《土力学与基础工程》课程教学大纲.docx
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《土力学与基础工程》课程教学大纲
《土力学与基础工程》课程教学大纲
课程名称：
土力学与基础工程
总学时（学分）：
80，其中讲授60学时，实验20学时，课程实习0天
面向专业：
农业建筑环境与能源工程
一、课程的性质、地位和任务本课程是农业建筑环境与能源工程专业的一门专业技术基础课。
阐述了地基土的物理性质及分类、地基的应力和变形、土的抗剪强度以及土压力和地基承载力等土力学理论；重点论述浅基础的常规设计、连续基础、桩基础和挡土墙等设计计算原理；简明介绍地基勘察及软弱土地基的处理。
反映了国内外的先进经验，与工程实际结合紧密，实用性较强。
其主要目的是培养学生创造思维和创造能力及处理工程实际问题的能力，注重加强基本理论知识、技能和能力的训练；对学生进行工程师的初步训练；它对训练学生掌握工程技术课的学习方法，培养学生认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风有特殊的作用。
二、课程的基本要求
（一）、理论知识方面
学生学完本课程后，应达到如下要求：
1、熟悉土的物理性质及土的工程分类；2、掌握土中应力和地基变形计算的基本理论；3、掌握土的抗剪强度理论及地基承载力的计算；
4、掌握土压力的计算及边坡的稳定分析；
5、掌握挡土墙及天然地基上浅基础的设计计算方法；
6、掌握桩基础的设计计算方法及软弱地基的处理；
7、了解地基勘察和原位测试技术以及室内土工试验方法。
（二）、能力培养要求
结合本课程的特点，使学生在下列各种能力上得到培养：
1、逻辑思维能力（包括推理、分析能力等）、创造能力；
2、实践动手能力和处理工程实际问题的能力；
3、纭图能力及图形表达能力；
4、自学能力、口头表达能力。
三、课程说明本课程总课时80学时，其中理论课讲授60学时，实验课20学时。
地基及基础课涉及工程地质学、土力学、结构设计和施工几个学科领域，内容广泛综合性强。
讲授时应突出重点，兼顾全面。
教学过程中自始至终抓住土的变形、强度与稳定这一线索，贯彻“少而精”的原则，讲清基本概念、基本原理、基本方法。
加强理论联系实际，深入调查研究，注重培养学生理论联系实际、提高分析问题和解决问题的能力。
本课程是一门理论性与实践性均较强的学科。
在实践课中应加强对建筑场地进行工程地质勘察、采样和进行土工试验等方面的教学。
各章学时分配
章序
内容
农业建筑环境与能源工程专业
理论讲授学时
实验课学时
绪论
2
第一章
土的物理性质及工程分类
8
9
第二章
土的渗透性和渗流
8
第三章
地基的应力
6
第四章
地基的变形
6
8
第五章
土的抗剪强度与地基承载力
6
3
第六章
土压力与边坡稳定
6
第七章
地基勘察
2（自学）
第八章
浅基础
10
第九章
桩基础
8
第十章
地基处理
2（自学）
第十一章
区域性地基
2（自学）
合计
80
60
20
四、本课程的教学环节与教学方法
１、讲授
本课程必须在精选内容、贯彻“少而精”原则的基础上讲清基本概念、基本理论和基本方法。
可以充分利用建筑模型或多媒体手段进行讲课。
讲授的重点应着重于课程内容的重点与难点上；实验课中还应着重教给学生操作仪器的基本技能。
掌握实验的基本原理和操作步骤。
２、自学
自学是获取知识的重要手段，是学习房屋建筑学的一个重要环节。
在自学过程中，不仅要弄懂设计构造的基本原理，更应通过实际作图和对周围建筑的参观，加深对原理的理解和灵活运用，以达到本课程的基本要求。
３、课堂讨论
在授课时，可以采用课堂讨论的方式，在讨论的基础上，最后教师进行扼要的小结。
４、课外作业
做习题练习，可以达到理解和巩固所学知识。
同时又是一种形成一定技能技巧的学习方法。
该课程理论性与实践性都较强，为了达到基本要求，必须做一定量的习题。
五、讲授纲要
绪论
目的要求：
使学生了解本学科的发展简史及本课程的内容和特点；
教学内容：
1、建筑地基基础的概念
2、本学科的发展简况
3、本学科的重要性和学习方法
第一章土的物理性质及工程分类
目的要求：
1、使学生了解地基岩、土体的成因、结构构造、物质成分，能够进行地质方面的调查研究和土质方面的试验，并作出工程评价；
2、了解土的工程分类及其意义；
教学内容：
第一节概述
第二节土的组成
1、土的固体颗粒；
2、土中的水和气体；
3、土的结构和构造。
第三节土的三相比例指标
1、实测指标；
2、计算指标；
3、土的实测指标与计算指标的关系。
第四节土的物理特征
1、无粘性土的密实度
2、粘性土的稠度与可塑性；
3、粘性土的灵敏度。
第五节地基土（岩）的工程分类
1、岩土；
2、碎石土
3、砂土；
4、粉土；
5、粘性土；
6、人工填土。
第二章土的渗透性与渗流
目的要求：
1、掌握达西定律、渗透系数的意义与测定方法及影响因素；
2、掌握二维渗透、流网的绘制与应用；
3、掌握渗透力和渗透变形。
教学内容：
第一节概述
第二节土的渗透性与渗透规律
1、水头与水力坡降
2、土的渗透试验与达西定律
3、渗透系数的测定及影响因素
4、层状地基的等效渗透系数
第三节平面渗流与流网
1、平面渗流的基本方程与求解
2、流网的绘制与应用
第四节渗透力与渗透变形
1、渗透力
2、临界渗透力
3、渗透变形或渗透破坏
第三章地基的应力
目的要求：
1、使学生了解土应力的概念、土应力的计算模型及工程应用中应注意的问题；
2、掌握基底压力P和基底附加压力P0的计算及两者的区别；
3、掌握土中附加应力的计算及在工程实用中应如何考虑；
教学内容：
第一节概述
第二节土中的自重应力计算
1、土的自重应力；
2、自重应力计算。
第三节接触压力的计算图形
1、实际接触压力分布图形的类型；
2、接触压力的简化计算；
3、基底附加应力。
第四节地基中的附加应力
1、空间问题；
2、平面问题。
第五节地基的非均匀性与各向异性对附加应力的影响
1、各向异性的地基；
2、双层地基；
3、地基土的变形模量随深度逐渐增大。
第四章地基的变形
目的要求：
1、使学生了解土的变形的概念、计算模型及工程应用中应注意的问题；
2、了解计算地基变形的意义及工程中是如何考虑的；
3、掌握地基沉降计算的分层总和法和规范法及其它们之间的区别；
4、了解沉降随时间的变化关系及在工程中如何应用。
教学内容：
第一节概述
第二节土的压缩性
1、基本概念；
2、室内压缩试验与压缩性指标；
3、现场载荷试验和变形模量；
4、应力历史对土压缩性的影响。
第三节基础最终沉降量计算
1、最终沉降量的组成；
2、瞬时沉降量的计算；
3、固结沉降量的计算；
4、次固结沉降量的计算。
第四节地基变形与时间的关系
1、饱和粘性土的渗透固结；
2、单向固结理论；
3、固结度及其应用；
4、利用沉降观测资料推算后期沉降量。
第五章土的抗剪强度与地基承载力
目的要求：
1、使学生掌握土体抗剪强度的库仑定律；
2、了解土的强度机理及影响土体抗剪强度的因素；
3、掌握土中某点的极限平衡状态及其表达式；
4、掌握抗剪强度指标的测定方法；
5、了解应力路径与荷载的概念；
6、掌握地基承载力的计算方法。
教学内容：
第一节概述
第二节土体抗剪强度的库伦定律
第三节土体的极限平衡状态和条件
1、土中一点的应力状态；
2、土的极限平衡条件。
第四节土的抗剪强度指标测定
1、直接剪切试验；
2、三轴剪切试验；
3、无侧限抗压强度试验；
4、十字板剪切试验。
第五节无粘性土的抗剪强度
第六节饱和粘性土的抗剪强度
1、应力历史对饱和粘性土抗剪强度的影响；
2、排水条件对饱和粘性土抗剪强度的影响；
3、抗剪强度指标的选择。
第七节应力路径
1、概念；
2、表示方法；
3、应用。
第八节地基的临塑荷载和塑性荷载
1、建立塑性区边界方程；
2、地基的临塑荷载和塑性荷载。
第九节地基的极限承载力
1、普朗德尔理论解；
2、以太沙基公式为代表的理论公式；
3、梅耶霍夫公式；
4、安全系数的选用。
第六章土压力与边坡稳定
目的要求：
1、使学生了解土压力的定义及其工程意义；
2、掌握朗金和库仑土压力理论及其优缺点；
3、了解影响边坡稳定的因素及防止边坡滑坡的措施；
4、掌握重力式挡土墙的设计计算。
教学内容：
第一节概述
第二节挡土墙上的土压力
1、土压力的类型；
2、影响土压力的因素；
3、静止土压力的计算。
第三节朗金土压力理论
1、主动土压力计算基本原理及公式；
2、被动土压力计算基本原理及公式。
第四节库仑土压力理论
1、无粘性土土压力计算原理及公式；
2、粘性土压力计算。
第五节工程中常见情况土压力计算；
1、填土表面有荷载作用的情况；
2、成层土情况；
3、填土中有地下水的情况；
4、墙背为折线形的情况；
5、土压力计算的讨论。
第六节挡土墙的设计
1、挡土墙的类型；
2、重力式挡土墙的设计。
第七节土坡的稳定分析
1、分析的目的；
2、无粘性土坡稳定性分析；
3、粘性土坡稳定性分析；
4、滑动推力的计算；
5、土坡稳定分析方法的讨论。
第七章地基勘察（自学）
目的要求：
1、根据建筑物和拟建场地和地基的具体情况，向勘察部门提出勘察任务和技术要求； 学会分析和使用工程地质勘察报告，以便选择地基持力层，确定地基承载力，为采用合理的地基基础方案、进行地基基础的设计和施工提供依据。
2、掌握地基土的现场鉴别方法。
3、了解建筑工程勘探方法和勘探资料整理
教学内容：
第一节工程地质勘察的内容和要求
第二节岩土工程勘察方法
第三节地基土的野外鉴别与描述
第四节岩土工程勘察成果报告
第八章浅基础
目的要求：
1、使学生了解地基、基础与上部结构的共同作用和设计方法；
2、掌握浅基础的类型和材料；
3、掌握地基承载力设计值的确定方法及各自特点；
4、掌握防止或减轻不均匀沉降危害的措施；
5、能进行各类基础的设计。
教学内容：
第一节概述
第二节地基、基础与上部结构的共同作用和设计方法
1、地基、基础与上部结构的共同工作的概念；
2、基础的设计方法；
第三节浅基础的类型和材料
1、刚性基础；
2、钢筋混凝土柔性基础；
3、独立基础。
第四节基础的埋置深度
1、确定基础埋深的意义和原则；
2、选择基础埋深的影响因素。
第五节地基承载力设计值
1、地基承载力的概念；
2、确定地基承载力的方法；
3、选用确定承载力方法的原则与规定。
第六节地基计算
1、地基计算的基本规定；
2、按地基的承载力计算；
3、地基的变形计算；
4、地基的稳定验算。
第七节防止或减轻不均匀沉降危害的措施
1、建筑措施；
2、结构措施；
3、施工措施。
第八节各类基础的设计
1、刚性基础设计；
2、钢筋混凝土墙下条形基础和柱下单独基础设计；
3、局部条形基础设计；
4、柱下条形基础设计；
5、交叉条形基础设计；
6、筏板基础设计；
7、箱形基础设计。
第九章桩基础
目的要求：
1、使学生了解桩基础的概念、分类及适用范围；
2、掌握桩基础的一般构造要求；
3、掌握单桩竖向承载力标准值及设计值的确定及其它们之间的相互关系；
4、掌握桩基础的设计内容及其设计计算步骤。
教学内容：
第一节概述
第二节桩的分类
1、按桩的传力情况分类；
2、按施工方法分；
3、按设置效应分类。
第三节单桩竖向荷载的传递
1、桩侧表面摩阻力；
2、桩端阻力；
3、桩的荷载传递；
4、桩侧负摩阻力。
第四节单桩竖向承载力的确定
1、单桩竖向极限承载力标准值；
2、单桩竖向极限承载力设计值；
3、按规范确定承载力设计值；
4、按土的抗剪强度指标确定单桩承载力。
第五节群桩的竖向承载力
1、群桩的工作特性；
2、群桩的效率系数；
3、群桩的设计原则；
4、群桩的整体强度与计算方法；
5、群桩的沉降计算。
第六节单桩的水平承载力
1、单桩的水平承载力；
2、单桩在水平荷载作用下的计算方法。
第七节桩基础设计
1、基本设计资料；
2、桩的类型和桩长的选择；
3、确定单桩承载力；
4、确定桩的根数和平面布置；
5、桩身结构设计；
6、承台设计；
7、绘制施工图。
第一十章地基处理（自学）
目的要求：
1、使学生了解地基处理的概念、分类及适用范围；
2、掌握换填法的原理及类型与作用；
3、掌握浅、深层密实法的原理及方法；
4、了解预压排水法的基本方法；
5、了解浆液固化法的原理及方法。
教学内容：
a）概述
b）换土法
1、换土法的原理及分类；
2、换土垫层及其作用；
3、褥垫及其作用。
第三节密实法
6、密实法的原理及类型；
7、浅层密实法；
8、深层密实法。
第四节预压排水沟法
1、预压排水法的原理及分类；
2、砂井堆载预压法；
3、其它的预压法。
第五节浆液固化法
第十一章区域性地基（自学）
目的要求：
1、了解软弱地基的概念、工程特征及成因；
2、掌握软弱地基处理的原理及在工程中的应用；
教学内容：
第一节概述
第二节山区地基
第三节红粘土地基及岩溶土洞
第四节膨胀土地基
第五节黄土地基
第六节软土地基
六、实验纲要
实验一土的密度测定
目的要求：
了解和确定土体的紧密程度及干湿程度，为工程设计和施工提供可靠的依据，或供土的三相比例指标换算之用。
实验二土的比重测定
目的要求：
测定土粒的比重，供三相比例指标换算之用。
实验三土的含水量试验
目睥要求：
了解和确定土的干湿程度，供土的三相比例指标推导及换算以及确定土的强度。
实验四界限含水量试验
目的要求：
测定土的液限和塑限，用以计算粘性土的塑性指数，以作为粘性土的定名，分类及确定其软硬状态，承载力等工程性质。
实验五直接剪切实验
目的要求；
测定土的抗剪强度、粘聚力、内摩擦角，供计算土的承载力，评价地基的稳定性及计算挡土墙的土压力之用。
实验六土的固结实验
目的要求：
测定土的压缩系数、压缩模量、体积压缩系数，绘制压缩曲线，给计算地基沉降量提供土的压缩性指标。
实验七击实实验
目的要求：
测定土的密实度随含水量的变化规律。
七、教材及参考书
本课程选用陈希哲、叶菁编，清华大学出版社出版的《土力学地基基础》作为教材。
实验指导书采用自编《土力学试验指导书》
主要参考书：
1、《土力学》建筑工业出版社出版，东南大学、浙江大学等四校合编；
2、《基础工程》建筑工业出版社出版，华南理工大学等三校合编；
3、《土力学》清华大学出版社出版李广信等编著；
4、《土力学与基础工程》武汉理工大学出版社，赵明华主编；
5、《土力学与基础工程习题集》人民交通出版社出版；
6、《建筑桩基技术规范》
7、《建筑地基基础设计规范》
8、《建筑地基基础设计方法及实例分析》中国建筑核工业出版社；
9、《土力学与地基基础》同济大学出版社出版。
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