物的用途及基础构造的影响；荷载大小和性质的影响；相邻建筑物的影响；地基土冻胀融陷的影响任务3作用在基础上的荷载；基础底面尺寸的确定；软弱下卧层承载力验算任务4基础构造类型及使用范围；台阶宽高比允许值任务5扩展基础类型；柱下钢筋混凝土独立基础；墙下钢筋混凝土条形基础任务6柱下钢筋混凝土条形基础简介；筏形基础；箱形基础任务7减少建筑物不均匀沉降的措施学习单元情境设计（八）单元名称桩基础学时4学习要求了解桩的类型及其适用条件和桩顶荷载的传递方式。掌握单桩、群桩竖向承载力的确定方法，了解承台设计要点以及桩基施工方法任务分解任务1桩基础的特点及适用范围；桩的分类任务2基础的构造要求；桩基础结构可靠度设计标准；建筑桩基础设计的规定任务3建筑桩基础设计要点；建筑桩基础的单桩设计；桩基承台设计任务4桩基础设计实例学习单元情境设计（九）单元名称地基处理学时4学习要求了解软土地基的特性、处理方法及适用范围，重点掌握砂垫层的设计与施工要点。结合地区实际情况，重点讲授软弱地基常规的处理方法任务分解任务1软弱土的种类及性质；地基处理方法分类及适用范围任务2土的压实原理；机械碾压法；振动压实法；重锤夯实任务3换土垫层法的作用及适用范围；砂垫层的设计；砂垫层的施工质量检验任务4加固原理及适用范围；砂井堆载预压法任务5挤密法；振冲法任务6灌浆法；高压喷射注浆法；深层搅拌法任务7托换原理；基础加固托换学习单元情境设计（十）单元名称区域性地基学时4学习要求了解区域性地基土的分及其工程性质任务分解任务1湿陷性黄土地基任务2膨胀土地基任务3红黏土地基任务4山区地基任务5季节行冻土地基任务6地震区地基六、课程考核与评价本课程考核分为平时成绩、实践成绩和期末成绩三个部分，分别占总评成绩的30%、40%、30%。列表如下：总评成绩平时成绩实践成绩期末成绩出勤平时作业100%10%20%40%30%小计30%40%30%（1）平时成绩包括：出勤、平时作业、实践操作出勤占总成绩10%。迟到、早退一次扣1分，缺勤一次扣5分。正常请假不扣分，一学期请假次数原则上不超过3次。平时作业占总成绩20%，共计5次。五次作业每次20分计算。作业成绩等级分A、B、C、D四类。独立完成、书写工整，结论正确为A；独立完成、书写工整，结论有少量错误为B；书写笔记难以辨认，结论有较多错误为C；作业不完整为D。实践操作占总成绩40%。共计4次实训、实践。独立完成为A，在他人指导下完成为B。（2）期末成绩为理论考试成绩。考试方式为笔试闭卷考核。试卷中含超纲题目分值不低于3分，不高于10分。七、教材及相关资源1．课程教材：孙武斌主编。《土力学与地基与基础》中国矿业大学出版社2．参考教材：陈晋中主编。《土力学地基基础》（2008年2月第一版），机械工业出版社，2008年2月八、任课教师要求（1）主讲教师学历：硕士研究生及以上；学位：水利工程相关工学学位；授课经历：具有3年以上水利水电建筑工程专业、水利工程专业核心课程授课经验；技能水平：具有至少一项与水利工程相关的中级及以上的职业资格证书；职称要求：中级及以上；（2）兼职教师职称要求：工程师及以上；工作经历要求：具有三年以上设计、施工或管理工作经验。九、教学实训场所根据土力学的教学实践需要，安排试验。实训平台能安排密度试验，含水率试验，固结压缩试验，直接剪切试验等。可按照项目导向的教学原则完善试验室，按照“理实融合”、“实训场所工地化”的标准，建设土力学试验场。十、其它说明（1）工程地质与土力学是一门专业基础课程，随着水利水电工程大规模的建设，今后对土力学的要求越来越高。（2）本课程内容十分广泛，实践性强，操作性强，教学内容应不断随工程管理技术发展需要不断更新与完善。应紧随社会的发展、技术的进步，广泛收集社会、行业、企业最新的知识、技术、工艺、设备等，并兼顾与国际交流和接轨、技术的推广和研讨、职业资格的获取以及现代高职学生学习要求和特点等，需要构建标准高、质量高、知识新、技术新的教学资源库等教学资源。（3）本课程与建筑材料、水力学等课程密切相关，教学中应结合讲授，学生较易掌握。十一、授课计划表周次学时授课内容目的要求12第一章土的形成和结构了解和掌握土的形态、物理性质和特征12第一章图的三相组成和比例指标了解土的三相组成和土的结构；了解土的粒组和颗粒级配22第一章土的物理性质指标计算掌握土的物理性质指标的计算方法22第一章粘土的物理特征，沙土的密实度，动力特性，工程分类了解土的物理性质指标，掌握各项指标的计算和换算公式；了解并掌32第一章总复习要求掌握土的三相性，土的组成，土的结构，个物理指标的物理意义32第二章概述熟悉掌握达西定律相关概念、公式、适用范围、渗透系数的测定方法42第二章渗透理论了解渗透力的概念、熟悉渗透变形的基本形式、掌握渗透变形的判别42第二章渗透力及变形掌握土的渗透力计算和变形计算52第二章总复习掌握渗流变形的基本形式，渗流达西定律的使用条件52第三章土的自重应力了解图的自重应力分布特征、基底压力的基本概念；掌握基底压力的62第三章基底压力掌握基底压力的计算方法62第三章地基附加应力了解竖向集中力作用下地基中的附加应力；了解矩形、条形基础地基72第三章总复习及习题讲解重点掌握土体自重应力、基底压力、基地附加应力和地基中的附加应72第四章土的压缩性及其指标熟悉掌握分层总和法和“规范法”计算地基最