土力学与基础工程
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spContent=地基与基础和我们的生活紧密相关。建筑工程、道路与桥梁工程、水利工程与城市地下空间工程领域中的高层建筑、高速公路、高速铁路、越江和海底隧道、地下商场、地下轨道交通等工程都离不开地基与基础。盐城工学院与常州工学院的老师们联手带你走进地基与基础的世界。
—— 课程团队
课程概述

土力学与基础工程是高校土木工程及相关专业的一门重要专业基础课。通过土力学课程的学习使学生掌握以地基土强度和变形为核心的土力学基本原理,为学习基础与地基工程知识打下基础;基础工程的任务则是使学生掌握一般地基基础的设计原则和方法。本在线课程资源可供高校土木工程专业各方向(建筑工程、市政工程、地下工程、道路与铁道工程、交通工程、水利工程、土木工程管理等)学生学习外,还可供建筑设计院、建筑勘察设计院和建筑施工公司土建类勘察、设计、施工等工程技术人员学习参考,受众面广。

授课目标
课程目标是培养具备辨识与土相关的工程现象和问题,解决一般性地基与基础工程问题的能力,具备继续学习与应用专业知识能力和较强实践动手能力的技术创新型人才。
课程大纲

一、课程教学内容及基本要求

1、绪论(2学时)

(1)教学目的和要求

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,了解本学科的学习方法及发展概况。

(2)主要内容

土力学、地基、基础的基本概念;本课程的特点和在本专业中的地位;本学科的学习方法及发展概况。

2、土的物理性质及工程分类(6学时)

(1)教学目的与要求

了解岩石的分类和主要特征,原生矿物和次生矿物的物理性质,第四纪沉积物的类型、分布规律和特征。

掌握土的物理性质指标(三相指标和判别土的物理特征指标)的定义、测定、换算和应用,熟悉地基土的工程分类方法。理解粒径级配对无黏性土性质的影响。理解黏土矿物、水和离子的相互作用。

理解土的压实原理,了解工程中对填土压实度的要求。

(2)主要内容

土的生成:地质作用、矿物与岩石、地质年代的概念、第四纪沉积物(层)。

土的组成及特性:土的固体颗粒、土中的水和气、土的结构和构造,土的三相比例指标的定义和换算,土的物理状态特征指标(包括无黏性土的密实度、黏性土的界限含水量、塑性指数和液性指数、灵敏度和触变性)。

地基土的工程分类:岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土。

 土的压实原理:无黏性土的压实性、压实原理,以及压实度的概念。

3、土的渗透性与渗流(4学时)

(1)教学目的与要求

掌握土的渗透特性;熟悉渗透破坏与控制;了解平面渗流基本方程及流网法。

(2)主要内容

土的渗透性;渗透作用对土的影响;平面渗流基本方程及流网法;渗透破坏现象及其控制与防治。

4、土中应力计算(4学时)

(1)教学目的与要求

熟练掌握土的自重应力计算,基底附加压力的计算。

熟练掌握运用角点法计算地基中的附加应力,能够正确使用图表计算附加应力。

了解地基中附加应力分布规律。

(2)主要内容

土的自重应力和地基附加应力:土的自重应力计算及分布,基底压力的简化计算、基底附加压力的计算。

地基附加应力:地基中附加应力的计算及分布规律。

5、土的压缩性和地基沉降计算(8学时)

(1)教学目的与要求

熟练掌握用固结试验测定土的压缩性指标,了解载荷试验确定变形模量的方法;

掌握按分层总和法和规范法计算最终沉降量。

掌握饱和土在固结过程中土的骨架和孔隙水对压力的分担作用及变形和时间的关系。

(2)主要内容(结合工程实例)

土的压缩性:压缩曲线和压缩性指标、土的变形模量。

地基的最终沉降量:分层总和法和规范方法。

地基变形与时间的关系:饱和土的有效应力原理、饱和土的一维固结理论、沉降与时间的关系。

6、土的抗剪强度(8学时)

(1)教学目的与要求

理解土的抗剪强度定律和极限平衡条件。

理解排水条件对确定饱和黏性土的抗剪强度指标的影响。

掌握用直剪仪和三轴仪测定土抗剪强度指标的方法。

(2)主要内容

土的抗剪强度与极限平衡原理:土的抗剪强度,土的极限平衡条件。

土的剪切试验方法:抗剪强度指标的测定及取值,以及影响抗剪强度的因素。

7、土压力和土坡稳定(6学时)

(1)教学目的与要求

正确理解静止土压力、主动土压力和被动土压力的概念。

掌握三种土压力的计算方法。

掌握土坡稳定性的概念,理解用条分法分析土坡稳定。

掌握地基临塑荷载、临界荷载、极限荷载的意义及应用,理解计算公式推导过程。

熟练掌握用规范方法确定地基承载力的方法和步骤。

(2)主要内容

静止土压力的计算,朗肯土压力理论、库仑土压力理论、土坡稳定性的圆弧滑动法和条分法分析。

结合工程实例讲述土坡稳定分析。

地基的临塑荷载、临界荷载、极限荷载。

8、工程建设的岩土工程勘察(2学时)

(1)教学目的与要求

学会根据建筑物和拟建场地和地基的具体情况,向勘察部门提出勘察任务和技术要求;

学会分析和使用工程地质勘察报告,以便选择地基持力层,确定地基承载力,为采用合理的地基基础方案、进行地基基础的设计和施工提供依据。

掌握地基土的现场鉴别方法。

了解建筑工程勘探方法和勘探资料整理。

(2)主要内容

工程地质勘察的内容和要求、岩土工程勘察方法、地基土的野外鉴别与描述、岩土工程勘察成果报告。

9、浅基础设计(6学时)

(1)教学目的与要求

熟练掌握浅基础的类型及其运用条件;基础埋置深度的选择;基础底面尺寸的确定;软弱下卧层地基承载力的验算。

掌握刚性基础剖面尺寸确定及扩展基础的配筋计算;浅基础的变形分析与验算

理解箱形基础、十字交叉基础、墙下筏板基础设计原理。

了解减轻不均匀沉降危害的措施。

(2)主要内容

浅基础的类型、构造及设计条件。

刚性基础、扩展式基础的设计;柱下条形基础、十字交叉基础、墙下筏板基础及箱形基础的设计。

浅基础的变形分析与验算。

减轻不均匀沉降危害的措施。

结合工程实例讲述刚性基础、扩展式基础的设计。

10、桩基础和深基础(8学时)

(1)教学目的与要求

理解桩基础的类型及其适用条件。

掌握确定单桩竖向承载力的方法。

熟练掌握桩基础的设计步骤和方法。

了解其它几种深基础形式原理。

(2)主要内容

桩基础:桩的类型、单桩竖向承载力、群桩竖向承载力、桩基础的设计。

深基础:沉井、地下连续墙、箱桩基础、桩筏基础、深基坑护坡。

结合工程实例讲述桩基础的设计。

简单介绍目前桩基础领域的最新发展动态。

11、地基处理(2学时)

(1)教学目的与要求

理解软弱地基的特性及常用的地基处理方法。

根据地区特点选择有关内容讲解,了解该特殊土类的特征和相应处理方法。

(2)主要内容

软弱地基土的工程特性及其地基处理方法分类、机械压实法、强夯法、换土垫层法、预压固结法、紧密法、振冲法、化学加固法。

结合工程实例讲述机械压实法、强夯法、换土垫层法、预压固结法和化学加固法。

二、几点说明

1、制定本大纲的依据

土建本科专业人才培养目标、教学计划和指导性大纲。

2、本课程与前后课程的联系

本课程先修课程:高等数学、房屋建筑学、材料力学、结构力学、理论力学、流体力学。

本课程的后继课程:地下建筑结构、地下工程施工、基础工程、深基坑工程、地基处理、路基路面工程、桥梁工程等。

3、本课程内容与其它课程的衔接、交叉,必要的重复内容

本课程与房屋建筑学课程的衔接、交叉,必要的重复内容:刚性基础、扩展式基础的构造。

本课程与材料力学课程的衔接、交叉,必要的重复内容:土的自重应力与附加应力计算内容。

本课程与混凝土基本原理课程的衔接、交叉,必要的重复内容:浅基础设计和桩基础设计。

本课程与建筑施工课程的衔接、交叉的内容:浅基础和桩基础的设计。


预备知识

高等数学,房屋建筑学,工程地质,理论力学,材料力学,结构力学,弹性力学。


证书要求

本课程60分及以上可获得合格证书,85分及以上可获得优秀证书。

电子版的课程结业证书免费。

参考资料

1、于小娟、王照宇主编,土力学, 国防工业出版社,2012.1

2、朱建群、李明东主编,土力学与地基基础,中国建筑工业出版社,2017.6

3、王照宇主编,基础工程,国防工业出版社,2012.1

4、李飞、王贵君主编, 土力学与基础工程,武汉理工大学出版社,2012.01

5、陈希哲叶菁主编,土力学地基基础, 清华大学出版社,2013.06