特殊岩土实验课程大纲(2010版)

特殊岩土试验分析与设计

1、绪论

课程标题的解构：特殊岩土、试验、分析、设计

特殊岩土实验的含义：实验是研究特殊岩土的工具，应用各种实验技术和方法，观察特殊岩土特性发展变化规律，为特殊岩土工程勘察、设计、施工、维护提供理论基础和设计施工依据。

研究方法：化学、物理、力学、数学、实验、实践、经验、理论实验类型：思维、理论、物理、数值、现场、虚拟

实验分析的涵义：分析是解构研究对象的过程。解构实验对象、解构实验原形、解构实验模型、挖掘实验信息。

试验设计的涵义：设计是建构研究对象的过程。建构实验对象、建构实验模型、建造实验模型。

1.1特殊岩土实验意义

特殊岩土问题的复杂性，特殊性

边坡工程、洞室工程、地基工程、基坑工程、堤坝工程、沟渠工程等工程建设需要明确的工程参数、分类依据、定量评价，安全性与经济性

1.2课程主要研究内容

第一部分：特殊岩土与工程：胀缩性、冻融性、湿陷性、软弱性、分散性、崩解性、液化性、腐蚀性、边坡、洞室、地基、基坑第二部分：特殊岩土实验基本问题：实验对象、系统分析、相似模型、参数测量、数据挖掘、实验设计；

第三部分：特殊岩土实验分析：系统思想、岩土模型、工程模型、系统组成、系统结构、相互作用、系统特性。

第四部分：特殊岩土实验设计：思维实验、理论实验、物理模拟、数值模拟、现场实验、虚拟现实；

第五部分：特殊岩土试验设计与课程交流报告

1.3课程设计内容

每个人按照试验设计要求撰写试验设计报告，进行课堂交流。

（1）特殊岩土特性交流报告

结合具体工程实例，介绍特殊岩土主要工程地质问题、工程对策。针对具体特殊岩土特性，如膨胀、收缩、冻胀、融沉、湿陷、软化、崩解、溶蚀、腐蚀、液化、分散、软弱、非饱和、结构性等特殊性质。

（2）系统理论思想课堂交流报告

结合具体问题介绍系统思想，如系统论、信息论、控制论、突变论、协同论、耗散论、超循环、混沌论、全息论、分形论、灰论、模糊论、随机论等。

（3）信息挖掘思想课堂交流报告

结合具体数据挖掘方法应用实例，介绍数据挖掘思想。如回归、随机、决策树、聚类、灰色、遗传、神经网络、模糊、小波、可拓论、关联、粗糙集、可视化、概率、层次分析、时间序列、可靠度。

（4）相似理论课堂交流报告

广泛阅读相似理论相关文献，撰写相似理论课堂交流报告。

（5）特殊岩土特性试验设计交流报告

在对特殊岩土具体特性（膨胀、收缩、湿陷等）分析基础上，根据特殊岩土实验设计流程，分别设计理论实验、物理实验、数值实验研究特殊岩土特性变化规律。

1.4教学组织形式

教学、自学、讨论、课程设计。

考试成绩包括平时交流报告（30%）、特殊岩土试验设计（20%）、心得体会（10%）、卷面成绩三部分（40%）。

1.5必读书目（撰写5000字以上读书心得体会）

科学技术哲学；工程哲学；科学革命的结构；岩土工程50讲；

中国工程地质学；岩土工程的回顾与前瞻；工程地质分析原理；工程岩土学；地基与基础；

理论土力学；计算土力学；试验土力学；高等土力学；

土工实验手册；工程地质试验手册；

工程地质手册；岩土工程手册；地基处理手册

2、特殊岩土特性分析原理

特殊岩土特性分析的目的是研究特殊岩土特性成因、影响因素、特性参数、发生机理、工程问题，工程对策。

特殊岩土基本问题：特殊岩土、特殊岩土特性、特殊岩土工程、工程稳定性、工程生命周期、水、结构、力、有效应力原理、相互作用、变形、破坏。

2.1岩土的本质

原子、晶体、矿物、岩块、岩体、地块、板块、地球

2.2特殊岩土的特殊性

特殊岩土是指对工程安全产生特殊影响的岩土体；“岩土体”是经历一定地质过程，物质组成、结构构造，具有特殊性质，具有区域性分布特性与规律，宏观特征与微观特征；“工程”是边坡工程、地下工程、地基工程；“安全”的含义是指工程稳定性、水稳定性、化学稳定性、力学稳定性；“产生”的含义是指工程与岩土体之间的相互作用；“特殊影响”是指由于赋存环境的变化，引起岩土体性能发生变化和调整而产生的影响工程安全的问题，如腐蚀、湿陷、膨胀等；“经济”是指工程与经济、安全与经济、技术与经济。典型的特殊岩土有膨胀土、黄土、冻土、软土、盐渍土、软岩、填土、液化土。

岩土、水、力是影响工程安全的三个关键因素，特殊岩土各类工程地质问题最终总要以变形、破坏两种形式表现出来，但变形、破坏的过程和原因主要是力学稳定性、水稳定性、化学稳定性三个方面较为显著和突出。在点状工程、带状工程、面状工程等工程建设中主要关注这些特性作用深度、作用程度、作用速度等问题。主要从这些特性的现象、参数、机理、实践四个方面进行研究，而工程建设则是从勘察、设计、施工、运营四个阶段关注特殊岩土对工程安全的影响。

2.3晶格理论和晶体结构

晶体和非晶体、化学键、晶体结构

2.4粘土矿物简介

颗粒大小分类

蒙脱石、高岭石、伊犁石

2.5岩土体结构的层次性

宏观结构、体观结构、细观结构、微观结构

结构的相似性、结构性能的相似性、分形结构

2.6岩土体结构连接

结构连接强度、结构面、稳定结构、亚稳结构、灵敏度、结构稳定性

2.7水岩相互作用

水在岩土中的存在状态、含水量、饱和与非饱和、吸力、毛细力、渗流、水稳定性、双电层、溶解、岩土工程化学、地球化学

2.8有效应力原理

有效应力原理适用范围，连续材料与散体材料之间的过渡材料，有效应力原理不适用于连续材料和散体材料、应力路径、有效应力、孔隙水压力。

2.9孔隙水压力

孔隙水压力的本质，孔隙水压力消散、孔隙水压力测量、负孔隙水压力

2.10强度与变形

强度本质，抗剪强度、变形与模量

2.11岩土、水、力三因素协同作用

岩土、水、力三因素协同作用原理，协同方程

2.12必读书目（撰写5000字以上读书心得体会）