土力学教案.docx
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土力学教案
西南科技大学土木工程与建筑学院教案
【首 页】
课程名称
土力学[C]
授课专业
土木工程
年级
04级
课程编号
课程类型
必修课
校级公共课（）；基础或专业基础课（ ）；专业课（ ）
选修课
基础选修课（ ）；专业选修课（√）
授课方式
课堂讲授（√）；实践课（）
考核方式
考试（√）；考查（）
课程教学总学时数
32
学 分 数
2
学时分配
课堂讲授32学时；实践课 学时
教材名称
土力学与基础工程
作 者
出版社及出版时间
赵明华
武汉理工大学出版社，2003
指定参考书
1、土力学
2、地基及基础
3、土力学
4、地基与基础
5、土力学地基基础
陆培毅
杨位洸
龚晓南
杨太升
陈希哲
中国建材工业出版社，2003
中国建筑工业出版社，2001
中国建筑工业出版社，2002
中国建筑工业出版社，2004
清华大学出版社，2004
授课教师
陈小川
职 称
副教授
单 位
土木工程与建筑学院
授课时间
注：
表中（）选项打“√”
西南科技大学土木工程与建筑学院教案
【理、工科】
周 次
第 1 周，第 1 次课
备 注
章 节
名 称
1绪论2土的性质及工程分类
1.1土力学、地基与基础的概念2.1、2.2土的三相组成及土的结构
授 课
方 式
理论课（√）；实验课（）；实习（ ）
教 学
时 数
2
教学目的及要求
1、掌握土力学、地基与基础的概念；
2、了解本学科的发展概况及本课程的特点与学习要求；
3、从宏观和微观两方面掌握土的三相组成
教学内容提要
时 间
分 配
1、土力学、地基与基础的概念：
通过日常所见工程实例引出三个概念，明确土力学的研究内容。
2、本课程的特点与学习要求及本学科的发展概况：
简单介绍土力学的发展概况及本课程的学习特点。
3、土的概念；三相体系；工程地质的特殊性：
土为日常常见，通过实例介绍土的三相组成，以及由于其三相组成所具有的特殊的工程特性。
4、 土的三相组成及土的结构
（1）土的固体颗粒，矿物成分，粒组，颗粒级配，颗分试验：
介绍土中最典型的三种粘土矿物及由它所控制的土的工程特性；明确土粒的粒组划分，通过颗分试验（筛分法、沉降分析法）得到其颗粒级配曲线，并通过颗粒级配曲线分析土的级配的优劣，最后通例题介绍颗分试验数据整理方法。
（2）土中水和气，水的存在形态，粘土颗粒与水的相互作用，带电现象与双电层及扩散层影响扩散层的因素，毛细水，土的冻胀：
土中的水是土的重要组成成份，通过示意图介绍双电层、扩散层的概念，分析双电层对土冻胀的影响。
（3）土的结构和构造，单粒结构，蜂窝结构，絮凝结构，层理构造，裂隙构造：
通过显微图片介绍土的结构与构造。
10分钟
10分钟
10分钟
30分钟
20分钟
10分钟
教
学
重
点
与
难
点
1、土的固体颗粒：
（1）矿物成分；
（2）土的粒组及颗粒级配；（3）颗分实验
2、土中水和气：
（1）粘土颗粒与水表面带电；
（2）双电层与扩散层的影响因素；（3）土的冻胀
3、土的结构和构造：
（1）单粒结构；
（2）蜂窝结构；（3）絮凝结构
讨
论
、
练
习
、
作
业
思考题：
2.1、2.2
习题：
2.1
教
学
手
段
以多媒体课件为主，辅以板书；
在课件中多采用图片表达，方便学生理解记忆。
参
考
资
料
土力学与基础工程，武汉理工大学出版社2003，赵明华主编
土力学地基基础，清华大学出版社2004，陈希哲主编
土力学，高等教育出版社2004，李镜培主编
教
后
记
注：
１.教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。
重复班授课可不另填写教案。
２.教后记：
课堂教学得失所在，或课堂中出现的问题、今后应对举措。
周 次
第 1 周，第 2 次课
备 注
章 节
名 称
2土的性质及工程分类
2.3土的物理性质指标；2.4无粘性土密实度；2.5粘性土的物理特性；2.6土的渗透及渗流
授 课
方 式
理论课（√）；实验课（）；实习（ ）
教 学
时 数
2
教学目的及要求
1、掌握土的物理性质指标定义，指标换算及试验应用
2、粘性土和无粘性土工程特性
3、土中水的二维渗流，渗流力与渗流稳定性分析
教学内容提要
时 间
分 配
1、土的物理性质指标的定义：
从日常所见土的状态引出土的物理性质的评价指标，介绍3个基本试验指标，其余指标为导出指标。
2、指标换算：
通过土的三相物理指标换算图，介绍土的三相比例指标换算公式。
3、无粘性的密实度及工程特性：
通过砂土，介绍评价无粘性的指标――相对密实度及其划分。
4、粘性土的物理特性：
通过生活经验，介绍土的界限含水量，与对应界限含水量的指标：
塑性指数和液性指数及实验室测定方法；以及评价粘性土结构性的灵敏度和触变性指标。
5、土中水的渗透及渗流：
让学生回忆流体力学内容，介绍土中层流达西渗透定理，以及影响水在土中渗透的因素。
6、二维渗透及流网：
由于流体力学中已介绍，简单介绍水在土中的渗透方程、流网特征、测管水头、水力坡度，强调流网的应用。
7、渗流力与渗流稳定性分析，渗流破坏和控制：
通过渗流力计算示意图，介绍渗流力计算分式，分析渗流稳定性；重点分析流砂或流土、管涌、潜蚀等现象及其防治措施。
10分钟
20分钟
15分钟
20分钟
10分钟
5分钟
10分钟
教
学
重
点
与
难
点
1、物理性质指标定义，
2、指标换算及试验应用
3、粘性土和无粘性土的工程特性
4、土的渗透原理，二维渗流及流网特性，渗透定律及流砂现象
讨
论
、
练
习
、
作
业
作业：
2.2、2.3、2.4
教
学
手
段
公式推导以板书为主，多媒体课件为辅
参
考
资
料
土力学与基础工程，武汉理工大学出版社2003，赵明华主编
土力学地基基础，清华大学出版社2004，陈希哲主编
土力学，高等教育出版社2004，李镜培主编
教
后
记
周 次
第 2 周，第 3 次课
备 注
章 节
名 称
2土的性质及工程分类
2.7土的动力特征2.8地基土（岩）的分类
授 课
方 式
理论课（√）；实验课（）；实习（ ）
教 学
时 数
2
教学目的及要求
1、了解土的动力特性，压实原理；
2、掌握地基土（岩）的分类
教学内容提要
时 间
分 配
1、 土的动力特性：
通过路基、平整场地等实例，介绍土的压实原理及关键指标（最佳含水量），简化的实验室的击实试验及影响击实试验效果的因素，以及通过击实试验得出击实曲线与最佳含水量，进一步分析影响击实效果的因素。
2、土的振动液化：
通过砂土的宏观表现引出振动液化概念，从微观角度分析砂土液化机理，进一步介绍影响液化的主要因素，以及液化判别及防治措施。
3、土的动力特征参数：
简单介绍土的动征参数――动剪切模量与阻尼比。
4、地基土（岩）工程分类：
让学生掌握岩石，碎石土，砂土，粉土，粘性土的划分标准，以及人工填土，特殊土的工程特性。
5、细粒土按土的塑性土分类：
让学生了解Cassagrande塑性图在细粒土分类中的应用。
30分钟
20分钟
15分钟
20分钟
5分钟
教
学
重
点
与
难
点
1、土的压实原理，击实实验及其影响因素；
2、砂土液化的机理
3、地基土（岩）的工程分类，碎石土，粉土，粘土，特殊土
讨
论
、
练
习
、
作
业
作业：
2.9
教
学
手
段
以多媒体课件为主，板书为辅
参
考
资
料
土力学与基础工程，武汉理工大学出版社2003，赵明华主编
土力学地基基础，清华大学出版社2004，陈希哲主编
土力学，高等教育出版社2004，李镜培主编
教
后
记
周 次
第 2 周，第 4 次课
备 注
章 节
名 称
3土中应力计算
3.1土的自重应力3.2基底压力
授 课
方 式
理论课（√）；实验课（）；实习（ ）
教 学
时 数
2
教学目的及要求
1、掌握均质土和成层土的竖向自重应力，有效自重应力的计算方法，了解水平自重应力；
2、掌握基底压力的分布形式，基底压力的简化计算方法，基底附加压力的计算
3、理解基底压力的不同分布形式及其形成机理。
4、重点掌握轴心荷载和偏心荷载作用下基底压力的计算公式。
教学内容提要
时 间
分 配
1、土的自重应力的基本概念
2、均质土的自重应力：
介绍
（1）均质土中竖向自重应力；
（2）侧向自重应力；（3）剪应力的表达式。
3、成层土的自重应力：
介绍
（1）成层土中竖向自重应力的加权平均法；
（2）有效自重应力的概念及计算方法。
4、基底压力的基本概念
5、基底压力的分布：
分别分析柔性基础和刚性基础中心受压时基底压力的分布和转移规律。
6、基底压力的简化计算：
根据弹性理论，对具有一定刚度和尺寸较小的扩展基础，将基底压力近似为直线分布的简化计算方法：
（1）作用在基底上的通过基础形心荷载产生的平均压力设计值的计算方法；
（2）作用在矩形基底一个主轴上的偏心荷载引起的偏心压力的计算方法及压力分布。
7、基底附加压力：
介绍基底附加压力的概念及其计算方法。
5分钟
10分钟
15分钟
5分钟
10分钟
30分钟
15分钟
教
学
重
点
与
难
点
1、均质土中深度为z处的自重应力计算方法
2、具有不同重度的成层土中深度z处的自重应力计算方法
3、有效自重应力
4、不同刚度的基础的基底压力分布
5、中心荷载作用时基底压力的计算
6、偏心荷载作用时基底压力的计算
讨
论
、
练
习
、
作
业
思考题：
3.1、3.2、3.3
习题：
3.1、3.3
教
学
手
段
公式推导以板书为主，多媒体课件为辅
参
考
资
料
土力学与基础工程，武汉理工大学出版社2003，赵明华主编
土力学地基基础，清华大学出版社2004，陈希哲主编
土力学，高等教育出版社2004，李镜培主编
教
后
记
周 次
第 3 周，第 5 次课
备 注
章 节
名 称
3土中应力计算
3.3地基附加应力3.4有效应力原理
授 课
方 式
理论课（√）；实验课（）；实习（ ）
教 学
时 数
2
教学目的及要求
1、掌握基底附加应力概念，半无限体表面作用荷载产生的附加应力计算，空间问题的附加应力的计算，平面问题的附加应力计算；
2、了解圆形面积上均布荷载作用时的附加应力，非均质和各项异性地基中的附加应力。
3、掌握有效应力的概念及饱和土中有效应力的计算方法；
4、了解毛细水上升和渗流时土中有效应力的变化；
5、熟练掌握基本概念，理解各因素影响下有效应力的变化趋势。
教学内容提要
时 间
分 配
1、竖向地基附加应力的计算法方法及计算公式：
介绍
（1）单个竖向集中力作用下的应力及位移公式的弹性理论推导，假定为半无限空间体基于弹性理论的Boussinesq解；
（2）迭代荷载法计算多个集中应力作用下地基的附加应力；
（3）矩形面积上作用均布荷载和三角形荷载时的“角点法”计算附加应力，使学生熟练掌握“角点法”的应用；
（4）了解平面上的线荷载及均布条形荷载的平面问题计算方法。
2、讲解三个例题，使学生充分理解相邻地基中附加应力的影响，附加应力沿地基深度的变化规律、在同一水平面上的变化规律；
3、简要介绍地基土的非均质和各向异性对地基中附加应力的影响及其计算公式。
4、有效应力原理：
（1）由受压饱和土的力的分担关系，引出有效应力的基本概念，从微观角度分析其形成原理。
（2）根据受压饱和土体的平衡条件，推导饱和土体有效应力表达式。
（3）分析在实际状态下，毛细水上升时有效自重应力的变化规律。
（4）分析土中水渗流时的有效应力分布土规律。
30分钟
30分钟
5分钟
25分钟
教
学
重
点
与
难
点
1、单个竖向集中力作用下地基的附加应力
2、多个集中力及不规则分布荷载作用下地基的附加应力
3、矩形面积均布荷载作用下土中附加应力的计算
4、三角形分布荷载作用下地基的附加应力
5、线荷载与条形荷载作用下地基的附加应力
6、“角点法”计算矩形和三角形均布荷载作用下的基底附加应力
7、饱和土的有效应力原理
讨
论
、
练
习
、
作
业
思考题：
3.4、3.6
习题：
3.6、3.7
教
学
手
段
公式推导以板书为主，多媒体课件为辅
参
考
资
料
土力学与基础工程，武汉理工大学出版社2003，赵明华主编
土力学地基基础，清华大学出版社2004，陈希哲主编
土力学，高等教育出版社2004，李镜培主编
教
后
记
西南科技大学土木工程与建筑学院教案
【理、工科】
周 次
第 3 周，第 6 次课
备
注
章 节
名 称
第四章土的变形性质及地基沉降计算
4.1土的压缩性
授 课
方 式
理论课（√）；实验课（）；实习（ ）
教 学
时 数
2
教学目的及要求
1、了解土的压缩性的概念；
2、了解土的压缩试验；
3、掌握土的压缩性指标
4、熟悉土的荷载试验及土的变形模量
5、了解土的旁压试验及旁压模量
教学内容提要
时 间
分 配
4土的变形性质及地基沉降计算
学习土的变形性质及地基沉降的重要性；
介绍本章的学习内容；
本章的学习重点。
4.1土的压缩性
一、基本概念
1、土的压缩主要由土中水和气体从孔隙中被挤出；
2、土的压缩变形的快慢与土的渗透性有关；
3、土的压缩性大小及其特征的室内试验及现场测试方法。
二、压缩试验及压缩性指标
1、压缩试验
侧限压缩试验介绍；
土的压缩曲线。
2、压缩指标
压缩系数a和a1-2，压缩指数Cc，压缩模量Es；
a与Es之间的换算；
3、土的回弹曲线及弹性模量
弹性变形与残余变形的概念；
弹性模量的应用；
弹性模量的试验方法。
15min
10min
20min
15min
30min
教
学
重
点
与
难
点
重点：
土的压缩性指标
难点：
土的回弹和再压缩性质
讨
论
、
练
习
、
作
业
讨论：
工程上为何用a1-2进行土层压缩性能划分
作业：
4.1
教
学
手
段
以多媒体课件为主，辅以板书；而在讲解计算公式时则采用板书一步步推导。
在课件中多采用图片表达，方便学生理解记忆。
参
考
资
料
土力学与基础工程，武汉理工大学出版社2003，赵明华主编
土力学地基基础，清华大学出版社2004，陈希哲主编
土力学，高等教育出版社2004，李镜培主编
岩土工程勘察规范
土工试验标准
教
后
记
注：
１.教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。
重复班授课可不另填写教案。
２.教后记：
课堂教学得失所在，或课堂中出现的问题、今后应对举措。
周 次
第 4 周，第 7 次课
备 注
章 节
名 称
第四章土的变形性质及地基沉降计算
4.2地基最终沉降计算
授 课
方 式
理论课（√）；实验课（）；实习（ ）
教 学
时 数
2
教学目的及要求
1、掌握分层总和法；
2、掌握《建筑地基基础设计规范》推荐的方法；
3、了解沉降计算的弹性力学公式。
教学内容提要
时 间
分 配
4.2地基最终沉降计算
一、分层总和法
1、分层总和法假设；
2、计算原理；
3、计算步骤；
4、例题讲解。
二、《建筑地基基础设计规范》推荐的方法
1、计算原理
强调平均附加应力系数的概念。
2、沉降计算经验系数和沉降计算
强调沉降计算经验系数的概念。
3、地基沉降计算深度的确定
4、例题讲解
三、弹性力学方法
45min
30min
15min
教
学
重
点
与
难
点
重点：
分层总和法和规范推荐的方法
难点：
平均附加应力系数的概念
讨
论
、
练
习
、
作
业
讨论：
分层总和法和规范推荐的方法的异同
作业：
4.2、4.3
教
学
手
段
公式推导以板书为主，多媒体课件为辅
参
考
资
料
土力学与基础工程，武汉理工大学出版社2003，赵明华主编
土力学地基基础，清华大学出版社2004，陈希哲主编
土力学，高等教育出版社2004，李镜培主编
《建筑地基基础设计规范》
教
后
记
周 次
第 4 周，第 8 次课
备 注
章 节
名 称
第四章土的变形性质及地基沉降计算
4.3应力历史对地基沉降的影响4.4地基变形与时间的关系
授 课
方 式
理论课（√）；实验课（）；实习（ ）
教 学
时 数
2
教学目的及要求
1、了解应力历史对地基沉降的影响
2、掌握地基变形与时间的关系
教学内容提要
时 间
分 配
4.3应力历史对地基沉降的影响
1、掌握天然土层的三种固结状态；
2、了解三种固结状态下土层的地基沉降计算；
4.4地基变形与时间的关系
1、了解饱和土的渗透固结过程；
2、了解太沙基一维固结理论；
3、掌握固结度与时间因素之间的关系，并能计算地基固结过程中某一时刻的沉降量，或沉降量达到某已知数值时所需的时间；
4、例题讲解。
5、熟悉实测沉降-时间关系的经验公式
25min
45
10min
10mi
教
学
重
点
与
难
点
重点：
固结度与时间因素之间的关系
难点：
太沙基一维固结理论
讨
论
、
练
习
、
作
业
讨论：
饱和土一维固结过程中，土的有效应力和孔隙水压力是如何变化的。
作业：
4.6
教
学
手
段
公式推导以板书为主，多媒体课件为辅
参
考
资
料
土力学与基础工程，武汉理工大学出版社2003，赵明华主编
土力学地基基础，清华大学出版社2004，陈希哲主编
土力学，高等教育出版社2004，李镜培主编
教
后
记
周 次
第 5 周，第 9 次课
备 注
章 节
名 称
第五章土的抗剪强度
5.1土的抗剪强度5.2抗剪强度的测定方法
授 课
方 式
理论课（√）；实验课（）；实习（ ）
教 学
时 数
2
教学目的及要求
1、掌握库仑公式和莫尔-库仑强度理论
2、掌握抗剪强度的测定方法
教学内容提要
时 间
分 配
5土的抗剪强度
学习土的抗剪强度的；
介绍本章的学习内容；
本章的学习重点。
5.1土的抗剪强度
1、库仑公式；
2、莫尔-库仑强度理论。
5.2抗剪强度的测定方法
1、直接剪切试验；
2、三轴压缩试验；
3、无侧限抗压强度试验；
4、十字板剪切试验。
了解试验方法和设备，掌握试验的数据处理方法及其各种试验方法的应用。
15min
30min
45min
教
学
重
点
与
难
点
重点：
库仑公式和莫尔-库仑强度理论
土的抗剪强度试验方法
难点：
土的极限平衡条件
三轴压缩试验方法
讨
论
、
练
习
、
作
业
讨论：
对一定的土类其抗剪强度是否为一定值
作业：
5.1；
教
学
手
段
公式推导以板书为主，多媒体课件为辅
构造部分以多媒体为主
参
考
资
料
土力学与基础工程，武汉理工大学出版社2003，赵明华主编
土力学地基基础，清华大学出版社2004，陈希哲主编
土力学，高等教育出版社2004，李镜培主编
教
后
记
周 次
第 5 周，第 10 次课
备 注
章 节
名 称
第五章土的抗剪强度
5.3孔隙压力系数5.4土的抗剪强度指标
授 课
方 式
理论课（√）；实验课（）；实习（ ）
教 学
时 数
2
教学目的及要求
1、了解孔隙压力系数的概念
2、掌握三种不同情况下土的抗剪强度指标的概念及其应用
教学内容提要
时 间
分 配
5.3孔隙压力系数
了解孔隙压力系数的概念；
5.4土的抗剪强度指标
1、粘性土在不同固结和排水条件下的抗剪强度指标；
掌握三种指标的含义及相互之间的区别；
2、了解粘性土的残余强度指标的概念；
3、了解无粘性土的抗剪强度指标。
4、掌握抗剪强度指标的选择。
15min
30min
45min
教
学
重
点
与
难
点
重点：
土的三种抗剪强度指标
难点：
土的三种抗剪强度指标之间的区别
讨
论
、
练
习
、
作
业
讨论：
三种强度指标之间有何区别
作业：
5.3、5.4
教
学
手
段
公式推导以板书为主，多媒体课件为辅
参
考
资
料
土力学与基础工程，武汉理工大学出版社2003，赵明华主编
土力学地基基础，清华大学出版社2004，陈希哲主编
土力学，高等教育出版社2004，李镜培主编
教
后
记
西南科技大学土木工程与建筑学院教案
【理、工科】
周 次
升级会员 