《土力学与地基基础》课程标准

《土力学与地基基础》课程标准

一、课程性质和任务

课程性质：《土力学与地基基础》是以土力学的基本理论为基础，研究地基与基础工程设计与计算问题的一门学科，是一门理论性和实践性较强、专业技术含量较高的土建类专业课程。

课程目的：学习本课程的目的是让学生掌握土力学中土的物理性质、地基的应力、变形、抗剪强度、地基承载力和土压力的基本概念、基本理论和计算方法，并能根据建筑物的要求和地基勘察资料选择一般地基基础方案，运用土力学的原理进行一般建筑的地基基础设计，为今后的工作打下坚实基础。

二、课程教学内容、学时分配和课程教学基本要求

课题一 绪论（共1学时，讲授1学时） 1．土力学与地基基础的概念（重点）

了解土力学基本概念及其内容，并要求对地基与基础有基本认识 2．地基与基础在建筑工程中的重要性

了解本课程的任务和特点以及在本专业中的地位 3．本课程基本内容与特点

举例说明地基与基础的重要性

课题二 土的物理性质及工程分类（共7学时，讲授5学时，实验2学时） 1．概述

土的成因；土的机构与构造； 2．土的组成 (重点)

土中固相；土中液相；土中气相 3．土的物理性质指标 (难点)

土的三相简图；三相指标的定义；三相指标的换算 4．土的物理状态指标 （重点）

无黏性土的物理状态指标；粉土的物理状态指标；黏性土的物理状态指标 5．地基土的工程分类

岩石；沙土；粉土；黏性土；人工填土

课题三 地基中的应力计算（共6学时，讲授4学时，其他2学时） 1．概述

2．土体自重应力的计算（重点）

竖向自重应力的计算；水平自重应力的计算；地下水位变化对自重应力的影响；建筑场地填平时地基应力

3．基底压力的计算（重点）

基底压应力的分布；基底压力的计算；基底附加压力 4．竖向荷载作用下地基附加应力的计算（难点）

竖向集中荷载作用下土中附加应力；矩形面积均布荷载作用下土中竖向附加应力的计算；矩形面积三角形分布荷载角点下竖向附加应力；矩形面积梯形分布荷载角点下竖向附加应力；条形荷载作用下土中附加应力

课题四 土的压缩性与地基沉降计算（共4学时，讲授2学时，实验2学时） 1．土的压缩性（重点）

基本概念；压缩试验与压缩曲线；压缩指标 2．地基变形计算（难点）

分层总和法；《建筑地基基础设计规范》推荐法；相邻荷载对地基沉降的影响；地基沉降与实践的关系

3．建筑物沉降观测与地基容许变形值

建筑物的沉降观测；地基允许变形值

教学建议：了解土的压缩性及引起地基土产生压缩的主要原因，掌握土的压缩指标概念及试验测定方法。重点讲授地基规范法计算地基变形，要求强调分层总和法与地基规范法计算地基变形的主要异同点。了解建筑物沉降观测点的布置和技术要求，掌握地基变形分类及其允许值。关于地基沉降与时间的关系可以简介。

课题五 土的抗剪强度与地基承载力（共2学时，讲授2学时） 1. 概述

2. 土的抗剪强度（重点）

库仑定理；土的抗剪强度的构成及影响因素 3. 土的极限平衡条件（难点） 土中某点应力状态；土的极限平衡条件 4. 抗剪强度指标的测定

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；抗剪强度指标的选择

5. 地基承载力的确定

地基的变形的三个阶段；地基破坏的三种形式；地基承载力的确定

教学建议：简要介绍莫尔－库仑强度理论和极限平衡理论；要求学生掌握土的抗剪强度指标的

测试方法。了解地基承载力的基本概念和确定方法；重点掌握库仑强度公式的应用和地基承载力特征值的修正。

课题六 建筑场地的工程地质勘察（共2学时，讲授2学时） 1. 岩土工程勘察简介（重点）

岩土工程勘察；岩土工程勘察方法；岩土工程原位测试 2. 岩土工程勘察报告及应用（难点）

岩土工程勘察报告的内容；岩土工程勘察报告实例；岩土工程勘察报告的阅读和应用 3. 天然地基的施工勘察

施工勘察规定；施工勘察报告的内容

教学建议：初步了解工程地质勘察的目的和勘察阶段的主要内容，重点掌握工程地质勘察报告的阅读和使用；了解基础验槽的目的、内容及注意事项。

课题七 天然地基上浅基础设计（共6学时，讲授6学时，习题2学时） 1．地基基础设计的基本规定

地基基础设计的安全等级；地基基础设计一般规定；荷载取值及荷载组合值；地基基础设计步骤

2．基础埋置深度的确定（重点）

工程地质条件和水文地质条件的影响；建筑物的用途及基础构造的影响；荷载大小和性质的影响；相邻建筑物的影响；地基土冻胀融陷的影响 3．地基底面尺寸的确定（难点）

作用在基础上的荷载；基础底面尺寸的确定；软弱下卧层承载力验算 4. 五筋扩展基础设计（重点）

基础构造类型及使用范围；台阶宽高比允许值 5. 扩展基础设计（难点）

扩展基础类型；柱下钢筋混凝土独立基础；墙下钢筋混凝土条形基础 6. 钢筋混凝土梁板式基础

柱下钢筋混凝土条形基础简介；筏形基础；箱形基础 7. 减少建筑物不均匀沉降的措施

建筑措施；结构措施；施工措施

教学建议：了解地基基础设计的基本规定及设计步骤，熟悉浅基础类型及适用条件（本章有关内容宜配合多媒体教学或参观性的现场教学），掌握基础埋深的确定方法以及按持力层承载力确定基础底面积。学会验算软弱下卧层承载力；重点掌握扩展基础的设计与构造。了解柱下条形基础、筏形基础、箱形基础的构造要求和简化计算方法；掌握减少基础不均匀沉降的主要措施。

课题八 桩基础（共8学时，讲授6学时，其他2学时） 1. 概述

桩基础的特点及适用范围；桩的分类 2. 桩基础构造、设计原则与规定（重点）

基础的构造要求；桩基础结构可靠度设计标准；建筑桩基础设计的规定 3. 桩基础设计（难点）

设计资料；建筑桩基础设计要点；建筑桩基础的单桩设计；桩基承台设计

4．桩基础设计实例

设计资料；建筑桩基础设计要点；

教学建议：要求了解桩的类型及其适用条件和桩顶荷载的传递方式。掌握单桩、群桩竖向承载力的确定方法，了解承台设计要点以及桩基施工方法。桩基础教学要安排一次桩基现场施工参观，使学生增加对桩的类型及桩基础施工的感性认识，并加深了解桩基础的施工工艺或桩的现场载荷试验。

课题九 土压力及土坡稳定（共4学时，讲授4学时） 1. 土压力类型及影响因素

土压力的类型；影响土压力的因素； 2. 静止土压力计算

3. 朗肯土压力理论（重点）

主动土压力；被动土压力；几种常见情况土压力计算 4. 库仑土压力理论（难点）

主动土压力计算；主动土压力的方向和作用点 5. 挡土墙设计

挡土墙的类型；重力式挡土墙设计；板桩挡土墙 6. 边坡稳定分析

边坡稳定性评价；简单边坡稳定分析；土质边坡坡度允许值

课题十 基坑工程（共4学时，讲授4学时） 1．一般规定

基坑工程现状；基坑开挖方法和存在的问题；基坑工程设计原则和内容； 2．设计计算

作用于支护结构的荷载；基坑稳定性分析 3．地下连续墙

地下连续围护；地下连续墙施工

课题十一 地基处理（共2学时，讲授2学时） 1．概述

软弱土的种类及性质；地基处理方法分类及适用范围 2．机械压实法

土的压实原理；机械碾压法；振动压实法；重锤夯实 3．换土垫层法

换土垫层法的作用及适用范围；砂垫层的设计；砂垫层的施工质量检验； 4．强夯法（重点）

概述；施工要点 5．排水固结法

加固原理及适用范围；砂井堆载预压法 6．挤密法和振冲法

挤密法；振冲法 7．化学加固法（难点）

灌浆法；高压喷射注浆法；深层搅拌法 8. 基础托换技术 托换原理；基础加固托换

教学建议：了解软土地基的特性、处理方法及适用范围，重点掌握砂垫层的设计与施工要点。结合地区实际情况，重点讲授软弱地基常规的处理方法，其它处理方法可简介。有条件情况下可组织学生参观正在进行地基处理的施工现场，或者使用多媒体教学、观看软土地基处理录像片，最终达到让学生充分了解软弱地基处理方法的教学目的。

课题十二 特殊土地基（共2学时，讲授2学时） 1. 湿陷性黄土地基 2. 膨胀土地基 3. 红黏土地基 4. 山区地基 5. 季节行冻土地基 6. 地震区地基

教学建议：了解区域性地基土的分及其工程性质。在教学中对于区域性地基的内容，可根据本地区地基土的分布情况选讲。

三、课内实验内容、学时分配和基本要求

实验一 土的颗粒分析试验 （1学时）

（一）、试验目的

颗粒大小分析试验是测定干土中各种粒组所占该土总质量的百分数，借以明确颗粒大小分布情况，供土的分类与概略判断土的工程性质及选料之用。 （二）试验方法与适用范围

筛析法：适用于粒径大于0.075mm的土。

（三）、筛分法实验 1、 仪器设备：

（1）符合GB6003——85的要求的试验筛。粗筛：孔径为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm；细筛：孔径为2.0、1.0、0.5、0.25、0.1、0.075mm。 （2）、天平：称量1000g与称量200g。 （3）、台秤：称量5kg.。 （4）、振筛机：应符合GB9909——88的技术条件。

（5）、其他：烘箱、研钵、瓷盘、毛刷、木碾等。

2、砂样制备（实验室负责）

各孔径的砂样分别称量质量并做好记录，将称量好的砂子按适当比例混合，（大概均等就可以），备学生实验用。学生实验时可以按照记录的数据指导学生挑选哪些孔径的筛子。

注：要求土样内必须有大于60mm和小于0.075mm粒径的颗粒。 3、实验操作步骤（无粘性土的筛分法）

（1）由最大孔径筛开始，，在白纸上用手轻叩摇晃，如仍有土粒漏下，应继续轻叩摇晃，至无土粒漏下为止。称出筛上土质量，并作记录，称量准确至0.1g。

（2）顺序将将试样依次过筛，各筛取下漏下的土粒应全部放入下级筛内。并将留在各筛上的试样分别称量，准确至0.1g。

（3）各细筛上及底盘内土质量总和与筛前所取土质量之差不得大于1%；

（四）数据处理

（1） 计算小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数： x?mAmB?100

式中：X——小于某粒径的试样质量占试样总质量的百分数； mA——小于某粒径的试样质量，g； mB——总质量

筛分记录表格 筛前总土质量＝ g 孔径(mm) 0.075 合计 留筛质量(g) 累计留筛质量(g) 小于该孔径的土质量(g) 小于该孔径土质量百分比(%)

（2）绘制粒径级配曲线。以小于某粒径的试样质量占总质量的百分数为纵坐标，以粒径在对数

横坐标上进行绘制（详见教材）。然后求出各粒组的颗粒质量的百分数。 （3）计算级配指标 d不均匀系数：

cu?60d10实验二 土的含水率试验（1学时）

（一）、试验目的

土的含水率指土在105—110C下烘于恒量时所失去的水的质量和干土质量的百分比值。土在天然状态下的含水率称为土的天然含水率。所以，试验的目的：测定土的含水率。 （二）、试验方法适用范围

1、烘干法：室内试验的标准方法，一般粘性土都可以采用。 2、酒精燃烧法：适用于快速简易测定细粒土的含水率。 3、比重法：适用于砂类土。 （三）、烘干法试验 1、仪器设备

①烘箱：采用电热烘箱；②天平：称量200g,分度值0.01g；③其他：干燥器，称量盒。 2、操作步骤

（1）取代表性试样， 25—50g,放入质量为m0的称量盒内，立即盖上盒盖，称湿土加盒总质量m1，精确至0.01g.

（2）打开盒盖，将试样和盒放入烘箱，在温度105——1100C的恒温下烘干。（烘干时间与土的类别及取土数量有关。粘性土不得少于8小时；砂类土不得少于6小时；对含有机质超过10%的土，应将温度控制在65——700C的恒温下烘至恒量。）

（3）将烘干后的试样和盒取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却至室温，称干土加盒质量m2为，精确至0.01g。

3、计算含水率：按下式计算

w?mwms?m1?m2m2?m0?100%

0

4、要求：（1）计算准确至0.1%；（2）本试验需进行2次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值应符合下表规定。

次 序 1 2

称量盒 盒号 水重 土重 平均值 土重土 重 盒重 （克） （克） （%） （克） （克） （克） 盒加湿盒加干 实验三 土的密度试验（1学时）

（一）、试验目的

测定土在天然状态下单位体积的质量。 （二）、试验方法与适用范围

一般粘性土，宜采用环刀法

易破碎，难以切削的土，可采用蜡封法

对于砂土与砂砾土，可用现场的灌砂法或灌水法。 （三）、环刀法的试验 1、仪器设备

①符合规定要求的环刀；②精度为0.01g的天平；③其他：切土刀，凡士林等。 2、操作步骤

（1）测出环刀的容积V，在天平上称环刀质量m1。 （2）取直径和高度略大于环刀的原状土样或制备土样。

（3）环刀取土：在环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀刃口向下放在土样上，随即将环刀垂直下压，边压边削，直至土样上端伸出环刀为止。将环刀两端余土削去修平（严禁在土面上反复涂抹），然后擦净环刀外壁。

（4）将取好土样的环刀放在天平上称量，记下环刀与湿土的总质量m2 3、计算土的密度：按下式计算

??mV?m2?m1V

4、要求：①密度试验应进行2次平行测定，两次测定的差值不得大于0.03g/cm3，取两次试验结果的算术平均值；②密度计算准确至0.01 g/cm.

5、本试验记录格式详见实验报告

试样编号 环刀质量(g) 湿土加环刀质量(g) (2) 湿土质量(g) (3)=(2)-(1) 体积(cm3) 湿密度(g/cm3) (5)=(3) /(4) 平均湿密度(g/cm3) (6) 平均含水量（%） (7) 平均干密度(g/cm3) (8)=(6)/(1+0.01w) 3

环刀号 (1) (4)

实验四 土的液限、塑限试验(1学时)

一、试验目的

测定土的液限和塑限，与天然含水量实验结合，可用以计算土的塑性指数和液性指数，并作为粘性土分类以及估算地基土承载力的一个依据。 二、实验原理

土的液限是指粘性土的可塑状态与流动状态的界限含水量; 土的塑限是指粘性土的半固体状态与可塑状态的界限含水量; 三、 实验仪器

塑限试验仪器：毛玻璃片、卡尺、烘箱、天平、调土刀、吹风机、喷水器等 液限试验仪器：锥式液限仪，天平、烘箱、干燥器、吹风机、喷雾机、秒表、调土

刀、玻璃片、铝盒等 四、试验方法及步骤

（一）液限采用锥式液限仪（也叫流限仪）法 土的塑限试验用滚搓法；测得。

测液限步骤：

1、选取具有代表性的天然含水率土样。

2、取代表性土样250g左右，将试样放在调土皿中搅拌均匀。

3、分层装人试样杯中，装满试杯后刮去余土使土样与杯口齐平，并将试样杯放在底座上。

4、 将圆锥仪擦拭干净，两指捏住圆锥仪手柄，保持锥体垂直，当圆锥仪锥尖与试样表面正好接触时，轻轻松手让锥体自由沉人土中。

5、 放锥后约经5s,锥体人土深度恰好为10 mm的圆锥环状刻度线处，此时土的含水量即为液限。

6、 若锥体人土深度超过或小于l0mm时，表示试样的含水率高于或低于液限，应该将试样全部取出，放入调土皿中，根据试样的干、湿情况，适当加纯水或边调拌边风干重新拌和，然后重复（3）~（5）试验步骤。

7、取出锥体，然后取锥孔附近土样约10~15g,放人称量盒内，测定其含水率。液限试验需进行两次平均测定，并取其算术平均值，其平行差值不得大于2％。 测塑限步骤：

1、取过0.5mm筛下的代表性试样100g，放在研钵内加纯水拌匀，湿润过夜 2、将制备好的试样在手中揉捏到不粘手，捏扁，当出现裂缝时表示含水量接近塑限

3、取接近塑限含水量的试样8～10g，用手搓成椭圆形，放在毛玻璃板上用手掌滚搓，手掌的压力要均匀地施加在土条上，不得使土条在毛玻璃无压力滚动，土条不得有空心现象，土条长度不得大于手掌宽度

4、当土条搓成3mm时产生裂缝，并开始断裂，表示试样的含水量达到塑限含水量，当土条搓成3mm时不产生裂缝或土条直径大于3mm时才开始断裂，都应重新取样进行试验

5、取直径3mm有裂缝的土条3～5g，测定土条的含水量度 五、试验记录及数据处理

塑限试验记录表 土 盒 盒质量 （g） 样编号1 2 号 盒加湿 土质量 （g） 盒加水 的干 土含水干 质 量 质 量量 土质（g） （g） （%） 量（g） 塑限平均 值 （%） 备 注

土 样编号1 2 液限试验记录表 盒 号 盒质量 （g） 盒加湿 土质量 （g） 盒加干 水 的干 土含水量 土质量质 量 质 量（%） （g） （g） （g） 液限平 均 值 （%） 备 注

四、各教学环节学时分配

课 题 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 绪论 土的物理性质及工程分类 地基中的应力计算 土的压缩性与地基沉降计算 土的抗剪强度与地基承载力 建筑场地的工程地质勘察 天然地基上浅基础设计 桩基础 土压力与土坡稳定 基坑工程 地基处理 特殊土地基 合 计 主 要 内 容 各教学环节学时分配 讲课 实验 习题 其他 小记 1 5 4 4 2 2 6 6 4 4 2 2 42 2 2 4 2 2 2 6 1 7 4 8 2 2 8 8 4 4 2 2 52 注: 表中的课时只是大体的分配，其中授课包括讲课和习题，习题课可以根据实际情况适当的

增减。

五、本课程与其它课程的联系和分工

本课程与其它课程的关系十分密切，它的前设课程包括：建筑材料、高等数学、工程制图、建筑力学、房屋建筑学，它的后续课程有：施工技术与组织、工程造价、建筑设备、钢筋混凝土等专业课。

六、本课程的考核方式

考核方式：闭卷笔试

本门课程成绩由平时成绩、期末考核两部分组成。

1. 成绩考核：平时成绩由两部分组成，第一部分为平时作业，第二部分为实验报告、平时课堂表现和出勤情况；期末成绩由考试试卷成绩确定。 2. 成绩评定：平时成绩占20%,期末考核占总成绩的80%。

七、建议教材与教学参考书

1.建议教材：

陈晋中 主编。《土力学地基基础》（2008年2月第一版），机械工业出版社，2008年2月 2.参考教材：

王秀兰 主编。《地基与基础》（2007年2月第一版），人民交通出版社，2008年6月

八、说明

本课程是个一门理论性和实践性较强的土建类专业课程，是高职高专院校土建专业学生以及从事工程工程设计的、生产第一线的技术、质量管理、工程监理和工程造价等岗位所必备的基础知识。本大纲适合高职高专院校工程测量与监理专业学生，其他土建类专业可以根据实际学时进行适当的增减。

注: 表中的课时只是大体的分配，其中授课包括讲课和习题，习题课可以根据实际情况适当的

增减。

五、本课程与其它课程的联系和分工

本课程与其它课程的关系十分密切，它的前设课程包括：建筑材料、高等数学、工程制图、建筑力学、房屋建筑学，它的后续课程有：施工技术与组织、工程造价、建筑设备、钢筋混凝土等专业课。

六、本课程的考核方式

考核方式：闭卷笔试

本门课程成绩由平时成绩、期末考核两部分组成。

1. 成绩考核：平时成绩由两部分组成，第一部分为平时作业，第二部分为实验报告、平时课堂表现和出勤情况；期末成绩由考试试卷成绩确定。 2. 成绩评定：平时成绩占20%,期末考核占总成绩的80%。

七、建议教材与教学参考书

1.建议教材：

陈晋中 主编。《土力学地基基础》（2008年2月第一版），机械工业出版社，2008年2月 2.参考教材：

王秀兰 主编。《地基与基础》（2007年2月第一版），人民交通出版社，2008年6月

八、说明

本课程是个一门理论性和实践性较强的土建类专业课程，是高职高专院校土建专业学生以及从事工程工程设计的、生产第一线的技术、质量管理、工程监理和工程造价等岗位所必备的基础知识。本大纲适合高职高专院校工程测量与监理专业学生，其他土建类专业可以根据实际学时进行适当的增减。

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