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土木-专业核心-土力学

一、课程基本信息

开课单位

土木工程学院

课程代码

CE05068

课程名称

土力学

英文名称

Soil Mechanics

课程性质

专业核心

学  分

3

总 学 时

48(课堂授课)+8(实验)

先修课程

工程地质、材料力学、

土木工程材料

开课学期

第五学期

适应专业

土木工程

二、课程描述

中文:

讲授土力学的基础知识和基本原理。使学生通过该课程的学习,了解土的成因和分类方法,熟悉土的基本物理力学性质,掌握地基应力和变形、地基承载力、土压力计算方法及土坡稳定分析方法,掌握一般土工实验方法,达到能应用土力学的基本原理和方法解决各专业方向实际工程中的稳定和变形问题。

英文:

Soil mechanics is a branch of engineering mechanics that describes the basic knowledge and principles of soils. Aftercompletion of soil mechanics course,students should understand the formation process of soil, soil classification methods and the basic physical mechanical properties of soil,then to master the general experiments methods of soil, the calculation methods of stress,the ground deformation under loading conditions, bearing capacity of foundations, lateral stresses in soils, stability of soil slope. Furthermore, students should also have the capacity to solve various kinds of stability and deformation problems in practical engineering with the principles and calculation methods of soil mechanics.

三、课程内容

(一)  课程教学目标

土力学是高等学校土木工程专业必修的一门课程。它涉及建筑工程、岩土工程、道路工程、桥梁工程、遂道工程等众多专业,也是进一步学习基础工程、进行地基处理和工程事故分析以及研究生阶段学习高等土力学等课程的基础。本课程将系统介绍土力学的基本原理和分析计算方法。包括土的物理性质、地基中的应力计算、土的压缩性及地基沉降计算、土的渗透性和渗流问题、土的抗剪强度、天然地基承载力、挡土结构上的土压力、土坡稳定分析等。通过本课程的学习,学生应牢固掌握土力学的基本原理、计算分析方法和基本实验技能,初步具备分析和解决有关工程问题的能力。同时,为进一步学习基础工程、地基处理、路基工程、深基坑工程、地下工程等有关专业课打好基础。

(二)  基本教学内容

第一章

教学目的与要求:

了解土力学的基本概念及其发展概况,了解土力学的学科特点,熟悉课程的学习内容、要求和学习方法。

教学重点:

教学难点:

教学内容:

1.1 土力学的基本概念及其发展概况

1.2 课程特点和学习要求

1.3 学科发展概况

学时分配:

课程授课2学时。

第二章

教学目的与要求:

(1)了解土的固相部分的粒度成分及其表示方法、分析方法;理解土中水的存在形态、粘粒与水的作用;领会土结构的三种基本类型。(2)熟练掌握反映土三相比例和状态的各指标的定义、试验方法和有关指标的换算;掌握粘性土和无粘性土的物理性质。(3)掌握达西渗透定律,动水力(渗流力)与流砂现象;了解土的毛细现象及其工程意义。领会土的冻胀概念、冻胀机理与影响因素。(4)了解土的压实原理,掌握最优含水量概念及击实试验方法。(5)掌握土的工程分类原则,了解土作为地基的工程分类方法。

教学重点:

粘土矿物的性质

土三相比例和状态的各指标的定义、试验方法和有关指标的换算

土的物理状态

压实原理

教学难点:

基于土质学对土的物理状态变化的理解

教学内容:

2.1 土的成分

2.2 土三相比例和状态的各指标的定义、试验方法和有关指标的换算

2.3 土的物理状态

2.4 达西渗透定律

2.5 土的压实原理

2.6 土的工程分类

学时分配:课程授课10学时,课程实验4学时。

第三章

教学目的与要求:

(1)掌握均质土、成层土的自重应力计算方法及其沿深度分布的特点。(2)了解基底压力与基底附加压力概念,熟练掌握基底压力简化计算方法。(3)明确附加应力概念,熟练掌握矩形和条形均布荷载作用下附加应力的计算、“角点法”的应用及附加应力在地基中传播、扩散规律。(4)了解有效应力和孔隙压力,初步理解有效应力原理及一般的应用。

教学重点:

自重应力与有效应力的关系

附加应力计算

教学难点:

   基底压力计算,土中应力的积分计算,有效应力原理

教学内容:

3.1 土的自重应力

3.2 基地压力和附加压力

3.3 附加应力计算方法

3.4 土的有效应力原理

学时分配:课程授课6学时。

第四章

教学目的与要求:

(1)掌握土的压缩性和压缩性指标的确定方法,以及各压缩性指标之间的相互关系。(2)重点掌握计算地基最终沉降量的分层总和法、应力面积法(即《建筑地基基础设计规范》方法)和弹性力学方法。(3)基本掌握地基沉降随时间变化规律、了解应力历史对土的压缩性影响。

教学重点:

土的压缩与一般材料的差异

正确认识地基沉降方法

教学难点:

   土的压缩性指标与弹性力学的关联

教学内容:

1.1 土的压缩性和压缩性指标

1.2 地基最终沉降量的分层总和法、应力面积法

1.3 应力历史对粘性土压缩性和固结沉降的影响

1.4 地基沉降随时间变化规律

学时分配:课程授课10学时,课程试验2学时。

第五章

教学目的与要求

(1)了解土的抗剪强度定义、机理以及影响因素;重点掌握极限平衡条件条件和摩尔-库仑强度理论要点。(2)掌握土的抗剪强度指标的测定方法和各种方法的优缺点;重点掌握三轴(或直剪)剪切试验类型的选择和其指标的具体选用。(3)了解应力路径、残余强度和砂土液化的概念。

教学重点

摩尔库伦定律

强度指标的差异

教学难点

   基于有效应力原理理解三轴试验指标

教学内容

5.1 库伦定律与试验

5.2 抗剪强度的测定方法

5.3土的抗剪强度指标

5.4应力路径

学时分配:课程授课10学时,课程试验2学时。

第六章

教学目的与要求

(1)掌握三种土压力的概及和大小关系。(2)牢固掌握朗金和库伦土压力理论的假设条件和计算方法,能熟练地进行各种特殊情况下的土压力计算及挡土墙的抗倾、抗滑验算。(3)了解地基破坏的三种模式,掌握临塑荷载、P1/4和地基极限承载力概念及计算方法,并体会影响地基承载力大小的主要因素。(4)掌握影响土坡稳定的因素、无粘性土土坡稳定安全系数的推导;掌握粘性土坡条分法的基本原理和计算步骤、以及了解其它非圆弧滑动面的土坡稳定分析方法。

教学重点

土压力产生的状态

地基承载力的极限状态

教学难点

   主动和被动土压力对应的极限状态,理解土体同是承载力和荷载的特性

教学内容

6.1 土压力理论

6.2 挡土墙设计

6.3 地基承载力理论

6.4 条分法计算边坡稳定性。

学时分配:课程授课10学时。

四、考核方式

考核总成绩=平时考核成绩(50%)+期末考试成绩(50%),其中平时考核包括随堂考试(30%)、课程作业及上课出勤等部分(20%)。

五、教材及参考书

教材:赵明华.《土力学与基础工程》.武汉:武汉理工大学出版社,2014,第四版

参考书:(1) 华南理工大学、东南大学、浙江大学、湖南大学.《土力学》.高教出版社.(或中国建筑工业出版社.(新一版));

(2)周景星等.《土力学》.清华大学出版社.

(3)高大钊,袁聚云.《土质学与土力学》(第三版).人民交通出版社

六、授课手段

多媒体课程授课和小班课程指导相结合的授课方式。

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