《土力学》教案.doc

1、 防灾科技学院防灾工程系土力学教案适用专业：土木工程、勘察技术与工程教学年度：20092010学年第一学期教学班级：0760107602主讲教师：李巨文、肖专文等防灾科技学院防灾工程系2009年9月土力学教案 授 课 教 师李巨文等课 程 名 称土力学授课专业班级勘察技术与工程（07601/07602）授 课 时 间第1次（1）（章 节）题目绪论职业素质教育教 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

2、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

3、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、职业道德教育教学过程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。土力学教案

4、授 课 教 师李巨文等课 程 名 称土力学授课专业班级勘察技术与工程（07601/07602）授 课 时 间 第1次课（2） 第2次课（3）（章 节）题目第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土的结构构造教 学 目 的掌握土的形成过程；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。教 学 重 点土粒粒组的划分、粒度成分分析、三种粘土矿物、土中水的类型教 学 难 点土粒粒组的划分、粒度成分分析、三种粘土矿物、土中水的类型教 学 方 法讨论式、启发式教 具多

5、媒体及板书教学内容1.1土的概念与基本特征12土的生成：岩石的风化产物13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Cu5,Cc=13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.土的构造教学过程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

6、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？后记【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

7、】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土力学教案授 课 教 师李巨文等课 程 名 称土力学授课专业班级勘察技术与工程（07601/07602）授 课 时 间第2次课(4)第3次课(5)（章 节）题目第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粘性土的物理特征教 学 目 的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。教 学 重 点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教 学 难 点三相比例指标定

8、义教 学 方 法提问式、启发式教 具多媒体及板书教学内容第2章 土的物理性质及分类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2.2土的三项比例指标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） 土的密度或土的天然重度：，（kg/m3），（kN/m3）。试验测定方法：环刀法 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。试验测定方法：比重瓶法【课堂讨论】

9、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； 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。 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。 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

10、的松、密程度。 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：Sr50% 稍湿，50%Sr80% 很湿，Sr80% 饱和。【讨论】孔隙比、孔隙率、饱和度能否超过1或100？ 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）。 干密度和干重度干密度单位体积中土粒的质量：，（kg/m3）。干重度单位体积中土粒的重量：=rdg，（kN/m3）。 有效重度（浮重度），（kN/m3）。同样条件下，

11、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，we，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：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；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（1w）Gs Vsrw和V（1e）Vs代入中可得： 注意：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： 或 ， 或 【课堂思考】可否用其它简洁方法上述推导公式

12、？如令Vs1。【课堂先自习例题后讲解】【例1】某土样经试验测得何种为1003，湿土质量为187g，烘干后，干土质量为167 g。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、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和填密度。解题思路：本题给出的条件是饱和土Sr100利用三相图求出各相的质量和体积用定义求出e和rd。2.3粘性土的物理特征（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

13、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。注意：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塑性指数：Ip=wLwP 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。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IL1.0和IL0的情况？教学过程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。后记【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。【课后作业】习题2-1、2-2、2-3、2-4、2-5土力学教案授 课 教 师李巨文等课 程 名 称土力学授课专业班级勘察技术与工程（07601/07602）授 课 时 间第3次课(6) 第4次（7）（章 节）题目第2章 土的物理性质及分类2.4无粘性