《巖土力學(xué)》課程教學(xué)大綱

《巖土力學(xué)》課程教學(xué)大綱課程名稱：巖土力學(xué)RockandSoilMechanics課程編號(hào)：020030530課程性質(zhì)：eq\o\ac(□,√)必修□選修課程類別：□通識(shí)課程eq\o\ac(□,√)專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)適用專業(yè)：交通工程課程學(xué)時(shí)：（說明總學(xué)時(shí)及理論、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)分配或?qū)嵺`周數(shù)等）總學(xué)時(shí)80；理論教學(xué)68；實(shí)驗(yàn)教學(xué)12課程學(xué)分：5應(yīng)開課學(xué)期：4先修課程：《工程地質(zhì)》和《工程力學(xué)》任課學(xué)院、系部：能源學(xué)院交通工程教研室一、課程簡(jiǎn)介（需說明課程的性質(zhì)類別及其在專業(yè)人才培養(yǎng)中的地位和作用。）本課程是交通工程專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課，是關(guān)于巖石和土體的力學(xué)性質(zhì)、試驗(yàn)方法及其相關(guān)工程應(yīng)用的一門課程，為路基工程、邊坡工程、隧道工程等課程提供預(yù)備知識(shí)。屬于考試課程。二、課程教學(xué)的目標(biāo)及與畢業(yè)要求的關(guān)系（確定課程總目標(biāo)和具體目標(biāo)，并將課程思政設(shè)計(jì)融入到具體目標(biāo)之中，同時(shí)需明確課程目標(biāo)與畢業(yè)要求（指標(biāo)點(diǎn)）的對(duì)應(yīng)關(guān)系。）（一）課程目標(biāo)課程總目標(biāo)：了解巖石和土的強(qiáng)度、變形特性，掌握室內(nèi)試驗(yàn)方法，使同學(xué)具備學(xué)習(xí)巖土工程相關(guān)學(xué)科如隧道工程、邊坡工程、路基工程等所需要的基礎(chǔ)知識(shí)，能夠閱讀理解各種巖土工程設(shè)計(jì)施工的規(guī)范和手冊(cè)，在短期培訓(xùn)之后即可參與實(shí)際的巖土工程建設(shè)工作。課程目標(biāo)1：了解彈性力學(xué)的基本內(nèi)容及有限元方法；課程目標(biāo)2：了解各種巖石強(qiáng)度和變形指標(biāo)的含義及應(yīng)用場(chǎng)合；能夠?qū)嶋H運(yùn)用我國(guó)巖石分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；課程目標(biāo)3：掌握土的工程分類；知道土體強(qiáng)度指標(biāo)的含義；理解黏土力學(xué)性質(zhì)與含水量的關(guān)系；課程目標(biāo)4：了解巖土工程防災(zāi)、減災(zāi)的相關(guān)知識(shí)。（二）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系本課程目標(biāo)支持的主要畢業(yè)要求如下表（各專業(yè)根據(jù)實(shí)際情況使用此表，非工程認(rèn)證專業(yè)可刪除“指標(biāo)點(diǎn)”列）：課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)1：了解彈性力學(xué)的基本內(nèi)容及有限元方法畢業(yè)要求2：工程知識(shí)：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決交通系統(tǒng)復(fù)雜工程技術(shù)問題。指標(biāo)點(diǎn)1.1：彈性力學(xué)的基本內(nèi)容和基礎(chǔ)知識(shí)指標(biāo)點(diǎn)1.2.有限元方法2．課程目標(biāo)2：了解各種巖石強(qiáng)度和變形指標(biāo)的含義及應(yīng)用場(chǎng)合；能夠?qū)嶋H運(yùn)用我國(guó)巖石分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；畢業(yè)要求2：工程知識(shí)：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決交通系統(tǒng)復(fù)雜工程技術(shù)問題。指標(biāo)點(diǎn)2.1：巖石的強(qiáng)度和變形特性指標(biāo)點(diǎn)2.2.巖體的力學(xué)性質(zhì)3．課程目標(biāo)3：掌握土的工程分類；知道土體強(qiáng)度指標(biāo)的含義；理解黏土力學(xué)性質(zhì)與含水量的關(guān)系；畢業(yè)要求2：工程知識(shí)：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決交通系統(tǒng)復(fù)雜工程技術(shù)問題。指標(biāo)點(diǎn)3.1：土的物理性質(zhì)及工程分類4．課程目標(biāo)4：了解巖土工程防災(zāi)、減災(zāi)的相關(guān)知識(shí)。畢業(yè)要求2：工程知識(shí)：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決交通系統(tǒng)復(fù)雜工程技術(shù)問題。指標(biāo)點(diǎn)4.1：巖土工程簡(jiǎn)介三、課程教學(xué)的基本內(nèi)容及教學(xué)安排（課程內(nèi)容需細(xì)化到章、節(jié)和知識(shí)點(diǎn)，并說明授課學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及類型或?qū)嵺`教學(xué)具體安排）（一）課程教學(xué)的內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排知識(shí)單元知識(shí)點(diǎn)學(xué)時(shí)數(shù)68+12課程目標(biāo)線下授課線上授課實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐1.彈性力學(xué)的基本概念及有限元方法知識(shí)點(diǎn)1.1：了解彈性力學(xué)的內(nèi)容，理解彈性力學(xué)中的基本假定，掌握彈性力學(xué)的應(yīng)力、應(yīng)變等概念；知識(shí)點(diǎn)1.2：介紹廣義胡克定律及相關(guān)材料參數(shù)；推導(dǎo)平衡微分方程，理解圣維南原理及其應(yīng)用；知識(shí)點(diǎn)1.3：介紹按位移和按應(yīng)力求解平面問題；常體力情況下的簡(jiǎn)化問題和應(yīng)力函數(shù)；知識(shí)點(diǎn)1.4：介紹若干平面問題的直角坐標(biāo)和極坐標(biāo)的求解結(jié)果；了解圓孔的孔口應(yīng)力集中；知識(shí)點(diǎn)1.5：基于最小勢(shì)能原理介紹有限元方法的基本概念16課程目標(biāo)12.巖石的強(qiáng)度和變形特性知識(shí)點(diǎn)2.1：巖石的物理性質(zhì)：比重、孔隙率、比熱、熱傳導(dǎo)、導(dǎo)電性等；知識(shí)點(diǎn)2.2：巖石的強(qiáng)度特性：?jiǎn)屋S和三軸壓縮強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及巴西劈裂試驗(yàn)、剪切強(qiáng)度；知識(shí)點(diǎn)2.3：庫(kù)侖強(qiáng)度準(zhǔn)則及黏結(jié)力、內(nèi)摩擦角的概念，非線性強(qiáng)度準(zhǔn)則，真三軸強(qiáng)度；知識(shí)點(diǎn)2.4：巖石的變形特性，變形模量、平均模量以及切線模量等參數(shù)的定義及應(yīng)用，脆巖性轉(zhuǎn)化；知識(shí)點(diǎn)2.5：巖石的流變特性，蠕變?cè)囼?yàn)，長(zhǎng)期強(qiáng)度，流變模型及工程應(yīng)用；知識(shí)點(diǎn)2.6：介紹應(yīng)力波傳播的一般規(guī)律，了解影響巖體彈性波速度的因素。16課程目標(biāo)23.巖體的力學(xué)性質(zhì)知識(shí)點(diǎn)3.1：巖體結(jié)構(gòu)面的各種分類及描述結(jié)構(gòu)面的8類參數(shù)；知識(shí)點(diǎn)3.2：掌握巖體的變形、強(qiáng)度和特征，介紹巖體原位試驗(yàn)；知識(shí)點(diǎn)3.3：理解巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)及其分類和工程應(yīng)用。8課程目標(biāo)24.土的物理性質(zhì)及工程分類知識(shí)點(diǎn)4.1：土的成因、結(jié)構(gòu)與特性，土的三相組成，土的物理性質(zhì)指標(biāo)；知識(shí)點(diǎn)4.2：碎石土、砂土及粘土的特征及其物理狀態(tài)指標(biāo)，土的工程分類及野外鑒別方法；知識(shí)點(diǎn)4.3：地基土的自重應(yīng)力，有效應(yīng)力原理（飽和土）；知識(shí)點(diǎn)4.4：土的固結(jié)試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)計(jì)算，土的滲透性與滲透定律；知識(shí)點(diǎn)4.5：基礎(chǔ)底面的接觸壓力，地基土中的附加應(yīng)力；知識(shí)點(diǎn)4.6：土的抗剪強(qiáng)度及天然地基承載力，地基的臨塑、臨界和極限荷載以及地基承載力等概念。20課程目標(biāo)35.巖土工程簡(jiǎn)介知識(shí)點(diǎn)5.1：巖體的初始應(yīng)力狀態(tài)，地應(yīng)力實(shí)測(cè)的途徑，重點(diǎn)介紹水壓致裂法和空心包體法；知識(shí)點(diǎn)5.2：洞室圍巖的應(yīng)力，巖爆，隧道的開挖和支護(hù)，錨桿支護(hù)原理和應(yīng)用；知識(shí)點(diǎn)5.3：巖土體邊坡的分類及穩(wěn)定性分析，土壓力及擋土墻設(shè)計(jì)，邊坡加固方法；知識(shí)點(diǎn)5.4：巖土基礎(chǔ)的承載力和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，各類基礎(chǔ)的承載特性；知識(shí)點(diǎn)5.5：巖土工程的監(jiān)測(cè)和災(zāi)害防治等。8課程目標(biāo)46.巖土體試驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)6.1：參觀實(shí)驗(yàn)室，巖石力學(xué)試驗(yàn)方法介紹；試樣加工及質(zhì)量檢測(cè)；知識(shí)點(diǎn)6.2：?jiǎn)屋S壓縮試驗(yàn)，巴西劈裂試驗(yàn)，點(diǎn)載荷試驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)6.3：三軸壓縮試驗(yàn)；知識(shí)點(diǎn)6.4：土的密度、含水率測(cè)試、黏土的液限和塑限；知識(shí)點(diǎn)6.5：土的直剪試驗(yàn)；知識(shí)點(diǎn)6.6：土的壓縮試驗(yàn)。12………………合計(jì)6812（二）課堂實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及要求（無(wú)課堂實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐，可刪除此表）序號(hào)項(xiàng)目名稱內(nèi)容、要求學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類別實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類型每組人數(shù)必做/選做課程目標(biāo)1巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)參觀實(shí)驗(yàn)室，巖石力學(xué)試驗(yàn)方法介紹；試樣加工及質(zhì)量檢測(cè)；2專業(yè)綜合型30必做課程目標(biāo)22巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)單軸壓縮試驗(yàn)，巴西劈裂試驗(yàn)，點(diǎn)載荷試驗(yàn)；2專業(yè)綜合型30必做課程目標(biāo)23巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)；2專業(yè)綜合型30必做課程目標(biāo)24土力學(xué)實(shí)驗(yàn)土的密度、含水率測(cè)試、黏土的液限和塑限；2專業(yè)綜合型30必做課程目標(biāo)35土力學(xué)實(shí)驗(yàn)土的直剪試驗(yàn)；2專業(yè)綜合型30必做課程目標(biāo)36土力學(xué)實(shí)驗(yàn)土的壓縮試驗(yàn)。2專業(yè)綜合型30必做課程目標(biāo)3合計(jì)…………12…………基本要求1．準(zhǔn)守實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度，注意人身和試驗(yàn)設(shè)備安全；2．預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理；注：實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類別：專業(yè)、上機(jī)等實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類型：操作型、驗(yàn)證型、演示型、綜合型等。四、本課程與其他課程的聯(lián)系（先修后續(xù)關(guān)系）先修課程為《工程地質(zhì)》《工程力學(xué)》，后續(xù)課程有《路基路面工程》、《道路邊坡與養(yǎng)護(hù)工程》和《隧道工程》。并為課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)提供基礎(chǔ)知識(shí)。五、教材與其他教學(xué)資源（含教學(xué)參考書或在線資源）（一）建議教材（建議選用新出版的國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材）[1]徐芝綸，彈性力學(xué)簡(jiǎn)明教程.北京：高等教育出版社，2010.[2]沈明榮，陳建峰.巖體力學(xué).上海：同濟(jì)大學(xué)出版社,2015ISBN：9787560859033，國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材[3]張克恭，劉松玉.土力學(xué).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2013ISBN：9787112123322，國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材[4]東南大學(xué)，浙江大學(xué)，湖南大學(xué)，蘇州科技學(xué)院.土力學(xué)（第三版）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013（二）其他教學(xué)資源無(wú)六、教學(xué)方法與學(xué)習(xí)建議（授課方式、重點(diǎn)、難點(diǎn)及后續(xù)自主學(xué)習(xí)建議）授課方式：課堂講授和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)為主，通過多媒體介紹試驗(yàn)結(jié)果以及巖土工程；重點(diǎn)和難點(diǎn)：巖石強(qiáng)度和土體變形特征；水對(duì)砂土和粘土的影響；后續(xù)自主學(xué)習(xí)建議：課外瀏覽相關(guān)工程建設(shè)的視頻。七、課程考核及成績(jī)?cè)u(píng)定方式（要求平時(shí)考核、過程考核與終結(jié)性評(píng)價(jià)有機(jī)結(jié)合，并有具體細(xì)則和記錄。同時(shí)要求課程目標(biāo)與知識(shí)單元和考試內(nèi)容對(duì)應(yīng)）（一）課程考核（說明考核方式及占總成績(jī)的比例）課程考核總成績(jī)包含：平時(shí)考核、過程考核和結(jié)課考核。其中，①平時(shí)考核占總成績(jī)10%（到課率、缺勤）；②過程考核占總成績(jī)30%（隨堂問答、課堂測(cè)驗(yàn)、筆試、課后作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等）；③結(jié)課考核占總成績(jī)60%（期末閉卷考試，滿分100分）。（二）課程目標(biāo)與考核內(nèi)容的關(guān)系課程具體目標(biāo)與知識(shí)單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標(biāo)知識(shí)單元考試內(nèi)容1．課程目標(biāo)1：彈性力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)1.彈性力學(xué)的基本概念及有限元方法力學(xué)簡(jiǎn)介：力學(xué)的研究?jī)?nèi)容、方法；理論力學(xué)中的幾個(gè)問題，流體力學(xué)中的幾個(gè)問題彈性力學(xué)：基本假設(shè)，一點(diǎn)的應(yīng)力，主應(yīng)力，Mohr圓位移和變形，應(yīng)變的概念，正應(yīng)變，剪應(yīng)變；虎克定律，廣義虎克定律，剪切模量、體積模量的推導(dǎo)平衡方程，邊界條件，圣維南原理；平面問題，平面問題；相容方程；應(yīng)力函數(shù)求解；極坐標(biāo)的平衡微分方程，幾何方程和物理方程；圓環(huán)和圓筒受均布?jí)毫Γ瑘A孔的孔邊應(yīng)力集中,總結(jié)同學(xué)已學(xué)課程中的最小作用原理；有限元法簡(jiǎn)介2．課程目標(biāo)2：了解各種巖石強(qiáng)度和變形指標(biāo)的含義及應(yīng)用場(chǎng)合；能夠?qū)嶋H運(yùn)用我國(guó)巖石分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；1.巖石的強(qiáng)度和變形特性2.巖體的力學(xué)性質(zhì)巖土力學(xué)緒論：定義和任務(wù)；巖體工程；發(fā)展簡(jiǎn)史巖石的基本構(gòu)成和分類巖石的電學(xué)、熱學(xué)性質(zhì)，滲透性水對(duì)巖石性狀的影響巖體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)面及充填物特征巖石的強(qiáng)度及試驗(yàn)方法，試驗(yàn)規(guī)程的制定抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度巖石強(qiáng)度的尺寸效應(yīng)影響巖石強(qiáng)度的其他因素：加載速率，溫度巖石的強(qiáng)度準(zhǔn)則，庫(kù)侖強(qiáng)度準(zhǔn)則的含義及應(yīng)用巖石的變形特征，楊氏模量和泊松比的確定巖石的脆性和延性破壞結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)：強(qiáng)度，變形，剪脹巖體的強(qiáng)度特性巖體的水力學(xué)性質(zhì)，巖體的質(zhì)量評(píng)價(jià)及其分類討論和習(xí)題課深部開采面臨的巖石力學(xué)問題巖石流變力學(xué)，蠕變?nèi)A段流變模型及模型參數(shù)確定；長(zhǎng)期強(qiáng)度的概念超聲波測(cè)試，動(dòng)態(tài)參數(shù)，超聲波對(duì)巖體完整性的評(píng)價(jià)地應(yīng)力的特征及與巖體工程的關(guān)系巖爆和沖擊地壓地應(yīng)力測(cè)量方法簡(jiǎn)介直接法和間接法3．課程目標(biāo)3：掌握土的工程分類；知道土體強(qiáng)度指標(biāo)的含義；理解黏土力學(xué)性質(zhì)與含水量的關(guān)系；1.土的物理性質(zhì)及工程分類土的成因、結(jié)構(gòu)與特性土的三相組成；土的物理性質(zhì)指標(biāo)粘性土的特征及其物理狀態(tài)指標(biāo)土的工程分類及野外鑒別方法地基土中的應(yīng)力分布及計(jì)算自重應(yīng)力；基礎(chǔ)底面的接觸壓力；地基土中的附加應(yīng)力水頭的概念；有效應(yīng)力原理土的壓縮性分層總和法計(jì)算地基最終沉降量土的滲透性與固結(jié)；土的滲透性與滲透定律滲流力與滲流穩(wěn)定問題飽和土體一維滲流固結(jié)理論