四川建筑职业技术学院授课教案
合地基。此法能提高地基强度，加固软土地基。
⑥换填土。将软土挖除，换填强度较高的黏性土、砂、砾石、卵石
等渗水土。
此外还有化学加固、电渗加固、侧向约束加固、堆载预压等加固方法。
二、黄土地基
1、黄土的特征及分布
黄土：是以粉粒为主，含碳酸盐，具大孔隙，质地均一，无明显层理
而有显著垂直节理的黄色陆相沉积物。典型黄土具备以下特征：
①颜色为淡黄、褐黄和灰黄色。
②以粉土颗粒（0.075-0.005ｍｍ）为主，占60-70%。
③含各种可溶盐，主要富含碳酸钙，含量达10-30％，对黄土颗粒有
一定的胶结作用，常以钙质结核的形式存在，又称姜石。
④结构疏松，孔隙多且大，孔隙度达33-64%％，有肉眼可见的大孔
20min 隙、虫孔、植物根孔等。
⑤无层理，具柱状节理和垂直节理，天然条件下稳定边坡近直立。
⑥具有湿陷性。
具备上述６种特征的黄土是典型黄土，只具备其中部分特征的黄土
称为黄土状土。
2、黄土的成因
黄土按生成过程及特征可划分为风积、坡积、残积、洪积、冲积等成因类。
①风积黄土：分布在黄土高原平坦的顶部和山坡上，厚度大，质地均匀，无层理。
②坡积黄土：多分布在山坡坡脚及斜坡上，厚度不均，基岩出露区常夹有基岩碎屑。
③残积黄土：多分布在基岩山区上部，由表层黄土及基岩风化而成。
④洪积黄土：主要分布在山前沟口地带，一般有不规则的层理，厚度不大。
⑤冲积黄土：主要分布在大河的阶地上，如黄河及其支流的阶地上。
3、黄土的工程性质
（1）黄土的颗粒成分：黄土中粉粒占60-70%，其次是砂粉和黏粒，各占1-29%和8-26%％。
（2）黄土的密度：土粒密度为2.54-2.84g/cm3，黄土的密度为
1.5-1.8g/cm3，干密度为1.3-1.6g/cm3。干密度小于1.5g/cm3 的黄土具有湿陷性。
（3）黄土的含水量：黄土天然含水量一般较低。含水量与湿陷性有一定关系：含水量低，湿陷性强；含水量增加，湿陷性减弱，当含水量超过25%时就不再湿陷了。
（4）黄土的压缩性：土的压缩性用压缩系数ａ表示：ａ＜0.1MPa-1低压缩性土；ａ＝0.1-0.5MPa-1中压缩性土；ａ＞0.5MPa-1高压缩性土。黄土多为中压缩性土，近代黄土为高压缩性土，老黄土压缩性较低。
（5）黄土的抗剪强度：一般黄土的内摩擦角φ＝15°-25°，黏聚力c＝30-40kPa，抗剪强度中等。
（6）黄土的湿陷性和黄土陷穴：黄土在一定压力下受水浸湿，土结构迅速破坏并产生显著附加下沉的性质，称为黄土的湿陷性。在饱和自重压力作用下的湿陷称为自重湿陷；在自重压力和附加压力共同作用下的湿陷称为非自重湿陷。
为防治黄土病害，可采用以下两类措施：
（1）防水措施：水的渗入是黄土地质病害的根本原因，只要能做到严格防水，各种事故是可以避免或减少的。
（2）地基处理：地基处理是对基础或建筑物下一定范围内的湿陷性黄土层进行加固处理或换填非湿陷性土，达到消除湿陷性，减小压缩性和提高承载力的目的。
三、冻土地基
1、冻土基本概念
冻土：是指温度等于或低于0℃，并含有冰的各类土。冻土可分为多年冻土和季节冻土。
多年冻土：是冻结状态持续三年以上的土。
季节冻土：是随季节变化周期性冻结融化的土。
2、季节冻土及其冻融现象
土的冻胀性分类
土的冻胀性分级3、多年冻土及其工程性质20min
四川建筑职业技术学院 授课教案 班级名称 日期/地点 周次/星期 上课节次 课时章节或 授课题目 土压力类型、静止土压力的计算及朗肯土压力理论 课程思政主题树立正确的人生观和价值观：幸福是通过奋斗出来的 教学目标知识 目标 1.理解三种土压力的概念及产生条件； 2.掌握朗肯土压力理论。 能力 目标 1.能根据实际情况判断土压力的类型； 2.能应用朗肯土压力理论并能根据实际情况简化计算各种情况下的土压力； 3.清楚朗肯土压力理论的误差。 素质 目标 1. 能结合课程中的案例及习题练习保持终身学习的热情 2.学会团结合作共同探究 教学设计 复习要点或题目教学方法 1.土的抗剪强度指标是什么？可以用什么试验方法测 定？ 2.地基极限承载力与容许承载力的区别是什么？ 提问，5min 授课提纲及重难点分析 教学方法及 课程思政设计 教学时间5.1土压力理论概述 土压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙 背产生的侧向压力。由于土压力是挡土墙的主要外荷载，因 此，设计挡土墙时首先要确定土压力的性质、大小、方向和 作用点，土压力的计算是个比较复杂的问题。它随挡土墙可 能位移的方向分为主动土压力，被动土压力和静止土压力。 土压力的大小还与墙后填土的性质、墙背倾斜方向等因素有 关。 1.教学方法设计： 授课过程中主要 采用讲授、讨论等方式 进行，实现教学目标
教学设计 土压力类型 1. 静止土压力 挡土墙在不发生任何变形和位移，墙后填土处于弹性平 衡状态时，作用在挡土墙背的土压力 2. 主动土压力 在土压力作用下，挡土墙离开土体向前位移至一定数 值，墙后土压力减小至土体达到主动极限平衡状态时，作用 在墙背的土压力 3. 被动土压力 在外力作用下，挡土墙推挤土体向后位移至一定数值， 墙后土压力增大至土体被动极限平衡状态时，作用在墙上的 土压力 三种土压力的比较：在挡土墙高度和填土条件相同的情 况下，上述三种土压力之间有如下关系： 5.2静止土压力的计算 作用在挡土结构背面的静止土压力可视为天然土层自 重应力的水平分量。 静止土压力强度： z Kγ σ = 墙上的静止土压力为： 2 02 1 K H Eγ = 5.3朗肯土压力理论 朗肯土压力理论是根据半空间的应力状态和土的极限 平衡条件而得出的土压力计算方法。 1.假设条件 挡土墙背垂直、光滑；填土表面水平；墙体为刚性体 2.课程思政设计： 主动和被动思考 隐喻挡土墙的主动土 压力和被动土压力,帮 助学生树立正确的人 生观和价值观,深刻理 解“幸福是通过奋斗出 来的”。 75min
课题: 第一章绪论 一、教学目的：使学生了解《土力学与地基基础》这门课的学习意义及主要内 容，理解土力学中的一些基本概念。 二、教学重点：土力学与地基基础的基本概念。 三、教学难点：地基基础埋深等概念的理解上。 四、教学时数： 2 学时，其中实践性教学 0 学时。 五、习题： 六、教学后记： 这一章的内容总体上较易理解，基本概念需详细的讲解，让学生多了解一些具体的实例，如由于基础地基引起的一些破坏。
第一章绪论 土力学部分第3-5章本课程的重点 地基基础部分第6-10章 第1- 2章基本概念的介绍 一、基本概念： 1、关于土的概念 (1)、土的定义：土是地表岩石经长期风化、搬运和沉积作用，逐渐破碎成细小矿物颗粒和岩石碎屑，是各种矿物颗粒的松散集合体。 (2)、土的特点： 1）散体性 2）多孔性 3）多样性 4）易变性 (3)、土在工程中的应用 1）作为建筑物地基 2）作为建筑材料 3）建筑物周围环境 2、土力学：研究土的特性以及土体在各种荷载作用下的性状的一门力学分支。 3、地基与基础的概念 （1）、基础： 1）定义：建筑物的下部结构，将建筑物的荷载传给地基，起着中间的连接作用。（是建筑物的一部分） 2）分类：按埋深可分为：浅基础：采用一般的施工方法和施工机械（例如挖槽、排水） 施工的基础（埋置深度不大，一般5 m）。 埋深较小，可采用 深基础：需借助特殊施工方法的基础（埋置浓度超过5m）。 桩基础、地下连续墙 （2）地基 1）定义：基底以下的土体中因修建建筑物而引起的应力增加值（变形）所不可忽略的那部分土层。（承受建筑物荷载而应力状态发生改变的土层。）（地层） 持力层：直接与基础接触，并承受压力的土层 下卧层：持力层下受建筑物荷载影响范围内的土层。 2）分类：天然地基：在天然土层上修建，土层要符合修建建筑物的要求（强度条件、变形条件） 人工地基：经过人工处理或加固地基才能达到使用要求的地基。
<<土力学与地基基础>>的内容及其重要性 初读该书序,得知它是土木建筑相关专业的重要课程之一.其任务为保证各类建筑物既安全又经济,使用正常,不发生各类地基基础工程事故.因此需要掌握土力学的基本理论与地基基础设计原理和先进经验.学习土力学基本理论,就要从土的物理性质与力学特性着手,牢固掌握土的性质,应力,变形和强度等基本理论知识,从而能够应用这些基本理论和概念,结合力学概念和结构理论以及施工知识,分析和解决地基问题. <<土力学与地基基础>>教材共分9章.第1章“土的力学性质几分类”,这是本课程的基础.要求了解土的三相组成,掌握土的物理性质和土的物理状态指标的定义,物理概念,计算公式和单位.要熟练掌握土的物理性质指标的三相换算,了解地基土的工程分类的依据与准确定名.第2章“土的力学性质”,是图例学的基本理论,也是本课的重点内容.要求掌握土中应力分布及地基沉降的计算方法.掌握土的抗剪强度指标的测试方法,了解土的极限平衡原理和条件,并学会应用计算地基承载力.第3章“土压力与土坡稳定”,要求了解作用挡土墙压力产生的条件,掌握各种情况下土压力的计算方法以及土坡稳定分析方法.第4章“工程地质勘察”,要求了解地基勘察与测试的基本任务内容与方法.了解地基勘察报告的内容和编制工作.第5章“腿安然地基土的浅基础设计”,要求了解浅基础的各种类型与应用.掌握地基承载力的概念和地基承载力基本值,标准值的确定方法,掌握基础的埋置深度和基础尺寸的尺寸设计.第6章“桩基础”,要求了解桩基础的特点及使用条件.了解桩的类型.掌握单桩竖向承载力,群桩承载力与桩基设计.第7章“软弱地基处理”,需要了解软弱土的种类与工程性质.掌握土的压实原理.各类加固地基方法的原理,使用条件和效果.第8章“区域性地基处理”,要求了解湿陷性土,膨胀土三种特殊土地基以及山区地基的特性及其工程措施.第9章“地基基础抗震”要求了解地震的成因类型,地震震级和地震烈度的概念,了解地基的震害与场地土和场地类别的关系.掌握地基土液化的物理概念和液化判别的方法,掌握地基基础抗震设计和基本原则,地基抗震验算和地基基础抗震设计. 由于个人对桩基基础这一章颇感兴趣.这里将其做详细介绍. 桩基是一种常用的基础形式,是深基础的一种.当天然地基上的浅基础沉降量过大或稳定性不能满足建筑的要求时,常采用这种基础. 采用钢筋混凝土,钢管,H型钢等材料作为受力的支承杆件打入土中,称为单桩。许多单桩打入地基中，并需要的设计深度，称为群桩。在群桩顶部用钢筋混凝土连成整体，称为承台。由桩基和连接于桩顶的承台共同组成，作为上部结构的桩基础。采用一根桩以承受和传递上部结构荷载的独立基础称为单桩基。由两根以上基桩组成的桩基础称为群桩基础。 随着桩的材料，构成形式和施工技术的发展而名目繁多，桩基础可按多种方法分类。按制桩材料，桩可分为木桩，混凝土桩，钢桩及组合材料桩等；按施工方法可分为预制桩和灌注桩两大类；按其功用可分为承压桩，抗拔桩，横向受荷桩等。 通常情况下，桩基础适用如下范围：〈1〉地基的上层土质太差而下层的土质较好。〈2〉除了有较大的垂直的荷载外，还有水平荷载及大偏心荷载，〈3〉由于上部结构形式对基础的不均匀沉降相当敏感，如冷藏库，机场跑道等。〈4〉用于动力荷载及周期性荷载的基础。〈5〉地下水位很高，采用其他深基础形式施工时排水有困难的场合。〈6〉位于水中的构筑物基础，如桥梁，码头等。〈7〉地震区，在可液化地基中，采用桩基础穿越可液化土层并深入下部较密实稳定土层，可以消除或减轻液化造成对建筑物的危害。〈8〉因基础沉降对邻近建筑物有影响时。 此外，在下列场合，也不宜使用桩基础。〈1〉上层土较下层土坚硬的多，且较厚。〈2〉回填土地自身变形还没有稳定。〈3〉大量使用地下水的地基。 总的来说，桩基础一般具有较高承载力与稳定性，是克服复杂条件下不良地质现象危害的重要措施，且有良好的抗震，抗暴性能；桩基础具有良好的灵活性，对结构体系，范围及荷
周次第12周，第1、2 次课 章节名称第7章天然浅基础设计 授课方式课堂讲授（√）；实践课（）教学时数 4 教学目标1、掌握天然浅基础的类型； 2、掌握地基承载力设计； 3、掌握浅基础的设计与计算； 教学重点与难点重点：基础埋置深度，天然浅基础的设计，地基承载力计算 难点：天然浅基础的设计，地基承载力计算地基、基础与上部结构相互作用的概念。地基承载力设计值；基础底面尺寸的确定；软弱下卧层地基承载力的验算方法 教学内容与设计 第7章天然浅基础设计 本章内容： 7.5.1 按土的抗剪强度指标确定 一、规范推荐的理论公式 对竖向荷载偏心和水平力都不大的基础来说，当荷载偏心距e≤b/30(b为偏心方向基础边长)时，还可以采用《建筑地基基础设计规范》推荐的式7-5计算。 7.5.2 按地基载荷试验确定 在现场通过一定尺寸的载荷板对扰动较少的地基土体直接施荷，所测得的成果一般能反映相当于1—2倍载荷板宽度的深度以内土体的平均性质。这样大的影响范围为许多其它测试方法所不及。载荷试验虽然比较可靠，但费时、耗资而不能多做。规范只要求对一级建筑物采用载荷试验，理论公式计算及其它原位试验等方法综合确定，对于成份或结构很不均匀的土层，如杂填土、裂隙土、风化岩等，它则显出用别的方法所难以代替的作用。规范地基承载力表所提供的经验性数值也是以静载荷试验成果为基础的。 有关载荷试验方法以及确定承载力和变形参数的内容已经分别在第三章和第六章中介绍，此处不再赘述。 新书198页，“由于建筑物基础面积。。。。。” 7.5.3 按规范承载力表确定 我国国家标准《建筑地基基础设计规范GBJ7—89》以各地区静载荷试验资料为基础，通过统计分析，对各类土建立了按野外鉴别结果、室内物理、力学指标，或现场动力 触探试验锤击数查取地基承载力基本值0f或标准值k f的表格。除岩石地基外，所有表格都是针对基础宽度b≤3m、埋置深度d≤0.5m的情况作出的，具体的计算步骤可以看规范。 §7.6 浅基础的设计与计算 7.6.1 轴心荷载作用下基础底面积的确定 7.6.2 偏心荷载作用下基础底面积的确定 7.6.3 软弱下卧层的验算 当地基受力层范围内存在软弱下卧层(承载力显著低于持力层的高压缩性土层)时，按持力层土的承载力计算得出基础底面所需的尺寸后，还必须对软弱下卧层进行验算，要求作用在软弱下卧层顶面处的附加应力与自重应力之和不超过它的承载力设计值，即 新书201页7-7 。讲到201页结束
1。设计资料 1.1上部结构资料 某教学实验楼，上部结构为7层框架，其框架主梁、次梁均为现浇整体式，混凝土强度等级C30。底层层高3.4m(局部10m，内有10t 桥式吊车，其余层高3.3m，底层柱网平面布置及柱底荷载如图2所示。 1。2建筑物场地资料 （1）拟建建筑物场地位于市区内，地势平坦,建筑物平面位置如图1所示 图1建筑物平面位置示意图 （2)建筑场地位于非地震区，不考虑地震影响。 场地地下水类型为潜水，地下水位离地表2.1m,根据已有分析资料，该场地地下水对混凝土无腐蚀作用。 （3)建筑地基的土层分布情况及各土层物理、力学指标见表1。
表1 地基各土层物理、力学指标表1 地基各土层物理、力学指标
2。选择桩型、桩端持力层、承台埋深 2。1选择桩型 根据施工场地、地基条件以及场地周围环境条件，选择桩基础。采用预应力高强混凝土薄壁管桩，这样可以较好的保证桩身质量，并在较短的施工工期完成沉桩任务。桩截面尺寸选用：D=500mm ，壁厚
t=50mm 。混凝土强度C30。 考虑承台埋深1。5 m,以4层黄褐色粉土夹粉质粘土为持力层，桩端进入持力层深度2倍桩径即0.6m ，桩顶嵌入承台0.1m.这时桩端一下持力层厚度大于4倍桩径，满足要求。 3.确定单桩承载力特征值 初步设计时，单桩竖向承载力特征值估算 sia p pa a q U q R +=i l kN 4296.0241273.812(5.014.325.014.316002=?+?+???+??= 作施工图设计时，根据单桩竖向静荷载试验，得到单桩竖向承载力特征值kN R a 429= 4。确定桩数、桩位布置、拟定承台底面尺寸 先不计承台及承台上覆土重及偏心荷载估算桩的数量 94.5429 2547 ==≥ a K R F n 取桩数n=6根 为进一步减轻挤土效应,软土中桩距取4倍径,即2m ，桩的布置如图，承台尺寸m m m 135??，满足构造要求。承台及上覆重度取320m kN ,则 kN G K 4505.13520=???= 现在按偏心受荷，验算桩数 86.5242 254292.1450 25472.122 max =??-?+=-+≥ ∑i i yk K K x x M R G F n 取n=6是合理的 5.确定复合基桩竖向承载力设计值
实验一土的物理性质指标试验 一、密度实验 实验室内采用环刀法测定黏土的密度。 （一）实验目的 测定土的密度，以分析土的松密和干湿状况，用于土的其他物理性质指标换算。 （二）实验方法 土的密度常用测定方法有环刀法、蜡封法、灌砂法等。对一般的粘性土采用环刀法；对含有粗颗粒、用环刀难以切削或碎裂的粘性土可用蜡封法：取一块试样称其质量后浸入融化的石蜡中，使试样表面包上一层蜡膜，分别称蜡加土在空气中及水中的质量，通过计算便可求得土的密度（石蜡密度已知）；对砂土、砂砾土和砾质土这类土体可在现场用灌砂法或灌水法。 本实验主要介绍环刀法。 （三）仪器及工具 1、环刀：内径6. 18厘米，高2厘米，体积为60立方厘米。 2、天平：称量500g，感量0. 011g；称量200g，感量0.010g。 3、其它工具：刮土刀、刮土板、凡士林油等。 （四）实验步骤（环刀法） 1、制备土样 实验原则上采用天然含水率的土样进行，也允许用风干土制备土样。将风干土样击打碾碎，加入适量水，反复拌和夯击。如此使土样呈层状，既不干硬也不湿软的天然含水率状态，且含水率均匀，然后装入密闭玻璃广口瓶内，润湿一昼夜备用； 2、将环刀内壁涂一薄层凡士林油，并将其刃口向下放在土样上； 3、切土时用用刮土刀，沿环刀外壁将土样削成略大于环刀外径的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削，直至试样凸出环刀为止； 4、用刮土刀将环刀两端余土削去，然后刮平两端； 5、擦净环刀外壁，称环刀和试样合质量，准确至0. 01g。 （五）实验结果分析 按下式计算土的湿度和干密度: ρ0=m0 /v ρd=ρ0/(1+0.01w0) 式中:ρ0一试样湿密度(g/cm3) m0一一湿土质量(g) V一一环刀体积(cm3 ) ρd一一试样干密度(g/cm3) w0一一含水率(%) 计算至0.01 g/cm3。 （六）操作注意事项 用环刀切取试样，应尽量防止扰动，为避免环刀下压时挤压四周土样，要边压 边削，直至土样伸出环刀，然后用刮土刀一次校平，严禁用刮土刀在土面上来回抹 平，如遇石子等其它杂物空洞要尽量避开，如环刀内有空洞需要补土。
整体教学方案设计
专业教研室主任：系、部主任：教学评控中心主任：
单元教学方案设计 授课地点: 2-205、2-605、1-106 授课时间: 9月日 1周 1节
课堂组织： 第一部分：对本专业介绍进而引入本课程（时间：…10…分钟） 首先自我介绍，进行点名，然后介绍建筑工程专业的特色，从业方向，主要接触哪些东西，进而引入本课程，对本课程的地位性质进行介绍。 第二部分：学习新内容（时间：…80…分钟） 【步骤一】宣布教学内容、目的（时间：5…分钟） 新课导入： 土力学与地基基础是一门理论性与实践相结合且专业技术性较强的专业课，通过对土力学和地基基础概念的解读引出本学科的发展简史和学习的内容、方法及目标。结合中外建筑在地基与基础工程上的实例，从不同方面阐述七重要性，激发雪上对本课程的学习热情。 教学内容： 模块0 绪论 教学目的： 1、要求对地基与基础有基本的认识，明确本课程的任务和特点及在本专业中的地位，举例说明地基与基础的重要性。 【步骤二】新内容的引入（时间：…5…分钟） （一）绪论 【步骤三】多媒体演示与换算演示（时间：…30…分钟） （一）土力学与地基基础发展简史的展示 【步骤四】学生互动训练（时间：…35…分钟） 让学生思考之前的知识，各自出一个题目，接下来等待抽取，学生之间可互相讨论。 【步骤五】小结（时间：…5…分钟） 根据学生练习中反馈的问题进行归纳小结，强调本项内容的教学重点与难点，加强学生对本节课内容的的理解。 课后练习与教师答疑： 利用所学相关知识，在课堂上换算。对于有疑问的地方,老师辅之于课后针对性的指导与辅导答疑。 专业教研室主任：系、部主任：教学评控中心主任：
《土力学》课程授课教案 课程编号：0333121331 课程中文/英文名称：土力学/Soil Mechanics 课程总学时/学分： 44学时/3学分 适用专业：建筑工程及道桥专业 一、课程地位 本课程是土木工程的一门专业必修课，其主要目的是使学生掌握土的物理性质及工程分 类，粘性土的矿物成分对性质影响，土得强度特性，土中应力和沉降计算，土压力计算方法和土坡稳定性分析，地基承载力的基本理论及计算，掌握室内几种常见的土木试验，了解土的动力特性和原位测试方法。通过本课程的学习，使学生对于土力学基本理论有深入了解， 能熟练操作常见的土木仪器，为以后的学习打下扎实的基础。 二、教材及主要参考资料 1．教材：高大钊主编.《土质学与土力学》（第三版）北京人民交通出版社. 2002 2．主要参考资料：洪毓康主编.《土质学与土力学》（第二版）北京人民交通出版社. 1993 1．考核方式：考试 2．成绩核定办法：卷面考试占80%，实验占10%，平时作业占10%。 五、授课方案
第一章土的物理性质及工程分类（4学时） 1．教学内容（2学时） 第一节土的三相组成 第二节土的颗粒特征 第三节土的三相比例指标 2．教学要求 （1）掌握土的三相比例指标的概念和计算方法，掌握土的三相组成； （2）熟悉粒度成分的表示方法：表格法、累计曲线法、三角坐标法，以及描述土的级配的指标：不均匀系数Cu, 曲率系数Cs （3）了解土的颗粒特征 3．教学重点、难点 重点：土的三相比例指标的概念和计算方法。 难点：三项比例指标的换标。 4．教学策略 要掌握三项比例指标换标这个难点，主要要教会学生绘制三相换标草图。 5．习题 1-1，1-2
土力学与基础工程 绪论 一、土力学与基础工程的研究对象 土是在第四纪地质历史时期地壳表层母岩经受强烈风化作用后所形成的大小不等的颗粒状堆积物，是覆盖于地壳最表面的一种松散的或松软的物质。土是由固体颗粒、液体水和气体组成的一种三相体。 土在地球表面分布极广，它与工程建设关系密切。在工程 建设中土被广泛用作各种建筑物的地基或材料，或构成建筑物 周围的环境或护层。在土层上修建工业厂房、民用住宅、涵管、 桥梁、码头等时，土是作为承受上述结构物荷载的地基；修筑 土质堤坝、路基等时，土由被用作建筑材料，在我国的边远和不发达地区，目前仍有大量的土木结构类型的农舍存在；土作为建筑环境和护层的情况，在工程地质学中已有论述，此处不再赘述。总而言之，土的性质对于工程建设的质量、性状等，具有直接而有重大的影响。 受建筑物影响的那部分（承受建筑物荷载的地层）地层称为地基。地基又分为：天然地基、人工地基两类。土的性质极其复杂。当地层条件较好、地基土的力学性能较好、能满足地基基础设计对地基的要求时，建筑物的基础被直接设置在天然地层上，这样的地基被称为天然地基；而当地层条件较差，地基土强度指标较低，无法满足地基基础设计对地基的承载力和变形要求时，常需要对基础底面以下一定深度范围内的地基土体进行加固或处理，这种部分经过人工改造的地基被称为人工地基。 与地基接触并传递荷载给地基的结构物称为基础。基础的结构形式很多，具体设计时应该选择既能适应上部结构、符合建筑物使用要求，又能满足地基强度和变形要求，经济合理、技术可行的基础结构方案。基础底面到地面的距离称为基础埋深。依据埋深不同，基础分为浅基础和深基础两大类。通常把埋置深度不大（一般不超过 5.0m）只需经过挖槽、排
《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： ✧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。 ✧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。 ✧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： ✧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： ✧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： ✧了解土的矿物成分。 ✧掌握土的粒组、颗粒级配概念。 ✧理解颗粒级配曲线的含义及Cu、Cc与级配好坏的关系。 ✧理解毛细水分类与原理，强弱结合水的概念和特性。 ✧掌握土的结构和构造划分。 重点： ✧土的粒组，颗粒级配的概念。 ✧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： ✧理解掌握三项基本指标的概念。了解基本实验方法。 ✧理解掌握六项换算指标的概念。 ✧了解和区别指标的常见值及工程应用。 ✧了解应用三相草图求解换算公式。 ✧记住有效重度与饱和重度关系公式。 重点： ✧9个指标的含义及区别。 ✧指标的工程应用。 ✧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： ✧掌握密实度的概念及各种密实度指标概念。 ✧了解各种指标的优缺点，适用范围及密实度划分结果。 重点： ✧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： ✧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义和实验方法。 ✧掌握塑性指数，液性指数概念含义及应用。 ✧掌握粘性土软硬状态的划分。 ✧了解粘性土灵敏度和触变性的概念。
第6章概述 地基勘察的目的在于以各种勘察手段和方法，调查研究和分析评价建筑场地和地基的工程地质条件，为设计和施工提供所需的工程地质资料。在工程实践中，有不经过调查研究而盲目进行地基基础设计和施工而造成严重工程事故的例子，但是，更常见的是勘察不详或分析结论有误，以致延误建设进度，浪费大量资金，甚至遗留后患。因此，地基勘察工作应该遵循基本建设程序走在设计和施工前面，采取必要的勘察手段和方法，提供准确无误的地基勘察报告。 地基勘察属于岩土工程(见绪言第三节末段)勘察的范畴，必须遵守国家标准《岩土工程勘察规范》(以下简称《勘察规范》)的有关规定，地基勘察是把工程地质学知识应用于实际的过程。在勘察中，从每一地质现象的观察开始，直到作出建筑场地的工程地质条件的结论，整个过程都离不开理论的指导。在掌握了土力学和地基基础理论的知识基础以及有关的工程地质知识上，本章主要介绍一般建筑场地和地基的勘察原则和任务、常用的勘察手段和方法以及勘察资料的整理和阅读。 认识场地的地质条件，分析它与建筑物之间的相互影响，这是地基勘察和评价的任务。建筑场地的工程地质条件一般包括：岩土的类型及其工程性质、地质构造、地形地貌、水文地质条件、不良地质现象和可资利用的天然建筑材料等。 对于不同地区，场地的工程地质条件可能有很大差别。以山区和平原为例，从岩土类型及其工程性质看，山区以基岩为主，岩性坚硬，力学性质较强，平原区则以土层为主，性质较弱，从地质构造看，山区基岩常有褶皱、断层和节理，而平原区则以各类土层相互组合成各种形态的层理构造为主。 由于两类地区的岩土类型、性质及地质构造的差异，其工程地质条件的其它因素也随之不同。山区地形地貌表现为高山低谷，崎岖不平，地下水以裂隙水为主，埋藏较深，泥石流、滑坡，岩体崩塌、岩溶、冲沟等不良地质现象常会出现。反之，平原区地形平坦，地貌变化不大，地下水埋藏较浅，而滑坡、崩塌则可见于阶地陡坎或河岸。 由于不同地区工程地质条件在性质上、主次关系配合上的不同，其勘察任务、勘察手段和评价内容也随之而异。针对工业与民用建筑的需要，本章着重系统介绍建筑物地基勘察的任务，内容和方法以及地基勘察报告。 §6.2 地基勘察的任务和内容 6.2.1 地基勘察与岩土工程等级的关系 地基勘察任务和内容的确定和勘察的详细程度与工作方法的选择，与建筑场地、地基岩土性质及建筑物条件有关。场地工程地质条件和地基岩土性质因地而异，建筑物的类型和重要性也各不相同，因而，地基勘察的任务和内容也因地、因建筑物而异。在地质条件复杂地区，对场地的地质构造、不良地质现象、地震烈度，特殊土类等必须查明其分布及危害程 度，因为这些是评价场地稳定性和地基承载力和地基变形的主要因素。在不良地质现发育或极软弱土层分布区，如果勘察不详或分析结论有误，对建筑物危害较大，因而勘察必须慎重。详尽。此外，勘察还与建筑物条件有关,《建筑地基基础设计规范》按结构破坏可能产生的后果的严重性，将建筑物分为三个安全等级(表6-1)。不同安全等级的建筑物对勘察工作的要求不同。 将岩土工程划分为三个等级。其中以一级岩土工程的自然条件最为复杂、技术要求的难度最高，工作环境最不利。现将划分的条件简要介绍如下： 1.场地条件：包括抗震设防烈度和可能发生的震害异常、不良地质作用的存在和人类对场地地质环境的破坏、地貌特征以及获得当地已有建筑经验和资料的可能性； 2.地基土质条件：指是否存在极软弱的或非均质的需要采取特别处理措施的地层，极不稳定的地基或需要进行专门分析和研究的特殊土类，对可借鉴的成功建筑经验是否仍需进行地基土的补充性验证工作; 3.工程条件；建筑物的安全等级、建筑类型(超高层建筑、公共建筑、工业厂房等)、建筑物的重要性(具有重大意义和影响的、或属于纪念性、艺术性、附属性或补充性的建筑物)、基础工程的特殊性(进行深基开挖、超长桩基、精密设备或有特殊工艺要求的基础、高填斜坡，高挡墙、基础托换或补强工程)。 岩土工程的等级划分(具体规定详见规范)，有利于对岩土工程各个工作环节按等级区别对待，确保工程质量和安全。因此它也是确定各个勘察阶段中的工作内容、方法以及详细程度所应遵循的准绳。 工业与民用建筑工程的设计分为场址选择、初步设计和施工图三个阶段。为了提供各设计阶段所需的工程地质资料，勘察工作也相应分为选址勘察、初步勘察和详细勘察三个阶段。对于地质条件复杂或有特殊施工要求的重大建筑物地基，尚应进行施工勘察，反之，对地质条件简单，面积不大的场地，其勘察阶
金山职业技术学院 《土力学与地基基础》课程标准 课程代码020116 020316 课程性质 B 课程类别专业模块课程 课程学分 4 总学时64 理论学时48 实践学时16 前导课程建筑材料、建筑力学后续课程工程项目管理、建筑工程监理 适用专业建筑工程管理、工程监理 制定人郭道远制定日期2014.9 审核人尹协玲 修订人修订日期审核人 签发人签发日期 一、课程定位 《土力学与地基基础》是建筑工程管理和工程监理专业高职类的一门重要专业课。其主要内容由两部分组成，即土力学和基础工程。在建筑工程中，由于地区差异、地质复杂，以及地基与基础设计施工的重要性，决定了本课程的重要地位。 该课程涉及到施工员、建造师等职业资格考试的内容，并且也是本专业“专升本”考试的主要考点和难点。通过这门课程的学习，应使学生能够具备相关施工技术岗位基本技术工作的能力，并应用这些知识来初步解决某些实际的工程问题，尤其应为本专业学生专升本统一考试积累理论知识。 二、课程目标 1．素质目标 （1）培养较好的职业道德、社会公德； （2）培养现代的文化模式——主体意识、超越意识、契约意识； （3）培养较强的学习能力、动手能力、合作能力、创业能力； （4）养成科学的工作模式，工作有思想性、建设性、整体性。 2．能力目标 （1）能初步识别常用的土类； （2）掌握建筑地基、基础在建筑施工中的具体做法；
（3）具备进行一般建筑基础设计的能力； （4）能熟悉常用建筑地基处理的方法； （5）能根据土力学相应计算公式，进行地基土的沉降计算，并与实时观测结果相比较。 3．知识目标 （1）了解工程地质勘察的一般知识； （2）了解土力学与地基基础的基本知识； （3）掌握土的物理性质与工程分类的知识； （4）掌握常用建筑地基、基础的基本知识； （5）掌握土压力与土坡的稳定性计算； （6）掌握土中应力与变形计算。 三、教学内容和要求 序号单元内容能力目标知识要求 建议学时 理论学时实践学时 1 土的物理与工程 性质的认知 （1）能计算土的 三相含量指标、 塑性指数和液性 指数 （2）能通过土工 试验确定土的基 本指标 （3）能够进行土 的工程分类 （1）掌握土的三 相组成和物理指 标计算的相关知 识 （2）理解粘性土 的物理状态和相 应指标 （3）掌握土的分 类及现场鉴别的 相关知识 6 2 2 土中的应力分布 与计算 （1）能够进行基 底压力的计算 （2）能够进行地 基土中自重应力 和附加应力计算 （3）正确理解自 重应力和附加应 （1）掌握地基中 土的自重应力、 基底压力和附加 应力的计算 （2）了解地基土 中自重应力、基 底压力和附加应 8
地基基础部分 1。土由哪几部分组成? 土是由岩石风化生成的松散沉积物，一般而言,土是由固体颗粒、液态水和空隙中的气体等三部分组成。 2。什么是粒径级配？粒径级配的分析方法主要有哪些？ 土中土粒组成，通常以土中各个粒组的相对含量（各粒组占土粒总质量的百分数)来表示，称为土的粒径级配。 对于粒径小于或等于60mm、大于0.075的土可用筛分法,而对于粒径小于0。075的土可用密度计法或移液管法分析。 3.什么是自由水、重力水和毛细水？ 自由水是存在于土粒表面电场范围以外的水,它可以分为重力水和毛细水。 重力水存在于地下水位一下的土骨架空隙中，受重力作用而移动，传递水压力并产生浮力。毛细水则存在于地下水位以上的孔隙中,土粒之间形成环状弯液面，弯液面与土粒接触处的表面张力反作用于土粒，成为毛细压力，这种力使土粒挤紧，因而具有微弱的粘聚力或称为毛细粘聚力。 4.什么是土的结构？土的主要结构型式有哪些? 土的结构主要是指土体中土粒的排列和联结形式，它主要分为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构三种基本类型。 5。土的物理性质指标有哪些？哪些是基本物理性质指标?哪些是换算指标? P6 6.熟练掌握土的各个物理性质指标的概念，并能够进行相互换算。 P7—8 7.无粘性土和粘性土的物理特征是什么？ 无粘性土一般指具有单粒结构的碎石土和砂土。天然状态下无粘性土具有不同的密实度.密实状态时，压缩小，强度高。疏松状态时,透水性高，强度低。 粘性土粒之间存在粘聚力而使土具有粘性。随含水率的变化可分别划分为固态、半固态、可塑及流动状态。 8。什么是相对密度？ P9 9.什么是界限含水量？什么是液限、塑限含水量？ 界限含水率:粘性土由一种状态转换到另一种状态的分界含水率； 液限：由流动状态转为可塑状态的界限含水率； 塑限：有可塑状态转为半固态的界限含水率; 缩限:由半固态转为固态的界限含水率。 10。什么是塑性指数和液性指数？他们各反映粘性土的什么性质？ P10 11。粗粒土和细粒土各采用什么指标进行定名? 粗粒土：粒径级配 细粒土:塑性指数
《土力学》教案 课次：第十六次 主要内容：极限承载力计算；地基承载力的确定；按《规范》法确定地基允许承载力；水平荷载作用下的地基承载力 重点内容：极限承载力计算；地基承载力的确定 教学方法：精讲启发式 作业：P238：第2题；第3题 §9.3 极限承载力计算 一、定义 地基的极限承载力（又称为极限荷载），是地基所能承受的基底压力的极限值，以 p表示。 u 目前，求解极限承载力的方法有两种。 1．按照极限平衡理论求解 根据静力平衡和极限平衡条件建立微分方程，根据边界条件求出地基达到极限平衡时各点的应力的精确解。 这一方法由于在求解时在数学上遇到很大的困难，仅能对某些边界条件比较简单的情况求得其解析解，故此法不常用。 2．按照假定滑动面方法求解 这种方法是先假定滑动面的形状，然后以滑动面所包围的土体作为隔离体，根据滑动土体的静力平衡条件求解极限荷载。 按这种方法得到的极限荷载公式比较简单，使用方便，目前在实践中应用较多。下面介绍几种著名的极限荷载公式。 179
180 一、普朗德尔解（1920年） 1．假设 （1）不考虑土的重力（无质量介质0=γ）； （2）条形基础（0/=l b ）； （3）置于地基表面（0=d ）； （4）假定基底光滑，无摩擦力。 2．计算公式 根据弹塑性极限平衡理论及上述假定条件，得出极限承载力计算公式为： c u cN p = 式中：c N ———承载力系数； ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣⎡-+=1)245(tan cot 2tan ϕϕϕπ e N c c ———土的粘聚力。 二、赖斯诺解（1924年） 赖斯诺在普朗德尔解的基础上，考虑了基础埋深d 的影响，将d q m γ=作为旁侧荷载，从而得到地基极限承载力公式为： q c u qN cN p += 式中：q N 、c N ———承载力系数； )2 45(tan 2tan ϕ ϕπ+ = e N q q ———旁侧荷载，d q m γ=； d ———埋深； m γ———埋深范围内土的平均重度。