附件【土力学与地基基础-卢胜城-2020级土木工程1班】.pdf

《土力学与地基基础》教学大纲 一、课程基本信息 课程类别 专业课程 课程性质 理论 课程属性 必修 Soil Mechanics and Foundation 课程名称 土力学与地基基础 课程英文名称 课程编码 F04ZB43G 适用专业 土木工程 考核方式 考试 先修课程 工程地质、材料力学、结构力学 总学时 64 学分 4 Engineering 理论学时 实验学时/实训学时/实践学时/上机学时 实验学时 8 开课单位 城建与环境学院 56 二、课程简介 《土力学与地基基础》是土木工程专业的一门基础必修课。本课程主要研究土的物理、 力学性质，研究土体的变形计强度规律及土力学知识在土木工程中的实际应用，它包括土力 学与地基基础两大部分内容。学习本课程的目的是让学生掌握土力学中土的物理性质、地基 的应力、变形、抗剪强度、地基承载力和土压力的基本概念、基本理论和计算方法，并能根 据建筑物的要求和地基勘察资料选择一般地基基础方案，运用土力学的原理进行一般地基基 础的设计，为今后的工作打下坚实基础。 三、课程教学目标 课程教学目标 知 识 目 标 能 力 目 标 目标1：掌握土力学与地基基础基本概念、基本知识和基本原理，并能够准确运用于 工程问题的分析和判断。 目标2：掌握土力学涉及的主要工程问题的计算方法（地基沉降变形、土压力计算、 边坡稳定分析、地基承载力验算和基坑稳定分析）。 目标3：掌握道路桥梁浅基础和桩基础的结构设计与计算方法，了解桥梁其他深水基 础的基本构造。 素 质 目 标 目标4：能够从安全和环境角度出发，合理选择地基加固处理的方法以及特殊地基基 础工程设计对策。 四、课程主要教学内容、学时安排及教学策略 （一）理论教学 教学模块 土的基本 指标与工 程分类 土的渗透 性及渗流 土中应力 学时 主要教学内容与策略 学习任务安 排 支撑课 程目标 6 重点：土力学与地基基础的基本概念；土的三相 组成；土的物理性质指标及换算关系；土的物理 课前：预习； 状态指标；土的工程分类。 课堂：随机 难点：土的物理性质指标及换算关系。 提问； 思政元素： 课程在国家基础设施建设的重要性， 课后：作业 激发职业自豪感和学习热情。 （级配情况 目标1 教学方法与策略：线下教学。课堂教学讲授为主、 判别、物理 多媒体展示工程应用实例，讲清楚每个知识点未 指标计算、 来的具体用途，使学生学习有动力。让学生做好 土的工程分 准备，课堂上随时计算，随机抽取学生报计算结 类） 果，增强互动，提高学生参与度，保持课堂氛围 活跃。 2 重点：土的渗透性和渗透规律；渗透系数的确定； 渗透力及渗透变形。 课前：预习； 难点：渗透力的应用。 课堂：随机 思政元素：渗透事关各种房屋建筑基础工程的安 提问； 全以及施工基坑的安全，解决好渗透问题是工程 目标1 课后：作业 师的重要责任。 （流砂判 教学方法与策略：线下教学。课堂教学讲授为主、 断） 结合工程实例，讲清楚渗透对工程的危害，激发 学习热情。加强启发式互动。 4 课前：预习； 重点：自重应力；基底压应力；附加应力；饱和 课堂：围绕 土有效应力原理。 算例展开讨 难点：饱和土有效应力原理。 论（有效应 思政元素：土中应力是地基诸多问题的起因，精 力为什么有 目标1 准计算，承担工程师责任和使命。 效）； 目标2 教学方法与策略：线下教学。课堂教学讲授为主， 课后：作业 结合工程实例，讲清楚土中应力过大会引起哪些 （基底压应 工程问题，知己知彼的重要性，使学生学习有动 力计算、有 力。随机提问，提高学生参与度。 效应力计 算） 土的压缩 性与地基 变形计算 土的抗剪 强度与地 基承载力 土压力与 土坡稳定 性 天然地基 上浅基础 设计 4 重点：土的压缩性；压缩性试验及指标；地基沉 课前：预习； 降实用计算方法；饱和黏性土地基沉降与时间的 课堂：展开 关系。 讨论（有了 难点：饱和黏性土地基沉降与时间的关系。 最终沉降是 思政元素：认识地基沉降的危害，精准计算，承 否可以忽略 目标1 担工程师责任和使命。 沉降随时间 目标2 教学方法与策略：线下教学。课堂教学讲授为主、 变化）； 多媒体展示地基沉降变形引起的不同类型的工程 课后：作业 问题，使学生重视沉降，增强学习源动力。结合 （ 沉 降 计 课后作业，夯实所学知识点。 算） 6 重点：土的抗剪强度的库仑定律；土的极限平衡 课前：预习； 条件；土的抗剪强度指标试验方法及应用；地基 课堂：展开 的破坏模式；地基承载力确定方法。 讨论（容许 难点：土的抗剪强度的库仑定律、土的极限平衡 承载力与极 条件。 限承载力的 目标1 思政元素：土的抗剪强度关乎工程安全，未来的 区别）； 目标2 土木人务必精益求精，承担起工程师的责任。 课后：作业 教学方法与策略：线下教学。课堂教学讲授为主、 （土的抗剪 多媒体展示地基承载力不足引起的工程事故案 强度、地基 例，使学生看到后果的严重性。结合课后作业， 承 载 力 确 夯实所学知识点。 定） 6 重点：三种土压力基本概念；朗肯土压力理论； 课前：预习； 库仑土压力理论及相互比较；常见情况土压力的 课堂：随堂 计算方法；无黏性土和黏性土土坡稳定分析。 计算土压 难点： 土土坡稳定分析。 力，随机提 思政元素：土压力计算和土坡稳定都是非常直接 问（朗肯和 的工程问题，是一个未来房屋建筑专业从业人员 库伦土压力 目标2 不可避免的工作内容，惨痛的教训不胜枚举，所 的适用举 以务必秉持工匠精神，承担起工程师应尽的职责。 例）； 教学方法与策略：线下教学。课堂教学讲授为主、 课后：作业 结合案例介绍工程应用和事故案例，使学生从惨 （土压力计 痛的教训看到所学的重要性。结合课后作业，夯 算） 实所学知识点。 4 重点：浅基础的分类；构造和适用条件；基础埋 置深度的确定；浅基础验算内容和方法。 难点：浅基础验算中不同项目对应荷载组合的选 择。 思政元素：严谨设计，准确验算。朴实无华的浅 基础也是国家基础设施建设中不可或缺的一份 子，工程师要对浅基础设计知识全面了解进而对 国家负责。 教学方法与策略：线下教学。从这部分开始进入 基础工程部分，课程内容更靠近专业课。课堂教 课前：预习； 课堂：围绕 工程算例进 行计算，学 生参与，帮 目标3 助老师一起 算； 课后：刚性 扩大基础验 算。 学围绕具体工程项目展开，严格遵守行业现行规 范进行设计计算，使学生对规范产生足够的敬畏。 提前把规范电子版发给学生，课堂上请学生帮助 老师查规范决定下一步计算内容和方法；结合课 后作业及作业讲评，吃透知识点。 4 重点：桩基础的组成；分类及适用条件；桩基础 的构造要求。 课前：预习； 难点：因地制宜选择桩基础类型。 课堂：随机 思政元素：我国从桥梁大国走向桥梁强国离不开 提问（规范 桩基础的发展，合理选择和设计桩基础是工程师 构造要求的 的责任。 出发点） 目标3 教学方法与策略：线下教学。课堂教学讲授为主、 课后：课程 多媒体展示工程案例，结合设计规范讲解构造要 设计相应部 求，请学生帮忙分析规范为什么这样要求，知其 分的思考预 所以然，实战中才不容易犯错。结合课程设计题 热。 目，鼓励学生深入思考与实践。 8 重点：单桩承载力的确定方法；单排桩及多排桩 内力和位移计算方法；群桩基础竖向分析及验算 方法；承台计算方法；桩基础设计流程。 难点：单桩竖向承载力的确定方法，单排桩及多 排桩内力和位移计算方法。 思政元素：精准计算，否则就是事故，于家国及 个人都不利。 教学方法与策略：线下教学。课堂讲授为主，结 合课程设计和工程案例。利用课后作业及作业讲 评，吃透知识点。 4 重点：沉井基础的构造、施工方法和计算方法简 课前：预习 介；沉箱基础、地下连续墙基础和设置基础的构 并搜集工程 造和施工方法。 案例； 难点：无 课堂：学生 思政元素：展示我国在深水基础方面的巨大发展， 自愿发言或 增强民族自信心和职业自豪感。 PPT 分 享 搜 教学方法与策略：线下教学。课堂讲授为主，请 集的资料； 学生提前搜索资料，课堂自愿表达展示。 课后：无 基坑工程 2 重点：基坑开挖及支护方法与适用条件；板桩围 堰计算；基坑稳定验算；封底混凝土厚度计算。 难点：板桩计算中的迭代法和多支撑板桩内力计 算。 思政元素：基坑工程的安全关乎施工企业人员和 财产的安全，生命至上，安全第一。树立现在学 好、未来管好基坑质量和安全的信心和决心。 教学方法与策略：线下教学。课堂讲授为主，启 发式互动提出问题，邀请学生帮助思考和决策。 课前：预习； 课堂：随堂 计算，随机 提问计算结 目标2 果； 课后：作业 （板桩计 算） 地基处理 6 重点：地基处理方法的分类；具体处理方法和适 课前：预习； 目标4 桩基础分 类与构造 桩基础设 计计算 其他深基 础 课前：预习； 课堂：无； 课后：作业 目标3 （桩长计 算） 目标3 及几种特 殊地基上 的基础工 程 用条件；软土地基、特殊地基和地震区基础工程 对策和处理方法。 难点：地震区基础问题。 思政元素：我国地质灾害多发，为保证基础设施 建设质量，对百年工程负责，要求工程师能够从 安全和环境角度出发，合理选择地基加固处理的 方法以及特殊地基基础工程设计对策。 教学方法与策略：线下教学。课堂讲授为主，结 合工程实例讲解，学习成功的经验，分析失败的 教训。 课堂：邀请 学生参与案 例分析； 课后：作业 （总结地基 加固方法分 类） （二）实验教学 实践 项目名称 类型 实 验 实 验 实 验 土的密度 试验、土的 含水率试 验 液塑限测 定试验 土的固结 试验 学 时 2 2 2 主要教学内容 重点：掌握地基土样密度和含水率的试 验测定方法。 难点：无 思政元素：做试验要认真严谨，培养学 生认真踏实的学习态度，养成良好的学 习和工作习惯 重点：掌握土样液限含水率和塑限含水 率的试验测定方法 难点：无 思政元素：培养严谨求实的学习态度和 认真负责的工作作风。 重点：掌握通过快速固结试验测定土的 压缩性指标的试验流程和操作方法。 难点：试验数据处理分析。 思政元素：要求学生处理试验数据必须 坚持实事求实、严谨的科学态度。 项目 类型 项目 要求 支撑课 程目标 综合 三人或四 人一组， 须完成试 验报告。 试验报告 须有详细 的试验过 程记录。 目标1 综合 三人或四 人一组， 须完成试 验报告。 试验报告 须有详细 的试验过 程记录。 目标1 综合 三人或四 人一组， 须完成试 验报告。 试验报告 须有详细 的试验过 程记录。 目标1 目标2 实 验 直接剪切 试验 2 重点：掌握通过快剪法直接剪切试验测 定土的抗剪强度指标黏聚力和内摩擦角 的试验方法。 难点：熟悉试验流程。 思政元素：要求学生按照试验规程，规 范操作每一步骤。 综合 三人或四 人一组， 须完成试 验报告。 试验报告 须有详细 的试验过 程记录 目标1 目标2 五、学生学习成效评估方式及标准 考核与评价是对课程教学目标中的知识目标、能力目标和素质目标等进行综合评价。 在本课程中，学生的最终成绩是由平时成绩、考试成绩等两个部分组成。 1.平时成绩（占总成绩的40%）：采用百分制。平时成绩包含作业（占40%）、试验报告 （30%）和考勤及课堂表现（占30%）3个部分。作业和试验报告评分标准如下表： 等级 评 分 标 准 1.作业；2.试验报告；3.考勤及课堂表现 90～100分 1.作业书写工整、书面整洁；90％以上的习题解答正确。 2.试验报告书写工整、数据记录详实，数据处理方法正确，结果准确率 90%及以上。 3.出勤率在90%及以上，课堂学习状态好。 80～89分 1.作业书写较工整、书面较整洁；80％以上的习题解答正确。 2.试验报告书写较工整、数据记录比较详实，数据处理方法正确，结果 准确率 80%及以上。 3.出勤率在80%及以上，课堂学习状态较好。 70～79分 1.作业书写工整程度中等、书面整洁程度中等；70％以上的习题解答正 确。 2. 试验报告书写工整程度中等、数据记录齐全，数据处理方法基本正确， 结果准确率 70%及以上。 3.出勤率在70%及以上，课堂学习状态中等。 60～69分 1.作业书写工整程度一般、书面整洁程度一般；60％以上的习题解答正 确。 2.试验报告书写工整程度一般、数据记录齐全，数据处理方法基本正确， 结果准确率60%及以上。 3.出勤率在60%以上，课堂学习状态一般。 60以下 1.作业字迹潦草、版面零乱；超过 40％的习题解答不正确。 2.试验报告书写混乱、数据记录不全或数据处理方法错误或数据结果准 确率在 60%以下。 3.出勤率在60%以下，课堂学习状态不佳。 3.期末考试（占总成绩的60%）：采用百分制。期末考试的考核内容、题型和分值分配 可根据教学实际情况来进行命题。 考核 模块 考核内容 主要 题型 支撑 目标 分值 土的基本 指标与工 程分类 土力学与地基基础的基本概念；土的三相组 成；土的物理性质指标及换算关系；土的物理 状态指标；土的工程分类。 填空、选择、 判断、名词解 释或简答 目标1 8 土的渗透 性及渗流 土的渗透性和渗透规律，渗透系数的确定；渗 透力及渗透变形。 选择、判断或 名词解释 目标1 2 自重应力、基底压应力、附加应力、饱和土有 效应力原理。 填空、选择、 判断、名词解 释或简答 目标1 5 自重应力或基底压应力。 计算 目标2 5 土的压缩性；压缩性试验及指标；地基沉降实 用计算方法；饱和黏性土地基沉降与时间的关 系。 填空、选择、 判断、名词解 释或简答 目标1 5 地基沉降实用计算方法。 简答或计算 目标2 5 土的抗剪强度的库仑定律；土的极限平衡条 件；土的抗剪强度指标试验方法及应用；地基 的破坏模式； 填空、选择、 判断、名词解 释或简答 目标1 5 地基承载力确定方法。 简答或计算 目标2 5 土压力与 土坡稳定 性 三种土压力基本概念；朗肯土压力理论；库仑 土压力理论及相互比较；土压力的计算。无黏 性土和黏性土土坡稳定分析。 填空、选择、 判断或简答、 计算 目标2 10 天然地基 上浅基础 设计 浅基础的分类；构造和适用条件；基础埋置深 度的确定；浅基础验算内容和方法。 填空、选择、 判断、简答或 计算 目标3 10 桩基础分 类与构造 桩基础的组成；分类及适用条件；桩基础的构 造要求。 填空、选择、 判断或简答 目标3 8 桩基础设 计计算 单桩承载力验算或桩长计算； 计算 目标3 15 其他几种 深水基础 沉井基础的构造、施工方法和计算方法简介； 填空、选择、 沉箱基础、地下连续墙基础和设置基础的构造 判断或简答 和施工方法。 目标3 5 基坑工程 基坑开挖及支护方法与适用条件；板桩围堰计 算；基坑稳定验算；封底混凝土厚度计算。 填空、选择或 判断 目标2 4 地基处理方法的分类；具体处理方法和适用条 件；软土地基、特殊地基和地震区基础工程对 策和处理方法。 填空、选择、 判断或简答 目标4 8 土中应力 土的压缩 性与地基 变形计算 土的抗剪 强度与地 基承载力 地基处理 及几种特 殊地基上 的基础工 六、 教学安排及要求 序号 教学安排事项 1 授课教师 2 课程时间 3 授课地点 4 学生辅导 要 职称：助教及以上 求 学历（位）：本科及以上 其他：教师所学专业为土木工程专业 周次：1-11 节次：1-10周6学时，11周4学时 教室 实验室 □室外场地 □其他： 线上方式及时间安排：企业微信课程群，授课期间全部课余时间 线下地点及时间安排：教师办公室，教师在岗时间 七、选用教材 [1] 朱建群，李明东.土力学与地基基础[M].北京，中国建筑工业出版社，2017年7月. [2] 刘新安.土力学与地基基础[M].北京天津，天津科学技术出版社，2013年4月. [3] 钱雪松，张求书.土力学与地基基础[M]. 北京邮电大学出版社, 2014. 八、参考资料 [1] 刘国华等.土质学与土力学（第三版）[M].北京，化学工业出版社，2021年2月. [2] 魏进，王晓谋. 基础工程（第五版）[M].北京，人民交通出版社，2021年2月. [3]中华人民共和国国家推荐标准.土的工程分类标准（GB/T50145-2007）[S].北京，人 民计划出版社，2008年6月. 网络资料 [1]中国大学慕课平台：https://www.icourse163.org [2]网易公开课：https://open.163.com 其他资料 无 大纲执笔人：丁剑霆 讨论参与人: 卢胜城、牟星 系（教研室）主任：侯荣立 学院（部）审核人：肖红飞