土力学与地基基础授课教案20页

土力学与地基基础授课教案深圳大学建筑与土木工程学院第一章 绪论§1.1本课程的内容和作用一、 科与实践：国内外地基基础工程事故及分类举例并分析事故原因二、本门课程知识构架三、地基基础设计中需满足的技术条件要求：² 概括了解地基基础工程事故的种类及原因。对本学科需解决的问题有初步的总体认识。² 了解地基基础概念，建筑工程对地基基础的要求，了解本门课程的知识构架。² 了解地基基础设计中需满足的技术条件。授课方法：通过大量图片实例，让学生直观了解教学内容，提高学习和对本课程的兴趣，学生提早适应和入门。§1.2本课程发展概况要求：² 了解本学科中关键理论的产生、发展情况及学科现状。授课方法：在强调学科的实验性时，要举例简要讲解。如：2个土压力理论，3种剪切试验方法。§1.3本课程的特点和学习要求要求：² 了解本课程内容的广泛性和综合性及实验性，对本课程应掌握的内容要有总体的认识。授课方法：讲解本门课程知识构架时，对应土力学定义，结合教材目录。使学生清楚教材内容的编排顺序和原因。从而对本课程教学内容有宏观和总体的把握。第二章 地基土（岩）的物理性质及分类§2.1土的三相组成要求：² 了解土的矿物成分。² 掌握土的粒组、颗粒级配概念。² 理解颗粒级配曲线的含义及Cu、Cc与级配好坏的关系。² 理解毛细水分类与原理，强弱结合水的概念和特性。² 掌握土的结构和构造划分。重点：² 土的粒组，颗粒级配的概念。² 弱结合水的工程特性，毛细水对工程的影响。授课方法：结合生活与工程实际举例讲解毛细水的作用。使用图例讲解土的结构与构造。§2.2土的物理性质指标要求：² 理解掌握三项基本指标的概念。了解基本实验方法。² 理解掌握六项换算指标的概念。² 了解和区别指标的常见值及工程应用。² 了解应用三相草图求解换算公式。² 记住有效重度与饱和重度关系公式。重点：² 9个指标的含义及区别。² 指标的工程应用。² 三项基本指标的实验方法。授课方法：通过指标定义公式的比较及强调各自的物理意义，区别9个物理性质指标。通过与实际工程中各种建筑材料的重度的比较，使学生记住各种重度的常见值，增强学生的量化概念。§2.3土的物理状态指标一、无粘性土的密实度要求：² 掌握密实度的概念及各种密实度指标概念。² 了解各种指标的优缺点，适用范围及密实度划分结果。重点：² 砂土，碎石土密实度划分方法及划分结果。二、粘性土的稠度要求：² 掌握稠度及稠度界限含水量的概念。² 掌握界限含水量概念含义和实验方法。² 掌握塑性指数，液性指数概念含义及应用。² 掌握粘性土软硬状态的划分。² 了解粘性土灵敏度和触变性的概念。重点：² 指标的含义和应用。授课方法：对比强调无粘性土、粘性土在影响松密和软硬因素方面的差异。§2.4土的压实性要求：² 了解压实原理。² 理解影响压实效果的因素。重点：² 最大干密度概念及室内试验方法。 难点：² 影响压实效果的因素（最优含水量、击实功）§2.5地基土的工程分类要求：² 掌握地基规范分类法划分结果。² 理解各类土的定义分类依据，定名。² 掌握碎石土，砂土，粘土工程特性。重点：² 砂土，粘土，粘性土定义、分类依据、定名及工程特性。 第三章 土的压缩性与地基沉降计算§3.1地基中的自重应力一、均质地基情况二、成层地基情况三、有效应力分布规律四、地下水升降及隔水层对自重就力的影响。要求：² 掌握竖向自重应力的求解方法。² 理解侧向自重应力求解方法。² 掌握有效应力概念² 掌握自重应力分布曲线的变化规律。² 理解地下水位升降对自重应力的颢响。重点：² 有效应力原理。授课方法：重点解释粒间应力与土的变形和强度的内在关系。反复强调自重应力，一般指有效自重应力。要求学生课上先讨论均质和成层土自重应力求解公式和应力分布规律后，再给出授课内容。§3.2基础底面接触压力一、 基础底面接触压力的分布二、 基础底面接触压力的简化计算（中心受压基础，偏心受压基础）三、 基础底面附加压力 要求：² 理解随荷载增加，柔性基础、刚性基础基底压力分布变化规律，架桥作用的概念。² 理解一般工业与民用建筑中基底压力分布图形。了解影响基底接触压力大小和分布的因素。² 掌握基底接触压力的计算方法。（中心受压和单向偏心受压）² 掌握基底附加压力概念及计算方法。重点：² 基底接触压力和附加压力的计算。授课方法：强调基底附加压力为新增应力，再由同学讨论埋深取值问题。§3.3地基中的附加应力一、附加应力的定义和假设二、不同面积上受各种荷载作用下，附加应力的计算方法。（1） 集中力作用下地基中附加应力的计算。（2） 矩形均布荷载作用下地基中附加应力的计算及角点法。三、附加应力分布规律要求：² 理解附加应力计算的基本假设。² 了解竖向集中力作用下地基中附加应力的布辛奈斯克解答。² 了解均布的矩形荷载角点下的地基附加应力的求解方法。并掌握求解任意点地基附加应力的角点法。² 了解其它荷载作用下地基中附加应力求解方法（三角形分布的矩形荷载，均布圆形荷载中心点下，线性和条形荷载下）。² 理解掌握附加应力分布规律。重点：² 应用角点法求地基中任一点附加应力的方法。² 附加应力分布规律。难点：² 附加应力分布规律。授课方法：对各种荷载作用下附加应力的求解仅在引入布辛奈斯克解后，讲明利用积分方法求解，不讲具体推导过程，只给出结果z=KP0，并对K做定性解释；对条形均布荷载作用下地基中附加应力给出大、小主应力公式，以备后用；通过例题讲解归纳出附加应力分布规律；通过应力分布图形比较条形，矩形荷载作用下附加应力影响范围的不同。§3.4土的压缩性一、压缩试验及压缩性指标二、静载荷试验及变形模量。要求：² 掌握土压缩性和固结的概念。² 掌握压缩试验方法、假定，压缩曲线的绘制，压缩系数，压缩指数，压缩模量的含义及公式，土压缩性的评价。² 理解土的回弹和再压缩曲线。² 了解静载荷试验方法和变形模量E0的确定。² 理解Es与E0的关系。重点：² 压缩试验及压缩性指标的公式及含义。难点：² 公式e=e0-s(1+e0)/h0及Es=(1+e)/a的推导。授课方法：对Es和E0重点做定性的比较，简单介绍定量公式。§3.5地基最终沉降量的计算一、分层总和法二、规范推荐法要求：² 理解地基最终沉降量概念。² 理解分层总和法假定、计算方法及步骤。² 理解规范推荐法计算公式及计算方法和步骤。重点：² 沉降量计算公式的含义、推导，两种方法中地基沉降计算深度的确定方法，v、Cc的含义。授课方法：通过课堂上对例题的讲解加强学生对两种沉降计算方法的理解。§3.6应力历史对地基沉降的影响要求：² 掌握先期固结压力的概念；正常固结土、超固结土、欠固结土概念。² 了解先期固结压力的求解方法卡萨格兰德法。² 了解原始压缩曲线的概念和考虑应力历史影响的地基最终沉降计算方法。重点：² 先期固结压力的概念。§3.7建筑物沉降观测与地基容许变形值一、建筑物的沉降观测二、地基变形特征要求：² 理解沉降观测的意义和范围。授课方法：让学生先自己看书，然后加以解释。第四章 土的抗剪强度及地基承载力§4.1土的抗剪强度一、抗剪强度的基本概念二、直剪试验与库仑定律要求：² 理解掌握土的抗剪强度的概念。² 掌握库仑定律。² 了解抗剪强度的来源和影响因素。重点：² 抗剪强度的来源。² 孔隙水压力对实验的影响，3种实验方法：排水剪，不排水剪，固结不排水剪。授课方法：孔隙水压力对土体强度的影响，结合三种实验方法来讲解。§4.2土的极限平衡理论一、土中一点的应力状态二、土的极限平衡状态与极限平衡理论要求：² 掌握莫尔应力圆概念。² 掌握极限平衡概念及条件。重点：² 莫尔应力圆概念及极限平衡概念、条件。难点：² 莫尔应力圆的含义与抗剪强度包线的关系。授课方法：结合抗剪强度包线与莫尔应力圆重叠图形，分析土体中某一载面上剪应力与抗剪强度的关系，指出并非抗剪强度最大，则一定先破坏，从而加深同学对抗剪强度的理解。 通过例题加深学生对极限平衡概念的认识与应用。§4.3抗剪强度指标的测定方法一、直剪试验二、三轴压缩试验三、无侧限抗压强度试验四、十字板剪切试验要求：² 了解试验原理，熟悉依据排水条件而产生的不同试验方法。² 理解各种试验优缺点及适用条件。重点：² 实际工程中如何依据不同的排水条件选择相适应的试验方法。授课方法：结合土力学实验室内直剪、三轴压缩、无侧限抗压强度试验的演示来加深学生对土体抗剪强度理论、公式等的认识。§4.4地基破坏类型及承载力的确定一、地基破坏类型二、地基临塑荷载、临界荷载、极限荷载概念及地基承载力的确定要求：² 熟悉地基剪切破坏三种型式（整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲剪破坏）及破坏发生的条件。² 理解临塑荷载，临界荷载的含义，了解公式推导原理和方法。² 简单了解地基极限承载力理论。² 理解地基承载力的理论确定方法。重点：² 地基剪切破坏的三种型式。² 临塑荷载、临界荷载、极限荷载的含义。授课方法：结合PS曲线讲授Pcr、Pu、P1/3的概念第五章 土的塑性和土的临界状态§5.1土的塑性一、土的塑性二、塑性力学的基本概念（屈服准则、流动法则、硬化规律）要求：² 理解掌握屈服准则、流动法则、硬化规律的概念。² 理解土体屈服的概念。重点：² 屈服准则、流动法则、硬化规律的概念。授课方法：采用讨论的方式，让学生总结土体与一般的建筑材料的力学特性的差异，教师补充并引出土体是弹塑性材料，需要研究土体的塑性。通过试验曲线来讲解把握土体塑性的三个准则（屈服、流动、硬化）。§5.2土的临界状态与临界状态线一、土的临界状态二、土的临界状态线要求：² 理解三维p-q-e空间的屈服面及其在二维平面上的投影² 。² 理解临界状态的概念及条件。重点：² 土体在三维p-q-e空间的屈服面形式。授课方法：首先和学生一起复习正常固结土的pq曲线、ep曲线，然后逐渐引入体在三维p-q-e空间的屈服面。§5.3临界状态模型一、典型的砂土行为二、典型的粘土行为要求：² 理解模型中参数M、G、N、l、k、nk参数的含义及其确定方法。 重点：² 参数M、G、N、l、k、nk参数的含义及其确定方法。§5.4粘性土屈服面的形状一、 湿面与干面二、 粘性土屈服面形状要求：² 理解粘性土屈服面形状在干面、湿面不同。 ² 认真理解粘性土的强度包络线由拉伸断裂线、Hvorslev面、临界状态线这三部分组成。 重点：参数M、G、N、l、k、n