土力学与基础工程

土力学与基础工程

学时数：64 学分：4

一、课程的性质和教学目标

《土力学与基础工程》是土木工程专业一门专业基础课，具有理论性、实践性强的特点，属于传统课程。学生通过学习该课程应该掌握土力学基本原理，能够分析土的特性，计算地基变形、承载力、土压力，掌握浅基础设计、桩基础设计、地基处理，基坑支护及稳定性计算等，能够解决有关工程实际问题；通过实验环节，增强学生的感性认识、动手能力、巩固所学的理论知识，了解土力学相关指标参数测试的基本原理和技能，增强学生思考问题、解决问题的能力，激发学生的创新思维。

二、课程教学内容及基本要求

1.土的组成、物理性质及分类

了解土的成因和组成，掌握土的结构和构造；掌握土的三相比例指标；掌握黏性土和无粘性土的物理性质；了解粉土的密实度和湿度以及土的胀缩性、湿陷性和冻胀性；掌握土的分类；掌握土的压实原理和土的振动液化原理；了解土的压实性影响因素。

2.土的渗透性及渗流

理解土的渗透性的概念；掌握土的渗透规律及渗透性的测定；了解土中二维渗流及流网；掌握渗透力的计算、土的渗透破坏与控制。

3.土中应力

理解自重应力、附加应力概念；掌握土中的自重应力及基底压力、地基附加应力的计算，掌握有效应力原理。

了解土的压缩性；掌握土的固结试验的原理及土的压缩性指标的确定，掌握土的变形模量的计算，地基最终沉降量计算，掌握饱和土体的渗透固结理论，地基沉降与时间的关系。

4.土的压缩性和地基沉降计算

了解土的压缩性；掌握土的固结试验的原理及土的压缩性指标的确定，掌握土的变形模量和地基变形计算，掌握饱和土体的渗透固结理论、地基沉降与时间的关系。

5.土的抗剪强度

掌握土的抗剪强度理论和极限平衡条件，掌握土的剪切试验（直剪试验、三

轴压缩试验、无侧限抗压强度试验）及抗剪强度指标的测定，掌握不同排水条件下抗剪强度指标及孔隙压力系数的确定；了解应力路径的基本概念，无粘性土的抗剪强度。

6.土压力与挡土墙

掌握静止土压力、主动土压力、被动土压力的形成条件，掌握朗肯和库伦土压力理论，掌握有超载、成层土、有地下水情况的土压力计算；理解朗肯与库伦土压力理论的异同。

掌握重力式挡土墙的设计；了解悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙设计。 7.地基承载力及边坡稳定性

理解地基的破坏模式；掌握浅基础地基的临塑荷载和临界荷载以及地基极限承载力的基本概念及计算；掌握地基承载力特征值的确定。

了解无粘性土土坡和粘性土坡的圆弧稳定分析方法，了解毕肖普等其他常用分析方法，了解地基的稳定性分析。

8.浅基础

掌握浅基础的类型，地基基础设计的基本原则；理解基础埋置深度选择的依据条件；掌握地基承载力的各类确定方法；理解按地基承载力确定基础底面尺寸的原理并掌握其方法，理解软弱下卧层的概念；掌握其验算方法；了解地基的变形特征、地基变形允许值的确定以及要求验算地基变形的建筑物范围；掌握防止不均匀沉降危害的三大措施，掌握扩展式基础以及墙下刚性条形基础的常规设计方法和计算步骤。

理解地基、基础与上部结构相互作用的概念；了解文克勒地基模型；掌握柱下条形基础内力计算的简化条件及计算方法；了解柱下交叉条形基础的内力计算方法。

9.桩基础

理解桩基础的概念，桩和桩基础的类型与构造，掌握桩基竖向承载力计算；掌握桩基水平承载力计算，掌握桩基沉降计算；掌握竖向荷载下的群桩效应，掌握桩的负摩阻力的概念及计算，掌握桩承台的设计计算，掌握桩基础的设计内容与步骤。

10.地基处理技术

了解地基处理分类方法；掌握换填法适用范围及设计计算；理解排水固结法适用范围及设计计算，了解深层搅拌法、砂石桩法、强夯法适用范围及设计计算。

理解复合地基形成条件和分类；了解复合地基承载力和沉降计算。

11.基坑工程

理解围护结构常用型式及适用范围；理解围护结构的设计及基坑稳定计算。 12.沉井与地下连续墙

理解沉井的分类与构造，理解沉井的计算与构造，沉井施工期的结构计算；了解地下连续墙。

13.特殊土地基

理解软土地基的概念及处理方法，湿陷性黄土地基的特征及评价处理方法，理解膨胀土和冻土地基的特征及评价处理方法，理解其他特殊土地基的特征及处理。

三、课内实践教学内容及要求

实验１ 土的基本物理性质试验

内容：用环刀法测量土样的密度。训练正确使用、操作有关仪器、设备的方法与技能；利用烘干法实测土样的含水率。使用数显式液塑限联合测定仪测定土样的液限、塑限，计算土样的塑性指数，确定土样名称。

目的及要求：通过本实验使学生掌握环刀法测量土样密度的实验原理；掌握正确使用、操作有关仪器、设备的方法与技能；掌握利用烘干法测土样含水率的方法；理解含水率在评价粘性土或细粒土的物理状态和强度时的重要意义；了解土的状态变化的特征，掌握使用数显式液塑限联合测定仪测定土样的液限、塑限的方法；理解土样液限、塑限的实际意义，掌握粘性土的定名法则。

分组：每组2人。 实验2 压缩试验

内容：本实验是在侧限条件下，测试一定压力下试样压缩变形S随时间t的变化，得出压力Pi及其相应的孔隙比ei，据此绘制土的压缩曲线，进而求得土的压缩系数α和压缩模量Es。

目的及要求：本实验要求学生会操作三联中压固结仪，掌握百分表读数方法；掌握压缩系数及压缩模量的计算方法。

分组：每组2人。 实验3 直接剪切试验

内容：在三级压力情况下，分别测定试样直接剪切破坏时的剪应力。绘制

抗剪强度曲线，并确定土样的内摩擦角和粘聚力。

目的及要求：本实验要求学生会自己制备试块，会操作应变控制式直剪仪；掌握根据百分表读数确定水平剪应力的方法，掌握内摩擦角和粘聚力的确定方法。

分组：每组2人。 实验4 击实试验

内容：模拟施工现场的压实条件，由学生自主设计土样类别、含水率范围，利用标准电动击实仪分别对五份含水率不同的试样进行击实，测定土样的含水率与干密度，绘制干密度与含水率的关系曲线最终确定土样的最优含水率和最大干密度。

目的及要求：本实验要求学生会操作标准电动击实仪；掌握干密度和含水率关系曲线的绘制方法，以及最大干密度和最优含水率的确定方法。

分组：每组2人。

四、学时分配及教学方式 理论教学 序课程内容 号 时数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 土的组成、物理性质及分类 土的渗透性及渗流 土中应力 土的压缩性和地基沉降计算 土的抗剪强度 土压力与挡土墙 地基承载力及边坡稳定性 浅基础 桩基础 基坑工程 沉井及地下连续墙 特殊土地基 地基处理技术 合计 6 2 4 6 4 4 4 9 8 2 2 2 5 58 课堂教学 课堂教学 课堂教学 课堂教学 课堂教学 课堂教学 课堂教学 课堂教学 课堂教学 课堂教学 课堂教学 课堂教学 课堂教学 教学方式 时 式 数 4 2 2 8 实验 实验 实验 验证 验证 验证 10 2 6 6 4 4 4 9 8 2 2 2 5 64 课课 教学方实验性质 计 注 课内实践教学 课时小备五、本课程与相关课程的联系

学习本课程应具备《材料力学》、《工程地质》、《混凝土结构设计原理》等基础课和专业基础课的基本知识，后续课程为《土木工程施工》等。必须很好地掌握上述先修课程的基本内容和基本原理，为本课程的学习打好基础。

六、建议教材及教学参考书

1.建议教材：

[1]赵明华.土力学与基础工程（第四版）[M]. 武汉：武汉理工大学出版社，2014. 2.教学参考书：

[1]东南大学，浙江大学，湖南大学等. 土力学（第3版）[M]. 北京：中国 建筑工业出版社，2010.

[2]华南理工大学，浙江大学，湖南大学. 基础工程（第3版）[M]. 北京：

中国建筑工业出版社，2013.

[3]顾晓鲁，钱鸿缙，刘慧珊等. 地基与基础[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2003.

[4]李广信，张丙印，于玉贞. 土力学[M]. 北京：清华大学出版社，2013. [5]龚晓南. 基础工程[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2008.

[6]陈希哲. 土力学与地基基础（第4版）[M]. 北京：清华大学出版社，2004. [7]周景星，李广信，虞石民等.基础工程（第2版）[M]. 北京：清华大学出版社， 2007.

[8]中华人民共和国建设部. GB 50007-2011 建筑地基基础设计规范. 北京： 中国建筑工业出版社， 2011.

[9]中华人民共和国建设部. JGJ 94-2008 建筑桩基技术设计规范. 北京：中 国建筑工业出版社，2008.

[10]中华人民共和国交通部. JTG D30-2004公路路基设计规范. 北京：人民 交通出版社， 2004.

[11]中华人民共和国交通部. JTG D63-2007公路桥涵地基与基础设计规范. 北京：人民交通出版社，2007

[12]中华人民共和国交通部. TB10025-2006 铁路路基支挡结构设计规范. 北京：中国铁道出版社，2006.

[13]中华人民共和国建设部. JGJ120-2012 建筑基坑支护技术规程. 北京： 中国建筑工业出版社，2012.

3.实验指导书：

自编. 土力学试验指导书，2009.

七、几点说明

内容上增加有关建筑地基基础设计规范和建筑桩基设计规范的内容，使学生对建筑地基基础设计的内容有一个全面的了解。教学方法上应使用多媒体电子课件组织教学，同时加强现场教学，浅基础、桩基础及地基处理的部分内容应结合实际工程进行讲解，加强学生对基础工程设计的认识和理解。

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