《土力学基础工程》课程教学大纲

《土力学基础工程》课程教学大纲（精选9篇）

《土力学基础工程》课程教学大纲 篇1

一、课程的性质和任务

本课程包括土力学（专业基础课）和基础工程（专业课）两部分，是建筑工程类专业一门主要课程。它的理论性和实践性都很强。本课程的主要任务是：学习土力学的基本原理和概念，运用这些原理和概念，结合有关结构设计理论，分析和解决地基基础问题。

二、教学基本内容

（一）授课内容

绪论

土力学、地基及基础的概念。地基与基础在建筑工程中的重要性。本课程的内容、特点、要求和学习方法。本学科简史及发展方向。

第一章 工程地质概述

矿物与岩石的类型和特征。土的成因类型。不良地质条件。地下水的埋藏条件，土的渗透性，地下水对建筑工程的影响。

第二章 土的物理性质和地基土的工程分类

土的组成和特性，土的物理性质指标及换算。土的物理状态、特征指标。地基土的工程分类。

第三章 地基的应力和变形

土的自重应力。基底压力的简化计算。地基中附加压力的计算及分布规律。

土的变形特点。土的侧限压缩性。地基最终沉降量。

沉降与时间关系。

地基的容许变形值。

第四章 土的抗剪强度和地基承载力

土的抗剪强度。土的极限平衡条件。抗剪强度指标的测定及取值。影响抗剪强度指标的因素。

地基的临塑载荷、临界载荷、极限载荷。

确定地基承载力的方法。

第五章 土压力和土坡稳定

三种土压力的概念。静止土压力。

朗金土压力理论。库仑土压力理论。

挡土墙设计。

土坡稳定分析。

第六章 建筑场地的工程地质勘察

工程地质勘察的目的和内容。勘察方法。勘察报告的内容、阅读和使用。验槽。

第七章 浅基础的设计

浅基础的类型。基础埋置深度的选择。地基计算。基础底面尺寸的确定。刚性基础、扩展式基础的设计方法。柱下条形基础、十字交叉基础、墙下板式基础及箱形基础的设计要点。地基、基础、上部结构共同工作的基本概念。减轻不均匀沉降危害的措施。

第八章 桩基础及深基础

桩及桩基础的类型。单桩竖向承载力。群桩竖向承载力。桩基础的设计。

深基础简介：箱桩基础、大直径桩墩基础、深井、地下连续墙。

深基坑的护坡。

第九章 软弱地基的处理

软弱地基的特性。软弱地基处理方法简介。

第十章 地震区的地基基础

震级和烈度。地基基础的抗震验算。地基震害及抗震害措施。

第十一章 特殊土地基

湿陷性黄土地基。膨胀土地基。冻土地基。红粘土地基。

（二）土工试验

密度、含水量。

液限、塑限

固结试验。

直剪试验。

三、大纲说明

（一）本课程的基本要求

１、土力学是本课程的理论基础。要求掌握土力学中土的物理性质、地基应力、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。

２、根据建筑物的要求和地基勘察资料，会选择一般地基基础方案。

３、运用土力学的原理进行一般建筑的地基与基础设计。

（二）各章内容说明

绪论

建立土力学、地基、基础的基本概念。了解本课程的特点和在本专业中的地位。了解本学科的学习方法及发展概况。

第一章 工程地质概述

了解主要造岩矿物的物理性质，岩石的分类和主要特征；第四纪沉积物的类型、分布规律及特征；不良地质条件。掌握土的渗透规律。了解地下水对工程的影响。

第二章 土的物理性质和地基土的工程分类

重点：土的三项指标。土的物理特征和地基土的工程分类。

必须掌握土的物理性质指标的定义、测定、换算和应用。熟悉地基土的工程分类方法。

了解粒径级配对无粘性土性质的影响。

一般了解粘土矿物、水和离子的相互作用。

第三章 地基的应力和变形

重点：矩形和条形荷载面积下的附加应力计算。土的压缩性及其指标的确定。最终沉降量的计算。

熟练掌握土的自重应力计算，基底附加压力的计算。运用角点法计算地基中附加应力。用固结法试验测定土的压缩性指标，按分层总和法和《规范》（《建筑地基基础设计规范(GBJT-89)》，简称《规范》，下同）法计算最终沉降量。

能够正确使用教材的图表、计算附加应力。了解地基中附加应力分布规律和载荷试验确定变形模量的方法。

了解饱和土在固结过程中土的骨架和孔隙水对压力的分担作用及变形和时间的关系。

第四章 土的抗剪强度和地基承载力

重点：抗剪强度定律。土的极限平衡条件、抗剪强度指标的测定和取值方法。地基承载力的确定。

正确理解土的抗剪强度定律和极限平衡条件。掌握用直剪仪和三轴仪测定土抗剪强度指标的方法。正确理解排水条件对确定饱和粘性土抗剪强度指标的影响。

明确地基临塑载荷、临界载荷和极限载荷的意义及应用，对其计算公式推导过程只作一般了解。

熟练掌握用《规范》确定地基承载力的方法和步骤。

第五章 土压力和土坡稳定

重点：朗金土压力理论和库仑土压力理论。

正确理解三种土压力的概念，并应掌握静止土压力、主动土压力的计算方法（包括规范的方法）。

会设计重力式挡土墙，对其它类型挡土墙只作一般了解。

土坡稳定只介绍条分法。

第六章 建筑场地的工程地质勘察

学会阅读、使用工程地质勘察报告。

掌握验槽的方法及局部不均匀地基处理。

第七章 浅基础的设计

重点：常用的刚性基础、扩展基础的设计方法。

掌握浅基础的类型及适用条件；基础埋置深度的选择；基础底面尺寸的确定；软弱下卧层地基承载力的验算方法。

掌握刚性基础剖面尺寸确定及扩展基础的配筋计算。

对箱形基础、十字交叉基础、墙下板式基础只作一般了解。

第八章 桩基础及深基础

重点：单桩竖向承载力的确定和桩基础的设计。

了解桩基础的类型及适用条件。掌握确定单桩竖向承载力的方法。掌握桩基础的设计步骤和方法。

对深基础的几种型式和基坑护坡只作一般了解。

第九章 软弱地基的处理

了解软弱地基的特性及常用处理方法。

第十章 地震区的地基基础

了解震级、烈度的概念。

了解地基基础抗震验算。了解饱和土液化的概念。掌握饱和土液化判别方法及抗液化措施。

第十一章 特殊土地基

根据各教学班所在地区的特殊土的情况，选择有关内容进行面授，使学生了解该特殊土类的特性和相应的处理方法。

（三）习题课和课外习题

各教学班的辅导教师，对重点章节应适当安排习题课，并检查学生课外习题完成情况。

（四）土工试验

掌握所做试验的原理和方法，写出试验报告。

大纲中的密度、含水量试验，可结合液、塑限试验、直剪试验或固结试验进行。本课只做三次土工试验。

四、教学媒体及学时分配

１、本课程的主要教学媒体为文字教材（学习指导书、主教材）和音像教材等。

２、教学环节和时数分配

《土力学基础工程》课程教学大纲 篇2

一、优化教学内容

土力学的研究对象是松散介质, 即大家常见的土, 土的物理力学性质因其成因复杂, 所以与其他固体材料有明显差异。学生开始学习接触时总感到理论头绪多, 内容抽象枯燥, 计算复杂, 基本理论、基本概念难以理解掌握, 这是学生学习时普遍感到头痛的问题。同时, 该课程又和工程实际联系极为密切, 如何联系工程实际, 提高学生分析问题和解决问题的能力, 把基本理论、基本概念讲活、讲透、讲精, 又是该本课题组教师普遍关注的实际问题。针对上述问题, 并根据土木工程专业教学大纲对教学内容提出的基本要求, 本课题组积极参考其他优秀教材的精华, 针对学生的学习特点和接收能力, 对课程内容进行适当调整。淡化繁琐的理论公式推导, 强化基本概念和基本原理的理解, 突出分析思想和分析方法。教学内容紧密结合学科前沿和最新科研成果, 将课程组教师的相关科研成果引入教材体系, 调整更新课程内容, 拓展学生的知识面, 培养学生的独立思考和研究能力, 使学生的实践能力和应用能力得到加强。

二、改革教学方法

我们传统的教学方式还是以课堂讲授为主, 辅以习题、实验、实习等。老师一般按照教学大纲的规定把知识单调地灌输给学生, 教师教、学生学, 相互很少交流, 学生上课不感兴趣, 提不起精神。本课题研究的成果就是以学生为本, 十分重视土力学课堂教学改革, 以学生为主, 把学生融入课程建设的全过程。

1.调动学生学习积极性, 采用启发式教学。改变传统的课堂教学模式, 采用“教学互动”模式。在课堂上, 老师提出问题, 学生进行讨论, 最后由老师做出总结、评价的教学模式, 引导学生积极思维, 激发学生的求知欲望, 提高课堂教学质量与效率。老师在授课时, 同学若有疑问, 教师可以当时组织讨论, 而不是直接将答案告知学生。在课下答疑时间, 学生也可以提出问题, 与教师共同讨论。通过讨论和师生的交流, 使学生对一些抽象概念和原理加深了认识, 培养了学生的独立思考和分析问题的能力。另外, 老师在传授基本知识和概念时, 可以用日常生活中通俗易懂的语言来引导学生对抽象语言的理解。比如我们在讲授什么叫渗透力的概念时, 可以解释为在拥挤而流动的人群中, 我们站着不动, 会感到人流的拖曳了, 这就是所谓的渗透力;比如流网网格密集处表明该水力坡度大, 而该流道的流量往往由最密处控制。这正如堵车时, 由事故或堵塞处的车流量控制一样。这些教学方法提高了学生的参与性和兴趣性, 取得了良好的教学效果。

2.充分发挥教师在多媒体教学中的主导作用。在现代的多媒体教学中, 优秀的多媒体教学课件对我们课堂教学效果固然重要, 但电脑最终不能代替人脑, 多媒体教学只是教学手段, 不是课堂教学的最终目的。我们上课只简单地进行多媒体的一页页替换, 由过去的照本宣科变为现在的照屏幕宣科, 这样的课堂教学还是承袭落后的教学思想, 还是沿用陈旧的教学方法, 教学效果自然更差。教师在多媒体现代化教学中还应该十分重视教学设计, 就是根据教学目标和教学对象的特点, 充分运用电子教案的丰富的资料库, 合理选择和运用现代教学媒体, 把多媒体教学与传统教学相组合, 调动学生积极性, 让学生参与到教学中来, 形成合理的教学过程, 达到良好的教学效果。

三、实践教学

实践教学要紧随理论教学, 及时实训、加强应用, 通过实践性教学环节, 保证实践教学内容能以立体化的形式呈现给学生, 有利于学生融会贯通, 巩固所学知识, 提高实践能力, 加强综合能力。

1.现场教学。根据实际情况, 尽可能地安排与教学内容一致的现场教学, 采取工程实际与理论零距离接触的现场教学, 如现场原位载荷试验、标准贯入试验及各种工程质量检测等, 实现产学结合, 培养学生的工程意识和安全施工意识。在没有条件进行现场教学的情况下, 通过制作的各种工程实践课件, 采取多媒体辅助教学为学生提供实训环境。

2.课程设计。课程设计是高等教育中一直强调和重视的教学实践环节, 通过基础工程的课程设计, 培养学生对所学知识的综合应用能力和独立工作能力。比如, 进行天然地基上浅基础设计 (柱下单独基础或墙下条形基础) , 在教师指导下, 学生自己根据课堂讲授的基本知识查阅相关的规范、规程、手册和工具书, 独立完成设计计算书和基础施工图。通过课程设计学生能全面掌握基础工程设计内容和过程, 提高独立分析和解决实际工程设计问题的能力, 为今后的工作打下基础。

《土力学基础工程》课程教学大纲 篇3

关键词：土力学与基础工程；考核机制；岩土结构设计；改革创新

中图分类号：G42 文献标识码：A

《土力学与基础工程》包括土力学与基础工程，是土木工程专业的一门主干课程。其涉及工程地质、流体力学、材料力学、弹塑性力学和工程施工等学科领域，内容广泛，综合性、理论性和实践性很强。高等学校开设此课程的目的是为土木工程专业的学生构筑工程基础理论框架，以提高分析与解决实际工程问题的能力。而本课程教学效果的优劣直接影响大学生理论素养与实践能力。因此，分析研究《土力学与基础工程》课程中存在的问题，探究课程的改革与建设的具体方法是专业基础课程建设的关键所在。本论文针对该课程在教学中出现的问题，结合专业特点，以分析解决实际工程问题为导向，改革教学内容，注重实践教学过程，提出创新性教学改革思路。

一、《土力学与基础工程》课程教学中存在的主要问题

（一）现有教学效果让学生对土的基本性质理解不够深入

土作为该课程的主要研究对象，其自身特性决定了力学性能的好坏而影响基础工程的稳定性与耐久性。由于学生缺乏对土基本构成的空间结构及时间演变的理解，教学过程中又以课本教条式讲解为主，土的宏观微观结构很难做到形象化、具体化。且土中水的存在状态仅从理论抽象层次讲解很难剖析清楚而让学生深刻理解，故学生在学习土中水分物理化学性质中存在很大疑惑。

除了教师板书授课外，网络教学手段也大范围应用到该课程的教学中，但是现有网络手段单一，大多由简要文字和静态图片组成，缺乏动态感。师生缺乏互动交流意识，学生感觉课堂教学枯燥，导致学习中缺乏积极性，从而课堂教学质量得不到保证。

（二）重视理论基础学习而轻视实践课教学环节

本课程是一门以实践应用学科，理论教学学时一般为64学时，而试验课学时只有8-12学时。教学过程主要以教师讲解为主，学生动手做试验时间非常有限，造成实践环节与理论学习脱节，进而造成教学效果差。

土力学中土的基本物理试验与力学试验较多，而且室内试验的首要条件是试样制做。土样的制作是一个相对漫长的过程，包括烘干、碾碎、过筛、搅拌、密封、压样等环节，而少学时的实践环节很难让学生系统学习制样过程。仅从教师讲解或课本学习去了解制样过程是完全掌握不了制样技能的，这也从一个侧面反应了该课程实践教学环节的尴尬情况。从本人所带该课程实践考核与理论考核两方面的成绩对比分析可以发现，理论环节的学习成绩明显好于实践环节。在实践考核中高于80分的人数远小于理论考核的人数（图1）。所以现有实践环节所占比例小反应出了学生动手能力差，试验分析报告质量低的问题。

（三）教学内容更新慢，缺乏针对性，不能适应专业人才的培养要求

近些年，我国在工程地质勘察，室内试验以及现场土工试验、地基处理、新设备、新材料及工艺的研究和应用取得了重大进展。而教学课程内容的更新与学科的发展速度相比存在滞后性，现有课本的教学内容很难让学生了解到基础工程领域的新理论、新技术。还有大多教材编写注重理论，缺乏基础理论与工程实践的具体结合。诸如课本中工程实例大多都是几十年以前的工程基础事故或地基处理技术，故现有先进的处理方法或技术很难以具体工程呈现出来。

（四）学生成绩考核机制存在不合理性

学生最终成绩一般由期末成绩、平时成绩、实践成绩三项组成。对于期末考试中存在的问题是试题过于死板，没有一定比例的主观思考题。除了理论计算外，其余的都是客观简单题，答案就是课本中陈列的。这样不会激发学生思考问题的能力，过于教条。平时成绩由考勤和平时作业组成，而没有体现学生自主学习能力的考察的作业。

二、教学内容的整合

（一）理论教学内容

理论学习是该门课程的基础，但是内容众多让不同土木工程专业的学习缺乏针对性，故对知识结构体系部分应该整合为主要增加前沿性理论成果，针对具体专业方向有不同侧重点，减除陈旧、现代工程问题中很难出现的内容。故对现有内容进行调整，土的基本性质与工程分类该章不变。将土渗透、压密、固结、有效应力原理与抗剪强度整合为土的基本力学性质，将土的应力、土压力、变形计算内容统归纳为土的弹性本构，因为土应力与土压力均为应力问题，对于本科生教学，应力应变归属土的弹性本构范畴。将地基沉降、承载力与边坡稳定性分析合并为地基与边坡稳定性分析一章，浅基础设计作为一章，将桩基础与沉井基础合并为深基础一章，基坑工程与支护工程作为一章、区域性地基与地基处理合并为特殊土及地基处理一章。这样将原有内容从12章整合为9章。删减整合会使该课程的教学内容进一步系统化，讓学生更加易于理解和掌握。

（二）实践教学内容

目前实践教学内容主要体现在以室内试验为主，通过学生做实验的方式掌握土的相关力学性质。应在试验教学环节中加入工程背景介绍与讨论部分，让学生更加清楚试验内容可以分析哪些实际工程问题。讨论环节应着重分析力学参数变化的影响因素，以及通过室内试验如何更好的反应土的天然性质。

除了试验部分，教师可提供某个问题较为具体的研究内容，让学生参与讨论，培养其解决问题的能力，并鼓励学生通过自主试验的方式拓阔思维，提高实践能力。

三、教学手段的创新

（一）网络教学的灵活应用

随着我国土力学与基础工程的发展，课堂教学内容不断增加，非常有必要借助多媒体和网络改革传统的教学方法。网络的形象性、趣味性、直观性和广泛性等特点能够让学生更全面的了解土的相关特性。就工程应用来说，大量工程案例用图片或动画形式呈现在课堂上会让学生影响深刻，并能展现工程修筑或破坏的动态过程。

还有，对于土的渗透特性，口头讲解水分的流动状态很难让学生建立空间模型，但用flash制作动画，通过动画演示，水分在孔隙中怎么流动会非常形象地呈现在学生面前。乃至渗透破坏、土的固结等过程网络都能够帮助学生在感觉与思维之间建立其桥梁来实现他们从直接感觉到抽象思维的过度，不仅让教学内容呈现丰富多彩，还让学生兴趣倍增，教学效果大大提高。

（二）利用科研成果提高教学质量

作为高校教师，不仅要做好教学工作，还要做好科学研究。科研工作可以促进教学发展。笔者从事冻土工程研究，通过对土中水分相变过程研究，探究了土中水分冻结机理。可将此研究成果应用到土的三相组成中作为拓展内容，让学生对土中水的存在状态理解更为深刻。

图2为土中水分冻结研究。图2a是在降温环境中土中温度曲线，可以看出当土体温度达到零度时，水分不会冻结，只有达到结晶中心时才会形成冰核。此阶段为水分冷缩阶段（图2b）。当水分开始冻结时，先是重力水冻结，此时会发生大量冰水相变，温度主要集中在0—-4℃。其次为毛细水冻结主要发生在-4℃—-15℃温度阶段，毛细水含水量变化明显小于重力水含量变化。由于毛细水主要存在小孔隙中，而相比存在大孔隙中的重力水而言，本身含量要小很多。最后为弱结合水的冻结，主要发生在-15℃以下，该阶段含水量变化非常小。而强结合水的冻结现有降温设备很难实现，因为其性质非常稳定。

（三）注重学生思考问题及学习方法的培养

本教学课程除了传授学生专业基础知识以及试验操作技能，更重要的是要培养学生思考分析问题的方法，乃至解决问题的能力。教师主要作用就是引导学生多思考。例如“管涌现象”，结合实际工程，采用启发式的教学方法。引导学生思考什么类型的土会发生此现象，为什么？从管涌现象出发总结出其特点，然后针对土体自身特点进行分析，引出管涌易发生的土类及条件。

四、总结

土力学与基础工程的教学既离不开理论基础知识，也离不开工程实践。土力学基础理论的夯实可为工程问题提供数学模型，让问题简单化和清晰化，呈现出规律性。但是实际工程往往存在复杂性，理论模型往往不能够准确反应实际情况，故在教学过程中要注重工程实践环节。在该课程中适当加入工程实践活动或课外工程设计活动，开拓学生视野并为其提供创新平台。

在改革创新的新時代，教师作为教学的主体要提高自身素质，要具备系统的理论和实践素质，并能够将自身科研成果灵活运用到教学中，引发学生积极思考，提升创新意识，以培养出符合新时期国家需要的专业技术人才。

参考文献：

[1]赵明华.土力学与基础工程[M]. 武汉：武汉理工大学，2014.

土力学课程简介 篇4

课程名称（中、英文）：土力学Soil Mechanics

课程号（代码）：30606430

课程类别：必修课

学时：64学分：4

先修课程：理论力学、材料力学、结构力学、弹性理论、工程地质及水文地质学、水力学等。简介：

《土力学》课程是土木、水利工程专业的一门专业基础课程。它以土为研究对象，研究土的基本物理性质以及土体受力后，其应力、变形、强度和稳定性的科学。本门课程的主要内容包括：土的物理性质、物理状态及工程分类；土体中的应力及有效应力原理；土的渗透性和渗透稳定问题；土的压缩性及地基变形计算；土的剪切特性及本构关系；填土的压实特性和力学性质；土压力的基本理论和计算方法；土坡的稳定性分析；地基承载力的确定和计算方法；土的动力性质；桩基础的设计计算；地基设计和地基处理简介。

《土力学》的研究对象复杂多变，研究内容和涉及的学科范围广泛，它以多种课程为先修课程，例如物理、化学、理论力学、材料力学、结构力学、弹性理论、工程地质及水文地质学、水力学等。土力学理论通常都应用一些土的物理力学指标和参数，这些参数的数值对于理论解答的影响往往大于理论本身的精确性，因此，必须对这些指标和参数有正确的理解和确定方法。土力学中的公式和计算方法，绝大多数都是半理论和半经验的混合产物，是一门实践性很强的科学，做到理论和实践相结合是学好土力学的关键。

教材：

杨进良主编．土力学（第二版）．北京：中国水利水电出版社，2000．

主要参考资料：

1.龚晓南主编．土力学．北京：中国建筑工业出版社，2002.6．

土力学与岩土工程师学习心得 篇5

这次参加2010年贵州省注册岩土工程师继续教育学习，由高大钊先生根据他的新著《土力学与岩土工程师》所作的讲学，使我对高大钊先生、岩土工程以及土力学有了更深的认识。高大钊先生近年在网上十分活跃，针对网友们的提问，选取岩土工程中的典型问题和主要问题作了详尽的解答，并整理汇编成此书。高大钊先生是国内知名的土力学学者，他的观点具有代表性和权威性。他的讲学内容涉及了我国岩土工程现状的方方面面，从我国的岩土工程体制到勘察设计体制；我国的技术标准体系到岩土工程人才培养；从土力学的基本理论到工程实践都作了精彩的讲述，无疑也代表了我国岩土工程从政策、理论基础到工程运用的现状，很值得研究和讨论。由于高大钊先生讲学所涉及的内容太多，含义深刻，我的学后感想和认识也颇多，不可能一一述及，只能择其主要简述之，如有不当，欢迎批评指正，更欢迎就所涉及的问题进行讨论。

一、令我感到特别高兴的是，高大钊先生对岩土工程所做的新定义：岩土工程=地质+土木工程。地质学在岩土工程中的地位，终于得到了承认和肯定。据我所知，这一定义是前所未有的、实事求是的。此前在业界中常常把岩土工程等同与土木工程，岩土工程=土力学+岩体力学。甚至有人在论坛上公开提出，岩土工程就是土木工程，土木是主要的，岩土则是次要的，附属的。这一观点在我国一直盛行至今，严重阻碍了我国岩土工程学科从理论到实践的健康发展。但是，按照传统的岩土工程观点，许多岩土工程问题从理论到实践都找不到正确的答案和最佳解决方案。以致从上个世纪90年代开始，就不断有学者对此提出质疑。致使人们不得不去思考：这是为什么？问题究竟出在哪里？于是开始引导我们进入了岩土工程的新旅程，许多国内有名的专家学者也早就开始进行新的思考。例如，早在1979年12月黄文熙先生在为《岩土工程学报》写的创刊词“为积极开展岩土工程学的研究而努力”中就提出“出版岩土工程学报的目的，就是为了充分发扬学术民主，开展学术交流，促进岩土工程这门科学技术的发展，从而使我国尽快改变目前的落后面貌，赶上国际先进水平”。

高先生是一位智者，也是一位唯物主义者。他并不因为自己是研究土力学的学者，而偏颇、袒护、忽视土力学的弱点和存在问题，而是以科学的态度去对待和认识问题。他在《土力学与岩土工程师》一书中，专门谈到了“土力学的信心危机”，同时还写道“土力学是一门特殊材料的力学，是用力学的方法来研究土的力学行为的科学，由于土是特殊的材料，它的性质不仅与其成因、成分有关，而且与土的应力历史有关，而这些因素都与地质条件有着密切的关系。”

高先生对岩土工程的新定义告诉我们，岩土工程是以地质学为基础去解决岩土木程问题。或者说：用地质学的观点去认识和解决土木工程中遇到的的地质问题。可见，高先生对岩土工程的新认识是正确的、实事求是的，与我提倡的用沉积相、成岩作用和成土作用技术方法，结合土力学的一些成果，去研究和解决岩土工程问题的观点并不矛盾。我们的观点是具有互补性的。

高先生接着又说“因此，土力学并不是一门纯力学，不能单靠计算解决问题。”但我们有不少的同行却沉迷于计算，整天忙于去寻求一些计算问题的答案，而忽视地质这个基础，甚至还有一些同仁走入了喜好用数值计算去寻求成功的歧途。

我认为问题的的根本关键就是，土力学必须根植于地质学的基础之上，否则“皮之不存毛将安附焉”。

二、在前一次注册岩土工程师继续教育学习课本《岩土工程设计安全度》一书中就明确地指出：“岩土工程还是一门不严密、不完善、不够成熟的科学技术。”并且提出了传统岩土工程学所面对的重要问题：

“

1、岩土结构的不确定性：以岩体为例。自然界的岩石，不仅强度和模量多种多样，差别悬殊，而且还有各种各样的裂隙存在。

2、岩土参数的不确定性：不仅指标的变异性大，而且即使是同一种土，同一种岩石，其性能指标也随位置的不同而变化。

3、孔隙水和孔隙水压力的多变性：无论岩石中的裂隙岩溶水还是土中的孔隙水，其水位或压力水头都是变化的要摸清其规律有时是非常困难的。

4、地质作用和地质演化的复杂性：地质历史可以不予考虑，正在和可能形成的与工程有关的地质作用还是必须面对。实际工程问题一般还是根据观察、测试、地质演化规律作出判断，工程师的经验起着决定性的作用。

5、计算模式的不确定性：学术界虽然提出了理论上比较完善的计算方法，但由于其计算参数难以准确测试和工程经验不足，反而不如简易计算方法加经验修正方便、更切合实际。”

最后总结了目前处理岩土工程问题的方法是：

“

6、理论导向和经验判断：刘建航院士提出的“理论导向，经验判断，实测定量”十二个字，切中要害，生动地反映了岩土工程设计的特点，也是岩土工程设计经验简洁而准确的概括，值得提倡。”

我个人认为，在目前的岩土工程学中产生的上述问题的根源就在于：没有以地质学为基础去解决土工工程问题。没有用地质学的观点去认识和解决土木工程中遇到的的地质问题。

地质学的形成时期是公元1750～公元1840年。早于土力学近200年，其成熟度显然高于土力学很多。还有一个事实应该引起我们注意，那就是在土力学中赫赫有名的大师们，他们创建了许多土力学公式，但是他们中间有哪一个是学地质学或懂地质学的?好像没有，有的甚至还不是搞土木建筑专业的。离开了地质学这个基础，所创立的公式，其实用性自然就可想而知了。我想也许这就是土力学存在问题的基本所在。

我们再从有关词典和术语标准对地质学、土力学、岩体力学的定义

地质学：一门研究地球的科学。主要研究地壳的组成物质、各种地质作用以及地球的形成和发展的历史及其在国民经济建设中的应用等。

土力学：研究土的物理、化学和力学性质及土体在荷载、水、温度等外界因素作用下工程性状的应用科学。

岩体力学：研究岩石的物理性质和岩体在环境及荷载的作用下的力学性状的应用科学。从上不难看出，地质学的研究着眼于地壳物质的“形成和发展的历史及其在国民经济建设中的应用等。”而土力学和岩体力学则着眼于岩石与土的性质和工程性状，而不问其来源。一个从其发生和发展的全过程去研究它的应用；一个则只看他的现状，而不去探求其现状的来源就去研究它的应用，成为无根之木、无源之水。后者舍本弃源的研究方法正是产生上述种种问题的根源和症结所在。然而，地质学一直偏重于矿产地质—岩石地质的研究，忽略了土体地质的研究，不能不说是一个重要的遗憾！

实践证明，沉积相和成岩作用加上历史地质学、构造地质学等地质科学是才研究岩石地层的最有效的技术方法，从岩石的形成和发展过程去认识探求岩石地层的现有特性，无疑才是研究岩石地层现有工程特性的正确技术方法。

三、由于地质学忽略了土体地质的研究，岩土工程也没有从土体的形成和发展过程去认识和探求土质地基的现有特性，使得我们对于土体现有工程特性的认识一直处于模糊、破碎阶段，这是我们科学研究中的重大缺陷。

值得庆幸的是，随着科学研究手段的不断进步和创新，对我们研究土体的微观世界提供了有力的支持，随之，一门新兴的学科——成土作用研究，也逐渐引起了学界的重视和参与。我个人认为，成土作用研究才是我们认识和研究土体工程性质的正确技术方法。

运用沉积相和成岩作用加上历史地质学、构造地质学、成土作用的研究方法去探求岩石与土体工程性质的本质，从而解决土木工程中所遇到的地质问题，使之服务于土木工程建设的需要，这是高大钊先生“地质+土木工程”的精髓所在，也是我们的努力方向。

四、关于我国当前的岩土工程体制，我个人认为有太多的问题和诟病，这牵涉到我国的管理体制和经济体制现状，与整个大气候密切相关，十分复杂困难，这是绝非通过简单的讨论和意见就可以解决的国家重大问题，但现状和后果的确十分严重，如果不采取果断有效的政策措施，将严重的损害我国的国民经济建设，令人十分堪忧，仅此而已。

《土力学基础工程》课程教学大纲 篇6

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。教学重点与难点：

教学重点: 土力学与地基基础的基本概念 教学难点：地基基础埋深等概念的理解上 教学方法：课堂讲授法、多媒体教学法 教学时间：2课时 教学内容：

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）（埋置深度不大，一般5 m）。埋深较小。

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。

二、重要性：

地基和基础是建筑物的根本，又位于地面以下，属地下隐蔽工程。它的勘察、设

-１-计以及施工质量的好坏，直接影响建筑物的安全，一旦发生质量事故，补救与处理都很困难，甚至不可挽救。

三、与土有关的工程问题

（一）变形问题

1、意大利比萨斜塔

意大利比萨斜塔

举世闻名的意大利比萨斜塔就是一个典型实例。因地基土层强度差，塔基的基础深度不够，再加上用大理石砌筑，塔身非常重，1.42万吨。500多年来以每年倾斜1cm的速度增加，比萨斜塔向南倾斜，塔顶离开垂直线的水平距离已达5．27m，比萨塔的倾斜归因于它的地基不均匀沉降。

2、苏州市虎丘塔：

虎丘塔位于苏州市西北虎丘公园山顶，原名云岩寺塔，落成于宋太祖建隆二年（公元961年），距今已有1000多年悠久历史。

1980年6月虎丘塔现场调查，当时由于全塔向东北方向严重倾斜，不仅塔顶离中心线已达2．31m，而且底层塔身发生不少裂缝，成为危险建筑而封闭、停止开放。

虎丘塔地基为人工地基，由大块石组成，块石最大粒径达1000mm。人工块石填土层厚1－2m，西南薄，东北厚。下为粉质粘土，呈可塑至软塑状态，也是西南薄，东北厚。塔倾斜后，使东北部位应力集中，超过砖体抗压强度而压裂。

3、上海锦江饭店

1954年兴建的上海工业展览馆中央大厅，因地基约有14m厚的淤泥质软粘土，尽管采用了7.27m的箱形基础，建成后当年就下沉600mm。1957年6月展览馆中央大厅四角的沉降最大达1465.5mm，最小沉降量为1228mm。1957年7月，经苏联专家及清华大学陈希哲教授、陈梁生教授的观察、分析，认为对裂缝修补后可以继续使用(均匀沉降)。

（二）强度问题

1、加拿大特朗斯康谷仓

加拿大特朗斯康谷仓严重倾倒，是地基整体滑动强度破坏的典型工程实例。

1941年建成的加拿大特朗斯康谷仓，由于事前不了解基础下埋藏厚达16 m的软粘土层，初次贮存谷物时，就倒塌了，地基发生了整体滑动，建筑物失稳，好在谷仓整体性强，谷仓完好无损，事后在主体结构下做了70多个支承在基岩上的砼墩，用了388个500KN的千斤顶，才将谷仓扶下，但其标高比原来降低了4m。

（三）渗透问题

1963年，意大利265m高的瓦昂拱坝上游托克 山左岸发生大规模的滑坡，滑坡体从大坝附近的上游扩展长达1800m，并横跨峡谷滑移300－400m，估计有2－3亿立方米的岩块滑入水库，冲到对岸形成100－150m高的岩堆，致使库水漫过坝顶，冲毁了下游的朗格罗尼镇，死亡约2500人，但大坝却未遭破坏。

我国连云港码头的抛石棱体，1974年发生多次滑坡。1998年长江全流域特大洪水时，万里长江堤防经受了严峻的考验，一些地方的大堤垮塌，大堤地基发生严重管涌，洪水淹没了大片土地，人民生命财产遭受巨大的威胁。仅湖北省沿江段就查出4974处险情，其中重点险情540处中，有320处属地基险情；溃口性险情34处中，除3处是涵闸险情外，其余都是地基和堤身的险情。1998年长江全流域特大洪水时，万里长江堤防经受了严峻的考验，一些地方的大堤垮塌，大堤地基发生严重管涌，洪水淹没了大片土地，人民生命财产遭受巨大的威胁。仅湖 北省沿江段就查出4974处险情，其中重点险情540处中，有320处属地基险情；溃口性险情34处中，除3处是涵闸险情外，其余都是地基和堤身的险情。

四、土力学研究内容与学习建议

1、土力学的主要内容有以下几部分内容：

一是土的基本性质，包括物理性质和力学性质；

二是土体受力后的变形与稳定性问题；

三是工程应用的要求和措施，主要是地基设计与处理等。

四是掌握天然地基上一般浅基础的简单设计方法或验算方法

五能正确的使用《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）

2、学习建议

土力学的学习包括理论、试验和经验。

理论学习：掌握理论公式的意义和应用条件，明确理论的假定条件，掌握理论的适用范围；

试验：了解土的物理性质和力学性质的基本手段，重点掌握基本的土工试验技术，尽可能多动手操作，从实践中获取知识，积累经验；

经验在工程应用中是必不可少的，工程技术人员要不断从实践中总结经验，以便能切合实际地解决工程实际问题。

五、土力学发展历史

土力学是利用力学知识和土工试验技术来研究土的强度、变形及其规律等的一门科学。它既是一门古老的工程技术，也是一门年轻的应用科学。古人兴建的大型水利工程、宫殿、庙宇、堤坝、大运河、桥梁等，都为本学科的发展积累了丰富的经验，奠定了古典土力学的基础。然而，这些仅限于工程实践经验，未能形成系统的理论。土力学的系统理论始于18世纪兴起工业革命的欧洲。经过17、18世纪很多学者的研究，初步奠定了土力学的理论基础。但直到1925年美国著名科学家、土力学奠基人太沙基归纳前人的成就，发表了《土力学 》一书，比较系统地介绍了土力学的基本内容，土力学才成为一门独立的学科。20世纪60年代后期，由于计算机的出现、计算方法的改进与测度技术的发愤以及本构模型的建立等，以迎来了土力学发展的新时期。现代土力学主要表现为一个模型（即本构模型）、三个理论（即非饱和土的固结理论、液化破坏理论和逐渐破坏理论）、四个分支（即理论土力学、计算土力学、实验土力学和应用土力学）。其中，理论土力学是龙头，计算土力学 是筋脉，实验土力学 是基础，应用土力学是动力。未来人类的发展将面对资源与环境以人类生存的挑战，更多的岩土工程问题需要解决，青年学生作为祖国的栋梁，将要肩负起历史的重任。

教学小结：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。

作业：预习下节内容。

第二章 工程地质基本知识

教学目的：

1.了解地质作用的概念、地质年代的概念。2.理解第四纪沉积物类型及其工程特点。

3.了解地下水的埋藏条件；理解土的渗透性、渗流力、流土、管涌等概念。教学重点与难点：

教学重点: 土的定义和地下水的分类 教学难点:地质相对年代的划分。

教学方法：课堂讲授法、多媒体教学法 教学时间：2课时 教学内容：

一、概述

（一）地质作用

建筑场地的地形、地貌和组成物质（土与岩石）的成分、分布厚度及特性取决于地质作用。

构成天然地基的物质是地壳中的岩石和土。地壳厚度为30~80km，它的物质、形态和内部构造是在不断地改造和演变的。导致地壳成分变化和构造变化的作用，称为地质作用，可分为内力地质作用和外力地质作用。1.内力地质作用 一般认为是，由于地球自转产生的旋转能和放射性元素蜕变产生的热能等引起地壳物质成分、内部构造以及地表形态发生变化的地质作用。如岩浆活动、地壳运动（构造运动）和变质作用。2.外力地质作用

由太阳辐射能和地球重力位能引起。如昼夜和季节气温变化，雨雪、山洪、河流、冰川、风及生物等对母岩产生的风化、剥蚀、搬运与沉积作用。

（二）地质年代

土与岩石的性质与其生成的地质年代有关。一般说来，生成年代越久，土与岩石的工程性质越好。

地质年代是指地壳发展历史与地壳运动、沉积环境及生物演化相应的时代段落。地球形成至今大约有60亿年的历史，在这漫长的地质年代里，地壳经历了一系列复杂的演变过程，形成了各种类型的地质构造和地貌以及复杂多样的岩石和土。

二、第四纪沉积物

通常所说的土为新生代第四纪更新世（距今约100万年），更新世又分为早更新世（Q1）、中更新世（Q2）、晚更新世（Q3），其后为全新世（Q4）。

地表的岩石经风化，剥蚀成岩屑，又经搬运、沉积而成的沉积物，年代不长，未经压紧硬结成岩石之前，呈松散状态，称为第四纪沉积物，即土。根据搬运和沉积的情况不同，可分为以下几种类型：

残积层、坡积层、洪积层、冲积层、海相沉积层、湖沼沉积层。

不同成因类型的第四纪沉积物，各具有一定的分布规律和工程地质特性。

（一）残积物

定义：残留在原地未被搬运的那一部分原岩风化产物。

特点：颗粒未被磨圆或分选，多为棱角状粗颗粒土。残积物与基岩之间没有明显界限，通常经过一个基岩风化带而直接过渡到新鲜岩石，其矿物成分很大程度上与下卧基岩一致。

分布：残积物主要分布在岩石出露地表，经受强烈风化作用的山

区、丘陵地带与剥蚀平原。

由于残积物没有层理构造，裂隙多，均质性很差，作为建筑物地基应注意不均匀沉降和土坡稳定性问题。

（二）坡积物 定义：雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地冲刷剥蚀、顺着斜坡向下 移动、沉积在较平缓的山坡上而形成的沉积物。特点：自上而下呈现由粗而细的分选现象。其矿物成分与下卧基岩没有直接关系。由于坡积物形成于山坡，常常发生沿下卧基岩倾斜面滑动；还由于组成物质粗细颗粒混杂，土质不均，厚度变化大。新近堆积物土质疏松，压缩性较大。

（三）洪积层

定义：由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流，具有很大的剥蚀、搬运能力。它冲刷地表，挟带着大量碎屑物质堆积于山谷冲口或山前倾斜平原而形成洪积层。

特点:离山渐远，颗粒变细，分布范围逐渐扩大。其地貌特征是靠山近处窄而陡，离山远处宽而缓，形如锥体，故称为洪积锥（扇）。由相邻沟谷口的洪积扇组成洪积扇群。

（四）冲积层 定义：冲积物是河流流水的地质作用将两岸基岩及其上部覆盖的坡积、洪积物剥蚀后搬运沉积在河流坡降平缓地带形成的沉积物。特点：呈现明显的层理构造。由于搬运作用显著，碎屑物质由带棱角颗粒经滚磨、碰撞逐渐形成亚圆或圆形颗粒，其搬运距离越长，则沉积物质越细。典型的冲积物是形成于河谷内的沉积物，可分为平原河谷冲积层和山区河谷冲积层等。

三、地下水

地下水：存在于地面下土和岩石的孔隙、裂隙或溶洞中的水。

建筑场地的水文地质条件主要包括地下水的埋藏条件，地下水位及其动态变化，地下水化学成分及其对混凝土的腐蚀性等。

（一）地下水分类

按埋藏条件不同，分为三类：

1.上层滞水：地表水下渗积聚在局部透水性小的黏性土隔水层上的水。为雨水补给，有季节性。

2.潜水：埋藏在地表以下第一个连续分布的稳定隔水层以上，具有自由水面的重力水。为雨水、河水补给，水位有季节性变化。一般埋藏在第四纪沉积层及基岩的风化层中。水面标高称为地下水位。

3.承压水：埋藏在两个连续分布的隔水层之间，完全充满的有压地下水。通常存在于卵石层中，承受一定的静水压力。其埋藏区与地表补给区不一致。因此，承压水的动态变化受局部气候因素影响不明显。

（二）地下水对工程的影响

1.基础埋深：通常设计基础埋深D应小于地下水位深度 hw。

2.施工排水：当地下水位高，基础埋深D大于地下水位深度时，基槽开挖与基础施工必须进行排水。中小工程可以采用挖排水沟与集水井排水；重大工程应采用井点降低地下水位法。

3.地下水位升降：湿陷性黄土、膨胀土遇水时；地下水位大幅下降时。4.地下室防水。

5.地下水水质侵蚀性。6.空心结构物浮起。7.承压水冲破基槽。

（三）土的渗透性 1.土的渗透性概念

地下水通过土颗粒之间的孔隙流动，土体可被水透过的性质称为土的透水性。它表明水通过孔隙的难易程度。

工程应用：工程设计中，计算地基沉降速率，或地下水位以下施工需计算地下水的涌水量，选择排水措施等均应用渗透性指标。2.土的渗透性规律

（1）渗透实验与达西定律

法国学者达西（Darcy,H.）1856年做砂土的渗透实验，发现达西定律。

Q/t=q=kFh/L=kFi

v=k × i q——单位时间内通过砂层渗流出的水量；

i=h/L——水力坡降；

v ——渗透速度，cm/s；

k—— 土的渗透系数，cm/s。影响土渗透性因素： 1）土孔隙大小。

2）土粒的大小、形状、级配以及颗粒的排列和土的结构等。3）地下水温度、密度及其粘滞性（即内摩阻力）。4）地下水的饱和度。3.动水力GD（kN/m3）

动水力：水流动时，水对单位体积土的骨架作用的力。是水流对土体施加的体积力。与水流受到土骨架的阻力大小相等而方向相反。静水力：静水作用在水下物体上的力。

（四）渗流破坏及防治措施

1.流土：当水流自下而上流动时，动水力方向与重力方向相反，使土颗粒悬浮。当动水力等于或大于土的浮重度时，土粒之间毫无压力，土随水流动。防治流砂的原则：

（1）减少或消除坑内外地下水的水头差。（2)增长渗流路径。

（3)在向上渗流出口处地表用透水材料覆盖压重以平衡动水力。2．管涌

当土中渗流的水力坡降小于临界水力坡降时，虽不致诱发流土，但在渗流力作用下，无黏性土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动，以致流失，逐渐在土体中形成贯通的渗流管道，造成塌陷，这种现象称为管涌或潜蚀。管涌可能发生在渗流逸出处，也可能发生在土体内部。

防治管涌的措施主要有：

（1）降低水力坡降，如打板桩。

（2）在渗流逸出部位铺设反滤层。基坑开挖防渗措施 1.工程降水

采用明沟排水和井点降水的方法人工降低地下水位 2.设置板桩

沿坑壁打入板桩。一方面可以加固坑壁，同时增加了地下水的渗流路径，减小水力坡降。3.水下挖掘

在基坑或沉井中用机械在水下挖掘，避免因排水而造成流砂的水头差。为了增加 砂的稳定性，也可向基坑中注水，并同时进行挖掘。

教学小结：本章内容是分析与解决地基基础工程问题时所需的基本知识，主要是学生们对概念的理解。

作业：课后复习思考题第1—10题。

第三章 土的物理性质及分类 3.1土的三相组成3.2土的物理性质指标

教学目的：

1.掌握土的三相组成的基本概念（如土的粒组、颗粒级配）。

2.理解并掌握土的物理性质指标、物理状态指标的含义以及指标的测定方法。

3.了解土的压实特性，掌握土的压实标准。4.掌握地基土的工程分类。教学重点与难点：

教学重点: 土的物理性质指标及地基土的工程分类 教学难点:土的物理状态指标的测定方法 教学方法：课堂讲授法、多媒体教学法 教学时间：2课时 教学内容：

一、土的三相组成

（一）土的固体颗粒 1.土粒的矿物成分

（1）原生矿物：母岩经物理风化而成。eg.石英、云母、长石。其成分与母岩相同，分为单矿物颗粒，多矿物颗粒。

（2）次生矿物：母岩经化学风化而成。eg.高岭石、伊里石、蒙脱石。其成分与母岩不同，为一种新矿物颗粒，主要是黏土矿物。D<0.005mm。

漂石、卵石、圆砾等粗大土粒都是母岩的碎屑，其矿物成分与母岩相同。砂粒大部分是母岩中的单矿物颗粒，如如石英、云母、长石。

粉粒的矿物成分是多样性的，主要是石英和MgCO3、CaCO3等难溶盐的粒。黏土的矿物成分主要有粘土矿物、氧化物、氢氧化物和各种难溶盐类，它们都是次生矿物。

2.土颗粒的大小和形状

粒组：土的粒径由粗到细逐渐变化时,土的性质相应地发生变化。因此可将大小相近，性质相似的颗粒划归为一组，称为粒组。

界限粒径：划分粒组的分界尺寸。常用（mm）200、20、2、0.075、0.005把土粒分为六大粒组:漂石(块石)颗粒、卵石(碎石)颗粒、圆砾（角砾）颗粒、砂粒、粉粒及粘粒。

3.土的颗粒级配（粒径级配）

颗粒级配：土粒大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的颗粒级配。

用途：这是决定无粘性土工程性质的主要因素，是确定土的名称和选用建筑材 料的重要依据。

4.粒径分析方法 颗分试验：（1）筛分法：粒径>0.075mm。

（2）比重计法或移液管法：粒径 <0.075mm。

颗分曲线：根据颗分试验成果，可以绘制颗粒级配曲线，如下图。

级配良好的判别：由曲线的坡度大致可判别土的均匀程度，如曲线较陡，则表示粒径大小相差不多，土粒较均匀；反之，曲线平缓，则表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，即级配良好。

（二）土中的水和气 1.土中水：

结合水：强结合水:没有传递静水压力和溶解盐类的能力,不受重力作用。

弱结合水：具有较高的粘滞性和抗剪强度，不过仍不能传递静水压力。使土具有可塑性，对粘性土影响较大，可使土由一种状态到另一种状态。

自由水：毛细水：存在地下水位以有------考虑建筑防潮

重力水：存在地下水位以下------对施工、土的力学性质影响最大。

2.土中气体：

（1）开敞气体：对土无影响。

（2）封闭气体：使土的渗透性减小，弹性增大和拖延了土的压缩和膨胀变形随时间的发展。

（三）土的结构和构造 1.土的结构

单粒结构：紧密状------天然地基

疏松状------人工地基 蜂窝结构

絮状结构：人工地基------存在空隙------需进行人工处理 2.土的构造

土的构造分为层理构造、分散构造和裂隙构造。

二、土的物理性质指标

（一）土的三相草图

为了便于说明和计算，用三相组成示意图来表示各部分之间的数量关系。右侧表示三相组成的体积关系； 左侧表示三相组成的质量关系；

（二）由试验直接测定的指标（3个）1.土的密度 ρ和重力密度γ ρ=m/V;γ=ρg

式中: 重力加速度g工程中可取10m/s2。

天然状态下，土的密度变化范围较大，一般介于1.60～2.20 g/cm3之间。测定方法: 环刀法和灌水法。

环刀法适用于黏性土、粉土与砂土；灌水法适用于卵石、砾石与原状砂。2.土粒比重（土粒相对密度）ds 土粒的密度与40C时纯水的密度的比值（无量纲）即

m dssswVsw 式中：ρw=1 g/cm3。

取值：在有经验的地区可按经验值选用。一般砂土为2.65~2.69，粉土为2.70~2.71，黏性土为2.72~2.75。

测定方法：有比重瓶法和经验法。3.土的含水量w 土中水的质量与土粒质量之比，称为土的含水量，以百分数表示，即

m表示土的湿度。ww100%ms

取值：它与土的种类、埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。一般砂土：0%~40%，粘性土：20%~60%。一般来说，同一类土含水量越大，则其强度就越低。

测定方法：一般采用烘干法，适用于粘性土、粉土和砂土的常规试验。

（三）换算指标（6个）

1.特定条件下土的密度（重度）干密度（干重度）、饱和密度（饱和重度）、有效密度（有效重度）。2.反映土的松密程度的指标 孔隙比、孔隙率。

3.反映土的含水程度的指标 饱和度。

（四）指标的换算

【例3-1】

《土力学基础工程》课程教学大纲 篇7

土力学与地基基础是土木工程专业的一门专业基础课程, 它的发展, 要求能用简单的方法, 较短的时间来解决复杂的岩土工程问题。教师如何在有限的课时内让学生掌握土力学的基本知识、培养解决实际工程问题能力, 是一个值得研究的问题。教师应按照学校的定位组织教学, 对应用型高校土力学与地基基础课程应强调基本概念的掌握, 注重工程实际应用。

1 课前备课

土力学总课时由理论和实验两部分组成。我们应根据所学专业的侧重点不同, 如道路工程、建筑工程等, 对教材内容有所取舍, 重点和难点可以多花些课时, 把教材的理论、概念搞准确, 要把需要推导的过程、演算的公式弄熟悉, 充分掌握教材的逻辑关系, 并及时补充新的知识不间断的充电, 这样才能在课堂上得心应手, 运用自如。

如果, 教师课前准备不足, 推导公式时思路不清晰, 使用概念不准确或不妥当, 课堂气氛就会紧张起来, 影响教学效果。教案的精心设计需要阅读大量的参考资料, 弄清基本理论的来龙去脉, 同时还要合理安排教案的结构。1) 组织教学。查考勤, 整顿纪律。2) 复习旧课, 引入新课。提出问题, 引出开头, 激发学生兴趣。3) 讲授新课。首先应准备好教案。写教案的过程实际是自己思维活动具体化的过程, 要用自己的语言来写, 对涉及的每一个问题和细节, 怎样组织教学, 重点内容在哪里, 板书怎样设计都应该精心安排。上课前要重新看一遍教案, 以做到胸有成竹, 自信自如。讲课时力求脱稿讲, 这样才能挥洒自如, 侃侃而谈, 也才能使课堂气氛活跃, 学生注意力集中。4) 巩固新课。可采用讨论的方法, 结束之后总结理论, 是学生豁然清晰, 这样可以使学生更好的掌握知识, 培养学生的思维和创新的能力。5) 布置作业。通过对课后习题的练习演练, 让学生能够独立解决相关的知识问题, 做到举一反三, 应用于实际。

2 多媒体技术教学方式

运用多媒体教学, 能把抽象的知识理论具体化、形象化、直观化。对一些用语言表达不甚清楚的理论, 通过多媒体手段, 运用一些动画效果、色彩效果、音响效果等, 可使学生对传递的信息一目了然, 简单明了。比如, 讲到沉管灌注桩施工工艺时, 可以播放动画效果图使学生明白整个施工工艺, 这样更能激发学生的学习兴趣, 这与传统的讲解式的教学方法相比, 教学效果存在很大差别。多媒体教学确实有很多好处, 但也有它的弊端。一是容量太大, 进行的太快, 学生跟不上。二是不易判断重点和难点, 音视频、图片、文字等花哨的形式会导致学生注意力的迁移, 变得主次不清, 冲淡教学主题, 甚至喧宾夺主。三是过于依赖课件、媒体, 师生缺乏互动性, 师生的情感交流被局限或隔断。电脑毕竟是一个需要人操作的物体, 教师在课堂中所投入的情感是无法用电脑体现出来的。教师在设计课件的时候必须要有“以学生为中心”的思想。把多媒体教学与传统教学相结合, 充分发挥它们的长处, 使它在教学中起到画龙点睛, 恰到好处的作用。多媒体手段一定不能滥用, 它只是课程资源的一部分, 是对现实资源的有效补充, 千万不能用多媒体手段完全代替实际的传统教学。

3 理论联系实践

此外, 在该门课程教学中应将理论与实践相结合加强实践教学环节, 提高学生实际动手能力。

土工试验在土力学中地位非常重要。高职教育强调对学生技能的培养, 这种能力的培养主要通过实践性教学环节来实现, 试验则是一个重要的实践环节。目前, 多数学校该课程的实验指导书并没有对实验的全过程进行系统阐述, 试验报告多是填空式, 对学生认知能力和动手能力的培养极为不利。为此, 试验前, 教师应指导学生认真准备, 让学生自己动手设计实验方案;试验过程中, 让学生认真观察实验现象, 分析总结试验结果, 重点培养学生科学的工作方法、严谨的工作态度及踏实的工作作风。试验完成后, 让学生通过思考, 按试验规范自行设计、完成一份科学合理的实验报告。通过试验全过程的实施, 让学生清楚地知道试验是科学研究的重要手段, 使学生对土力学知识与基础工程建设有更加深入地了解。

4 加强教师队伍建设

由于土力学的复杂性, 如不同土体的本构模型等还需进一步研究, 因此该门课程应以师为本, 加强实践指导教师队伍建设。

高职教育对教师有着特殊的要求, 一般而言, 他们应是集学术性师范性技术性于一体, 既有较强的专业理论知识, 又有较高的实践技能, 既能从事专业理论教学, 又能从事实践技能训练的复合型教师。高职院校教师专业发展要紧紧围绕“双师型”教师目标, 统筹安排, 协调发展加快建设。要根据高职院校自身独特的个性, 探索完善“双师型”教师的专业培训发展之路。除了遵循教师成长规律, 对于新任、胜任、骨干、专家型处于不同阶段教师提出专业发展的不同要求, 进行有针对性的包括学科专业理论知识和教育科学理论的学习研究专业培训外.应特别强调“双师型”教师专业发展的重点要求。一方面通过教师在职学习, 包括教研活动, 课题项目研究开发和学历进修, 攻读学位等多种模式.提高教师学历层次和学识水平, 夯实教师队伍建设基础。另一方面, 鼓励教师通过各种途径与方法, 参与国内外各种新技术培训和认证考试, 报考本专业技师, 对取得新技术专业资格证书, 一专多能的教师要给予奖励。同时, 引进具有扎实理论功底和精湛技能的理论和实训教师, 以提高双师型教师的比例。还应建立校外兼职教师流动站, 适当聘请工程技术专家和技术人员来校做兼职教师, 在教学与科研的协作交流中.促进教师向双师型发展。

5 实验实训基地培养学生创新思维

由于传统的实验教学多采用验证式、灌输式教学模式, 学生按照实验指导书上的步骤被动地完成实验。实验内容单一、同一操作的重复训练, 难以调动学生的积极性。开放实验的过程从始至终都是学生自主决策的过程, 强调学生的主体作用, 激发了学生的学习热情和创造欲望, 有利于培养学生的创新意识和综合素质的提高。另外, 实验实训场地也可作为教师科研活动基地。目前高校教育也重视教师的科研能力培养, 同时, 学和教本身也是一体的, 在培养学生动手能力、创新思维和提高教学质量的同时, 作为教师, 也可享受和利用基地这一资源, 起到共赢的作用。

6 结语

《土力学基础工程》课程教学大纲 篇8

关键词：土力学与地基基础教学方法体会

0引言

《土力学与地基基础》是高职建筑工程类专业的一门主要的专业基础课程，占有重要的地位。其突出特点是内容丰富，具有较强的理论性和实践性，房建、水利和道路桥梁等工程的兴建都离不开它。作为任课教师，必须具备丰富的理论知识和实践经验，才能讲授好该门课程，使学生达到课程要求的学习目的和要求。现就本人在《土力学与地基基础》课程教学的实践，谈谈自己在教学方面的一些体会。

1教材的选用

教材的选用非常重要。目前针对不同层次的《土力学与地基基础》教材很多。有本科层次的，有高职高专的，有中职学校用的。即便是高职用的，针对专业不一样所采用教材也应不一样。针对建筑工程类专业，要求教材具有的特点是理论讲述尽量简化，内容主要是土力学中的基本理论和地基基础工程设计和施工中常见的技术问题，阐述一些典型的基础工程、岩土工程经验，再辅以部分工程实例。

2基本概念的教学

《土力学与地基基础》教学的主要任务是要求学生掌握基本的土工知识，并能运用它去分析和解决实际中的工程技术问题。为此，在讲授时要把基本概念讲透。《土力学与地基基础》中的基本概念较多，讲解时必须注意方法，否则学生听起来会感到头绪多而零乱，运用时不知从何下手。比如，土的物理性质指标共有十几个，采取由感性认识上升到理性方法，使学生充分理解和牢固记忆。在讲土的饱和度时，先说明土中存在水和气体，即具有孔隙性，若把干土放在水中会观察到气泡从水中冒出。而饱和度是指土体饱水的程度，是反映土的吸水性和容纳水的持水性的间接指标。土要吸水和容纳水必须有土以外的水存在，它吸水后只能存在土的孔隙中，因此饱和度定义公式中只能牵涉到构成土的孔隙体积以及水的体积，故定义为土中水的体积和孔隙体积之比。

对易于混淆的概念要讲清楚概念建立的客观条件。如土的重度定义为单位体积土所受的重力，但为什么分天然重度、干重度、饱和重度和有效重度呢?这是因为土在不同环境条件下有不同的状态，其重力和体积之比也不同。一般有潮湿状态、烘干状态和饱和状态之分，也就有天然重度、干重度和饱和重度，但有效重度怎么会存在呢?因为土位于水中会因水的浮力作用而降低其有效重力。这些重度的区别还可以从应用方面去理解。比如干重度主要应用于评价土坝渗透性和压缩性等方面，有效重度主要应用于土的强度计算等方面，饱和重度应用于地下水位以下方面等。

3基本实验教学

《土力学与地基基础》中几个常规实验一定要做，并且与课堂内容同步走。实验的主要目的是使学生掌握实验方法和技能，同时又反过来对基本概念和经验公式加深理解。土工实验有其特殊性，方法尽管简单，程序也不多，但应是很严谨的，必须持科学的态度，这一点教师应反复强调，切莫为统一结果而随意更改数据，因为同一地方的土也不可能是均质的，或者取土导致扰动性不同，实验数据不同理所当然。这样使学生养成尊重事实、尊重科学的良好习惯。

4基本计算教学

《土力学与地基基础》中计算公式较多，掌握它的关键在于学生对公式的理解程度，包括公式的推导和应用。因此，讲授时应着重这两方面。公式的推导无外乎借用理论力学、材料力学、弹性力学等，这一点必须给学生讲清楚。依学生的基础一般涉及到理论力学、材料力学的内容都按静力平衡原理或材料的基本组合变形来推导。在计算方面必须说明其适用条件和范围，如果补充其计算思路过程，效果会更好些。如地基附加应力计算一节为教学重点和难点，计算公式多，学生运用起来经常混淆，引导学生正确应用公式的方法是补充计算思想图。

基本应用包括分析问题和解决问题能力的培养两方面，这是本课程的焦点，不可缺少。通过这方面的训练，学生能学以致用。很多学生提出来要求教师增加这方面的教学内容，但限于学时数，课堂上是无法进行的。与本课程有关的土体工程常见的挡土墙的设计、斜坡稳定性验算、地基承载力确定和基础设计及处理措施的选择，作为教师应充分收集有关资料，利用学生所掌握的理论知识精心组织教学。

《土力学与地基基础》这门课程一般学生不会重视，要想达到良好的教学效果教师是关键。教师要善于启发和开导学生从而提高学生的兴趣，讲课很重要。要想讲好这门课程，必须备好课。备课未必采用死板方法写在教案上，可全记在脑子里，但要做到心里有数。一次课首先确定教学重点和难点，以及哪些内容是需要掌握的、哪些内容是需要了解的，并且合理安排每个内容需讲授的时间。讲授要注意前后内容的连贯性，板书内容不必多但要条理化，这样即使少数学生课堂上没听懂的，课后看笔记进一步钻研也可弄懂。另外适量的辅导也必不可少。

5教学方法的改进

作为高职专业，《土力学与地基基础》课时并不多，其中的基本概念、基本理论和重点内容，可采用教师讲解为主教学；而其它内容，则可采用学生自学为主的教学方法。

课程中一些专业术语和基本原理，例如“土压力”、“沉井基础”等，学生以前从未听过，单纯让学生自主学习，肯定会降低学习效率、影响授课进度。以教师讲解为主，引导学生进入学习本门课的最佳状态，不失为一种好的教学方法。

教师应根据课程内容的特点，确定适合干自学为主的内容，例如“地基处理”一章，浅显易懂，鼓励学生不仅阅读教材相关知识，而且运用图书馆和网络教学系统自主学习。通过网络学习，学生不仅可以拓宽知识面，还能充分把握学习的主动权，及时掌握学科的最新动态，并在获取知识的过程中，逐步培养他们的探索意识和自学能力。

在教学中还应贯穿工程实例教学、启发式教学等方法。实例教学是理论联系实际的需要，是实现教学目的的需要。例如在讲授“土坡稳定分析”时，紧扣所讲知识，恰当引用工程实例。在教学过程中鼓励学生用所学的知识分析和解决平时所能见到的岩土工程问题，引导启发学生从专业的角度思考问题，培养他们分析问题、解决问题的能力。

将启发式教育贯穿于教学全过程，给学生必要的启发，引导学生积极思维，培养学生科学的学习方法和创造性思维能力。即使是精讲为主的内容，也不意味着教师从上课不停地讲到下课，满堂灌，不顾学生的反映与接受程度，而是要想办法给学生积极思维创造条件，引导启发他们积极思考所学知识，主动接受所讲内容，变被动接受为主动学习。

工程力学课程教学改革探讨 篇9

论文摘要：《工程力学》是工程管理专业的一门主要的技术基础课，在专业课程学习中起着承上启下的重要作用，但是由于教学对象的特殊性，使得工程力学在工程管理专业的教学过程中遇到了很多问题：学生们对于课程的不重视、学生们觉得学习起来特别难、力学课堂容易沉闷、在较少课时内需要完成三大力学的教学内容……这些问题使得工程力学课程在工程管理专业学生的授课过程中往往不容易取得良好的教学效果，所以本篇文章就针对教学过程中容易存在的问题进行进一步的探讨，提出相应的改革措施，以供大家参考。

《工程力学》是工程管理专业的一门主要的技术基础课，在专业课程学习中起着承上启下的重要作用，其任务是使学生具备解决工程实际问题所需的基础知识。本课程涉及到的重要内容是研究物体的受力分析、平衡规律和各类构件承载力(强度、刚度、稳定性方面)的分析方法、计算理论;研究杆系结构的组成与受力特点，及求解杆系结构内力与变形的方法，其教学内容里包含了很多力学理论推导和计算过程，这些知识在传授给工程管理专业学生的过程中，他们通常觉得接受起来比较有难度，所以根据多年的教学经验，对工程管理专业《工程力学》课程进行一定的教学改革探讨是非常有必要的。

1工程管理专业对《工程力学》课程的特殊要求

工程管理专业的力学课程与工民建专业的力学课程有很大的不同。工民建专业的力学课程将《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》分为三大课程分别讲授，将每种力学理论的推导原理和计算过程都讲解的非常详细，对学生掌握程度的要求也比较高，因为工民建的学生未来很多要从事结构设计工作，力学知识对于结构安全性的设计起着至关重要的作用。而工程管理专业和工民建专业的学生未来从事工作的性质有很大不同，他们未来的工作可能从事项目的管理工作，或者监理的工作，也可能从事工程造价的工作，而力学知识在这些工作中的应用不会像在专业设计工作中那么多。所以，工程管理专业的学生对于工程力学知识的要求也必然和工民建的学生有所不同，如果按照同一个标准进行教学，势必会影响针对工程管理学生的教学效果。目前，大多数工程管理专业的力学课程仅设置一门《工程力学》(授课学时为64―80)，并在这一门课程中贯穿了理论力学、材料力学、结构力学这三大力学的理论计算知识，如何在这么短的时间内将三大力学的理论计算知识有效的传递给学生，是一个值得思考的问题。

另外，在从事工程管理专业《工程力学》课程教学工作的过程中，我发现学生们对于本门课程的重视程度不足，这就直接影响了学生们对于本课程的接受程度。工程管理专业的学生常常会觉得力学课程在未来的工作中应用不多，没必要学，所以在学习的过程中往往不愿意动脑筋去领会复杂的力学理论原理，仅仅是为了应付考试而对步骤进行简单的死记硬背，这就使得本门课程的教学效果大打折扣，如何选择更有用的教学内容调动学生们的学习积极性也是一个很重要的问题。

2工程管理专业《工程力学》课程的改革建议

2。1教学目标的调整课程教学的目标决定课程的教学方向，如果力学课程的教学目标定得过于侧重力学理论原理的讲解，则对于工程管理专业学生的针对性不足，毕竟他们将来主要从事生产第一线的施工、安装、管理、设备维护等技术工作，对于他们而言，真正涉及到力学计算的地方可能不多。所以我们在确定教学目标的时候要“弱化理论分析”，转而侧重讲述力学知识的应用，让工程管理专业的学生能很快地理解掌握力学知识在建筑结构方面是如何应用的，这能够增加力学课程对于工程管理专业学生的针对性。另一方面，由于力学课程的特殊性，除了教学方向上制定的目标外，还应该更加侧重对学生思维能力的培养，通过力学体系、授课案例的合理设置，增强学生的逻辑分析能力和严密的思维，有助于将来更好的从事工程管理工作。 2。2教学内容的调整

2。2。1围绕主线精选教学内容以研究结构体系的力平衡和变形协调以及二者之间的物理关系为主线，贯穿全书，建立对工程力学的整体认识。在理论力学部分通过重点讲解平面力系给出力学平衡的知识，并进一步引申到空间力系，让学生对于力学平衡有整体系统的认识;在材料力学部分通过重点讲解结构构件的内力和应力给出内力和变形的知识，并且进一步灌输内力和变形在强度、刚度和稳定性中的应用;在结构力学部分通过重点讲解力法和位移法的内容深入理解力平衡和变形协调的物理关系在结构体系中的应用。按此教学线路去均衡的安排教学时数，适当删减不必要的理论内容，侧重内容的应用性[1]。

2。2。2教学内容结合工程结构分析从工程的角度讲，力学知识如果完全脱离了工程结构和施工去讲解，则失去了它的实用价值，工程管理的学生日后经常要和房屋的搭建以及相关的施工器械打交道，教学的内容多结合结构骨架和施工机械会起到非常良好的效果。比如谈到铰接和刚接的问题时，可以联系到工厂的承重体系，并且涉及到承重体系基础的问题，通过分析不同厂房承重体系基础形式的不同，让大家了解铰接和刚接的区别，进一步了解排架和刚架承重体系的区别。这样，学生就不会认为学习力学是没有的，就会感觉到力学和大家从事的行业有着紧密的关系[2]。

2。2。3教学内容结合施工分析在教学内容中结合学生在工地上的上所见所闻，专业思想教育和职业道德进行渗透，以培养高素质的工程技术人员。比如受力分析中的弯矩问题可以联系到塔架结构或者吊车的平衡分析，当学生初到工地看到塔吊的时候，肯定也会疑问为什么高处的吊车臂除了吊需要的结构材料以外，还有一些吊块悬于空中，那么可以通过力学知识给大家提供解释，告诉大家吊车可以通过该变平衡重的重量来控制吊车的载重，以免吊车翻转。如果把这样的问题放到讲解弯矩内容的过程中，会增加学生们的学习兴趣。

2。3工程管理专业《工程力学》课程教学方法的改进工程管理学生《工程力学》的教学不能单一的侧重理论讲解过程，而应采取灵活的教学方法调动学生的积极性。

2。3。1精讲多练由于工程力学要在比较少的学时里给大家交代三大力学的内容，所以要非常精的选择教学内容、案例和作业，并且课上多练习，及时发现问题，及时纠正学生在学习过程中存在的问题。比如，我在多年的授课过程中，发现一个问题，就是老师讲的再多学生不练习也仍旧不会，尤其是力学这门课程，学生们普遍认为是非常难学的课程，这样就更需要加大练习的力度。在课堂时间的.安排上要更多的安排学生练习的时间，让学生当堂到黑板上做题，老师会在这个过程中及时发现学生学习方面存在的问题，有针对性地解决学生学习中的不足之处，教学效果会更好。

2。3。2启发思考力学课程很重要的一方面目标就是要培养学生的思维能力，所以教师要经常通过提问让大家思考，并鼓励学生发现问题，养成善于思考的习惯。教师可以通过给学生讲解实验或实际工程等例子，逐步引导大家思考，引出重要的概念和理论;通过比较不同的例子，让大家思考理论之间的关联性;通过总结让大家更清晰的看到问题的本质。比如，在讲授如何绘制梁的内力图时，可以拿出一个作用有分布荷载和弯矩作用的简支梁，让大家分别用列方程法、简易规律法和叠加法绘制弯矩图，这样在解答这道题的过程中，不仅复习了求解支座反力的知识，而且将绘制弯矩图的几种方法对比的应用到一个案例，让大家不仅对这部分知识记忆深刻，而且理解认识也会更深一层。总之，通过一系列的启发教学，培养大家的思考能力、联想能力、归纳能力，甚至发散思维等等[3]。

2。3。3课堂讨论课堂讨论往往是英语等课程常用的教学手段，在力学课程当中很少有应用，可是通常的力学课特别容易让人感觉沉闷，所以可以考虑把这种灵活的教学手法应用到力学的教学中。拿出一个案例让大家讨论可以用什么样的力学理论去解答，或者拿出一个案例让大家讨论可以用几种力学方法解答，这些讨论案例的设置不仅会增加学生们的学习兴趣，而且会让学生们对于所学的内容印象非常深刻。

工程力学课程是后续课程的重要基础课程之一，为将来的结构课程和施工课程的学习打下了重要知识基础，教学中进行了上述教学目标、内容、方法的改革研究和实践操作，必定能大大提高了学生的学习热情，使学生们对于工程结构和施工具有一定的初步了解，激发他们对工程方面知识的学习兴趣，并能把力学知识用到实处，培养出新时代的复合型人才。

参考文献

[1]王秀华。“工程力学”课程教学的探讨[J]考试周刊，20xx，(50)

[2]龙驭球，包世华。结构力学(第二版)[M]。北京高等教育出版社，20xx