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土力学与基础工程教学大纲课程中文名称土力学与基础工程课程英文名称:SoilMechanicsandFoundationEngineering课程编号K1253学分4学时64(其中讲课学时64实验学时8*)先修课程弹性力学,材料力学,工程地质学等适用专业土木工程课程类别专业核心课程/必修使用教材《土力学》,张克恭,刘松玉主编,北京中国建筑工业出版社,第三版《基础工程》,莫海鸿,杨小平,北京中国建筑工业出版社,第三版开课单位土木与建筑学院
一、课程性质土力学与基础工程是土木工程专业的一门专业基础必修课,学位课其中,土力学部分研究土体的应力、变形、强度、渗流及长期稳定性的一门学科,广义的土力学又包括土的生成、组成物理化学性质及分类在内的土质学,作为土木工程专业的一个分支,主要研究土的工程性质,解决工程问题基础工程部分讲授土木工程中常见的浅基础、桩基础的设计基本理论、设计计算方法,同时了解各类基础的施工要点,掌握地基处理方法的基本原理,为今后从事土木工程的设计或施工打好基础
二、课程目标课程总体目标过本门课程的教学,使学生掌握本专业必备的土力学基础理论和常规土工试验方法,了解土的成因和分类方法,熟悉土的基本物理力学性质,具有解决工程实际的渗流分析、基础沉降、土压力计算、地基承载力及稳定性分析等问题的能力,为后续课程和今后从事土木工程建设打下良好的基础通过学习浅基础、桩基础等基础型式的基本概念、以及设计的基本理论和实用设计计算方法,使学生能够根据工程实际正确选择地基基础类型,根据需要进行地基处理,具有进行地基基础工程的一般设计能力课程目标1:掌握土木地质专业必备的土力学与基础工程的基础知识,了解土的成因和分类方法,熟悉土的基本物理力学性质,掌握一般土工试验方法了解地基基础的基本概念2赵明华等,士力学与基础工程,武汉武汉工业大学出版社,2003年.钱家欢等,土力学,南京河海大学出版社,1995年.高大钊、袁聚云,土质学与土力学第三版,北京人民交通出版社,2001年.赵树德等,土力学,北京高等教育出版社,2001年.陈仲颐等,土力学,北京清华大学出版社,1994年.中华人民共和国水利部,《土工试验规程》SL237-1999北京中国水利水电出版社.莫海鸿,杨小平.基础工程.北京中国建筑工业出版社,
2014.高大钊主编.土力学与基础工程.北京中国建筑工业出版社,
1998.凌治平,易经武主编.基础工程.北京人民交通出版社,1999周景星,李广信,虞石民,王洪瑾.基础工程.北京清华大学出版社,
2007.董建国,赵锡宏著.高层建筑地基基础.上海同济大学出版社,
1997.中华人民共和国行业标准.建筑桩基技术规范JGJ94—
2008.北京中国建筑工业出版社,
2008.中华人民共和国行业标准.建筑结构荷载规范GB
50009.
2012.北京中国计划出版社,
2012.中华人民共和国国家标准.工程结构可靠性统一标准GB50153-
2008.北京中国建筑工业出版社,
200816.中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范GB50007-
2011.北京中国建筑工业出版社,2012
七、教学参考资源
八、大纲说明课程教学主要以讲授为主,主要采用多媒体教学在课程教学中加强工程案例分析、积极启发学生参与案例讨论强调基本原理和工程应用,培养学生应用基本理论解决实际工程计算和工程技术问题的能力和工程性质,掌握并能运用地基及基础工程的设计原则、设计依据和设计内容课程目标2利用岩土工程知识对边坡稳定、土体变形及强度、土中渗流等问题提取力学模型,通过研究和分析并获得有效结论理解并能运用浅基础的设计理论和技术方法课程目标3能利用土的变形及强度、渗流理论等基本理论对基坑稳定性、土体变形、边坡稳定性等土木工程核心知识有深刻认识理解并能运用桩基础的设计理论和技术方法课程目标4利用土力学知识,对坡体稳定性等复杂问题进行综合分析,对基坑渗流、抗滑桩等设计并开展有效的试验,对实验过程中的现象和数据进行科学的分析,做出合理的结果,并综合运用所学知识获得有效的结论了解特殊土地基的工程性质,并能选用合适的地基处理方法课程目标对毕业要求的支撑关系
三、教学内容及要求第一章土的组成.教学内容土中固体颗粒、土中水和土中气、黏土颗粒与水的相互作用、土的结构和构造.重、难点土的三相性、黏土颗粒与水的相互作用.考核要点土的颗粒级配、黏土颗粒与水的相互作用.教学方法多媒体授课+理论授课结合试验教学.作业安排与土的颗粒级配、黏土颗粒与水的相互作用相关的思考题第二章土的物理性质及分类.教学内容土的三相比例指标、粘性土的物理特征、无粘性土的密实度、特殊土、土的分类.重、难点土的三相比例指标换算、粘性土的物理特征.考核要点三相比例指标换算、粘性土的液塑限,液性指数和塑性指数、无粘性土的相对密实度.教学方法多媒体授课.作业安排与三相比例指标换算、界限含水率和相对密实度相关的思考题、计算题第三章土的渗透性及渗流.教学内容土的渗透性、土中二维渗流及流网、渗透破坏与控制.重、难点流网的特征及应用、渗透力、渗透破坏.考核要点达西渗透定律、流网的特征、渗透破坏.教学方法多媒体授课+理论授课结合试验教学.作业安排与三相比例指标换算、界限含水率和相对密实度相关的思考题、计算题第四章土中应力L教学内容土中自重应力、基底压力、地基附加应力.重、难点基底压力的计算、布辛奈斯克解、附加应力的计算.考核要点土中应力的概念、分类;地基自重应力的计算方法;地基附加应力的计算方法.教学方法多媒体授课.作业安排与自重应力、附加应力相关的思考题、计算题第五章土的压缩性.教学内容固结试验及压缩性指标;应力历史对压缩性的影响;土的变形模量;土的弹性模量.重、难点固结试验;土的应力历史;变形模量与弹性模量的异同点.考核要点土的压缩性指标;应力历史,先期固结压力;原始压缩曲线.教学方法多媒体授课+理论授课结合试验教学.作业安排与土的应力历史、原始压缩曲线相关的思考题第六章地基变形.教学内容地基变形的弹性力学公式;基础最终沉降量;路基的沉降与位移;地基变形与时间的关.重、难点地基变形的弹性力学公式;分层总和法计算基础最终沉降量;有效应力;一维固结理论.考核要点最终沉降量的计算;固结度;地基变形与时间的关系.教学方法多媒体授课+理论授课结合试验教学.作业安排与最终沉降量、变形与时间相关的思考题、计算题第七章土的抗剪强度.教学内容土的抗剪强度理论;土的抗剪强度试验;三轴试验中的孔隙压力系数;饱和粘性土的抗剪强度;应力路径在抗剪强度中的应用;无粘性土的抗剪强度.重、难点莫尔一库仑抗剪强度理论和极限平衡理论;抗剪强度指标的测定方法;饱和黏性土的抗剪强度.考核要点极限平衡理论;饱和粘性土的抗剪强度.教学方法多媒体授课+理论授课结合试验教学.作业安排与莫尔一库仑抗剪强度理论和极限平衡理论相关的思考题、计算题第八章土压力.教学内容朗肯土压力理论;库伦士压力理论;朗肯土压力理论与库伦士压力理论的比较.重、难点土压力的概念与种类;朗肯土压力理论的应用.考核要点主动土压力与被动土压力的概念;朗肯土压力理论计算主动、被动土压力.教学方法多媒体授课.作业安排与朗肯土压力理论相关的思考题、计算题第九章基础工程绪论.教学内容了解基础的作用、类型;了解基础工程的特点和发展简况;.重、难点基础的作用、类型;.考核要点基础的作用、类型;.教学方法课堂讲授.作业安排本章内容完成后,布置本章课后思考题,学生课后完成第十章浅基础.教学内容了解浅基础的结构类型、材料类型;掌握浅基础埋置深度的确定方法、地基承载力的计算方法、基础底面尺寸的确定方法;掌握刚性基础、扩展基础的设计方法;2重、难点浅基础埋置深度的确定方法、地基承载力的计算方法、基础底面尺寸的确定方法;刚性基础、扩展基础的设计方法;.考核要点浅基础埋置深度的确定方法、地基承载力的计算方法、基础底面尺寸的确定方法;刚性基础、扩展基础的设计方法;.教学方法课堂讲授.作业安排本章内容完成后,布置本章课后思考题,学生课后完成第十一章连续基础.教学内容了解连续基础的结构特点、计算特点;了解上部结构一基础一地基共同作用原理;理解地基模型(文克尔、半无限空间、有限压缩层)的概念和内容;掌握柱下条形基础的计算方法(倒梁法、文克尔地基梁法);2重、难点上部结构一基础一地基共同作用原理;柱下条形基础的计算方法(倒梁法、文克尔地基梁法);.考核要点上部结构一基础一地基共同作用原理;柱下条形基础的计算方法(倒梁法、文克尔地基梁法);.教学方法课堂讲授.作业安排本章内容完成后,布置本章课后思考题,学生课后完成第十二章桩基础.教学内容了解深基础的类型(桩基础、沉井基础、地下连续墙基础等);了解单桩竖向承载力分析方法,理解负摩擦力的概念;了解单桩竖向承载力的现场试验方法(静载试验法等);掌握按经验公式法(规范)计算单桩承载力的方法;理解桩的抗拔承载力、横向承载力的确定方法;了解横向荷载作用下单桩内力计算方法;理解桩基群桩基础的工作特点,掌握其承载力的计算方法;掌握承台的设计与计算、桩基础的设计步骤;.重、难点按经验公式法(规范)计算单桩承载力的方法;桩基群桩基础的工作特点,掌握其承载力的计算方法;承台的设计与计算、桩基础的设计步骤;.考核要点按经验公式法(规范)计算单桩承载力的方法;桩基群桩基础的工作特点,掌握其承载力的计算方法;承台的设计与计算、桩基础的设计步骤;.教学方法课堂讲授.作业安排本章内容完成后,布置本章课后思考题,学生课后完成第十三章地基处理.教学内容1掌握地基处理的概念、对象及目的;2掌握地基处理方法的分类、加固机理和适用条件;.重、难点1地基处理方法的分类、加固机理和适用条件.考核要点地基处理方法的分类、加固机理和适用条件.教学方法课堂讲授.作业安排本章内容完成后,布置本章课后思考题,学生课后完成
四、学时分配及对毕业要求指标点的支撑
五、考核方式及成绩评定标准.课程考核方式考核方式包括期末考试、平时作业、课堂小练习和实验情况考查等期末考试采用闭卷笔试.课程成绩评定标准课程成绩=平时成绩+实验成绩+期末考试成绩其中平时成绩包含平时作业总分10分+课堂小练习及互动10分;实验成绩总分10分;期末考试成绩二卷面成绩(满分100分)x70%o成绩的具体构成如下:
六、参考书目
1.张克恭,刘松玉主编,土力学,中国建筑工业出版社,2010年课程目标支撑毕业要求毕业要求指标点支撑毕业要求指标点权重1掌握本领域专业知识体系对土木工程核心知识有深刻认识,能够解决土木工程中的结构分析设计、结构校核、结构加固及其他相关复杂工程问题1-2掌握本专业领域知识体系,对土木工程核心知识有深刻的认识
0.22毕业生能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理对土木工程中的各类复杂问题进行深入分析,并通过查阅文献进行对比研究从而获得与研究目的有关的结论与资料进一步做出正确的分析方法与技术路线2-2能够从土木工程问题中提取力学模型,进行研究和分析,获得有效结论
0.
1532.3能从土木工程复杂问题中,利用专业基本原理来分析问题和研究问题,并获得有效结论
0.24具有相对广博的自然科学基础知识,以及本专业后续学习必须的数学、力学、计算科学等相关知识能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究,包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论4-2能够对土木工程复杂问题进行综合分析,设计并开展有效的实验,对实验过程中的现象和数据进行科学的分析,做出合理的结果,并综合运用所学知识获得有效的结论
0.2章节教学内容支撑的课程目标学时分配讲课实验实践第一章土的组成土的三相性、土的颗粒级配课程目标122第二章土的物理性质及分类土的工程分类原则,土的类别与其工程特性的关系、粉土的物理特征、土的物理性质指标,土的三相比例指标的换算,黏性土和无黏性土的物理特征课程目标1课程目标232第三章土的渗透性及渗流渗透规律与达西渗透公式、二维渗流及流网的特征与应用、渗透力、渗透破坏的类型与渗透破坏控制原则课程目标1课程目标342第四章土中应力土中应力的分类、地基自重应力的计算方法、基底压力的计算方法、地基附加应力的计算方法课程目标1课程目标23第五章土的压缩性固结试验、土的压缩性指标、先期固结压力、应力历史对压缩性的影响、原始压缩曲线的推求课程目标1课程目标34第八早地基变形地基变形的弹性力学公式、分层总和法计算基础最终沉降量、地基变形与时间的关系课程目标3课程目标44第七章土的抗剪强度莫尔一库仑抗剪强度理论和极限平衡理论、抗剪强度指标的测定方法、孔隙压力系数、饱和黏性土的抗剪强度、应力路径在强度问题中的应用课程目标3课程目标824第八章土压力土压力的概念和种类、朗肯土压力理论、库仑土压力理论、朗肯理论与库伦理论的比较课程目标44第九章基础工程绪论基础的作用、类型;基础工程的特点和发展简况;课程目标12第十章浅基础浅基础的结构类型、材料类型;浅基础埋置深度的确定方法、地基承载力的计算方法、基础底面尺寸的确定方法;刚性基础、扩展基础的设计方法;课程目标1课程目标216第十一章连续基础连续基础的结构特点、计算特点;上部结构一基础一地基共同作用原理;地基模型(文克尔、半无限空间、有限压缩层)的概念和内容;柱下条形基础的计算方法(倒梁法、文克尔地基梁法);课程目标1课程目标42第十二章桩基础深基础的类型(桩基础、沉井基础、地下连续墙基础等);单桩竖向承载力分析方法,理解负摩擦力的概念;单桩竖向承载力的现场试验方法(静载试验法等);按经验公式法(规范)计算单桩承载力的方法;桩的抗拔承载力、横向承载力的确定方法;横向荷载作用下单桩内力计算方法;桩基群桩基础的工作特点,承载力的计算方法;承台的设计与计算、桩基础的设计步骤课程目标1课程目标310第十三章地基处理地基处理的概念、对象及目的;掌握地基处理方法的分类、加固机理和适用条件;课程目标42合计648考核形式分值考核细则平时成绩平时作业10课后完成20-30个习题,主要考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握程度,计算全部作业的平均成绩再按10%计入总成绩课堂小练习及互动10以随机的形式,在每章内容进行中或结束后,随堂测试>3题,主要考核学生课堂的听课效果和课后及时复习消化本章知识的能力,结合平时的课堂互动情况,最后按10%计入课程总成绩实验成绩课程实验10完成4个实验,主要考核学生操作实验设备并对实验结果进行分析的能力,最后按10%计入课程总成绩期末考试期末考试卷面成绩70试卷题型包括判断题、选择题、填空题、简答题和综合分析应用题等,以卷面成绩的70%计入课程总成绩。