1《土力学与地基基础》1-2章教案全解
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整体教学方案设计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:单元教学方案设计授课地点:授课时间:9月日2 周1节新课导入:土的物理性质指标是本模块最基本的内容,也是学习后续模块的基础。
土是自然界中性质最为复杂多变的物质,有常用于隐蔽工程,一旦破坏,很难修复,所以掌握土的物理性质对建筑基础工程的设计和施工具有重要的意义。
教学内容:模块一土的物理性质和工程分类一、土的组成教学目的: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。
《土力学与地基基础》教案第一章:土的性质与分类1.1 教学目标了解土的组成、性质和分类,掌握土的三相指标及土的密度、含水率和塑性指数的概念。
学会使用土工试验仪器进行土的物理性质试验。
理解土的工程特性及其对地基基础的影响。
1.2 教学内容土壤的组成与结构土壤的物理性质:密度、含水率、塑性指数土壤的力学性质:抗剪强度、压缩性、渗透性土的分类与工程特性土工试验:密度试验、含水率试验、塑性指数试验1.3 教学方法课堂讲授:讲解土壤的性质、分类和工程特性。
实验教学:指导学生使用土工试验仪器进行土的物理性质试验。
案例分析:分析实际工程案例,理解土壤性质对地基基础的影响。
第二章:土力学基本理论2.1 教学目标掌握土力学的基本概念、原理和定律,包括剪切强度理论、压缩理论和小应变弹性理论。
学会运用土力学理论分析土壤的力学行为。
土力学的基本概念:应力、应变、应力路径剪切强度理论:抗剪强度、库仑定律、莫尔-库仑准则压缩理论:压缩性、压缩系数、压缩模量小应变弹性理论:弹性模量、泊松比、弹性应变2.3 教学方法课堂讲授:讲解土力学的基本概念、原理和定律。
数值分析:运用数值方法分析土壤的力学行为。
案例分析:分析实际工程案例,运用土力学理论解决问题。
第三章:地基基础设计原理3.1 教学目标掌握地基基础的设计原理和方法,包括浅基础、深基础和地下工程的设计。
学会运用土力学和结构力学的知识进行地基基础的设计。
3.2 教学内容浅基础设计原理:承载力计算、基础尺寸确定、沉降计算深基础设计原理:桩基础、沉井基础、地下连续墙地下工程设计原理:隧道、地铁、地下室3.3 教学方法课堂讲授:讲解地基基础的设计原理和方法。
数值分析:运用数值方法分析地基基础的设计问题。
案例分析:分析实际工程案例,运用土力学和结构力学的知识进行地基基础设计。
第四章:地基承载力与稳定性分析掌握地基承载力和稳定性的分析方法,包括极限平衡法、数值方法和实验方法。
学会运用地基承载力和稳定性分析方法解决实际工程问题。
第2章 土的性质及工程分类2.2 试证明下列换算公式 (1)1s w d d e ρρ=+(2) 1r w s w s er d r e γ+=+(3) (1)S r wd n s n−=证明: 令1s v =,则由v s v e v =得v v e =,1s v v v v e =+=+,由s s sm d v =·1w p 得s s s w s w m d v d ρρ== 由wsm w m =·100%得w s s w m wm wd ρ== 所以 (1)s w s w m m m d w ρ=+=+ (1)由 sd m vρ= 得 1s wd d eρρ=+ (2)由wr vv s v =·100%得s r wd s e =⇒s r wd s e =则(1)(1)11s w s w d w d w r m r g g g ve e ρρ++====++1s w s w d wr d r e +=+1r w s ws er d r e +=+ (3)由v v n v =·100% 得 11e n n e e n =⇒=+−,则w r vvs v =·100%=s wd e =(1)s vd n n − 2.3在土的三相组成示意图中,取土粒体积1s v =。
已知某土样的土粒比重s d =2.70,含水量=32.2%,土的天然密度ρ=1.913/g cm ,水的密度31.0/w g cm ρ=。
按各三相比例指标的定义,计算图2.50中6个括号内的数值及r s 和'r 。
解:因1s v =, 2.70s d =, w=32.2%, ρ=1.91g/3cm , 31.0/w g cm ρ=由(1) 2.70(10.322)1.0110.871.91s w d w e ρρ++=−=−= (1)3v v 0.87e cm ==(2)0.322w s v wd ==*2.70=0.873cm (3)110.87 1.87v e =+=+=3cm (4) 2.70s s w m d ρ==*1.0=2.70g(5)0.322w s w m wd ρ==*2.70*1.00.87g = (6) 3.57s w m m m g =+= (7)s r wd s e =或w v vv *0.87100%0.87=*100%=100% (8)''1 2.71110.87s w d r g g e ρρ−−===++*1039.1/kN m = 2.4 用体积为723cm 的环刀取得某原状土样重129.5g ,烘干后土重121.5g ,土粒比重为2.7,试计算该土样的含水量w 、孔隙比e 、饱和度r s 、重度r 、饱和重度sat r 浮重度'r 以及干重度d r ,并比较各重度的数值大小(先导得公式然后求解)。
土力学及地基基础教案教案名称:土力学及地基基础教学目标:1.了解土力学的基本概念和原理;2.掌握土壤的力学性质和土壤的分类;3.学习地基基础的设计原则和常用的地基基础类型。
教学重点:1.土力学的基本概念和原理;2.土壤力学性质和分类;3.地基基础的设计原则和常用类型。
教学难点:1.土壤的力学性质和分类的理解;2.地基基础设计原则的掌握。
教学内容与进度安排:第一课时:土力学的基本概念和原理(30分钟)1.土力学的定义和研究内容;2.力学的基本概念:应力、应变、弹性模量等;3.鉴定土力学参数的实验方法。
第二课时:土壤的力学性质和分类(30分钟)1.土壤的物理性质:密度、含水量、塑性性质等;2.土壤的力学性质:强度、压缩特性等;3.土壤的分类方法。
第三课时:地基基础设计原则(30分钟)1.地基基础的定义和作用;2.地基基础设计原则:安全性、经济性和耐久性;3.地基基础设计的考虑因素。
第四课时:常用的地基基础类型(30分钟)1.浅基础:单排基、连续墙基、均布荷载基等;2.深基础:桩基、筏基等;3.地基基础的选择和设计方法。
教学方法:1.讲授:通过讲解地理概念和原理,提供基础知识;2.分组讨论:学生分小组进行土力学和地基基础设计问题的讨论和解答;3.实践操作:利用实验室和实地考察等方式,进行土性的测试和实践操作。
教学资源:1.教科书:《土力学》、《土力学与地基基础》等;2.实验设备:土壤物理和力学测试仪器设备。
评估方式:1.课堂讨论:根据学生的讨论和回答问题的情况,进行口头评估;2.实验报告:要求学生完成相关的实验操作和报告,对实践操作进行评估。
教学反思:本课程通过讲授土力学的基本概念和原理,以及地基基础的设计原则和常用类型,帮助学生理解土壤的力学性质和分类,以及地基基础的设计过程。
教学内容结构合理,教学方法多样化,通过实践操作和分组讨论的方式,增加了学生的参与度和学习效果。
在评估方式上,既包括了课堂表现的评估,也包括实验报告的评估,既能够考察学生的理论掌握情况,也能够检验学生的实践操作能力。
现代远程教育《土力学及地基基础》课程学习指导书作者:刘忠玉第一章 绪论(一)本章学习目标1.理解地基基础的概念、地基与基础设计必须满足的基本条件(二)本章重点、要点地基基础的概念(三)本章练习题或思考题:1.名词解释:基础、浅基础、深基础、天然地基、人工地基2.简答题:地基基础设计必须满足的基本条件是什么?第二章 土的性质及工程分类(一)本章学习目标1.理解土的三相组成及土的结构,土的渗流规律,土的压实原理2.熟练掌握土的物理力学性质指标,无粘性土和粘性土的物理性质3.学会渗透力与渗透破坏4.能运用土的工程分类(二)本章重点、要点土的物理力学性质指标,无粘性土和粘性土的物理性质,土的工程分类(三)本章练习题或思考题:1.名词解释:粒组、颗粒级配、不均匀系数、曲率系数、结合水、自由水、重度、密度、比重、含水量、干密度、饱和度、孔隙比、孔隙率、饱和度、有效重度、砂土的相对密实度、界限含水量、塑性指数、液性指数、灵敏度、触变性、渗透系数、流砂、管涌、渗流力、临界水头梯度、最优含水量、压实系数、砂土液化、碎石土、粉土、粘性土、淤泥、淤泥质土2.填空:1)__________是指粒径大于0.075mm 的颗粒含量不超过全重50%,且塑性指数小于或等于10的土。
2)省去%号后的液限和塑限的差值称为 。
3)土的结构一般分为单粒结构、蜂窝结构和 。
4)红粘土的液限一般大于 。
5)一基坑底地层产生自下向上的竖直渗流,已知水力梯度为i ,土的饱和重度为sat γ,水的重度为w γ,那么产生流砂的临界条件为sat γ= 。
6)小于某粒径的土粒质量占土总质量10%的粒径,称为 。
7)通常根据 的大小将细砂、粉砂等土划分为稍湿、很湿和饱和三种状态。
8)当液性指数 时,土体处于流塑状态。
3.单项选择题:1)当粘性土中含有较多哪种类型的水时,土具有一定的可塑性? ( )A .强结合水B .弱结合水C .毛细水D .重力水2)在实验室中测定土试样含水量时,常采用 ( )A .烘干法B .比重瓶法C .环刀法D .直剪法3)当含水量发生变化时,粘性土的指标将发生变化的是 ( )A .液限B .塑限C .塑性指数D .液性指数4)不能反映无粘性土密实度的指标是 ( )A .孔隙比eB .土粒相对密度d sC .标准贯入试验的锤击数 ND .干密度d ρ5)假定某土样中,土粒的体积1=s V ,含水量为w ,土粒相对密度为s d ,水的密度为w ρ,孔隙比为e ,则土样的总质量m 为 ( )A .w s d ρB .w s d w ρ)1(+C .1+eD .e6)以下土样的液性指数L I 均为0.25,其中属于粘土的是 ( )A .w =35%,%30P =wB .w =30%,%5.26P =wC .w =25%,%22P =wD .w =35%,%33P =w7)细砂层中,两点的水头差为0.4m ,渗流长度为20m , 测得平均渗流速度为mm/s 1013-⨯,则渗透系数为 ( )A .mm/s 1024-⨯B . mm/s 1023-⨯C .mm/s 1014-⨯D .mm/s 1052-⨯8)如果土样A 的不均匀系数比土样B 的小,则 ( )A .土样A 比土样B 易于压实 B .土样A 的颗粒比土样B 均匀C .土样A 的颗粒级配曲线比土样B 平缓D .土样A 的压缩性比土样B 要高4.多项选择题:1)土中水的下列类型中属于自由水的包括 ( )A .强结合水B .弱结合水C .重力水D .固态水E .毛细水2)塑性指数I p 大于10的土包括 ( )A .碎石土B .粉土C .粘土D .粉质粘土E .砂土3)土粒粒组的界限粒径包括 ( )A .200mmB .20mmC .2mmD .0.075mmE .0.005mm4)淤泥质土的特点是 ( )A .在静水或缓慢的流水环境中沉积B .天然含水量大于液限C .一般处于流塑状态D .天然孔隙比在1~1.5之间E .天然孔隙比大于1.55)流砂产生的必要条件有 ( )A .渗流自下而上B .渗流自上而下C .动水力大于土的有效重度D .水头梯度小于0.5E .细砂、粉砂或粉土地基6)下列三相比例指标中,可由试验直接测定的是 ( )A .孔隙比B .密度C .土粒相对密度D .含水量E .饱和度5.简答题:1)土中水分哪几类?对土的工程性质各有什么影响?2)如何从土的颗粒级配曲线形态上、不均匀系数及曲率系数数值上评价土的工程性质?3)说明土的天然重度、饱和重度、有效重度和干重度的物理概念和相互关系。
第一章绪论教学目的: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。
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。
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。
第一章绪论教学目的: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。