摘要：根據(jù)《土力學及地基基礎(chǔ)》課程的內(nèi)容結(jié)構(gòu)組成，結(jié)合多年的授課經(jīng)驗，以及對歷年自考試卷的分析，就該課程的自學，提出了著重掌握基礎(chǔ)知識、基本理論，靈活應用土力學基本問題的解答，培養(yǎng)和提高對典型問題(試題)的解題能力。
土建類《土力學及地基基礎(chǔ)》課程是高等學校土建類本科專業(yè)的主干課程之一，是技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的綜合。該課程基本內(nèi)容分為土力學和基礎(chǔ)工程學兩大塊，前者是力學的一個分枝，屬該專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)范疇，內(nèi)容的核心是研究土的應力、應變、強度、變形及穩(wěn)定性問題；后者基礎(chǔ)工程學屬專業(yè)課程之一。土力學是基礎(chǔ)工程學的理論基礎(chǔ)，而基礎(chǔ)工程學則是運用土力學理論，解決基礎(chǔ)工程問題。因此，《土力學及地基基礎(chǔ)》課程的組成結(jié)構(gòu)是具有雙重性的屬性不同的兩大塊內(nèi)容。在邏輯上其前因后果關(guān)系密切，作為一個整體來學習是十分合理的，也反映了通材教育的教學特征。
《土力學與地基基礎(chǔ)》課程的自學教材以文獻[1]為主，其特點是內(nèi)容覆蓋自考大綱[2]，程度深、淺適易，但存在的問題是內(nèi)容的結(jié)構(gòu)特征不明顯，重點不突出。目前較普遍采用的教學參考書還有文獻[3，4，5]。
一、《土力學及地基基礎(chǔ)》的內(nèi)容組成結(jié)構(gòu)特征
《土力學及地基基礎(chǔ)》課程內(nèi)容屬性上具有雙重性。因此，在自學的過程當中，掌握內(nèi)容的組成結(jié)構(gòu)是至關(guān)重要的。筆者將《土力學及地基基礎(chǔ)》歸納成結(jié)構(gòu)組成圖1。(圖一)
由結(jié)構(gòu)組成圖可以看出，土力學的內(nèi)容在組成上，各部分的前因后果的邏輯關(guān)系比較明顯，是一個漸次深入的結(jié)構(gòu)組成，其中土力學基本問題的解答是一個承上啟下的連接環(huán)節(jié)，其作用是將逐次深入的土力學基礎(chǔ)理論引入到并行排列的組成結(jié)構(gòu)——基礎(chǔ)工程學當中。而基礎(chǔ)工程學的組成結(jié)構(gòu)相對簡單且獨立性較強，但與土力學的基本問題解答密切相關(guān)。因此，無論從內(nèi)容的組成結(jié)構(gòu)的地位及重要性，還是該內(nèi)容本身的份量，土力學在《土力學與地基基礎(chǔ)》課程占理論基礎(chǔ)的主導地位，學好土力學是進一步學習基礎(chǔ)工程學的必要條件。
綜上所述，筆者將土力學的內(nèi)容結(jié)構(gòu)組成進一步細劃，見圖2。可以看出，土力學作為力學的一個分枝，具有一般力學課程的特點，即內(nèi)容組成的結(jié)構(gòu)性特征明顯。在“教”與“學”的過程中，掌握和理解土力學的這種組成上的結(jié)構(gòu)特征，對各部分內(nèi)容的融會貫通，靈活應用及承上啟下是十分重要的。(圖二)
二、土力學的難點分析
2.1 地基的沉降歷時規(guī)律——太沙基一維固結(jié)理論
地基飽和土的太沙基一維固結(jié)理論，是課程的難點之一，但也是必須掌握的基本內(nèi)容。一維固結(jié)方程的建立采用了土的壓縮規(guī)律、土中水的滲透規(guī)律以及飽和土的水——彈簧模型(有效應力與孔隙水壓力的分擔轉(zhuǎn)換)。方程的建立運用了高等數(shù)學偏微分方程的手段，而方程求解則采用了數(shù)理方程的方法。求出的孔隙水壓力與時間和深度的函數(shù)，應用于固結(jié)度的概念，通過積分得到了固結(jié)度的表達式。上述過程簡單可歸納為：
一維固結(jié)方程建立數(shù)理方程求解u(z,t)推導固結(jié)度表達式U(a,T v)的計算方法及應用，對于數(shù)理方程解答，則可以簡單了解其前因后果的過程即可。因此，熟練掌握和理解固結(jié)度的概念，在公式已知條件下，靈活應用U(a,T v)是學習飽和土一維固結(jié)理論的核心。
U(a,Tv)為飽和粘性土層的平均固結(jié)度，是a=和時間因素T v的函數(shù)。這一函數(shù)的表達一般采用：
①圖或表的形式描述
②U(a,t)=f(a,T v)的顯式表達式；
而上述的函數(shù)，無論是實際問題，還是試題，一般均為已知條件，學習的重點是靈活應用，而勿需死記硬 背公式，這一點是十分重要。而固結(jié)的問題無外乎是：
①已知時間t,求解相應固結(jié)度U t及固結(jié)沉降s t；即tT vU ts t=Ut·s∞
②已知固結(jié)度U t(或固結(jié)沉降S t )，求解達到該值所需時間t
即：s tU t=s t/s∞T vt
因此，對上述有了全面理解之后，再來學習一維固結(jié)理論，則是一個查表或查圖式按計算器的問題了，當然理解固結(jié)系數(shù)c v和時間因素T v及掌握其相應表達式仍是十分重要的。
2.2 地基極限承載力P u的理論計算
地基的極限承載力P u的理論計算是地基承載力確定的主要方法之一，其理論推導中彈性力學知識要求較高，推導過程亦較復雜。學生在學習中，特別是自學時往往無從下手。地基極限承載力的理論推導有兩種類型，一是完全的極限平衡理論——Vesic公式，二是半經(jīng)驗的極限平衡理論——太沙基公式，根據(jù)目前國家強調(diào)“通材”教育的基本點出發(fā)，分清理論解答的屬性是很重要的，各類極限平衡理論得到的解答均可簡單地歸納為：
P u=γ·b·N γ＋q·N q＋c·N c
上式中，c·N c是極限承載力理論解的基礎(chǔ)項，是地基土強度產(chǎn)生的承載力；q·N q是在基本項基礎(chǔ)上考慮了基礎(chǔ)底面兩側(cè)超載q的承載力提高，超載q最一般的即為基礎(chǔ)埋深內(nèi)土的自重應力，即q=D，又稱為基礎(chǔ)埋深的承載力提高；γ.b.Nγ是在基本項的基礎(chǔ)上考慮地基重度的承載力提高，外在表現(xiàn)為基礎(chǔ)寬度b對承載力的提高。準確理解表達式(1)的各項的含義及概念是十分重要的，而分項系數(shù)N γ. N q. N c則不同公式有不同的表達式，但它們均是地基土內(nèi)摩角的函數(shù)，解決問題時均作為已知條件，不必硬記。
極限承載力理論計算的應用也較簡單，一般用作淺基礎(chǔ)的地基承載力驗算，但值得一提的是r. bN r項的承載力提高是以基礎(chǔ)沉降變形為代價的，其使用應有限度。而另一重要的參數(shù)，安全系數(shù)K的選擇，在試題中一般均為已知條件，而在解決實際問題時應慎重選擇。
三、基礎(chǔ)工程學的學習要點
基礎(chǔ)工程學的內(nèi)容組成結(jié)構(gòu)是一種相對獨立的并列結(jié)構(gòu)，如前所述，基礎(chǔ)工程學的理論基礎(chǔ)之一是土力學，除此之外，還有結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，工程力學等。例如淺基礎(chǔ)中包括了地基承載力驗算及沉降分析，這與土力學直接相關(guān)；而淺基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，則與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理密切相關(guān)。在《土力學與地基基礎(chǔ)》課程的教學中，重點是與土力學相關(guān)的內(nèi)容，如上述淺基礎(chǔ)內(nèi)容中，淺基礎(chǔ)的承載力驗算和沉降分析是本課的核心內(nèi)容。
因此，在基礎(chǔ)工程的學習中，應特別重視與土力學相關(guān)內(nèi)容，換言之，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計部分，嚴格意義上應屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的范疇，而不是《土力學與地基基礎(chǔ)》的主要教學內(nèi)容，這一點在“教”與“學”的過程同樣應區(qū)分清楚。
四、自學考試中關(guān)于計算題的分析
一般自考試卷，計算題所占比例約為60—70％，計算題的解題能力是應試中最重要的環(huán)節(jié)。根據(jù)歷年的試卷的批閱情況，筆者按出現(xiàn)的概率大小，統(tǒng)計了六大類計算題，即：
①三相比例指標換算；
②強度與土壓力計算；
③壓縮規(guī)律與沉降計算；
④樁基與樁基承載力；
⑤淺基礎(chǔ)與地基承載力；
⑥最常見軟基處理方法與承載力驗算。
筆者認為，針對上述六類問題，選擇適當量的習題，則可以基本達到應試要求。解題能力的提高首先是基本知識和理論掌握得要好，其次是適當數(shù)量的練習或仔細閱讀例題。理解掌握本課程的內(nèi)容組成結(jié)構(gòu)，對靈活求解計算題是十分有利的。
五、綜合結(jié)語
通過上述論述，可得出如下基本意見：
1、《土力學與地基基礎(chǔ)》課程的“教”與“學”應強調(diào)內(nèi)容的組成結(jié)構(gòu)；
2、土力學是該課程的理論基礎(chǔ)和核心，理解其內(nèi)容組成結(jié)構(gòu)的逐次深入特點，對掌握和靈活應用十分重要。
3、難點內(nèi)容的學習，應當學會掌握問題的核心或?qū)嵸|(zhì)。
4、計算題的解題能力是應試成功重要環(huán)節(jié)，應有所側(cè)重，熟練掌握基礎(chǔ)知識，靈活應用基本理論及解答，學會綜合解決問題的能力。
