《土力学与地基基础》授课教案

《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。

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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。

2

重点：

指标的含义和应用。

授课方法：对比强调无粘性土、粘性土在影响松密和软硬因素方面的差异。

§2.4土的压实性

要求：

了解压实原理。

理解影响压实效果的因素。

重点：

最大干密度概念及室内试验方法。

难点：

影响压实效果的因素（最优含水量、击实功）

§2.5地基土的工程分类

要求：

掌握《地基规范》分类法划分结果。

理解各类土的定义分类依据，定名。

掌握碎石土，砂土，粘土工程特性。

重点：

砂土，粘土，粘性土定义、分类依据、定名及工程特性。

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第三章土的压缩性与地基沉降计算

§3.1地基中的自重应力

一、均质地基情况

二、成层地基情况

三、有效应力分布规律

四、地下水升降及隔水层对自重就力的影响。

要求：

掌握竖向自重应力的求解方法。

理解侧向自重应力求解方法。

掌握有效应力概念

掌握自重应力分布曲线的变化规律。

理解地下水位升降对自重应力的颢响。

重点：

有效应力原理。

授课方法：重点解释粒间应力与土的变形和强度的内在关系。反复强调自重

应力，一般指有效自重应力。要求学生课上先讨论均质和成层土

自重应力求解公式和应力分布规律后，再给出授课内容。

§3.2基础底面接触压力

一、基础底面接触压力的分布

二、基础底面接触压力的简化计算（中心受压基础，偏心受压基础）

三、基础底面附加压力

要求：

理解随荷载增加，柔性基础、刚性基础基底压力分布变化规律，架

桥作用的概念。

理解一般工业与民用建筑中基底压力分布图形。了解影响基底接触

压力大小和分布的因素。

掌握基底接触压力的计算方法。（中心受压和单向偏心受压）

掌握基底附加压力概念及计算方法。

重点：

基底接触压力和附加压力的计算。

授课方法：强调基底附加压力为新增应力，再由同学讨论埋深取值问题。

§3.3地基中的附加应力

一、附加应力的定义和假设

二、不同面积上受各种荷载作用下，附加应力的计算方法。

（1）集中力作用下地基中附加应力的计算。

（2）矩形均布荷载作用下地基中附加应力的计算及角点法。

三、附加应力分布规律

要求：

理解附加应力计算的基本假设。

了解竖向集中力作用下地基中附加应力的布辛奈斯克解答。

了解均布的矩形荷载角点下的地基附加应力的求解方法。并掌握求

4

解任意点地基附加应力的角点法。

了解其它荷载作用下地基中附加应力求解方法（三角形分布的矩形

荷载，均布圆形荷载中心点下，线性和条形荷载下）。

理解掌握附加应力分布规律。

重点：

应用角点法求地基中任一点附加应力的方法。

附加应力分布规律。

难点：

附加应力分布规律。

授课方法：对各种荷载作用下附加应力的求解仅在引入布辛奈斯克解后，讲

明利用积分方法求解，不讲具体推导过程，只给出结果σ，

z=KP0

并对K做定性解释；对条形均布荷载作用下地基中附加应力给

出大、小主应力公式，以备后用；通过例题讲解归纳出附加应力

分布规律；通过应力分布图形比较条形，矩形荷载作用下附加应

力影响范围的不同。

§3.4土的压缩性

一、压缩试验及压缩性指标

二、静载荷试验及变形模量。

要求：

掌握土压缩性和固结的概念。

掌握压缩试验方法、假定，压缩曲线的绘制，压缩系数，压缩指数，

压缩模量的含义及公式，土压缩性的评价。

理解土的回弹和再压缩曲线。

了解静载荷试验方法和变形模量E的确定。

0

理解E与的关系。

sE0

重点：

压缩试验及压缩性指标的公式及含义。

难点：

公式e=e及的推导。

0-s(1+e0)/h0Es=(1+e)/a

授课方法：对和重点做定性的比较，简单介绍定量公式。

EsE0

§3.5地基最终沉降量的计算

一、分层总和法

二、规范推荐法

要求：

理解地基最终沉降量概念。

理解分层总和法假定、计算方法及步骤。

理解规范推荐法计算公式及计算方法和步骤。

重点：

沉降量计算公式的含义、推导，两种方法中地基沉降计算深度的确

定方法，αv、Cc的含义。

授课方法：通过课堂上对例题的讲解加强学生对两种沉降计算方法的理解。

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§3.6应力历史对地基沉降的影响

要求：

掌握先期固结压力的概念；正常固结土、超固结土、欠固结土概念。

了解先期固结压力的求解方法—卡萨格兰德法。

了解原始压缩曲线的概念和考虑应力历史影响的地基最终沉降计

算方法。

重点：

先期固结压力的概念。

§3.7建筑物沉降观测与地基容许变形值

一、建筑物的沉降观测

二、地基变形特征

要求：

理解沉降观测的意义和范围。

授课方法：让学生先自己看书，然后加以解释。

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第四章土的抗剪强度及地基承载力

§4.1土的抗剪强度

一、抗剪强度的基本概念

二、直剪试验与库仑定律

要求：

理解掌握土的抗剪强度的概念。

掌握库仑定律。

了解抗剪强度的来源和影响因素。

重点：

抗剪强度的来源。

孔隙水压力对实验的影响，3种实验方法：排水剪，不排水剪，固

结不排水剪。

授课方法：孔隙水压力对土体强度的影响，结合三种实验方法来讲解。

§4.2土的极限平衡理论

一、土中一点的应力状态

二、土的极限平衡状态与极限平衡理论

要求：

掌握莫尔应力圆概念。

掌握极限平衡概念及条件。

重点：

莫尔应力圆概念及极限平衡概念、条件。

难点：

莫尔应力圆的含义与抗剪强度包线的关系。

授课方法：结合抗剪强度包线与莫尔应力圆重叠图形，分析土体中某一载面

上剪应力与抗剪强度的关系，指出并非抗剪强度最大，则一定先

破坏，从而加深同学对抗剪强度的理解。通过例题加深学生对

极限平衡概念的认识与应用。

§4.3抗剪强度指标的测定方法

一、直剪试验

二、三轴压缩试验

三、无侧限抗压强度试验

四、十字板剪切试验

要求：

了解试验原理，熟悉依据排水条件而产生的不同试验方法。

理解各种试验优缺点及适用条件。

重点：

实际工程中如何依据不同的排水条件选择相适应的试验方法。

授课方法：结合土力学实验室内直剪、三轴压缩、无侧限抗压强度试验的演

示来加深学生对土体抗剪强度理论、公式等的认识。

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§4.4地基破坏类型及承载力的确定

一、地基破坏类型

二、地基临塑荷载、临界荷载、极限荷载概念及地基承载力的确定

要求：

熟悉地基剪切破坏三种型式（整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲剪

破坏）及破坏发生的条件。

理解临塑荷载，临界荷载的含义，了解公式推导原理和方法。

简单了解地基极限承载力理论。

理解地基承载力的理论确定方法。

重点：

地基剪切破坏的三种型式。

临塑荷载、临界荷载、极限荷载的含义。

授课方法：结合P—S曲线讲授Pcr、Pu、P1/3的概念

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第五章土的塑性和土的临界状态

§5.1土的塑性

一、土的塑性

二、塑性力学的基本概念（屈服准则、流动法则、硬化规律）

要求：

理解掌握屈服准则、流动法则、硬化规律的概念。

理解土体屈服的概念。

重点：

屈服准则、流动法则、硬化规律的概念。

授课方法：采用讨论的方式，让学生总结土体与一般的建筑材料的力学特性

的差异，教师补充并引出土体是弹塑性材料，需要研究土体的塑

性。通过试验曲线来讲解把握土体塑性的三个准则（屈服、流动、

硬化）。

§5.2土的临界状态与临界状态线

一、土的临界状态

二、土的临界状态线

要求：

理解三维p-q-e空间的屈服面及其在二维平面上的投影。

理解临界状态的概念及条件。

重点：

土体在三维p-q-e空间的屈服面形式。

授课方法：首先和学生一起复习正常固结土的p－q曲线、e－p曲线，然后

逐渐引入体在三维p-q-e空间的屈服面。

§5.3临界状态模型

一、典型的砂土行为

二、典型的粘土行为

要求：

理解模型中参数M、G、N、l、k、参数的含义及其确定方法。

重点：

参数M、G、N、l、k、参数的含义及其确定方法。

§5.4粘性土屈服面的形状

一、湿面与干面

二、粘性土屈服面形状

要求：

理解粘性土屈服面形状在干面、湿面不同。

认真理解粘性土的强度包络线由拉伸断裂线、Hvorslev面、临界状

态线这三部分组成。

重点：

9

参数、、、、、参数的含义及其确定方法。

MGNlk

授课方法：结合土体在不同应力路径下的试验曲线来讲解、归纳。

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第六章土压力与土坡稳定

§6.1概述

一、挡土墙的应用和类型

二、挡土墙发生事故实例

三、坡稳定的意义

要求：

掌握挡土墙、土压力、土坡的概念。

§6.2土压力分类

一、土压力分类

二、静止土压力计算

要求：

理解影响土压力的因素。

掌握静止土压力计算方法。

重点：

影响土压力的最主要因素—位移方向和位移量。

静止土压力系数。

§6.3朗肯土压力理论

一、朗肯假设

二、土压力计算

三、几种特殊情况下的土压力的计算（填土表面有均布荷载、成层填土、墙后填

土有地下水）

要求：

理解并掌握理论依据及朗肯假设。

掌握朗肯土动、被动土压力计算方法。

重点：

朗肯理论依据和假设。

朗肯土压力计算公式的应用。

难点：

朗肯理论依据和假设的解释。

计算公式与极限平衡条件的关系。

合力作用点的确定。

授课方法：结合土的极限平衡理论解释朗肯假设；结合土的极限平衡条件

讲授主动、被动土压力公式。

§6.4库仑土压力理论

一、库仑假定

二、土压力计算

要求：

理解库仑理论依据及基本假定。

了解公式推导过程。

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理解库仑土压力理论和朗肯理论的比较。

重点：

库仑与朗肯理论的比较。

§6.5挡土墙设计

一、挡土墙的类型

二、重力式挡土墙体型选择与构造措施

三、挡土墙计算内容

要求：

熟悉挡土墙的类型及在实际工程中的应用。

熟悉重力式挡土墙的构造措施。

熟悉挡土墙设计方法及计算内容。

熟悉倾覆系数，滑动稳定系数的含义及要求。

重点：

挡土墙的设计方法及计算内容。

授课方法：重力式挡土墙构造可让学生先看书，然后再做解释；结合例题讲

解挡土墙设计，加强学生对挡土墙设计过程的理解

§6.6土坡稳定分析

一、简单土坡的稳定性分析

二、边坡稳定措施

要求：

掌握简单土坡的概念。

理解土坡滑动的原因。

掌握无粘性土简单土坡稳定性分析方法。

了解边坡设计与施工的有关规定以及滑坡防治的措施与方法熟悉

挡土墙的类型及在实际工程中的应用。

重点：

土坡滑动的原因

无粘性土简单土坡稳定性分析

边坡稳定措施

授课方法：边坡稳定措施可让学生先看书，互相讨论，然后再做解释。

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第七章天然地基上浅基础设计

§7.1概述

一、地基基础的重要性与复杂性

二、地基基础方案类型

三、地基基础设计所需资料

四、天然地基上的浅基础设计内容与步骤

要求：

熟悉天然地基上浅基础的概念，人工地基、桩基础、深基础的概念。

熟悉常规设计的定义。

熟悉浅基础设计内容和步骤。

了解地基础与上部结构相互作用的概念。

重点：

几种基础的含义。

常规设计的概念。

浅基础设计内容与步骤。

难点：

地基与基础相互作用问题。

授课方法：以两个具体工程事例的图片及资料开始引入本章的内容。

§7.2浅基础的类型

一、按材料划分

二、按构造类型划分

三、按受力性能划分

要求：

掌握浅基础的划分方法。

掌握刚性基础剖面设计方法。

理解并掌握刚性角概念。

重点：

刚性基础的剖面设计。

一般材料刚性角限值大小。

难点：

刚性角概念及应用。

授课方法：以案例加强学生刚性基础的认识。

§7.3基础的埋置深度

一、基础埋深的概念及选择意义

二、影响基础埋置深度的因素

要求：

理解基础埋置深度概念及埋深选择的意义。

掌握基础埋深选择的原则。

熟悉掌握影响基础埋置深度选择的因素。

重点：

影响基础埋置深度选择的因素。。

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授课方法：对基础埋深的影响因素，要结合大量实例和图片进行讲解。

§7.4地基承载力的确定

一、地基承载力的概念

二、地基承载力特征值的确定方法（载荷试验）

三、承载力特征值的修正

四、软弱下卧层验算

要求：

熟悉地基承载力的概念。

熟悉地基承载力的确定方法。

了解理论确定方法。

理解载荷试验确定fak的方法。

掌握承载力特征值修正公式。

掌握下卧层验算方法。

重点：

f确定方法。

ak

f修正公式的含义和应用。

ak

难点：

f公式，下卧层验算公式各参数的确定。

ak

授课方法：依据规范解释地基承载力特征值修正的含义，以利于参数的。确

定新旧规范对比，加强学生对问题的认识。

§7.5基础底面尺寸的确定

一、中心受压基础

二、偏心受压基础

三、验算地基软弱下解层承载力

要求：

掌握中心，偏心受压基础底面尺寸确定的方法。

重点：

荷载效应标准组合如何计算。

公式中各参数的取值（埋深的2种取法）。

授课方法：实例教学；进行新旧规范对比。

§7.6墙下钢筋混凝土条形基础设计

一、墙下钢筋混凝土条形基础剖面设计

二、墙下钢筋混凝土条形基础构造要求

要求：

掌握中心受压，偏心受压情况下，基础底板验算载面内力计算及板

厚与配筋的确定。

重点：

验算载面的确定。

内力计算。

授课方法：剖面设计要结合案例。

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§7.7减轻建筑物不均匀沉降的措施

一、建筑措施

二、结构措施

三、施工措施

要求：

熟悉不均匀沉降的危害及防止方法。

熟悉建筑结构施工方面的措施。

重点：

三方面措施中各种方法的原理。

授课方法：减轻建筑物不均匀沉降的措施，要逐条结合具体的工程实例加以

讲解。

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第八章桩基础及深基础

§8.1概述

一、深基础概念及深基础与浅基础的区别

二、深基础的类型及特点

§8.2桩及桩基础分类

一、按承载性状分类

二、按桩身材料分类

三、按桩的施工方法分类

四、按成桩方法分类

五、按桩径大小分类

要求：

熟悉桩的分类。

了解各种材料桩，各种施工方法桩的优缺点及适用条件。

重点：

按承载性状分类。

按施工方法分类。

授课方法：结合深圳地区桩基础的应用实例进行介绍。

§8.3单桩、群桩承载力的确定

一、单桩承载力的确定方法

二、群桩承载力的确定

要求：

了解单桩轴向荷载的传递。

了解单桩轴向承载力、水平承载力、群桩竖向承载力的确定的基本

概念。

重点：

单桩轴向承载力、水平承载力的确定。

群桩竖向承载力的确定。

§8.4承台构造

一、宽度厚度

二、桩顶嵌入长度

三、主筋锚固，混凝土强度等级

四、承台板的配筋

五、承台底筋保护层厚度

要求：

熟悉承台构造的各种要求。

授课方法：要求学生结合具体的工程实例进行桩基础设计。

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第九章软弱土地基处理

§9.1软弱土地基概述

软弱土概念及软弱土工程特性

要求：

了解软弱土的