西 安 建 筑 科 技 大 学

“土力学与基础工程”课程教学大纲

 

英文名称：Soil Mechanics and Foundation Engineering

课程编号：302501

课程类型: 学科基础课

学    时：62+4                    学    分：4

适应对象：土木工程

先修课程：弹性力学、材料力学、工程地质学、房屋建筑学等

建议教材及参考书：

《土力学地基基础》，王铁行，冯志焱主编，中国电力出版社。

《地基及基础》，华南理工大学等四校合编，中国建筑工业出版社。

《土力学》陈仲颐主编。

《工程地质学原理》韩晓雷编写，机械工业出版社。

 

一、课程性质、目的和任务

1．课程性质

本课程是土木工程专业必修的学科基础课程，具有较强的理论性和实践性。是涉及公路、铁路、水利、港口、机场等学科的一门重要课程。它包括土力学与基础工程两部分。

         2．课程的目的和任务

土力学的任务是讲授土力学的基本概念和基本原理，运用这些原理和概念，掌握地基沉降计算、土压力计算及土坡稳定分析等基本理论和方法。

基础工程主要讲授常见的地基基础的设计理论和计算方法，通过学习使学生掌握地基基础设计的基本原则，具有进行一般工程基础设计的能力，在学习土力学的基础上结合有关结构设计和施工技术知识，分析和解决地基基础设计与施工问题。

 

二、课程教学内容及要求

绪论

地基及基础的概念；本课程的特点和学习要求，本学科发展概况。

重点：使学生了解本课程的主要内容和常见的相关工程问题。

第一章 地基的应力和变形

内容：概述；土中自重应力；基底压力；地基附加应力；地基沉降的弹性力学公式；土的压缩性；地基的最终沉降量；应力历史对地基沉降的影响；地基变形与时间的关系。

基本要求：

1. 了解本章内容的土力学意义和工程意义。
2. 理解土体中应力和变形的概念和意义。
3. 掌握自重应力、基底压力、基底附加压力的计算。
4. 掌握地基附加应力的概念和计算。
5. 理解地基沉降的弹性力学公式及其应用。
6. 掌握土的压缩试验、压缩曲线、压缩性指标及其确定方法。
7. 掌握土的最终沉降量的分层总和法计算方法。
8. 理解应力历史及其对地基沉降的影响。
9. 理解有效应力及有效应力原理，掌握Terzaghi一维固结理论及其应用。

重点：地基附加应力、土的压缩性、地基的最终沉降、有效应力原理和固结理论。

难点：土的压缩性指标、固结理论、分层总和法。

第二章 土的抗剪强度

       内容：概述；库仑公式和莫尔一库仑强度理论；抗剪强度测试方法及指标整理；孔隙压力系数；饱和粘性土的抗剪强度；应力路径；无粘性土的抗剪强度。

基本要求：

1. 理解土体抗剪强度的概念及其工程意义。
2. 了解影响土体抗剪强度的主要因素。
3. 掌握莫尔一库仑强度理论。
4. 掌握土体极限平衡条件及其应用。
5. 了解土体抗剪强度测试的主要方法，掌握直剪试验和三轴压缩试验测试土强度指标的的方法和步骤，了解十字板剪切试验的原理及其结果特性。
6. 理解孔压系数A、B的意义。
7. 掌握饱和粘性土的抗剪强度在不同排水条件下三轴试验的特点、规律，理解强度指标选择的工程意义。
8. 理解应力路径的意义。
9. 了解无粘性土的抗剪强特性，掌握液化、临界孔隙比的概念。

重点：莫尔一库仑强度理论、土体极限平衡条件、抗剪强度测试的主要方法、饱和粘性土的抗剪强度。

难点：土体极限平衡条件、不同排水条件下饱和粘性土的抗剪强度特性。

 

第三章 土压力、地基承载力和土坡稳定

    内容：概述；挡土墙上的土压力；朗肯土压力理论；库仑土压力理论；挡土墙设计；地基破坏型式和地基承载力；浅基础的地基临塑荷载、极限承载力；土坡和地基的稳定分析。

基本要求：

1. 理解土压力、地基承载力、土坡稳定等问题都是土体强度问题的具体体现。
2. 了解挡土墙及其上土压力的作用。
3. 掌握不同土压力产生的条件、影响因素及其相互关系。
4. 理解朗肯土压力理论的假设条件，掌握不同情况下朗肯土压力的计算。
5. 理解库仑土压力理论及其与朗肯土压力理论的比较。
6. 了解主要挡土墙的型式及其设计内容和设计方法。
7. 理解地基破坏的模式及其相应地基承载力的概念。
8. 掌握浅基础的Pcr、P_1/3、P_1/4。
9. 理解不同理论中（Prandtle、Terzaghi、Vesic）的Pu及其影响因素。
10. 了解土坡和地基的稳定分析的主要内容，掌握毕肖卜条分法的主要内容。

重点：朗肯土压力理论；地基承载力及其影响因素；Pcr，P_1/3，P_1/4；Pu；土坡分析的条分法。

难点：复杂情况下土压力的计算；极限承载力；条分法。

 

第四章  浅基础的常规设计

内容：

概述；地基、基础与上部结构相互作用的概念；浅基础的类型；基础埋置深度的选择；地基承载力设计值；按地基承载力确定基础底面尺寸；地基变形验算及防止不均匀沉降危害的措施；柱下条形基础和交梁基础的简化计算；补偿性基础、筏基和箱基设计概要。

基本要求：

1. 了解地基基础设计的内容、方法和步骤。
2. 了解地基、基础和上部结构三者相互作用的概念。
3. 了解浅基础的主要类型。
4. 理解基础埋置深度选择时考虑的主要因素。
5. 掌握地基承载力的确定方法。
6. 掌握基础底面积的确定方法。
7. 了解地基变形验算的基本方法和防止不均匀沉降的建筑、结构和施工方法。
8. 了解柱下条基、筏基和箱基设计的主要内容。

重点：地基承载力的确定；基础底面积的确定；地基变形特征值；防止不均匀沉降的措施。

难点：地基、基础和上部结构三者相互作用；地基承载力的确定。

 

第五章 桩基础

    内容：概述及深基础简介；桩的分类；单桩轴向荷载的传递；单桩轴向承载力的确定与群桩承载力确定；桩的水平承载力；桩基础设计

基本要求：

1. 了解深基础和桩基础的概念和工程应用。
2. 理解桩的不同分类方法及其工程意义。
3. 掌握桩的承载机理和单桩轴向荷载转递机理。
4. 掌握单桩和群桩的承载力的确定方法。
5. 理解桩的水平承载力及其确定方法。
6. 掌握桩基础设计的主要内容、方法和步骤。

重点：桩的分类；单桩的承载机理和承载力；群桩效应；桩基础的设计。

难点：桩的承载机理；桩的负摩阻力；群桩效应。

 

第六章 软弱土地基处理

    内容：概述；地基处理原理与方法分类；换填法；排水固结法；挤密法与振冲法；化学加固法；强夯法；复合地基概念及复合地基承载力。

基本要求：

1. 了解软弱土的特性和工程性质。
2. 掌握地基处理的目的和主要方法。
3. 掌握换填法的理论基础和设计方法。
4. 理解排水固结法的基本原理和主要方法。
5. 理解挤密法与振冲法的设计方法。
6. 理解化学加固法的设计方法。
7. 理解强夯法的设计方法。
8. 掌握复合地基及复合地基承载力的确定。

重点：地基处理的主要方法；土的压实原理；排水固结法；复合地基

难点：地基处理的土力学原理；最优含水量；复合地基。

第七章 区域性地基

    内容：概述；湿陷性黄土地基；膨胀土地基；岩溶与土洞

基本要求：

1. 了解区域性地基的主要类型。
2. 掌握湿陷性黄土地基设计的基本原理和方法。
3. 了解膨胀土地基中的主要工程问题和评价方法。
4. 了解岩溶与土洞对工程的主要危害和工程处理方法。

重点：黄土的湿陷机理和湿陷性评价；膨胀土工程评价。

 

三、课程教学基本要求

1．课堂讲授：以讲授为主，培养学生的自学能力；将课堂知识与工程实际结合，使培养学生解决工程实际问题的能力。

2．作业方面：根据各章的具体情况，适当布置作业，加深学生对课堂所学知识的理解。

3．考试环节：以笔试为主（占70~80﹪），题型包括判断误、选择题、填空题、问答题和计算题等，同时考虑平时成绩和土工试验的成绩（20~30﹪）。

 

四、实践教学环节

      安排6学时的土工试验；结合课程进展，组织学生到工程工地实习。

实验内容：

1. 压缩实验。
2. 直剪实验。
3. 三轴试验。

实验部分的基本要求：

1. 掌握土工仪器的正确使用和土样的制备方法。
2. 学会压缩实验确定压缩性指标的方法。
3. 初步学会土的强度指标的实验确定方法。
4. 通过工地实习，增强学生对地基基础工程问题的感性认识。

 

五、学时分配