《土力学》教案Word文件下载.doc
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教学目的
让学生牢固树立专业思想,有良好的职业道德。
建立土力学、地基、基础的基本概念。
了解本课程的特点和在本专业中的地位及重要性。
了解本学科的学习方法及发展概况。
教学重点
绪论重点放在开拓视野、结合事例来介绍本课程的性质、特点,建立土力学、地基、基础的基本概念。
教学难点
本课程的性质、特点,土力学、地基、基础的基本概念。
教学方法
启发式、案例式
教具
多媒体与板书结合
教
学
内
容
一、先提出1~2个与土力学有关的工程问题。
引起学生学习兴趣,再介绍本课程学习目的、要求和内容、参考书。
二、地基及基础的概念
1.土——地球表面的大块岩石经风化、搬运、沉积而形成的松散堆积物。
土是由固体颗粒、水和气体三部分组成的三相体。
土的特征:
多孔性和散粒性。
2.土力学——利用力学的一般原理和土工测试技术,研究土的物理性质以及在所受外力发生变化时的应力、变形、强度、稳定性和渗透性及其规律的一门科学;
它是力学的一个分支,但由于它的复杂性,必须借助工程经验、现场试验、室内试验等多种专门的土工试验技术进行研究,所以它是一门强烈依赖于实践的科学。
3.地基及基础
4.基本条件:
(1)地基强度
(2)地基变形(3)基础强度、刚度、稳定性和耐久性。
5.基础结构形式
6.地基形式
三、本学科发展概况
四、本课程的特点和学习要求
五、教材及参考书
六、专业思想教育、职业道德教育
过
程
1.采用多媒体教学,结合工程实例介绍土力学发展该概况、对土力学做出贡献的著名学者和著作,提高学生学习兴趣。
2.强调土力学学习过程中对基本概念掌握的重要性。
3.强调土力学课程研究的两大重要问题:
强度、变形。
4.强调本课程研究的对象——土体。
后
记
课后五分钟学生提出问题,老师解答。
第1次课
(2)
第2次课(3)
第1章土的组成
1.1概述
1.2土的固体颗粒
1.3土中水和土中气
1.4粘土颗粒与水的相互作用
1.5土的结构构造
掌握土的形成过程;
掌握土粒粒组的划分、粒度成分分析、三种粘土矿物、土中水的类型;
熟悉矿物成分与粒组的关系、粘土颗粒与水相互作用。
了解土的结构构造。
土粒粒组的划分、粒度成分分析、三种粘土矿物、土中水的类型
讨论式、启发式
多媒体及板书
1.1土的概念与基本特征
1.2土的生成:
岩石的风化产物
1.3土的组成
土=土粒(固相)+水(液相)+空气(气相)
一、土的固体颗粒
1.土的粒径和粒组概念
2.土的颗粒级配
(1)确定各粒组相对含量的方法
——颗粒分析试验
试验成果——颗粒级配曲线
【课堂讨论】为什么土的级配曲线用半对数坐标?
(2)级配曲线的特点:
半对数坐标
(3)判别土体级配好坏的指标
当同时满足Cu≥5,Cc=1~3时,土的级配良好,否则,级配不良。
3.土粒的矿物成分
二、中的水和气
(1)土中水
(2)土中气体
三、土的结构和构造
1.土的结构
2.土的构造
1.重点介绍土形成的两种过程:
物理风化作用和化学风化作用,及两种作用形成
的土的物理性质和力学性质的差异。
2.土的颗粒级配的含义及颗粒级配累积曲线的绘制、用途。
不均匀系数和曲率系数的物理意义,正确理解土级配“良好”和“不良”的概念。
3.区分三大类矿物成分(高岭石、伊利石、蒙脱石)的不同性质,及对土的物理和力学性质的影响。
4.土中水和气的存在形式、差异及特点,以及对土的物理和力学性质的影响。
5.了解双电层理论,深入理解结合水的性质。
6.举例引入土的触变概念,增强对土的构造和结构的认识。
理解灵敏度的含义。
思考:
颗粒级配曲线反映的是什么?
【本次课总结】
1.土是由固体(土粒)、液体(水)和气体(空气)三相所组成;
2.粒径级配曲线的特点及用途;
3.常见土的结构及构造形式。
【复习思考】
1.粘土颗粒表面哪一层水膜对土的工程性质影响最大,为什么?
2.为什么土的级配曲线用半对数坐标?
3.颗粒级配曲线反映的是什么?
级配良好有什么意义?
如何判别级配是否良好?
【课后作业】
习题1-10
第2次课(4)
第3次课(5)
第2章土的物理性质及分类
2.1概述
2.2土的三项比例指标
2.3粘性土的物理特征
掌握三相比例基本指标定义及其换算关系,粘性土的物理特征。
1.土的三相比例指标及其定义换算
2.粘性土的界限含水量及其测定
三相比例指标定义
提问式、启发式
2.1概述:
反映着土的物理状态,如干湿软硬松密等。
表示土的三相组成比例关系的指标,统称为土的三相比例指标。
水
气
土
粒
1.土的三相图
【注意】土的三相图只是理想化地把土体中的
三相分开,并不表示实际土体三相所占的比例。
2.基本指标:
由试验直接测定的指标(土粒相对密度、天然密度、含水量)
①土的密度或土的天然重度:
,(kg/m3),(kN/m3)。
试验测定方法:
环刀法
②土粒相对密度(土粒比重)Gs:
土粒相对密度定义为土粒的质量与同体积4oC纯水的质量之比。
,无量纲。
比重瓶法
【课堂讨论】相对密度(比重)与天然密度(重度)的区别
注意:
从公式可以看出,对于同一种土,在不同的状态(重度、含水量)下,其比重不变;
③土的含水量w——土中水的质量与土粒质量之比,以百分数表示:
试验测定方法:
烘干法
【讨论】含水量能否超过100%?
——从公式可以看出,含水量可以超出100%。
3.间接指标(导出指标)
测出上述三个基本试验指标后,就可根据图1-9所示的三相图,计算出三相组成各自的体积上和质量上的含量,并由此确定其它的物理性质指标,即导出指标。
①孔隙比——孔隙比为土中孔隙何种与土粒体积之比,用小数表示:
孔隙比是评价土的密实程度的重要物理性质指标。
②孔隙率——土中孔隙体积与土的总体积之比:
100%
孔隙率亦可用来表示同一种土的松、密程度。
③饱和度——土中所含水分的体积与孔隙体积之比,饱和度可描述土体中孔隙被水充满的程度:
显然,干土的饱和度Sr=0,当土被完全饱和状态时Sr=100%。
砂土根据饱和度可划分为下列三种湿润状态:
Sr≤50%稍湿,50%<Sr≤80%很湿,Sr>80%饱和。
【讨论】孔隙比、孔隙率、饱和度能否超过1或100%?
④饱和密度和饱和重度
饱和密度为土体中隙完全被水充满时的土的密度:
,(kg/m3)。
饱和重度:
sat=g,(kN/m3)。
⑤干密度和干重度
干密度——单位体积中土粒的质量:
干重度——单位体积中土粒的重量:
=rdg,(kN/m3)。
⑥有效重度(浮重度),(kN/m3)。
同样条件下,上述几种重度在数值上有如下关系:
>>>
4.指标间的相互换算
已知:
r(g),Gs,w——→e,n,Sr,rsat(gsat),rd(gd),等的表达式。
推导间接指标的关键在于:
熟悉各个指标的定义及其表达式,能熟练利用土的三相简图。
推导公式主要步骤:
①利用VS作为未知数,将土的三相图中的各相物质的质量用r(g),Gs,w和VS表示出来,填在图中;
②先将孔隙比e的表达式求出来,然后将其它指标用r(g),Gs,w和e来表达。
依上图,将m=(1+w)GsVsrw和V=(1+e)Vs代入中可得:
此时e已是“已知”的指标。
根据各间接指标的定义,利用三相简图可求得:
①或
②,
③
④或
⑤
【课堂思考】可否用其它简洁方法上述推导公式?
如令Vs=1。
【课堂先自习例题后讲解】
【例1】某土样经试验测得何种为100㎝3,湿土质量为187g,烘干后,干土质量为167g。
若土粒的相对密度Gs为2.66,试求该土样的含水量g、密度r、重度g、干重度gd、孔隙比e、饱和重度gsat和有效重度g'。
解题思路:
利用定义先求w,r,g,后根据公式求相关指标。
【例2】某完全饱和粘性土的含水量为w=40%,土粒相对密度Gs=2.7,试按定义求土的孔隙比e和填密度。
①本题给出的条件是饱和土——→Sr=100%
②利用三相图求出各相的质量和体积
③用定义求出e和rd。
(1)性土的稠度状态
稠度——指土的软硬程度或土受外力作用所引起变形或破坏的抵抗能力。
稠度界限——粘性土由某一种状态过渡到另一状态的分界含水量。
塑限——土从塑性状态转变为半固体状态时的分界含水量。
液限——土从液性状态转变为塑性状态时的分界含水量。
塑限、液限是一个含水量
塑限、液限的测定方法——液塑限联合测定法。
(2)粘性土的塑性指数和液性指数
①塑性指数:
Ip=wL-wP注意:
计算时含水量要去百分号
结论:
塑性指数表示土处在可塑状态的含水量变化范围,其值的大小取决于土颗粒吸附结合水的能力,亦即与土中粘粒含量有关。
粘粒含量越多,土的比表面积越大,塑性指数就越高。
应用:
根据其值大小对粘性土进行分类。
②液性指数:
用途:
根据其值大小判定土的软硬状态。
【讨论】液性指数是否会出现IL>
1.0和IL<
0的情况?
1.强调土的三相比例指标定义的重要性。
2.三相比例指标的相互换算,强调公式之间的换算。
3.引入无粘性土和粘性土概念,从土的组成、土的矿物成分差异的对比,
加深对两类土的认识。
4.引入界限含水量概念,并进一步给出粘性土物理状态的划分标准。
【本次课小结】
1.三相比例指标定义;
2.对同一种土其塑限和液限是不变的。
习题2-1、2-2、2-3、2-4、2-5
第3次课(6)
第4次(7)
2.4无粘性