本課程是土木工程專業(yè)學生各方向的必修的核心課程。是土木工程(一級學科)下屬的二級學科巖土工程(081401)的一門重要課程,是學位課程。其中《土力學》又是學生考研的一門課程。
本課程前身是土木工程專業(yè)的兩門主干課程《土力學》和《基礎工程》,《土力學》是專業(yè)基礎課,《基礎工程》是專業(yè)課,在高校,教學計劃一般都按土木工程全國專業(yè)指導委員會擬定的大綱和課時設置,《土力學》56課時,基礎工程56課時,兩門課程計劃課時應為112。
1、改革教學內容,開展研究型教學 教學內容緊密結合學科前沿和最新科研成果,將課程組教授的相關專著引入教材體系,拓展知識面,培養(yǎng)學生獨立思考和研究能力。
2、基礎理論與工程應用相結合 加強理論聯系實踐,在教學過程中突出工程案例分析,通過專題報告和工程參觀等介紹最新工程應用進展,采用大作業(yè)與工程實踐等方式培養(yǎng)學生綜合運用理論知識解決實際問題的能力。
3、通過實驗操作加深知識理解 通過室內實驗與分析討論,深刻理解土力學基本理論模型及其參數的物理力學意義,培養(yǎng)較好的土力學評判能力。
一、些基本概念
土:土是巖石風化產物或再經各種地質作用搬運、沉積而成的。土粒之間的孔隙為水和氣體所填充,所以,土是一種由固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)物質組成的三相體系。在建筑物設計前,必須對建筑場地土的成因、工程性質、地下水狀況和場地的工程地質等進行評判,密切結合土的工程性質進行設計和施工。
地基:建筑物的全部荷載都由它下面的地層來承擔,受建筑物影響的那一部分地層稱為地基。未經人工處理就能滿足設計要求的地基稱為天然地基;需要對地基進行加固處理才能滿足設計要求的地基稱為人工地基。
基礎:建筑物向地基傳遞荷載的下部結構就是基礎。通常情況下,建筑物基礎應埋入地面以下一定深度進入持力層,即基礎的埋置深度。按照基礎的埋置深度的不同,基礎可分為淺基礎和深基礎。
地基、基礎和上部結構三部分是彼此聯系、相互影響和共同作用的,設計時應根據場地的工程地質條件,綜合考慮地基、基礎和上部結構三部分的共同作用和施工條件,選取安全可靠、經濟合理的施工方案。
二、土力學的發(fā)展簡史
本學科理論基礎的發(fā)端,始于18世紀興起廠工業(yè)革命的歐洲。那時,隨著資本主義工業(yè)化的發(fā)展,工場手工業(yè)轉變?yōu)榻蠊I(yè),建筑的規(guī)模擴大了。為了滿足向國內外擴張市場的需要,陸上交通進入了所謂“鐵路時代。”因此,最初有關土力學的個別理論多與解決鐵路路基問題有關。
l773年,法國的C.A.庫倫(Coulomb)根據試驗創(chuàng)立了著名的砂土抗剪強度公式。提出了計算擋土墻土壓力的滑楔理論。
90余年后英國的W.朗肯(Rankine,1869)又從另一途徑提出了擋土墻土壓力理論。這對后來土體強度理論的發(fā)展起了很大的作用。法國J.布辛奈斯克(Boussinesq,1885)求得了彈性半空間在豎向集中力作用下的應力和變形的理論解答。瑞典W費爾紐斯(Fellenius,1922)為解決鐵路塌方問題作出了土坡穩(wěn)定分析法。這些古典的理論和方法,直到今天,仍不失其理論和實用的價值。
在長達一個多世紀的發(fā)展過程中,許多研究者承繼前人的研究,總結了實踐經驗,為孕育本學科的雛形而作出貢獻。1925年K.太沙基(Terzaghi)歸納發(fā)展了以往的成就,發(fā)表了土力學(Erdbaumechanik)一書。接著,這些比較系統(tǒng)完整的科學著作的出現,帶動了各國學者對本學科各個方面的探索。從此,上力學及地基基礎就作為獨立的科學而取得個斷的進展。
三、課程特點和學習要求
地基及基礎課程涉及工程地質學、土力學、結構設計和施工幾個學科領域,所以內容廣泛、綜合性強,學習時應該突出重點,兼顧全局。從工業(yè)與民用建筑專業(yè)的要求出發(fā),學習本課程時,應該重視工程地質的基本知識,培養(yǎng)閱讀和使用工程地質勘察資料的能力;必須牢固地掌握土的應力、變形、強度和地基計算等土力學基本原理,從而能夠應用這些基本概念和原理,結合有關建筑結構理論和施工知識,分析和解決地基基礎問題。