课程代码：151309

课程名称：土力学

学时学分：56/3.5

适用专业：地质工程、城市地下空间工程

开课部门：地质工程学院

 

一、课程定位

（一）课程性质

本课程是地质工程、城市地下空间工程专业学科专业课程模块的专业核心课程。

（二）课程在人才培养过程中的作用

该课程的教授内容既是本专业学生必须掌握的专业知识内容，也是后续相关专业课程学习所必需的基础知识。

1. 本课程与其它课程关系

   先修课程：理论力学、材料力学、弹性力学、工程岩土学。

   后续课程：基础工程、基坑工程、岩土工程勘察、地质灾害治理工程设计、岩土工程测试与监测技术、地下工程监测与检测技术、地下建筑结构。

   先修课程为本课程的学习提供必要的知识基础，同时本课程作为后续课程的理论基础。

   二、教学目标

   （一）知识目标

通过本课程的学习，使学生了解土的成因和分类方法、了解国内外研究现状和发展趋势，正确理解土力学的基本概念和基本原理，掌握土的渗透性及渗流、土中应力、地基沉降、土的抗剪强度、地基承载力、土压力计算方法、土坡稳定分析方法、以及一般土工试验方法。

（二）能力目标

通过本课程的学习，使学生能够应用土力学的基本原理和方法，解决实际工程中与土体有关的强度、变形、渗流和稳定等问题。

（三）素质目标

通过本课程的学习，使学生掌握扎实的土力学基本理论和土工试验操作技能；加强学生对专业的理解，培养学生运用专业知识分析问题和解决问题的能力；使学生具有较强的工程实践能力和初步的科学研究、创新能力。

三、教学内容与基本要求

绪 论

1. 教学内容

什么是土，什么是土力学，土力学有何特点，为什么要学习土力学，土力学包括哪些内容，土力学的学习方法，土力学的发展简史和前景

2. 重点难点

重点：土力学概念、土的主要特性、土在工程建设中的作用，土力学所研究的问题和任务。

难点：土的多样性、土的易变性以及土在工程中应用的特点。

3. 基本要求

（1）了解土力学的重要性、发展概况及土力学的学科特点，课程的学习内容、要求和学习方法；

（2）理解土、土力学等的概念；

（3）掌握土力学所研究的问题和任务。

4. 教学方法

板书与多媒体课件相结合的授课方法。

 

第一章 土中应力

1. 教学内容

第一节 概述

土中应力，土中应力分类，土力学中应力符号的规定，地基中的应力状态，应力计算基本假定

第二节 土中自重应力

均质土自重应力，侧向自重应力和剪应力，成层地基自重应力，有不透水层时的自重应力，地下水位升降时土中自重应力

第三节 基底压力

基底压力的影响因素，基底压力的分布，基底压力的简化计算，矩形基础上的集中荷载，矩形面积单向偏心荷载

第四节 地基附加应力

基底附加压力，竖直集中力－布辛奈斯克解答，均布矩形荷载下地基附加应力计算，矩形面积竖直三角形分布荷载的附加应力，圆形面积均布荷载作用时圆心下的附加应力计算，竖直线布荷载作用下的附加应力，条形面积竖直均布荷载任意点的附加应力，条形基底三角形分布荷载作用下地基附加应力，影响土中应力分布的因素

习题课：地基附加应力计算

2. 重点难点

重点：土中自重应力、基底压力和地基附加应力的计算。

难点：自重应力作用下的应力计算；垂直集中荷载、线荷载、条形荷载、矩形荷载作用下的应力计算；基底接触压力；非均质或各向异性地基的附加应力。

3. 基本要求

（1）了解土中应力计算的目的及方法，基底压力分布规律，非均质或各向异性地基的附加应力分布规律；

（2）理解土中一点的应力状态和应力平衡方程，地基附加应力的分布规律；

（3）掌握土中自重应力、基底压力、地基附加应力的概念和计算方法，集中力作用下的土中应力计算，运用角点法求解矩形面积均布荷载作用下、矩形面积三角形分布荷载作用下、条形均匀荷载作用下地基附加应力。

4. 教学方法

板书与多媒体课件相结合的授课方法、案例教学法

 

第二章 土的压缩性

1. 教学内容

第一节 概述

定义：压缩性、固结，压缩性指标测试

第二节 固结试验及压缩性指标

侧限压缩试验，压缩曲线和压缩性指标，土的回弹和再压缩曲线

第三节 应力历史对压缩性的影响

沉积土层的应力历史，现场原始压缩曲线及压缩性指标

第四节 土的变形模量

土的变形模量，旁压试验和旁压模量、变形模量和压缩模量的关系

第五节 土的弹性模量

定义、测试方法

2. 重点难点

重点：固结试验、压缩性指标、应力历史对土的压缩性影响。

难点：土的应力历史，现场原始压缩曲线级压缩性指标。

3. 基本要求

（1）了解室内三轴试验测定土的弹性模量；

（2）理解现场载荷试验测定土的变形模量；

（3）掌握室内固结试验并测定土的压缩性指标，土的压缩性指标间的关系，应力历史对土的压缩性影响。

4. 教学方法

板书与多媒体课件相结合的授课方法。

 

第三章 地基变形

1.教学内容

第一节 概述

地基沉降的计算目的，地基变形的计算方法

第二节 地基变形的弹性力学公式

集中力P作用下弹性半空间表面的沉降量，绝对柔性基础均布矩形荷载作用在地基表面的沉降量，绝对刚性基础均布矩形荷载作用下基础平均沉降量

第三节 基础最终沉降量

分层总和法，规范方法（应力面积法），应力历史法，斯肯普顿—比伦法，基础沉降量计算方法讨论

第四节 地基变形与时间的关系

饱和土中有效应力原理，一维固结理论，地基固结度，地基固结过程中任意时刻的变形量，利用沉降观测资料推算后期沉降量

习题课：基础最终沉降量计算

2.重点难点

重点：地基沉降量的分层总和法和规范法的计算方法与步骤，地基沉降量随时间变化的计算。

难点：规范法计算地基沉降量、一维固结理论、地基变形与时间变的关系。

3.基本要求

（1）了解土的不同应力历史条件下的沉降计算方法，了解实测沉降～时间关系的应用；

（2）理解饱和土的有效应力原理、饱和土的单向固结理论，地基固结度，固结与时间关系；

（3）掌握分层总和法和规范法计算地基最终沉降量。

4. 教学方法

板书与多媒体课件相结合的授课方法，案例教学法。

 

第四章 土的抗剪强度

1.教学内容

第一节 概述

土体强度及其特点，工程中土的强度问题

第二节 土的抗剪强度理论

库仑公式与抗剪强度指标，土的抗剪强度机理，莫尔-库仑强度理论

第三节 土的剪切强度试验

直剪试验，三轴试验，无侧限抗压试验，十字板剪切试验

第四节 三轴压缩试验中的孔隙压力系数

孔隙压力系数B，孔隙压力系数A

第五节  饱和粘性土的抗剪强度

不固结不排水抗剪强度（UU试验），固结不排水抗剪强度（CU试验），固结排水抗剪强度（CD试验），抗剪强度指标的选择

第六节 应力路径在强度问题中的应用

土中一点的应力状态可用莫尔圆表示，正常固结土应力路径，超固结土应力路径

第七节 无粘性土的抗剪强度

无粘性土的抗剪强度，影响无粘性土的抗剪强度的因素

习题课：土中一点应力计算、判别土体是否发生剪切破坏

2.重点难点

重点：莫尔-库伦强度理论，剪切试验方法及抗剪强度指标的确定，土的极限平衡条件及其应用。

难点：无粘性土、粘性土在剪切过程中的性状，实际工程中土的抗剪强度指标的选择。

3.基本要求

（1）了解土的强度的概念与工程意义，应力路径的概念，无粘性土休止角试验和大型直接剪切试验；

（2）理解抗剪强度的影响因素，抗剪强度指标的测定方法和选择，无粘性土、粘性土的抗剪强度特性，三轴试验孔隙压力系数的概念；

（3）掌握莫尔—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和选择，利用土的极限平衡条件判断土体一点所处状态是否发生剪切破坏，不同固结和排水条件下土的抗剪强度指标的意义及应用

4. 教学方法

板书与多媒体课件相结合的授课方法，案例教学法。

 

第五章 土压力

1.教学内容

第一节 概述

挡土墙、土压力的概念，挡土墙类型，挡土墙的破坏形式

第二节 挡土墙侧的土压力

墙体位移与土压力类型，土压力分类，静止土压力计算

第三节 朗肯土压力理论

朗肯主动极限平衡应力状态，朗肯土压力理论基本条件和假定，主动土压力计算，朗肯被动土压力计算，特殊情况下的土压力计算

第四节 库仑土压力理论

库仑土压力理论，无粘性土的主动土压力，无粘性土的被动土压力，粘性填土的土压力

第五节 朗肯与库仑理论的比较

分析方法，应用条件，计算误差

习题课：朗肯土压力计算

2.重点难点

重点：土压力的类型及产生条件，朗肯土压力和库仑土压力的计算。

难点：有超载、成层土、有地下水情况的土压力计算。

3.基本要求

（1）了解土压力的概念，挡土墙抗倾覆、抗滑动稳定性验算的概念；

（2）理解有超载、成层土、有地下水情况的土压力计算；

（2）掌握土压力的类型及产生条件，静止土压力、主动土压力、被动土压力的计算方法、朗肯和库仑土压力理论及实际应用。

4. 教学方法

板书与多媒体课件相结合的授课方法，案例教学法。

 

第六章 地基承载力

1.教学内容

第一节 概述

建筑物地基设计的基本要求，现场试验确定地基承载力

第二节 浅基础的地基破坏模式

地基的破坏类型，影响地基剪切破坏模式的因素

第三节 地基临界荷载

地基变形的三个阶段，临塑荷载和极限荷载，临界荷载

第四节 地基极限承载力

普朗德尔、赖斯纳极限承载力，太沙基 (Terzaghi) 公式，汉森（Hansen）、魏锡克公式，极限承载力公式的比较

第五节 地基容许承载力和地基承载力特征值

通过公式计算，通过载荷试验确定，通过旁压试验确定承载力特征值，通过经验确定

2.重点难点

重点：地基极限荷载公式一般形式的推导和分析，影响地基承载力的因素，太沙基极限荷载理论、汉森极限荷载理论的应用。

难点：地基极限承载力的求解原理。

3.基本要求

（1）了解地基破坏模式、破坏阶段及地基临塑荷载、临界荷载、极限荷载的概念；

（2）理解几种地基极限承载力公式的建立方法及其应用；

（3）掌握影响地基承载力的因素，按极限平衡条件确定地基临塑荷载、临界荷载、极限荷载的方法，规范确定地基承载力特征值的方法。

4. 教学方法

板书与多媒体课件相结合的授课方法，案例教学法。

 

第七章 土坡和地基的稳定性

1.教学内容

第一节 概述

土坡的类型，滑坡现象，滑坡滑动的根本原因

第二节 无粘性土坡的稳定性

无渗流情况下无粘性土坡稳定性分析，有沿坡渗流情况下无粘性土坡稳定性分析

第三节 粘性土坡的稳定性

整体圆弧滑动法，瑞典条分法，改进的毕肖普（Bishop）法，简布（Janbu）法，折线滑动法，几种方法比较

第四节 土坡稳定性的影响因素

土体抗剪强度指标及稳定安全系数的选择，坡顶开裂时的土坡稳定性，粘性土中水渗流时的土坡稳定性

第五节 地基的稳定性

基础连同地基一起滑动的三种地基稳定性问题，土坡坡顶建筑物地基的稳定性

2.重点难点

重点：粘性土坡圆弧滑动条分法的分析原理和计算方法，瑞典条分法、毕肖普法。

难点：工程中的土坡稳定性计算。

3.基本要求

（1）了解土坡滑坡的滑动面形状及其产生滑动的原因，非圆弧滑动面土坡稳定分析：Janbu条分法 、毕肖普等其它常用分析方法，水对土坡稳定的作用；

（2）理解无粘性土土坡的稳定性分析法，土的抗剪强度指标及稳定安全系数的选择；

（3）掌握无粘性土土坡稳定分析和粘性土坡稳定分析的原理及计算方法。

4. 教学方法

板书与多媒体课件相结合的授课方法，案例教学法。

 

四、课程内实践教学内容与要求

 本课程内实践教学内容共计8学时，应开设实践（实验）项目3个。

 

五、课程学时分配（以章节为单位）

六、推荐教材和教学参考书

1. 推荐教材：

土力学，东南大学等合编，中国建筑工业出版社，2016年10月第四版。

1. 教学参考书：

1. 土力学，李广信、张丙印、于玉贞，清华大学出版社，2013年10月第2版；

2. 土力学地基基础，陈希哲、叶菁，清华大学出版社，2013年6月第5版；

3. 土力学与基础工程，韩建刚 李巨文，重庆大学出版社，2010年2月第1版；

4. 土力学原理，张孟喜，华中科技大学出版社，2007年9月第1版；

5. 土力学与基础工程，赵明华，武汉理工大学出版社，2014年7月第4版；

6. 土力学原理，赵成刚、白冰，清华大学出版社，2017年8月第2版；

7. 土力学，廖红建，高等教育出版社，2018年1月第3版；

8. 土力学及基础工程学习辅导与习题精解，莫海鸿，中国建筑工业出版社，2006年6月第一版；

9. 中华人民共和国国家标准.岩土工程勘察规范（2009年版）GB 50021-2001，中国建筑工业出版社，2009年10月第二版；

10. 土力学复习与习题，钱建固、袁聚云、张陈蓉，人民交通出版社，2016年12月第1版；

11. 中华人民共和国国家标准.地基基础设计规范GB 50007-2011，中国建筑工业出版社，2011年3月第一版；

12. 中华人民共和国国家标准.土工试验方法标准GB/T 50123—1999，中国计划出版社，1999年9月第一版。

     

    七、考核方式

    考核形式为笔试（闭卷）。

    课程的总成绩由期末考核成绩、平时成绩组成，期末考核成绩占50％，平时成绩占50％（考勤10%+回答问题、作业10%+实验10%+期中考核成绩占20%）。平时成绩及格线30分（满分50分）、期末考核成绩及格线60分（满分100分），两个及格线均达到的学生通过课程考核。平时成绩及格、期末考核成绩不及格者，总成绩按期末成绩记载为不及格。要求实验教学环节必须参加，不能缺勤，否则平时成绩记零分。

     

     

     

     

    修订人：孟凡超   修订日期：2019年04月05日

    审核人：王 伟   审核日期：2019年04月11日

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