《岩土力学》课程教学大纲

《岩土力学》课程教学大纲课程名称：岩土力学RockandSoilMechanics课程编号：020030530课程性质：eq\o\ac(□,√)必修□选修课程类别：□通识课程eq\o\ac(□,√)专业课程实践教学适用专业：交通工程课程学时：（说明总学时及理论、实验学时分配或实践周数等）总学时80；理论教学68；实验教学12课程学分：5应开课学期：4先修课程：《工程地质》和《工程力学》任课学院、系部：能源学院交通工程教研室一、课程简介（需说明课程的性质类别及其在专业人才培养中的地位和作用。）本课程是交通工程专业的主要专业基础课，是关于岩石和土体的力学性质、试验方法及其相关工程应用的一门课程，为路基工程、边坡工程、隧道工程等课程提供预备知识。属于考试课程。二、课程教学的目标及与毕业要求的关系（确定课程总目标和具体目标，并将课程思政设计融入到具体目标之中，同时需明确课程目标与毕业要求（指标点）的对应关系。）（一）课程目标课程总目标：了解岩石和土的强度、变形特性，掌握室内试验方法，使同学具备学习岩土工程相关学科如隧道工程、边坡工程、路基工程等所需要的基础知识，能够阅读理解各种岩土工程设计施工的规范和手册，在短期培训之后即可参与实际的岩土工程建设工作。课程目标1：了解弹性力学的基本内容及有限元方法；课程目标2：了解各种岩石强度和变形指标的含义及应用场合；能够实际运用我国岩石分级标准；课程目标3：掌握土的工程分类；知道土体强度指标的含义；理解黏土力学性质与含水量的关系；课程目标4：了解岩土工程防灾、减灾的相关知识。（二）课程目标与毕业要求的对应关系本课程目标支持的主要毕业要求如下表（各专业根据实际情况使用此表，非工程认证专业可删除“指标点”列）：课程目标毕业要求指标点课程目标1：了解弹性力学的基本内容及有限元方法毕业要求2：工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决交通系统复杂工程技术问题。指标点1.1：弹性力学的基本内容和基础知识指标点1.2.有限元方法2．课程目标2：了解各种岩石强度和变形指标的含义及应用场合；能够实际运用我国岩石分级标准；毕业要求2：工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决交通系统复杂工程技术问题。指标点2.1：岩石的强度和变形特性指标点2.2.岩体的力学性质3．课程目标3：掌握土的工程分类；知道土体强度指标的含义；理解黏土力学性质与含水量的关系；毕业要求2：工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决交通系统复杂工程技术问题。指标点3.1：土的物理性质及工程分类4．课程目标4：了解岩土工程防灾、减灾的相关知识。毕业要求2：工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决交通系统复杂工程技术问题。指标点4.1：岩土工程简介三、课程教学的基本内容及教学安排（课程内容需细化到章、节和知识点，并说明授课学时、实验项目及类型或实践教学具体安排）（一）课程教学的内容及学时安排知识单元知识点学时数68+12课程目标线下授课线上授课实验/实践1.弹性力学的基本概念及有限元方法知识点1.1：了解弹性力学的内容，理解弹性力学中的基本假定，掌握弹性力学的应力、应变等概念；知识点1.2：介绍广义胡克定律及相关材料参数；推导平衡微分方程，理解圣维南原理及其应用；知识点1.3：介绍按位移和按应力求解平面问题；常体力情况下的简化问题和应力函数；知识点1.4：介绍若干平面问题的直角坐标和极坐标的求解结果；了解圆孔的孔口应力集中；知识点1.5：基于最小势能原理介绍有限元方法的基本概念16课程目标12.岩石的强度和变形特性知识点2.1：岩石的物理性质：比重、孔隙率、比热、热传导、导电性等；知识点2.2：岩石的强度特性：单轴和三轴压缩强度、抗拉强度及巴西劈裂试验、剪切强度；知识点2.3：库仑强度准则及黏结力、内摩擦角的概念，非线性强度准则，真三轴强度；知识点2.4：岩石的变形特性，变形模量、平均模量以及切线模量等参数的定义及应用，脆岩性转化；知识点2.5：岩石的流变特性，蠕变试验，长期强度，流变模型及工程应用；知识点2.6：介绍应力波传播的一般规律，了解影响岩体弹性波速度的因素。16课程目标23.岩体的力学性质知识点3.1：岩体结构面的各种分类及描述结构面的8类参数；知识点3.2：掌握岩体的变形、强度和特征，介绍岩体原位试验；知识点3.3：理解岩体质量评价指标及其分类和工程应用。8课程目标24.土的物理性质及工程分类知识点4.1：土的成因、结构与特性，土的三相组成，土的物理性质指标；知识点4.2：碎石土、砂土及粘土的特征及其物理状态指标，土的工程分类及野外鉴别方法；知识点4.3：地基土的自重应力，有效应力原理（饱和土）；知识点4.4：土的固结试验及压缩性指标计算，土的渗透性与渗透定律；知识点4.5：基础底面的接触压力，地基土中的附加应力；知识点4.6：土的抗剪强度及天然地基承载力，地基的临塑、临界和极限荷载以及地基承载力等概念。20课程目标35.岩土工程简介知识点5.1：岩体的初始应力状态，地应力实测的途径，重点介绍水压致裂法和空心包体法；知识点5.2：洞室围岩的应力，岩爆，隧道的开挖和支护，锚杆支护原理和应用；知识点5.3：岩土体边坡的分类及稳定性分析，土压力及挡土墙设计，边坡加固方法；知识点5.4：岩土基础的承载力和稳定性评价，各类基础的承载特性；知识点5.5：岩土工程的监测和灾害防治等。8课程目标46.岩土体试验知识点6.1：参观实验室，岩石力学试验方法介绍；试样加工及质量检测；知识点6.2：单轴压缩试验，巴西劈裂试验，点载荷试验知识点6.3：三轴压缩试验；知识点6.4：土的密度、含水率测试、黏土的液限和塑限；知识点6.5：土的直剪试验；知识点6.6：土的压缩试验。12………………合计6812（二）课堂实验/实践教学内容及要求（无课堂实验/实践，可删除此表）序号项目名称内容、要求学时实验/实践类别实验/实践类型每组人数必做/选做课程目标1岩石力学实验参观实验室，岩石力学试验方法介绍；试样加工及质量检测；2专业综合型30必做课程目标22岩石力学实验单轴压缩试验，巴西劈裂试验，点载荷试验；2专业综合型30必做课程目标23岩石力学实验三轴压缩试验；2专业综合型30必做课程目标24土力学实验土的密度、含水率测试、黏土的液限和塑限；2专业综合型30必做课程目标35土力学实验土的直剪试验；2专业综合型30必做课程目标36土力学实验土的压缩试验。2专业综合型30必做课程目标3合计…………12…………基本要求1．准守实验室规章制度，注意人身和试验设备安全；2．预习实验原理、实验步骤和数据处理；注：实验/实践类别：专业、上机等实验/实践类型：操作型、验证型、演示型、综合型等。四、本课程与其他课程的联系（先修后续关系）先修课程为《工程地质》《工程力学》，后续课程有《路基路面工程》、《道路边坡与养护工程》和《隧道工程》。并为课程设计、毕业设计等实践环节提供基础知识。五、教材与其他教学资源（含教学参考书或在线资源）（一）建议教材（建议选用新出版的国家级规划教材）[1]徐芝纶，弹性力学简明教程.北京：高等教育出版社，2010.[2]沈明荣，陈建峰.岩体力学.上海：同济大学出版社,2015ISBN：9787560859033，国家级规划教材[3]张克恭，刘松玉.土力学.北京：中国建筑工业出版社,2013ISBN：9787112123322，国家级规划教材[4]东南大学，浙江大学，湖南大学，苏州科技学院.土力学（第三版）.北京：中国建筑工业出版社，2013（二）其他教学资源无六、教学方法与学习建议（授课方式、重点、难点及后续自主学习建议）授课方式：课堂讲授和室内实验为主，通过多媒体介绍试验结果以及岩土工程；重点和难点：岩石强度和土体变形特征；水对砂土和粘土的影响；后续自主学习建议：课外浏览相关工程建设的视频。七、课程考核及成绩评定方式（要求平时考核、过程考核与终结性评价有机结合，并有具体细则和记录。同时要求课程目标与知识单元和考试内容对应）（一）课程考核（说明考核方式及占总成绩的比例）课程考核总成绩包含：平时考核、过程考核和结课考核。其中，①平时考核占总成绩10%（到课率、缺勤）；②过程考核占总成绩30%（随堂问答、课堂测验、笔试、课后作业、实验报告等）；③结课考核占总成绩60%（期末闭卷考试，满分100分）。（二）课程目标与考核内容的关系课程具体目标与知识单元和考试内容的关系如下：课程目标知识单元考试内容1．课程目标1：弹性力学基础知识1.弹性力学的基本概念及有限元方法力学简介：力学的研究内容、方法；理论力学中的几个问题，流体力学中的几个问题弹性力学：基本假设，一点的应力，主应力，Mohr圆位移和变形，应变的概念，正应变，剪应变；虎克定律，广义虎克定律，剪切模量、体积模量的推导平衡方程，边界条件，圣维南原理；平面问题，平面问题；相容方程；应力函数求解；极坐标的平衡微分方程，几何方程和物理方程；圆环和圆筒受均布压力，圆孔的孔边应力集中,总结同学已学课程中的最小作用原理；有限元法简介2．课程目标2：了解各种岩石强度和变形指标的含义及应用场合；能够实际运用我国岩石分级标准；1.岩石的强度和变形特性2.岩体的力学性质岩土力学绪论：定义和任务；岩体工程；发展简史岩石的基本构成和分类岩石的电学、热学性质，渗透性水对岩石性状的影响岩体结构，结构面及充填物特征岩石的强度及试验方法，试验规程的制定抗压强度、抗拉强度、抗剪强度岩石强度的尺寸效应影响岩石强度的其他因素：加载速率，温度岩石的强度准则，库仑强度准则的含义及应用岩石的变形特征，杨氏模量和泊松比的确定岩石的脆性和延性破坏结构面的力学性质：强度，变形，剪胀岩体的强度特性岩体的水力学性质，岩体的质量评价及其分类讨论和习题课深部开采面临的岩石力学问题岩石流变力学，蠕变三阶段流变模型及模型参数确定；长期强度的概念超声波测试，动态参数，超声波对岩体完整性的评价地应力的特征及与岩体工程的关系岩爆和冲击地压地应力测量方法简介直接法和间接法3．课程目标3：掌握土的工程分类；知道土体强度指标的含义；理解黏土力学性质与含水量的关系；1.土的物理性质及工程分类土的成因、结构与特性土的三相组成；土的物理性质指标粘性土的特征及其物理状态指标土的工程分类及野外鉴别方法地基土中的应力分布及计算自重应力；基础底面的接触压力；地基土中的附加应力水头的概念；有效应力原理土的压缩性分层总和法计算地基最终沉降量土的渗透性与固结；土的渗透性与渗透定律渗流力与渗流稳定问题饱和土体一维渗流固结理论