《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：020030530課程性質(zhì)：eq\o\ac(□,√)必修□選修課程類別：□通識課程eq\o\ac(□,√)專業(yè)課程實踐教學(xué)適用專業(yè)：交通工程課程學(xué)時：（說明總學(xué)時及理論、實驗學(xué)時分配或?qū)嵺`周數(shù)等）總學(xué)時80；理論教學(xué)68；實驗教學(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。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)計融入到具體目標(biāo)之中，同時需明確課程目標(biāo)與畢業(yè)要求（指標(biāo)點）的對應(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，能夠閱讀理解各種巖土工程設(shè)計施工的規(guī)范和手冊，在短期培訓(xùn)之后即可參與實際的巖土工程建設(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)用場合；能夠?qū)嶋H運用我國巖石分級標(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。（二）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(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)實際情況使用此表，非工程認(rèn)證專業(yè)可刪除“指標(biāo)點”列）：課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(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：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決交通系統(tǒng)復(fù)雜工程技術(shù)問題。指標(biāo)點1.1：彈性力學(xué)的基本內(nèi)容和基礎(chǔ)知識指標(biāo)點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)用場合；能夠?qū)嶋H運用我國巖石分級標(biāo)準(zhǔn)；畢業(yè)要求2：工程知識：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決交通系統(tǒng)復(fù)雜工程技術(shù)問題。指標(biāo)點2.1：巖石的強(qiáng)度和變形特性指標(biāo)點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：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決交通系統(tǒng)復(fù)雜工程技術(shù)問題。指標(biāo)點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。畢業(yè)要求2：工程知識：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決交通系統(tǒng)復(fù)雜工程技術(shù)問題。指標(biāo)點4.1：巖土工程簡介三、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)和知識點，并說明授課學(xué)時、實驗項目及類型或?qū)嵺`教學(xué)具體安排）（一）課程教學(xué)的內(nèi)容及學(xué)時安排知識單元知識點學(xué)時數(shù)68+12課程目標(biāo)線下授課線上授課實驗/實踐1.彈性力學(xué)的基本概念及有限元方法知識點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；知識點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；知識點1.3：介紹按位移和按應(yīng)力求解平面問題；常體力情況下的簡化問題和應(yīng)力函數(shù)；知識點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；知識點1.5：基于最小勢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)度和變形特性知識點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；知識點2.2：巖石的強(qiáng)度特性：單軸和三軸壓縮強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及巴西劈裂試驗、剪切強(qiáng)度；知識點2.3：庫侖強(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；知識點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；知識點2.5：巖石的流變特性，蠕變試驗，長期強(qiáng)度，流變模型及工程應(yīng)用；知識點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)知識點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)；知識點3.2：掌握巖體的變形、強(qiáng)度和特征，介紹巖體原位試驗；知識點3.3：理解巖體質(zhì)量評價指標(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)及工程分類知識點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)；知識點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；知識點4.3：地基土的自重應(yīng)力，有效應(yīng)力原理（飽和土）；知識點4.4：土的固結(jié)試驗及壓縮性指標(biāo)計算，土的滲透性與滲透定律；知識點4.5：基礎(chǔ)底面的接觸壓力，地基土中的附加應(yīng)力；知識點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.巖土工程簡介知識點5.1：巖體的初始應(yīng)力狀態(tài)，地應(yīng)力實測的途徑，重點介紹水壓致裂法和空心包體法；知識點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；知識點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，邊坡加固方法；知識點5.4：巖土基礎(chǔ)的承載力和穩(wěn)定性評價，各類基礎(chǔ)的承載特性；知識點5.5：巖土工程的監(jiān)測和災(zāi)害防治等。8課程目標(biāo)46.巖土體試驗知識點6.1：參觀實驗室，巖石力學(xué)試驗方法介紹；試樣加工及質(zhì)量檢測；知識點6.2：單軸壓縮試驗，巴西劈裂試驗，點載荷試驗知識點6.3：三軸壓縮試驗；知識點6.4：土的密度、含水率測試、黏土的液限和塑限；知識點6.5：土的直剪試驗；知識點6.6：土的壓縮試驗。12………………合計6812（二）課堂實驗/實踐教學(xué)內(nèi)容及要求（無課堂實驗/實踐，可刪除此表）序號項目名稱內(nèi)容、要求學(xué)時實驗/實踐類別實驗/實踐類型每組人數(shù)必做/選做課程目標(biāo)1巖石力學(xué)實驗參觀實驗室，巖石力學(xué)試驗方法介紹；試樣加工及質(zhì)量檢測；2專業(yè)綜合型30必做課程目標(biāo)22巖石力學(xué)實驗單軸壓縮試驗，巴西劈裂試驗，點載荷試驗；2專業(yè)綜合型30必做課程目標(biāo)23巖石力學(xué)實驗三軸壓縮試驗；2專業(yè)綜合型30必做課程目標(biāo)24土力學(xué)實驗土的密度、含水率測試、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)實驗土的直剪試驗；2專業(yè)綜合型30必做課程目標(biāo)36土力學(xué)實驗土的壓縮試驗。2專業(yè)綜合型30必做課程目標(biāo)3合計…………12…………基本要求1．準(zhǔn)守實驗室規(guī)章制度，注意人身和試驗設(shè)備安全；2．預(yù)習(xí)實驗原理、實驗步驟和數(shù)據(jù)處理；注：實驗/實踐類別：專業(yè)、上機(jī)等實驗/實踐類型：操作型、驗證型、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、畢業(yè)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)提供基礎(chǔ)知識。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家級規(guī)劃教材）[1]徐芝綸，彈性力學(xué)簡明教程.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，國家級規(guī)劃教材[3]張克恭，劉松玉.土力學(xué).北京：中國建筑工業(yè)出版社,2013ISBN：9787112123322，國家級規(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：中國建筑工業(yè)出版社，2013（二）其他教學(xué)資源無六、教學(xué)方法與學(xué)習(xí)建議（授課方式、重點、難點及后續(xù)自主學(xué)習(xí)建議）授課方式：課堂講授和室內(nèi)實驗為主，通過多媒體介紹試驗結(jié)果以及巖土工程；重點和難點：巖石強(qiáng)度和土體變形特征；水對砂土和粘土的影響；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、課程考核及成績評定方式（要求平時考核、過程考核與終結(jié)性評價有機(jī)結(jié)合，并有具體細(xì)則和記錄。同時要求課程目標(biāo)與知識單元和考試內(nèi)容對應(yīng)）（一）課程考核（說明考核方式及占總成績的比例）課程考核總成績包含：平時考核、過程考核和結(jié)課考核。其中，①平時考核占總成績10%（到課率、缺勤）；②過程考核占總成績30%（隨堂問答、課堂測驗、筆試、課后作業(yè)、實驗報告等）；③結(jié)課考核占總成績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)與知識單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標(biāo)知識單元考試內(nèi)容1．課程目標(biāo)1：彈性力學(xué)基礎(chǔ)知識1.彈性力學(xué)的基本概念及有限元方法力學(xué)簡介：力學(xué)的研究內(nèi)容、方法；理論力學(xué)中的幾個問題，流體力學(xué)中的幾個問題彈性力學(xué)：基本假設(shè)，一點的應(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)和圓筒受均布壓力，圓孔的孔邊應(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)用場合；能夠?qū)嶋H運用我國巖石分級標(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)度及試驗方法，試驗規(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)量評價及其分類討論和習(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；長期強(qiáng)度的概念超聲波測試，動態(tài)參數(shù)，超聲波對巖體完整性的評價地應(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)力測量方法簡介直接法和間接法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