《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