土力學(xué)地基基礎(chǔ)教案

《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》授課教案 深圳大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院 第一章 緒論 §1.1本課程的內(nèi)容和作用 科與實(shí)踐:國內(nèi)外地基基礎(chǔ)工程事故及分類舉例并分析事故原因 二、本門課程知識(shí)構(gòu)架 三、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中需滿足的技術(shù)條件 要求: 概括了解地基基礎(chǔ)工程事故的種類及原因.對(duì)本學(xué)科需解決的問題有初步的總體認(rèn)識(shí). 了解地基基礎(chǔ)概念,建筑工程對(duì)地基基礎(chǔ)的要求,了解本門課程的知識(shí)構(gòu)架. 了解地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中需滿足的技術(shù)條件. 授課方法:通過大量圖片實(shí)例,讓學(xué)生直觀了解教學(xué)內(nèi)容,提高學(xué)習(xí)和對(duì)本課程的興趣,學(xué)生提早適應(yīng)和入門. §1.2本課程發(fā)展概況 要求: 了解本學(xué)科中關(guān)鍵理論的產(chǎn)生、發(fā)展情況及學(xué)科現(xiàn)狀. 授課方法:在強(qiáng)調(diào)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)性時(shí),要舉例簡要講解.如:2個(gè)土壓力理論,3種剪切試驗(yàn)方法. §1.3本課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)要求 要求: 了解本課程內(nèi)容的廣泛性和綜合性及實(shí)驗(yàn)性,對(duì)本課程應(yīng)掌握的內(nèi)容要有總體的認(rèn)識(shí). 授課方法:講解本門課程知識(shí)構(gòu)架時(shí),對(duì)應(yīng)土力學(xué)定義,結(jié)合教材目錄.使學(xué)生清楚教材內(nèi)容的編排順序和原因.從而對(duì)本課程教學(xué)內(nèi)容有宏觀和總體的把握. 第二章 地基土(巖)的物理性質(zhì)及分類 §2.1土的三相組成 要求: 了解土的礦物成分. 掌握土的粒組、顆粒級(jí)配概念. 理解顆粒級(jí)配曲線的含義及Cu、Cc與級(jí)配好壞的關(guān)系. 理解毛細(xì)水分類與原理,強(qiáng)弱結(jié)合水的概念和特性. 掌握土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造劃分. 重點(diǎn): 土的粒組,顆粒級(jí)配的概念. 弱結(jié)合水的工程特性,毛細(xì)水對(duì)工程的影響. 授課方法:結(jié)合生活與工程實(shí)際舉例講解毛細(xì)水的作用.使用圖例講解土的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造. §2.2土的物理性質(zhì)指標(biāo) 要求: 理解掌握三項(xiàng)基本指標(biāo)的概念.了解基本實(shí)驗(yàn)方法. 理解掌握六項(xiàng)換算指標(biāo)的概念. 了解和區(qū)別指標(biāo)的常見值及工程應(yīng)用. 了解應(yīng)用三相草圖求解換算公式. 記住有效重度與飽和重度關(guān)系公式. 重點(diǎn): 9個(gè)指標(biāo)的含義及區(qū)別. 指標(biāo)的工程應(yīng)用. 三項(xiàng)基本指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)方法. 授課方法:通過指標(biāo)定義公式的比較及強(qiáng)調(diào)各自的物理意義,區(qū)別9個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo).通過與實(shí)際工程中各種建筑材料的重度的比較,使學(xué)生記住各種重度的常見值,增強(qiáng)學(xué)生的量化概念. §2.3土的物理狀態(tài)指標(biāo) 一、無粘性土的密實(shí)度 要求: 掌握密實(shí)度的概念及各種密實(shí)度指標(biāo)概念. 了解各種指標(biāo)的優(yōu)缺點(diǎn),適用范圍及密實(shí)度劃分結(jié)果. 重點(diǎn): 砂土,碎石土密實(shí)度劃分方法及劃分結(jié)果. 二、粘性土的稠度 要求: 掌握稠度及稠度界限含水量的概念. 掌握界限含水量概念含義和實(shí)驗(yàn)方法. 掌握塑性指數(shù),液性指數(shù)概念含義及應(yīng)用. 掌握粘性土軟硬狀態(tài)的劃分. 了解粘性土靈敏度和觸變性的概念. 重點(diǎn): 指標(biāo)的含義和應(yīng)用. 授課方法:對(duì)比強(qiáng)調(diào)無粘性土、粘性土在影響松密和軟硬因素方面的差異. §2.4土的壓實(shí)性 要求: 了解壓實(shí)原理. 理解影響壓實(shí)效果的因素. 重點(diǎn): 最大干密度概念及室內(nèi)試驗(yàn)方法. 難點(diǎn): 影響壓實(shí)效果的因素(最優(yōu)含水量、擊實(shí)功) §2.5地基土的工程分類 要求: 掌握《地基規(guī)范》分類法劃分結(jié)果. 理解各類土的定義分類依據(jù),定名. 掌握碎石土,砂土,粘土工程特性. 重點(diǎn): 砂土,粘土,粘性土定義、分類依據(jù)、定名及工程特性. 第三章 土的壓縮性與地基沉降計(jì)算 §3.1地基中的自重應(yīng)力 一、均質(zhì)地基情況 二、成層地基情況 三、有效應(yīng)力分布規(guī)律 四、地下水升降及隔水層對(duì)自重就力的影響. 要求: 掌握豎向自重應(yīng)力的求解方法. 理解側(cè)向自重應(yīng)力求解方法. 掌握有效應(yīng)力概念 掌握自重應(yīng)力分布曲線的變化規(guī)律. 理解地下水位升降對(duì)自重應(yīng)力的顥響. 重點(diǎn): 有效應(yīng)力原理. 授課方法:重點(diǎn)解釋粒間應(yīng)力與土的變形和強(qiáng)度的內(nèi)在關(guān)系.反復(fù)強(qiáng)調(diào)自重應(yīng)力,一般指有效自重應(yīng)力.要求學(xué)生課上先討論均質(zhì)和成層土自重應(yīng)力求解公式和應(yīng)力分布規(guī)律后,再給出授課內(nèi)容. §3.2基礎(chǔ)底面接觸壓力 基礎(chǔ)底面接觸壓力的分布 基礎(chǔ)底面接觸壓力的簡化計(jì)算(中心受壓基礎(chǔ),偏心受壓基礎(chǔ)) 基礎(chǔ)底面附加壓力 要求: 理解隨荷載增加,柔性基礎(chǔ)、剛性基礎(chǔ)基底壓力分布變化規(guī)律,架橋作用的概念. 理解一般工業(yè)與民用建筑中基底壓力分布圖形.了解影響基底接觸壓力大小和分布的因素. 掌握基底接觸壓力的計(jì)算方法.(中心受壓和單向偏心受壓) 掌握基底附加壓力概念及計(jì)算方法. 重點(diǎn): 基底接觸壓力和附加壓力的計(jì)算. 授課方法:強(qiáng)調(diào)基底附加壓力為新增應(yīng)力,再由同學(xué)討論埋深取值問題. §3.3地基中的附加應(yīng)力 一、附加應(yīng)力的定義和假設(shè) 二、不同面積上受各種荷載作用下,附加應(yīng)力的計(jì)算方法. 集中力作用下地基中附加應(yīng)力的計(jì)算. 矩形均布荷載作用下地基中附加應(yīng)力的計(jì)算及角點(diǎn)法. 三、附加應(yīng)力分布規(guī)律 要求: 理解附加應(yīng)力計(jì)算的基本假設(shè). 了解豎向集中力作用下地基中附加應(yīng)力的布辛奈斯克解答. 了解均布的矩形荷載角點(diǎn)下的地基附加應(yīng)力的求解方法.并掌握求解任意點(diǎn)地基附加應(yīng)力的角點(diǎn)法. 了解其它荷載作用下地基中附加應(yīng)力求解方法(三角形分布的矩形荷載,均布圓形荷載中心點(diǎn)下,線性和條形荷載下). 理解掌握附加應(yīng)力分布規(guī)律. 重點(diǎn): 應(yīng)用角點(diǎn)法求地基中任一點(diǎn)附加應(yīng)力的方法. 附加應(yīng)力分布規(guī)律. 難點(diǎn): 附加應(yīng)力分布規(guī)律. 授課方法:對(duì)各種荷載作用下附加應(yīng)力的求解僅在引入布辛奈斯克解后,講明利用積分方法求解,不講具體推導(dǎo)過程,只給出結(jié)果σz=KP0,并對(duì)K做定性解釋;對(duì)條形均布荷載作用下地基中附加應(yīng)力給出大、小主應(yīng)力公式,以備后用;通過例題講解歸納出附加應(yīng)力分布規(guī)律;通過應(yīng)力分布圖形比較條形,矩形荷載作用下附加應(yīng)力影響范圍的不同. §3.4土的壓縮性 一、壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo) 二、靜載荷試驗(yàn)及變形模量. 要求: 掌握土壓縮性和固結(jié)的概念. 掌握壓縮試驗(yàn)方法、假定,壓縮曲線的繪制,壓縮系數(shù),壓縮指數(shù),壓縮模量的含義及公式,土壓縮性的評(píng)價(jià). 理解土的回彈和再壓縮曲線. 了解靜載荷試驗(yàn)方法和變形模量E0的確定. 理解Es與E0的關(guān)系. 重點(diǎn): 壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)的公式及含義. 難點(diǎn): 公式e=e0-s(1+e0)/h0及Es=(1+e)/a的推導(dǎo). 授課方法:對(duì)Es和E0重點(diǎn)做定性的比較,簡單介紹定量公式. §3.5地基最終沉降量的計(jì)算 一、分層總和法 二、規(guī)范推薦法 要求: 理解地基最終沉降量概念. 理解分層總和法假定、計(jì)算方法及步驟. 理解規(guī)范推薦法計(jì)算公式及計(jì)算方法和步驟. 重點(diǎn): 沉降量計(jì)算公式的含義、推導(dǎo),兩種方法中地基沉降計(jì)算深度的確定方法,αv、Cc的含義. 授課方法:通過課堂上對(duì)例題的講解加強(qiáng)學(xué)生對(duì)兩種沉降計(jì)算方法的理解. §3.6應(yīng)力歷史對(duì)地基沉降的影響 要求: 掌握先期固結(jié)壓力的概念;正常固結(jié)土、超固結(jié)土、欠固結(jié)土概念. 了解先期固結(jié)壓力的求解方法—卡薩格蘭德法. 了解原始?jí)嚎s曲線的概念和考慮應(yīng)力歷史影響的地基最終沉降計(jì)算方法. 重點(diǎn): 先期固結(jié)壓力的概念. §3.7建筑物沉降觀測與地基容許變形值 一、建筑物的沉降觀測 二、地基變形特征 要求: 理解沉降觀測的意義和范圍. 授課方法:讓學(xué)生先自己看書,然后加以解釋. 第四章 土的抗剪強(qiáng)度及地基承載力 §4.1土的抗剪強(qiáng)度 一、抗剪強(qiáng)度的基本概念 二、直剪試驗(yàn)與庫侖定律 要求: 理解掌握土的抗剪強(qiáng)度的概念. 掌握庫侖定律. 了解抗剪強(qiáng)度的來源和影響因素. 重點(diǎn): 抗剪強(qiáng)度的來源. 孔隙水壓力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,3種實(shí)驗(yàn)方法:排水剪,不排水剪,固結(jié)不排水剪. 授課方法:孔隙水壓力對(duì)土體強(qiáng)度的影響,結(jié)合三種實(shí)驗(yàn)方法來講解. §4.2土的極限平衡理論 一、土中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài) 二、土的極限平衡狀態(tài)與極限平衡理論 要求: 掌握莫爾應(yīng)力圓概念. 掌握極限平衡概念及條件. 重點(diǎn): 莫爾應(yīng)力圓概念及極限平衡概念、條件. 難點(diǎn): 莫爾應(yīng)力圓的含義與抗剪強(qiáng)度包線的關(guān)系. 授課方法:結(jié)合抗剪強(qiáng)度包線與莫爾應(yīng)力圓重疊圖形,分析土體中某一載面上剪應(yīng)力與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系,指出并非抗剪強(qiáng)度最大,則一定先破壞,從而加深同學(xué)對(duì)抗剪強(qiáng)度的理解. 通過例題加深學(xué)生對(duì)極限平衡概念的認(rèn)識(shí)與應(yīng)用. §4.3抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測定方法 一、直剪試驗(yàn) 二、三軸壓縮試驗(yàn) 三、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 四、十字板剪切試驗(yàn) 要求: 了解試驗(yàn)原理,熟悉依據(jù)排水條件而產(chǎn)生的不同試驗(yàn)方法. 理解各種試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件. 重點(diǎn): 實(shí)際工程中如何依據(jù)不同的排水條件選擇相適應(yīng)的試驗(yàn)方法. 授課方法:結(jié)合土力學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)直剪、三軸壓縮、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的演示來加深學(xué)生對(duì)土體抗剪強(qiáng)度理論、公式等的認(rèn)識(shí). §4.4地基破壞類型及承載力的確定 一、地基破壞類型 二、地基臨塑荷載、臨界荷載、極限荷載概念及地基承載力的確定 要求: 熟悉地基剪切破壞三種型式(整體剪切破壞、局部剪切破壞、沖剪破壞)及破壞發(fā)生的條件. 理解臨塑荷載,臨界荷載的含義,了解公式推導(dǎo)原理和方法. 簡單了解地基極限承載力理論. 理解地基承載力的理論確定方法. 重點(diǎn): 地基剪切破壞的三種型式. 臨塑荷載、臨界荷載、極限荷載的含義. 授課方法:結(jié)合P—S曲線講授Pcr、Pu、P1/3的概念 第五章 土的塑性和土的臨界狀態(tài) §5.1土的塑性 一、土的塑性 二、塑性力學(xué)的基本概念(屈服準(zhǔn)則、流動(dòng)法則、硬化規(guī)律) 要求: 理解掌握屈服準(zhǔn)則、流動(dòng)法則、硬化規(guī)律的概念. 理解土體屈服的概念. 重點(diǎn): 屈服準(zhǔn)則、流動(dòng)法則、硬化規(guī)律的概念. 授課方法:采用討論的方式,讓學(xué)生總結(jié)土體與一般的建筑材料的力學(xué)特性的差異,教師補(bǔ)充并引出土體是彈塑性材料,需要研究土體的塑性.通過試驗(yàn)曲線來講解把握土體塑性的三個(gè)準(zhǔn)則(屈服、流動(dòng)、硬化). §5.2土的臨界狀態(tài)與臨界狀態(tài)線 一、土的臨界狀態(tài) 二、土的臨界狀態(tài)線 要求: 理解三維p-q-e空間的屈服面及其在二維平面上的投影 . 理解臨界狀態(tài)的概念及條件. 重點(diǎn): 土體在三維p-q-e空間的屈服面形式. 授課方法:首先和學(xué)生一起復(fù)習(xí)正常固結(jié)土的p-q曲線、e-p曲線,然后逐漸引入體在三維p-q-e空間的屈服面. §5.3臨界狀態(tài)模型 一、典型的砂土行為 二、典型的粘土行為 要求: 理解模型中參數(shù)M、G、N、l、k、參數(shù)的含義及其確定方法. 重點(diǎn): 參數(shù)M、G、N、l、k、參數(shù)的含義及其確定方法. §5.4粘性土屈服面的形狀 濕面與干面 粘性土屈服面形狀 要求: 理解粘性土屈服面形狀在干面、濕面不同. 認(rèn)真理解粘性土的強(qiáng)度包絡(luò)線由拉伸斷裂線、Hvorslev面、臨界狀態(tài)線這三部分組成. 重點(diǎn): 參數(shù)M、G、N、l

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