土力學(xué)課程學(xué)習(xí)指南《土力學(xué)》是清華大學(xué)土木水利學(xué)院的院級平臺課，授課對象為水利水電工程系、土木工程系、建設(shè)管理系和工程力學(xué)系的本科生，開設(shè)時(shí)間為第五學(xué)期，總學(xué)時(shí)48學(xué)時(shí)?！锻亮W(xué)》是水利和土建專業(yè)的核心課程，也是交通、港口、環(huán)境、核電站和礦山等相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。1．課程總體安排清華大學(xué)《土力學(xué)》課程共包含80總學(xué)時(shí)，分秋季和春季兩個學(xué)期進(jìn)行。其中，《土力學(xué)1》包括第一至第十二單元，安排在秋季學(xué)期；《土力學(xué)2》包括第十三至第二十單元，安排在春季學(xué)期。按照課程的特點(diǎn)和定位以及對學(xué)生能力培養(yǎng)的需求，將《土力學(xué)》課程教學(xué)組合為三個模塊：1）《土力學(xué)》的理論，以土的滲透、變形和強(qiáng)度三大基本特性為核心內(nèi)容，注重培養(yǎng)學(xué)生理性思維和分析能力。對應(yīng)的課程是《土力學(xué)1》中的課堂授課部分，40學(xué)時(shí)/學(xué)年。2）《土力學(xué)》的應(yīng)用，主要介紹土力學(xué)基本理論在各種工程問題中的應(yīng)用，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)用計(jì)算和工程判斷能力。對應(yīng)的課程是《土力學(xué)2》，32學(xué)時(shí)/學(xué)年。此外，還配合《城市巖土工程》、《城市水環(huán)境工程》和《地球與人類環(huán)境》等選修課。3）《土力學(xué)》的實(shí)驗(yàn)，以土的物性試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)和固結(jié)試驗(yàn)等為核心教學(xué)內(nèi)容，注重培養(yǎng)學(xué)生土工試驗(yàn)的動手能力。土力學(xué)實(shí)驗(yàn)部分與土力學(xué)基本理論部分緊密結(jié)合，安排在《土力學(xué)1》課程中，8學(xué)時(shí)/學(xué)年。此外，還配合本科學(xué)生的SRT、自選試驗(yàn)和綜合論文訓(xùn)練等環(huán)節(jié)。2．課程基礎(chǔ)要求學(xué)生的先修課程包括微積分、工程力學(xué)和水力學(xué)等。3．課程基本內(nèi)容第一單元緒論和土的物理性質(zhì)（秋季學(xué)期6學(xué)時(shí)，第1~2教學(xué)周）了解土的三大工程問題，也即滲透問題、變形問題和強(qiáng)度問題；了解土的形成，掌握土的碎散性、多相性和天然性這三大特點(diǎn)；掌握土的物理性質(zhì)，包括土的三相組成、物理狀態(tài)和結(jié)構(gòu)；掌握土的壓實(shí)性；掌握土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)，了解土的工程分類方法。第二單元試驗(yàn)課1：土的基本物性試驗(yàn)（秋季學(xué)期3學(xué)時(shí)，第2~6教學(xué)周）要求學(xué)生獨(dú)立完成：1）密度測定試驗(yàn)；2）含水量測定試驗(yàn)；3）液塑限測定試驗(yàn)；4）顆粒分析試驗(yàn)。掌握相應(yīng)物性的試驗(yàn)技術(shù)并加深對相關(guān)土的特性和指標(biāo)等概念的理解。安排學(xué)生分組進(jìn)行試驗(yàn)。第三單元土的滲透性和滲流問題（秋季學(xué)期5學(xué)時(shí)，第3~4教學(xué)周）掌握土的滲透性與滲透規(guī)律、多層土一維滲流分析；掌握二維滲流分析理論和流網(wǎng)特征，了解流網(wǎng)繪制方法；掌握滲透力的概念和計(jì)算方法；掌握土體受力分析方法；了解土體滲流破壞的類型和特征，掌握流土的發(fā)生條件。\o"習(xí)題課1：土的物理性質(zhì)和土的滲透性"第四單元習(xí)題課1：土的物理性質(zhì)和土的滲透性（秋季學(xué)期2學(xué)時(shí)，第5教學(xué)周）本次習(xí)題討論課主要針對“第一單元：土的物理特性”和“第三單元：土的滲透性和滲流問題”的教學(xué)內(nèi)容展開。通過習(xí)題討論和小測驗(yàn)了解學(xué)生對第一單元和第三單元基礎(chǔ)知識和基本技能的掌握情況，找出學(xué)生容易混淆的概念和難以掌握的方法技能。通過概念及難點(diǎn)剖析使學(xué)生能加深對相關(guān)基本概念和基本規(guī)律的理解，加強(qiáng)學(xué)生區(qū)分容易混淆概念的能力。通過互動式的方法討論和案例分析使學(xué)生能加深對相關(guān)方法技能的理解，提高他們的分析解題能力。\o"土體中的應(yīng)力計(jì)算"第五單元土體中的應(yīng)力計(jì)算（秋季學(xué)期6學(xué)時(shí)，第6~7教學(xué)周）了解地基中的應(yīng)力狀態(tài)，回顧應(yīng)力狀態(tài)的莫爾圓分析方法；掌握飽和土體有效應(yīng)力原理的概念和應(yīng)用；掌握土體的自重應(yīng)力計(jì)算；掌握基底壓力的計(jì)算原理和方法；掌握土體附加應(yīng)力計(jì)算原理和方法，熟練應(yīng)用應(yīng)力計(jì)算的疊加原理；掌握超靜孔隙水壓力與孔隙水壓力系數(shù)。\o"習(xí)題課2：土體中的應(yīng)力計(jì)算"第六單元習(xí)題課2：土體中的應(yīng)力計(jì)算（秋季學(xué)期2學(xué)時(shí)，第8教學(xué)周）本次習(xí)題討論課主要針對“第五單元：土體中的應(yīng)力計(jì)算”的教學(xué)內(nèi)容展開。通過習(xí)題討論和小測驗(yàn)了解學(xué)生對第五單元基礎(chǔ)知識和基本技能的掌握情況，找出學(xué)生容易混淆的概念和難以掌握的方法技能。通過概念及難點(diǎn)剖析使學(xué)生能加深對相關(guān)基本概念和基本規(guī)律的理解，加強(qiáng)學(xué)生區(qū)分容易混淆概念的能力。通過互動式的方法討論和案例分析使學(xué)生能加深對相關(guān)方法技能的理解，提高他們的分析解題能力。\o"試驗(yàn)課2：三軸試驗(yàn)"第七單元試驗(yàn)課2：三軸試驗(yàn)（秋季學(xué)期3學(xué)時(shí)，第8~12教學(xué)周）要求學(xué)生分組完成一組粉質(zhì)粘土的三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)。三軸試驗(yàn)是測定土的抗剪強(qiáng)度的一種重要方法。學(xué)生通過完成一組粉質(zhì)粘土的三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)，認(rèn)識和理解土體的應(yīng)力變形特性和抗剪強(qiáng)度理論，掌握三軸試驗(yàn)方法，獲得土體固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度參數(shù)。安排學(xué)生分組進(jìn)行試驗(yàn)。\o"土的壓縮性和地基沉降計(jì)算"第八單元土的壓縮性和地基沉降計(jì)算（秋季學(xué)期6學(xué)時(shí)，第9~10教學(xué)周）了解土的壓縮性試驗(yàn)方法，掌握描述土壓縮性的指標(biāo)；掌握計(jì)算地基最終沉降量的分層總和法；掌握土體一維滲流固結(jié)理論，學(xué)會分析地基沉降與時(shí)間的關(guān)系。\o"習(xí)題課3：土的壓縮性和地基沉降計(jì)算"第九單元習(xí)題課3：土的壓縮性和地基沉降計(jì)算（秋季學(xué)期2學(xué)時(shí)，第11教學(xué)周）本次習(xí)題討論課主要針對“第八單元：土的壓縮性和地基沉降計(jì)算”的教學(xué)內(nèi)容展開。通過習(xí)題討論和小測驗(yàn)了解學(xué)生對第八單元基礎(chǔ)知識和基本技能的掌握情況，找出學(xué)生容易混淆的概念和難以掌握的方法技能。通過概念及難點(diǎn)剖析使學(xué)生能加深對相關(guān)基本概念和基本規(guī)律的理解，加強(qiáng)學(xué)生區(qū)分容易混淆概念的能力。通過互動式的方法討論和案例分析使學(xué)生能加深對相關(guān)方法技能的理解，提高他們的分析解題能力。\o"試驗(yàn)課3：固結(jié)試驗(yàn)"第十單元試驗(yàn)課3：固結(jié)試驗(yàn)（秋季學(xué)期2學(xué)時(shí)，第13~15教學(xué)周）地基土層承受建筑荷載后會產(chǎn)生變形，地基變形不僅與建筑物荷載有關(guān)，還和土的類型、性質(zhì)、狀態(tài)有關(guān)。試驗(yàn)要求在側(cè)限與軸向排水條件下，測定各級豎向荷載下試樣的變形（或孔隙比）與壓力的關(guān)系、變形與時(shí)間的關(guān)系；繪制壓縮曲線和固結(jié)曲線；計(jì)算土的壓縮系數(shù)a、固結(jié)系數(shù)Cv以及先期固結(jié)壓力pc。安排學(xué)生分組進(jìn)行試驗(yàn)。\o"土的抗剪強(qiáng)度"第十一單元土的抗剪強(qiáng)度（秋季學(xué)期9學(xué)時(shí)，第12~14教學(xué)周）了解土體破壞機(jī)理，掌握土體破壞與強(qiáng)度理論；了解土的抗剪強(qiáng)度的測定試驗(yàn)；掌握應(yīng)力路徑與破壞主應(yīng)力線的概念和應(yīng)用；掌握土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)、不同指標(biāo)間的相互關(guān)系，以及應(yīng)用條件；了解土的動強(qiáng)度與砂土的振動液化。\o"習(xí)題課3：土的壓縮性和地基沉降計(jì)算"第十二單元習(xí)題課4：土的抗剪強(qiáng)度（秋季學(xué)期2學(xué)時(shí)，第15教學(xué)周）本次習(xí)題討論課主要針對“第十一單元：土的抗剪強(qiáng)度”的教學(xué)內(nèi)容展開。通過習(xí)題討論和小測驗(yàn)了解學(xué)生對第十一單元基礎(chǔ)知識和基本技能的掌握情況，找出學(xué)生容易混淆的概念和難以掌握的方法技能。通過概念及難點(diǎn)剖析使學(xué)生能加深對相關(guān)基本概念和基本規(guī)律的理解，加強(qiáng)學(xué)生區(qū)分容易混淆概念的能力。通過互動式的方法討論和案例分析使學(xué)生能加深對相關(guān)方法技能的理解，提高他們的分析解題能力。\o"土的抗剪強(qiáng)度"第十三單元緒論及擋土墻上的土壓力（春季學(xué)期6學(xué)時(shí)，第1~3教學(xué)周）了解土力學(xué)基本理論在工程中的應(yīng)用，了解工程問題的復(fù)雜性、綜合性和特殊性。理解靜止土壓力、主動土壓力、被動土壓力的基本概念，與擋土墻和土體相對位移的關(guān)系；掌握朗肯土壓力理論和庫侖土壓力理論的假設(shè)條件和適用情況；能夠用朗肯土壓力理論正確計(jì)算主動和被動土壓力；能夠正確計(jì)算土層分層情況下的主動土壓力；能夠正確計(jì)算墻后有水情況下的主動土壓力和水壓力。\o"土的抗剪強(qiáng)度"第十四單元土坡穩(wěn)定分析（春季學(xué)期4學(xué)時(shí)，第4~5教學(xué)周）土坡穩(wěn)定分析是土力學(xué)的經(jīng)典課題之一。土坡穩(wěn)定分析涉及土的抗剪強(qiáng)度，在學(xué)習(xí)本單元前也需要復(fù)習(xí)土的抗剪強(qiáng)度的有關(guān)知識。采用條分法分析土坡，安全系數(shù)的求解是一個超靜定問題，未知數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于方程數(shù)。通過對條間力相關(guān)要素的假設(shè)，可以把超靜定問題變得靜定可解。瑞典條分法假定全部條間力為0，簡化畢肖普法假定條間切向力為0，簡布法則對條間力的作用點(diǎn)位置進(jìn)行假設(shè)。假定一個滑動面可以得到一個安全系數(shù)，假定另外一個滑動面可以得到新的安全系數(shù)。最小安全系數(shù)的搜索屬于數(shù)學(xué)上的組合優(yōu)化問題，很多優(yōu)化和搜索方法都可以用來搜索最小安全系數(shù)。計(jì)算機(jī)的發(fā)展給工程設(shè)計(jì)帶來巨大便利，穩(wěn)定分析主要由商業(yè)軟件來完成。本單元計(jì)算量不大，但要求對相關(guān)概念和假設(shè)有清晰的認(rèn)識。\o"土的抗剪強(qiáng)度"第十五單元地基勘察（春季學(xué)期2時(shí)，第6教學(xué)周）地基勘察的目的是查清地質(zhì)構(gòu)造，為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。本單元沒有理論推導(dǎo)和太多的概念，學(xué)習(xí)起來比較輕松。但也容易被忽視。學(xué)習(xí)中在了解基本內(nèi)容的同時(shí)，要重點(diǎn)關(guān)注工程實(shí)踐中常用的勘探和試驗(yàn)方法。雖然這部分內(nèi)容在教學(xué)中所占分量較小，但在實(shí)際工程中卻有很大的意義。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、平板載荷試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)都是工程中最常用的手段，學(xué)習(xí)中要重點(diǎn)關(guān)注。\o"土的抗剪強(qiáng)度"第十六單元試驗(yàn)課4：原位演示試驗(yàn)與參觀實(shí)習(xí)（4學(xué)時(shí)，第6-7周）本單元主要是通過原位演示標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探、十字板剪切和旁壓試驗(yàn)方法，要求學(xué)習(xí)中要重點(diǎn)關(guān)注。安排基坑工程參觀實(shí)習(xí)，是提供更直觀的學(xué)習(xí)機(jī)會，了解工程實(shí)踐。\o"土的抗剪強(qiáng)度"第十七單元地基承載力（春季學(xué)期4學(xué)時(shí)，第8-9教學(xué)周）本單元涉及的地基承載力概念具有承上啟下的作用。一方面與地基勘察中平板載荷試驗(yàn)有聯(lián)系，另一方面，地基承載力是地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。臨塑荷載和臨界荷載對應(yīng)地基土沒有破壞和局部破壞的情況，極限荷載對應(yīng)整體失穩(wěn)的情況。它們是從不同的角度考察地基的承載能力。地基承載力有很多種計(jì)算公式，我國規(guī)范采用的設(shè)計(jì)承載力公式對應(yīng)的是臨界荷載P1/4。\o"土的抗剪強(qiáng)度"第十八單元天然地基上的淺基礎(chǔ)（春季學(xué)期6學(xué)時(shí)，第10-12教學(xué)周）本單元涉及的知識點(diǎn)較多，但主要是基本概念的理解和掌握，沒有理論公式推導(dǎo)。通過本單元的學(xué)習(xí)，建立地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本概念。淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是前面所學(xué)習(xí)的土力學(xué)基礎(chǔ)知識的綜合，如：地基承載力涉及土的抗剪強(qiáng)度，地基沉降驗(yàn)算涉及土的壓縮性和分層總和法沉降計(jì)算方法。本單元的主線是淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，圍繞這一主線引出了基礎(chǔ)埋深和基礎(chǔ)尺寸確定、承載力和變形驗(yàn)算、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算等學(xué)習(xí)內(nèi)容。從基礎(chǔ)埋置深度中引出了土的凍脹性。地震問題具有相對獨(dú)立性，但也從屬于淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。\o"土的抗剪強(qiáng)度"第十九單元樁基礎(chǔ)（春季學(xué)期4學(xué)時(shí)，第13-14教學(xué)周）本單元計(jì)算量不大，也沒有理論公式推導(dǎo)，主要是基本概念的理解和掌握。樁基礎(chǔ)主要承受豎直向下的荷載，單樁承載力也是依據(jù)所能承受的豎直向下的荷載來確定。水平荷載和上拔力是常見的樁的其它受力方式。負(fù)摩擦力由樁周土相對于樁發(fā)生向下的位移引起，對樁的受力不利。樁基礎(chǔ)由樁和承臺共同組成。距離較近的樁相互影響就是群樁效應(yīng)。承臺本身也會對樁基礎(chǔ)的承載力有一定影響。通過課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練，可以掌握樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)流程。樁基礎(chǔ)實(shí)踐性較強(qiáng)，建議有條件參觀樁的施工現(xiàn)場，對灌注樁和預(yù)制樁施工會有直觀了解。\o"土的抗剪強(qiáng)度"第二十單元地基處理（春季學(xué)期4學(xué)時(shí)，第15-16教學(xué)周）地基處理的目的是改善土的強(qiáng)度、壓縮性、滲透性及抗震性能，使其滿足工程設(shè)計(jì)的需要。本單元涉及的地基處理方法主要有換土墊層法、復(fù)合地基、加密法、膠結(jié)法、及加筋法等。對一些特殊土性質(zhì)的了解，比如淤泥、濕陷性黃土、膨脹土等。土工合成材料是一種建筑材料，它的作用不僅僅限于地基處理。擠密樁復(fù)合地基樁間距確定、有豎向排水體情況下地基固結(jié)計(jì)算等方面有一定計(jì)算要求。4．參考文獻(xiàn)1. 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