土力學地基基礎教案

《土力學與地基基礎》授課教案 深圳大學建筑與土木工程學院 第一章 緒論 §1.1本課程的內容和作用 科與實踐:國內外地基基礎工程事故及分類舉例并分析事故原因 二、本門課程知識構架 三、地基基礎設計中需滿足的技術條件 要求: 概括了解地基基礎工程事故的種類及原因.對本學科需解決的問題有初步的總體認識. 了解地基基礎概念,建筑工程對地基基礎的要求,了解本門課程的知識構架. 了解地基基礎設計中需滿足的技術條件. 授課方法:通過大量圖片實例,讓學生直觀了解教學內容,提高學習和對本課程的興趣,學生提早適應和入門. §1.2本課程發(fā)展概況 要求: 了解本學科中關鍵理論的產生、發(fā)展情況及學科現(xiàn)狀. 授課方法:在強調學科的實驗性時,要舉例簡要講解.如:2個土壓力理論,3種剪切試驗方法. §1.3本課程的特點和學習要求 要求: 了解本課程內容的廣泛性和綜合性及實驗性,對本課程應掌握的內容要有總體的認識. 授課方法:講解本門課程知識構架時,對應土力學定義,結合教材目錄.使學生清楚教材內容的編排順序和原因.從而對本課程教學內容有宏觀和總體的把握. 第二章 地基土(巖)的物理性質及分類 §2.1土的三相組成 要求: 了解土的礦物成分. 掌握土的粒組、顆粒級配概念. 理解顆粒級配曲線的含義及Cu、Cc與級配好壞的關系. 理解毛細水分類與原理,強弱結合水的概念和特性. 掌握土的結構和構造劃分. 重點: 土的粒組,顆粒級配的概念. 弱結合水的工程特性,毛細水對工程的影響. 授課方法:結合生活與工程實際舉例講解毛細水的作用.使用圖例講解土的結構與構造. §2.2土的物理性質指標 要求: 理解掌握三項基本指標的概念.了解基本實驗方法. 理解掌握六項換算指標的概念. 了解和區(qū)別指標的常見值及工程應用. 了解應用三相草圖求解換算公式. 記住有效重度與飽和重度關系公式. 重點: 9個指標的含義及區(qū)別. 指標的工程應用. 三項基本指標的實驗方法. 授課方法:通過指標定義公式的比較及強調各自的物理意義,區(qū)別9個物理性質指標.通過與實際工程中各種建筑材料的重度的比較,使學生記住各種重度的常見值,增強學生的量化概念. §2.3土的物理狀態(tài)指標 一、無粘性土的密實度 要求: 掌握密實度的概念及各種密實度指標概念. 了解各種指標的優(yōu)缺點,適用范圍及密實度劃分結果. 重點: 砂土,碎石土密實度劃分方法及劃分結果. 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驗方法. 掌握塑性指數(shù),液性指數(shù)概念含義及應用. 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: 指標的含義和應用. 授課方法:對比強調無粘性土、粘性土在影響松密和軟硬因素方面的差異. §2.4土的壓實性 要求: 了解壓實原理. 理解影響壓實效果的因素. 重點: 最大干密度概念及室內試驗方法. 難點: 影響壓實效果的因素(最優(yōu)含水量、擊實功) §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: 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算 §3.1地基中的自重應力 一、均質地基情況 二、成層地基情況 三、有效應力分布規(guī)律 四、地下水升降及隔水層對自重就力的影響. 要求: 掌握豎向自重應力的求解方法. 理解側向自重應力求解方法. 掌握有效應力概念 掌握自重應力分布曲線的變化規(guī)律. 理解地下水位升降對自重應力的顥響. 重點: 有效應力原理. 授課方法:重點解釋粒間應力與土的變形和強度的內在關系.反復強調自重應力,一般指有效自重應力.要求學生課上先討論均質和成層土自重應力求解公式和應力分布規(guī)律后,再給出授課內容. §3.2基礎底面接觸壓力 基礎底面接觸壓力的分布 基礎底面接觸壓力的簡化計算(中心受壓基礎,偏心受壓基礎) 基礎底面附加壓力 要求: 理解隨荷載增加,柔性基礎、剛性基礎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算方法. 重點: 基底接觸壓力和附加壓力的計算. 授課方法:強調基底附加壓力為新增應力,再由同學討論埋深取值問題. §3.3地基中的附加應力 一、附加應力的定義和假設 二、不同面積上受各種荷載作用下,附加應力的計算方法. 集中力作用下地基中附加應力的計算. 矩形均布荷載作用下地基中附加應力的計算及角點法. 三、附加應力分布規(guī)律 要求: 理解附加應力計算的基本假設. 了解豎向集中力作用下地基中附加應力的布辛奈斯克解答. 了解均布的矩形荷載角點下的地基附加應力的求解方法.并掌握求解任意點地基附加應力的角點法. 了解其它荷載作用下地基中附加應力求解方法(三角形分布的矩形荷載,均布圓形荷載中心點下,線性和條形荷載下). 理解掌握附加應力分布規(guī)律. 重點: 應用角點法求地基中任一點附加應力的方法. 附加應力分布規(guī)律. 難點: 附加應力分布規(guī)律. 授課方法:對各種荷載作用下附加應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,不講具體推導過程,只給出結果σz=KP0,并對K做定性解釋;對條形均布荷載作用下地基中附加應力給出大、小主應力公式,以備后用;通過例題講解歸納出附加應力分布規(guī)律;通過應力分布圖形比較條形,矩形荷載作用下附加應力影響范圍的不同. §3.4土的壓縮性 一、壓縮試驗及壓縮性指標 二、靜載荷試驗及變形模量. 要求: 掌握土壓縮性和固結的概念. 掌握壓縮試驗方法、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,土壓縮性的評價. 理解土的回彈和再壓縮曲線. 了解靜載荷試驗方法和變形模量E0的確定. 理解Es與E0的關系. 重點: 壓縮試驗及壓縮性指標的公式及含義. 難點: 公式e=e0-s(1+e0)/h0及Es=(1+e)/a的推導. 授課方法:對Es和E0重點做定性的比較,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、計算方法及步驟. 理解規(guī)范推薦法計算公式及計算方法和步驟. 重點: 沉降量計算公式的含義、推導,兩種方法中地基沉降計算深度的確定方法,αv、Cc的含義. 授課方法:通過課堂上對例題的講解加強學生對兩種沉降計算方法的理解. §3.6應力歷史對地基沉降的影響 要求: 掌握先期固結壓力的概念;正常固結土、超固結土、欠固結土概念. 了解先期固結壓力的求解方法—卡薩格蘭德法. 了解原始壓縮曲線的概念和考慮應力歷史影響的地基最終沉降計算方法. 重點: 先期固結壓力的概念. §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:讓學生先自己看書,然后加以解釋. 第四章 土的抗剪強度及地基承載力 §4.1土的抗剪強度 一、抗剪強度的基本概念 二、直剪試驗與庫侖定律 要求: 理解掌握土的抗剪強度的概念. 掌握庫侖定律. 了解抗剪強度的來源和影響因素. 重點: 抗剪強度的來源. 孔隙水壓力對實驗的影響,3種實驗方法:排水剪,不排水剪,固結不排水剪. 授課方法:孔隙水壓力對土體強度的影響,結合三種實驗方法來講解. §4.2土的極限平衡理論 一、土中一點的應力狀態(tài) 二、土的極限平衡狀態(tài)與極限平衡理論 要求: 掌握莫爾應力圓概念. 掌握極限平衡概念及條件. 重點: 莫爾應力圓概念及極限平衡概念、條件. 難點: 莫爾應力圓的含義與抗剪強度包線的關系. 授課方法:結合抗剪強度包線與莫爾應力圓重疊圖形,分析土體中某一載面上剪應力與抗剪強度的關系,指出并非抗剪強度最大,則一定先破壞,從而加深同學對抗剪強度的理解. 通過例題加深學生對極限平衡概念的認識與應用. §4.3抗剪強度指標的測定方法 一、直剪試驗 二、三軸壓縮試驗 三、無側限抗壓強度試驗 四、十字板剪切試驗 要求: 了解試驗原理,熟悉依據(jù)排水條件而產生的不同試驗方法. 理解各種試驗優(yōu)缺點及適用條件. 重點: 實際工程中如何依據(jù)不同的排水條件選擇相適應的試驗方法. 授課方法:結合土力學實驗室內直剪、三軸壓縮、無側限抗壓強度試驗的演示來加深學生對土體抗剪強度理論、公式等的認識. §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: 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、塑性力學的基本概念(屈服準則、流動法則、硬化規(guī)律) 要求: 理解掌握屈服準則、流動法則、硬化規(guī)律的概念. 理解土體屈服的概念. 重點: 屈服準則、流動法則、硬化規(guī)律的概念. 授課方法:采用討論的方式,讓學生總結土體與一般的建筑材料的力學特性的差異,教師補充并引出土體是彈塑性材料,需要研究土體的塑性.通過試驗曲線來講解把握土體塑性的三個準則(屈服、流動、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: 土體在三維p-q-e空間的屈服面形式. 授課方法:首先和學生一起復習正常固結土的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: 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. 認真理解粘性土的強度包絡線由拉伸斷裂線、Hvorslev面、臨界狀態(tài)線這三部分組成. 重點: 參數(shù)M、G、N、l

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