中南大学&土力学与基础工程
教 学 大 纲
课程编号：
课程名称：土力学与基础工程
学分：5&&&
总学时：80&&&
实验学时：6
&&&课外上机学时：2
先修课程要求：材料力学、结构力学、土木工程地质、钢筋混凝土结构、弹性力学
适用专业：土木工程
参考教材：① 刘成宇主编.土力学（第二版）.北京：中国铁道出版&#3.
② 华南理工大学等四校合编. 地基及基础(第三版).
北京：中国建筑工业出版&#3.
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& ③
铁道部.
铁路桥涵设计规范（TBJ
2-96）.
铁道部标准司科情所.1996.
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& ④
李克钏.
基础工程.
北京：中国铁道出版社.2000.
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& ⑤
铁路工程设计技术手册.
桥梁地基和基础.
北京：人民铁道出版社.1978.
&&&&&&&&&&&&&&&
第一部分
《土力学》
一、课程在培养方案中的地位、目的和任务
本课程是学习“基础工程”、“路基工程”、“道路工程”、“地基处理与加固”、“桥梁工程”等专业课程的技术基础课。
主要讲授土的物理力学性质、土中应力与变形、基础沉降与计算、土的强度、地基承载力、土压力理论、边坡稳定等，并进行常规土工试验及其操作技能的训练。为地基基础和支挡结构的设计和研究，为处理和分析与地基有关的各种土工问题打下必要的理论基础。
二、课程的基本要求
学完“土力学”后，应达到以下基本要求：
认识土为松散体这一特点，并以此解释土的变形规律、渗透性质、强度特性；
② 掌握土的物理性质及其基本指标，土的分类，确定土的物理状态和土的定名，以及土的物理性质指标和土的强度和变形的关系；
掌握土中应力分布，地基变形，一维渗透固结理论，库仑——莫尔强度理论；
要求掌握库仑、朗金土压力计算理论及适用范围，以及几种常见情况的土压力计算；
掌握土坡稳定的一些基本概念和土坡稳定计算的条分法，了解摩擦圆法和增加土坡稳定的一些措施。
三、&
课程的基本内容以及重点难点
介绍“土力学”的主要内容、任务和工程应用成就。
第一章&&土的物理力学性质
&&& 讲授内容：土的生成，土的粒径组成和矿物成分，土中的水和气体，土的三相含量指标，土的物理状态及指标，土的工程分类。
自学内容：土的结构及其联结，土的膨胀、收缩及冻胀。
&&& 重点：土的组成，三相含量指标和物理状态指标的计算，土的分类。上述实验方法和资料整理。
&&& 难点：认识土的物理指标和状态指标的变化对土性质的影响。
&第二章&土的渗透性及水的渗流、第三章
土中应力和地基应力分布
讲授内容：土中一点的应力状态和应力平衡方程，土的渗透性，饱和土的有效压力和孔隙水压力，在简单受力条件下地基中应力分布，基底的接触应力，刚性基础基底压力简化算法，弹性半无限体内的应力分布。
自学内容：部分饱和土的孔隙压力及有效压力，孔隙压力系数。
&&& 重点：土的渗透性和有效压力的概念，饱和土的有效压力和孔隙水压力计算，弹性半无限体内的应力分布计算。
&&& 难点：在渗透条件下，土的有效压力和孔隙水压力计算。
第四章&土的变形性质及地基沉降计算
讲授内容：土的弹性变形性质，土的压缩性，饱和粘土的渗透固结和太沙基一维固结理论，试验方法测定土的变形模量，地基沉降计算，沉降差与倾斜，饱和粘土的沉降过程。
自学内容：太沙基一维固结方程的详细推导和固结度公式的推导。
&&& 重点：土的压缩性和压缩性指标，土的固结概念，地基沉降的计算。
&&& 难点：基底非均匀压力时地基沉降的计算，各种荷载应力图形下固度的计算。
&&& 作业量：计算题4-5道，概念题2-3道
第五章
土的抗剪强度
讲授内容：摩尔——库仑强度理论，土中一点应力平衡和应力平衡条件议程，抗剪强度实验，砂土和粘土的抗剪强度。
自学内容：了解应力路径及其影响。
&&& 重点：摩尔——库仑强度理论及公式，抗剪强度实验。
&&& 难点：几种抗剪强度实验中的应力状态。
第六章&
天然地基承载力
讲授内容：地基的破坏形态，地基临塑压力，浅基础的极限承力的近似解（魏西克——勃朗特公式），按规范确定地基极限承载力，地基承载力的荷载试验。
自学内容：了解原位测试确定地基承载力的几种方法。
&&& 重点：地基临塑压力，浅基础的极限承力，按规范确定地基极限承载力。
&&& 难点：极限承载力。
第七章&
土压力
讲授内容：土压力的概念和分类及决定性因素，静止土压力的计算，朗肯土压力理论，库仑土压力理论，荷载作用下土压力的计算，粘性土的土压力，成层土的土压力计算。
自学内容：土压力的作图法
&&& 重点：朗肯土压力理论，库仑土压力理论，。
&&& 难点：粘性土和成层土土压力的计算。
第八章&
土坡稳定
讲授内容：土坡稳定的概念，直线滑面的土坡稳定检算，圆弧滑面的条分法。
自学内容：了解摩擦圆法。
&&& 难点：圆弧滑面的条分法计算
四、实验要求
实验内容：
实验1：土的容重实验，含水量实验，塑限和液限实验
实验2：粘性土的压缩实验（固结实验）
实验3：砂土的直接剪切实验。
要&&
求：实验1要求在上完第一章后进行；实验2要求在上完第三章土的压缩性内容后进行；
实验3要求在上完第四章后抗剪强度试验内容后进行。实验时，教师只做一些必要的介绍，主要由学生自已完成，并按时上交实验报告。
五、课程学时分配
章节
内&&& 容
学时
其 中 实 验
（或上机学时）
备注
绪& 论
研究内容、任务及工程应用成就
第一章
土的物理性质
实验1
第二章
土的渗透性及水的渗流
第三章
土中应力和地基应力分布
第四章
土的变形性质及地基沉降计算
实验2
第五章
土的抗剪强度
实验3
第六章
天然地基承载力
第七章
土压力
第八章
土坡稳定
六、考核方式
&笔试为主，综合试验报告和平时成绩
七、制定执笔者：王永和
审核者（教研室主任）：冷伍明
批准者（主管教学院长）：彭立敏
第二部分 《基础工程》
一、课程在培养方案中的地位、目的和任务
本课程为专业课。其目的和任务是：使学生掌握浅基础、连续基础、桩基础、沉井基础的设计原理和计算方法，并了解其主要施工方法。
它与材料力学、结构力学等课程有密切联系。
二、课程的基本要求
通过本课题的学习，学生应达到以下要求：
了解浅基础的概况、常用类型、施工方法及防止不均匀沉降损害的措施，理解地基基础与上部结构相互作用的概念；
2.合理选择浅基础的埋置深度，掌握浅基础设计计算，了解基坑支护计算方法；
3.掌握连续基础的概况及地基计算模型，了解文克勒地基上梁的计算方法及地基上梁的数值分析方法，了解补偿性基础而基本原理及应考虑的主要问题；
4.掌握刚性基础的基底反力、沉降和倾斜计算，了解地基上板的有限差分方法，了解柱下条形基础、筏板基础、箱形基础的构造要求及简化计算方法；
5.了解桩和桩基的作用和使用条件，桩和桩基的类型，承台的构造，预制桩的构造与施工，钻（挖）孔灌注桩的构造和施工，水中修筑桩基；
6.了解桩和桩基的设计原则，用水平荷载试验确定桩的水平承载力，桩基的设计步骤；能考虑土的横向抗力求桩顶在外力作用下桩的位移和内力，掌握以下内容：多排桩桩基的变位及桩顶内力计算，低承台桩基简化计算方法，分别按土阻力和材料强度确定单桩的轴向容许承载力，群桩作用及桩基的竖向承载力；
7.了解天然地基上深基础的修筑方法，沉降的类型及构造，一般沉井的制造和下车，用泥浆套和空气幕下车沉降，浮运沉井，沉箱基础；
8.掌握一般沉井的设计和计算；
掌握一般软土地基的特点，了解处理与加固的一般方法；
10.掌握基础选型的基本原则。
三、课程的基本内容及重点难点
第一章&&&
浅基础
概述，地基基础与上部结构相互作用的概念，浅基础的若干类型，基础埋置深度的选择，浅基础的设计计算，防止不均匀沉降损害的措施，浅基础的施工方法，基坑支撑计算。
第二章&&&
连续基础
概述，地基计算模型，文克勒地基上梁的计算，地基上梁的数值分析，刚性基础的基底反力，沉降和倾斜计算，地基上板的有限差分分析方法，柱下条形基础，筏板基础，箱形基础，补偿性基础概要。
第三章&&&
桩基础
桩和桩基的作用和使用条件，桩和桩基的类型，承台构造，预制桩的构造与施工，钻（挖）孔灌注桩的构造和施工，水中修筑桩基；桩和桩基的设计原则，考虑土的横向抗力求桩顶在外力作用下桩的位移和内力，多排桩桩基的变位及桩顶内力计算，低承台桩基简化计算方法，按土阻力确定单桩的轴向容许承载力，按材料强度确定单桩的轴向容许承载力，用水平荷载试验确定桩的水平承载力，群桩作用及桩基的竖向承载力；考虑土的用水平荷载试验确定桩的水平承载力，桩基的设计步骤；
第四章&&&
沉井及沉箱基础
天然地基上深基础的修筑方法，沉井的类型及构造，一般沉井的制造和下沉，用泥浆套和空气幕下沉沉井，浮运沉井，沉箱基础；一般沉井的设计和计算。
五章&&&
地基处理与加固
掌握一般软土地基的特点，了解处理与加固的目的、方法。
六章&&&
基础选型
掌握一般房建、桥梁基础的选型原则。
四、试验要求
五、学时分配
章节
内容
学时
其中试验（上机）学时
备注
绪论
绪& 论
第一章
浅基础
第二章
连续基础
第三章
桩基础
第四章
沉井基础
第五章
地基处理
第六章
基础选型
六、考核方式
考试
七、制定执笔者：魏丽敏
审核者（教研室主任）：冷伍明
批准者（主管教学院长）：彭立敏
第三部分& 《基础工程》课程设计
课程编号：
课程名称：基础工程课程设计
学分：1&&&&
总学时：1周&&&&&
试验学时：&&&&
课内上机学时：
先修课要求：土力学及基础工程
&结构设计原理
材料力学&
结构力学
工程制图
适合专业：土木工程
参考教材：
中华人民共和国铁道部.
《铁路桥涵设计规范》TBJ
2-96.铁道部标准司科情所.1996
李克钏.《基础工程》.北京：中国铁道出版社.2000.
铁路工程设计技术手册.《桥梁地基和基础》.北京：人民铁道出版社.1978.
一、课程在培养方案中的地位、目的和任务
通过课程设计，使学生掌握桩基础设计的主要内容，培养其独立分析问题和解决问题的能力。
本课程设计对学生的绘图能力、计算能力及计算机操作技能也是一次锻炼。
二、课程的基本要求
设计资料应具有以下内容：上部结构资料，地质资料及地下水位资料，施工机具、风力等资料。
设计要求：确定桩的类型；拟定桩长、桩数及桩的排列；计算桩基的变位和内力，计算结构在土面处的位移；检算：单桩承载力、群桩承载力、墩顶位移；对基桩进行配筋设计。
提交设计成果：设计说明书和计算书各1份，设计图纸1张。&&
三、课程的基本内容及重点难点
基本内容：确定桩的类型；拟定桩长、桩数及桩的排列；计算桩基的变位和内力，计算结构在土面处的位移；检算：单桩承载力、群桩承载力、墩顶位移；对基桩进行配筋设计。
难点重点：考虑土的横向抗力，利用“m法”对桩基进行内力与变位计算；墩身弹性挠曲计算；桩身分段配筋设计；桩身配筋图绘制。
四、室验要求
五、学时分配
步 骤
内容
学时
其中试验（上机）学时
备注
布置设计任务；确定桩的类型；拟定桩长、桩数及桩的排列；
按拟定方案，考虑土的横向抗力，利用“m法”对桩基础进行内力与变位计算；计算结构在土面处的位移；
检算：单桩承载力、群桩承载力、墩顶位移；对基桩进行配筋设计。
文整、绘图
合计
六、考核方式
查考
七、制定执笔者：何&
审核者（教研室主任）：冷伍明
批准者（主管教学院长）：彭立敏
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中南大学土木建筑学院岩土工程系
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