《工程地质与土力学》大纲

《工程地质与土力学》教学大纲学时：63 学分：3.5理论学时：53 实验学时：10适用专业：土木工程、水利水电工程课程代码：BB042004大纲执笔人：刘福臣大纲审定人：张庆华一、说明部分1. 课程教学目的、性质、地位和任务工程地质与土力学是一门专业技术课，主要是研究工程建设中遇到的一系列工程地质问题，识别与工程建设有关的常见岩石和地质现象，正确分析影响建筑物稳定与渗漏的主要地质问题；掌握土力学基本原理，计算地基承载力、土压力，为基础设计、挡土墙设计、土坡稳定分析打下基础；通过试验环节，解决有关工程实际问题。

2. 课程教学基本要求课程的基本要求包括以下几个方面：(1)掌握岩石、矿物的性质、分类及鉴别方法(2)掌握地质构造的类型及性质、各种地质作用类型(3)掌握地下水的类型及性质(4)掌握土的三相组成、颗粒级配、工程分类定名(5) 掌握土的物理性质指标的计算、土的压实性、渗透性及达西定律(6)掌握自重应力、附加应力的计算；地基沉降量计算(7)掌握土的击实、压缩、剪切、渗透试验验的原理及操作步骤(8)掌握土压力、地基承载力计算，具有挡土墙设计能力3.课程改革教学本课程为专业基础课，具有理论性、实践性强的特点。

课程由工程地质学、土力学两部分组成。

为加强学生对工程地质学、土力学内容的理解，采取以下措施：（1）对工程地质学内容，加强实践性教学，利用岩石标本、模型、多媒体课件等形式，加强学生对理论知识的理解；（2）对土工实验内容采取设计性实验，从试样准备、操作原理、操作步骤、实验数据整理到问题提出，全部由学生完成，培养学生独立思考、独立操作、独立解决问题的能力。

二、大纲内容(一)工程地质与土力学理论教学大纲第一部分工程地质绪论本课程性质、内容特点第一章岩石与矿物§1-1矿物矿物的物理性质、主要造岩矿物的特征§1-2岩浆岩岩浆岩的成因及产状、岩浆岩组成、岩浆岩结构与构造、岩浆岩分类与鉴别§1-3沉积岩沉积岩形成、结构与构造、分类与鉴别§1-4变质岩变质岩类型、结构与构造、分类及主要变质岩特征本章重点、难点：三大岩石的结构、构造、分类、定名。

第二章地质构造§2-1地层年代地层年代、岩层产状与测量§2-2褶皱构造褶皱构造类型及特征、褶皱构造的野外识别特征§2-3断裂构造断裂类型及特征、断层类型、断层的野外识别、地质构造对水工建筑物的影响本章重点、难点：地层的相对地质年代；地质年代表与时间地层单位；水平构造和单斜构造；褶皱构造；断裂构造。

第三章水流地质作用§3-1河流地质作用及河谷地貌河流地质作用、河谷地貌、河流阶地§3-2地下水地下水的物理化学性质、地下水类型及特征、不同地区地下水§3-3岩溶岩溶形态特征、岩溶的形成条件及影响因素、岩溶发育及分布规律、岩溶水、库坝区渗漏问题本章重点、难点：河流地质作用、河谷地貌、河流阶地、岩溶形态特征、岩溶的形成条件及影响因素、岩溶发育及分布规律。

第二部分土力学绪论本课程性质、内容、目的及特点第一章土的物理性质和工程分类§1-1土的形成§1-2 土的组成土的固相、液相、气相，土的颗粒分析§1-3 土的结构土的单粒结构、絮凝结构、分散结构§1-4 土的物理性质指标土的三个试验指标含水量、密度、比重；土的其它推算指标；土的液限、塑限、塑性指数、液性指数、相对密度§1-5土的工程分类土的分类标准、地基土的分类标准§1-6土的压实性击实试验、最优含水量、最大干密度本章重点、难点：土的三个试验指标含水量、密度、比重；土的其它推算指标；土的液限、塑限、塑性指数、液性指数、相对密度。

思考题：（1）土的物理性质指标中，哪些是可以直接测定的？哪些可通过换算求得？试令V=1，由实验指标推导出其他指标。

（2）什么是土的最优含水量？为什么含水量过小或过大，填土都不能被压实？第二章土的渗透性§2-1 概述土的渗透性概念、渗透规律§2-2达西定律达西定律试验装置、原理及表达式§2-3渗透系数测定常水头法、变水头法、成层土的渗透系数§2-4渗透力与渗透稳定性渗透力概念、渗透变形的型式、流土及管涌临界水力坡度本章重点、难点：达西定律；常水头法、变水头法、成层土的渗透系数。

思考题：（1）试验室中渗透系数的测定分为哪几种？这几种分别使用于哪中土？野外一般采用哪种？第三章地基中的应力计算§3-1概述地基应力类型§3-2地基中自重应力水平自重应力、垂直自重应力§3-3基底压力的计算中心荷载作用下的基底压力、偏心荷载作用下的基底压力§3-4地基中附加应力空间问题下的附加应力、平面问题下的附加应力本章重点、难点：空间问题下的附加应力、平面问题下的附加应力计算。

思考题：（1）何谓基底压力和基底附加应力？二者如何区别？（2）采用叠加法进行计算时，基底面积划分之后，如何确定bl?第四章土的压缩性与地基沉降量计算§4-1概述§4-2土的压缩性基本概念、压缩试验、压缩指标及压缩曲线§4-3基础沉降计算的e-p法分层综合法原理、步骤§4-4基础沉降计算的e-logp法正常固结土、超固结土、欠固结土、前期固结压力§4-5土的单向固结理论固结度、固结系数概念及求解本章重点、难点：分层综合法原理、步骤；固结度、固结系数概念及求解。

思考题：（1）计算沉降的分层总和法与规范法有何异同？试从基本假定、分层厚度、采用的指标、计算深度和数值修正加以比较。

（2）研究地基沉降与时间的关系有何意义？何谓固结度U？第五章土的抗剪强度§5-1概述§5-2莫尔-库仑准则莫尔应力圆、莫尔库仑破坏准则§5-3土的剪切试验直接剪切试验、三轴剪切试验、无侧限抗压强度试验、十字板剪切试验本章重点、难点：莫尔应力圆、莫尔库仑破坏准则；直接剪切试验、三轴剪切试验、无侧限抗压强度试验、十字板剪切试验。

思考题：（1）分别简述直剪试验和三轴剪切试验的原理。

如何利用直剪试验和三轴剪切试验求得土的抗剪强度指标ψ、c？第六章土压力§6-1概述土压力类型、静止土压力计算§6-2朗肯土压力理论无粘性土的土压力、粘性土的土压力、分层填土土压力§6-3库仑土压力理论无粘性土的土压力§6-4工程上土压力计算填土表面有均布荷载的土压力、填土表面有线荷载的土压力、开挖情况的土压力、地震时的土压力计算本章重点、难点：朗肯土压力理论；库仑土压力理论。

思考题：（1）主动土压力是土压力中的最小值，为什么在库仑公式中却要用最大的Ea值作为主动土压力？（2）试比较朗肯土压力理论和库仑土压力理论的优缺点和各自的使用范围。

第七章土坡稳定分析§7-1概述§7-2无粘性土坡稳定分析一般情况无粘性土坡、渗流作用无粘性土坡§7-3粘性土坡稳定分析条分法原理及步骤本章重点、难点：粘性土坡稳定分析。

思考题：（1）土坡稳定有何实际意义？影响土坡稳定的因素用哪些？如何防止土坡的滑动？举例说明土坡滑动的实例。

第八章地基承载力§8-1概述地基破坏类型、承载力概念§8-2地基承载力理论计算临塑荷载、塑性荷载计算§8-3地基极限承载力计算普朗特尔极限承载力、太沙基极限承载力、汉森极限承载力计算§8-4按规范确定地基承载力本章重点、难点：临塑荷载、塑性荷载计算；规范确定地基承载力。

思考题：（1）什么叫地基承载力基本值、标准值、设计值？确定地基承载力设计值有哪些方法？（2）什么叫地基的极限荷载Pu Pu与哪些因素有关？（二）工程地质与土力学试验部分工程地质与土力学课是一门理论性、实践性很强的课程，学生学完工程地质内容后，要进行一周的野外地质实习，了解和观察与工程有关的一些地质现象，如滑坡、断层、岩脉、地垒、地堑，增加感性认识，扩大视野，以巩固课本所学内容。

土力学部分，安排10学时的土工实验，增强学生的动手能力，思考问题解决问题能力，增加学生学习该课程的兴趣。

具体安排如下：野外地质实习一周；课堂岩石、矿物标本鉴别；1、土的含水量、密度、液塑限试验，3学时，目的：测定土的含水量、密度、液限、塑限，进行土的定名，确定土的稠度状态；2、土的常水头渗透实验，2学时，目的：测定土的渗透系数，判别土的渗透性大小；3、土的压缩试验，2学时，目的：绘制压缩曲线，判别土的压缩性大小；4、土的剪切试验，2学时，目的：绘制抗剪强度线，确定C、Φ值；5、土的击实实验，2学时，目的：绘制击实曲线，确定土的最优含水量、最大干密度；三、本课程考核方式、方法《工程地质与土力学》考试拟采用理论测试与实践能力测试相结合形式进行。

1、实践能力测试包括工程地质学、土工实验两部分内容，工程地质学考核内容包括岩石矿物标本鉴别、地质图的判读、地质构造的分类与鉴别、地质作用的分类、地下水类型及成因等；土工实验测试根据土工实验室的仪器数量，安排学生独立地完成某一项目的土工实验操作，包括原理、方法、步骤、成果整理等内容。

本项测试包括现场操作和成果整理两部分内容，现场操作内容，主要考核学生的动手操作能力。

2、土力学理论考试主要考核土力学基本理论、计算能力，题目以计算题为主。

附：教材与参考书教材：土木工程专业：工程地质学，刘春原主编，中国建材工业出版社土力学，谢小妍主编，农业出版社水利水电工程专业：水利工程地质，崔冠英主编，天津大学出版社土力学，谢小妍主编，农业出版社参考书：公路工程地质，李斌主编，人民交通出版社土力学钱家欢主编，河海大学出版社土力学冯国栋主编，武汉大学。