《土质学与土力学》学习指南

《土质学与土热学》学习手册中国矿业学院资源与月球科学大学《土质学与土热学》课程建设组一、准备工作及要求1．按照本课程的教学大纲，了解课程的目的、任务和要求。2．购置教材及辅助教材(学习指导、实验指导书、习题集)，借书合适的教学参考书，认真预习。3.实验课前预习实验内容，编撰预习报告，列举实验目的、实验仪器设备、准备必备记录表格，认真编撰实验报告，剖析试验结果。4.习题课中认真思索，课后认真完成习题作业。二、分章教学内容及学习指导导论教学内容：1.土质学与土热学的诞生与发展2.土质学与土热学在工程建设中的作用3.土质学与土热学研究的对象—土与泥岩4.土质学与土热学的研究内容和方式5.岩土工程师的技术职责6.土质学与土热学的新学科分支简介知识点：1.土与泥岩2.土质学、土热学3.岩土工程4.岩土工程师技术职责教学要求：1.理解土质学与土热学在工程建设中的地位与作用2.理解土与泥岩的概念，明晰基岩研究的内容和目的3.了解岩土工程师的知识结构，明晰岩土工程师的技术职责4.了解与土质学与土热学的研究内容、方法及有关的新学科进展5.了解我国新世纪的重大工程，提高学习热情与责任感重点难点：1.基岩的概念，从工程依托体和地质体的角度理解基岩的含意（重点、难点）教材内容：教材总论部份。

评价考评：1.对基本概念的把握和理解程度（比如:土、土体含意；土质学与土热学含意与联系）2.对岩土工程师技术职责、土质学与土热学地位的认识。作业：查阅资料完成：1）从你所晓得的涉及土热学的一两个风波，说明土热学的重要性。2）岩土工程师的技术职责是哪些？拓展阅读建议：课外阅读。通过查阅国外外典型工程案例，理解土热学的重要性。推荐阅读文献：1.Peck：.：，1883-19633.J.B.,M.,C.：名词术语：(1)土(2)矿体(3)土质学(4)土热学(5)岩土工程(6)岩土工程勘测(7)岩土工程设计人物：1.（1883.10-1963.10）2.（1912-2008）第一章土的化学性质与工程分类教学内容：1.土（体）的分布与动因2.土的细度成份与剖析3.土的矿物成份4.土的化学性质指标及其换算5.黏性土的界限含水量、稠度和可塑性6.土的膨胀性与崩解性知识点：1.工程地质动因演变论及我国松散层分布规律2.土的产生过程、残积土、运积土3.土的多相组成4.土的细度成份（骨料、表示方式、粒度累积曲线、三角座标、有效粒径、不均匀系数、曲率系数）5.土的矿物成份6.土的物理成份7.土中的水与空气8.黏土—水—电解质系统9.土的结构与构造10.土的单相图11.土的重量及其指标（土粒比重、土的质量密度、土的轻度、土的饱和轻度、土的干轻度、土的有效轻度）12.土的含水性及其指标（含水量、饱和度、砂土的温度分类）13.土的孔隙性及其指标（孔隙度、孔隙比、孔隙度和孔隙比之间的换算、砂土的相对密实度、砂土按密实度的分类）14.土的化学性质与物质成份、结构的关系15.黏性土的稠度与塑性（稠度、界限含水量、液限、塑限、缩限、液性指数、按液性指数界定黏性土稠度状态、塑性指数、细粒土的分类与定名）16.土的膨胀性与崩解性（膨胀率、膨胀力、体缩率和线缩率、收缩系数、土的崩解性）17.土的化学性质的测定18.土的各化学性质指标的换算。

能力点：1.把握土的细度成份的累积曲线勾画方式及判读2.熟练把握表征土的化学性质的各个指标的定义、计算公式、各指标的工程含意与应用目的3.熟练把握用单相图方式推论各化学性质指标间的关系4.熟练把握各指标间的换算及估算5.把握基本数学性质实测指标和基本导入指标的关系6.熟练把握塑性指数和液性指数的估算并明晰其意义7.熟练把握用塑性指数和塑性图对土进行分类定名的方式8.把握按照土的细度成份和塑性综合确定土名的方式9.实验技能：筛分法、沉降法颗粒剖析；比重、重度、含水量测定；沸程、液限测定教学要求：1.理解土在地质循环过程中的动因演变，松散层分布规律受工程地质条件动因演变的影响2.理解土的单相组成土质学与土力学，及其各相互相作用对土的化学热学性质的影响3.明晰细度、粒组的概念，把握土的细度成份的表格法、三角座标法和累积曲线法，把握土的细度成份累积曲线的勾画方式，才能从累积曲线上剖析土的细度分布特点、级配特征、计算不均匀系数、曲率系数，求任一累积百分浓度Xd对应的粒径dX，有效粒径、中间粒径、界限粒径、平均粒径等4.理解土的细度成份剖析的筛分析法和沉降剖析法的原理和适用条件5.了解土中的矿物类型、土的矿物成份与细度成份之间的关系、理解高岭石组、蒙脱石组、伊利石组黏土矿物的晶体结构及其对化学热学性质的影响，了解黏土矿物的微观剖析方式（热剖析、X-射线衍射、扫描电镜、透射电镜等）6.熟练把握表征土的化学性质的各个指标的定义、计算公式、各指标的工程含意与应用目的7.明晰土的基本化学性质实测指标和基本导入指标的关系，才能用实测指标推论导入指标8.熟练把握各指标间的换算及估算，包括采用公式法和用单相图方式推论各化学性质指标间的关系9.把握黏性土的稠度与塑性的基本概念，明晰常见的界限含水量（界限），比如沸程、液限、收缩限等的化学意义10.熟练把握塑性指数和液性指数的估算并明晰其意义土质学与土力学，才能用塑性指数判定土的塑性、用液性指数判定土的状态11.熟练把握用塑性指数和塑性图对土进行分类定名的方式、掌握按照土的细度成份和塑性综合确定土名的方式12.把握土的细度成份分时的实验技能：筛分法、沉降法颗粒剖析；化学性质测试实验技能：比重、重度、含水量测定；土的界限含水量测试实验：沸程、液限测定13.了解土的膨胀崩解特点，理解膨胀率、收缩率、膨胀力等指标的含意，把握收缩限的估算方式重点难点：1.从工程地质动因演变论的角度理解月球表面（重点是我国）土的分布（难点）2.土的细度成份累计百分曲线的勾画与判读（重点、难点）3.化学性质指标间的换算（重点、难点）4.土的综合分类方式（重点）实验内容：实验一、土的细度成份剖析实验二、土的密度及含水量测定实验三、土的稠度试验中学生自主设计性实验教材内容：评价考评：1.对土的细度成份表示方式的把握情况，能依照颗粒剖析结果勾画细度累积曲线、根据细度累积曲线求解有关粒径、判读骨料2.各个化学指标的估算方式、物理指标间的换算，要求结果正确、单位抒发正确3.各个界限含水量的含意、计算土的塑性指数、液性指数，并判定土的塑性和化学状态4.塑性图、塑性图分类5.按照给出的细度剖析资料和泥岩土（或泥岩土部份）的沸程和液限进行综合分类6.土的膨胀性指标、收缩率、收缩限估算例题：共11个例题，可依照教学须要和时间选择。

作业：边学边练习题集1-3、4、5、6、7、8、9、10、11、18拓展阅读建议：名词术语：（1）残积土（2）坡积土（3）洪积土（4）泥岩土（5）风积土（6）海积土（7）土的相系组成（8）土骨架（9）颗粒剖析（10）细度（11）粒组（12）土的细度成份（颗粒骨料）（13）粒径分布曲线（颗粒累积曲线）（14）有效粒径（15）平均粒径（16）中间粒径（17）限制粒径（18）不均匀系数（19）曲率系数（骨料系数）（20）漂石（21）块石（22）砾石（23）砂砾（24）圆砾（25）角砾（26）土层（27）砾砂（28）粗砂（29）中砂（30）细砂（31）粉砂（32）粉土（33）砂质粉土（34）粘质粉土（35）黏性土（36）粉质黏土（37）黏土（38）有机土（39）壤土（40）双电层（41）扩散层（42）离子交换（43）宏观结构（44）微观结构（45）比表面积（46）单粒结构（47）聚粒结构（48）混凝结构（49）土的灵敏度（50）土粒的蜂腰度（51）土粒的球度（52）单相图（53）岩土的化学性质（54）密度（质量密度）（55）轻度（重力密度）（56）饱和轻度（57）干密度（58）水下轻度（浮轻度）（59）土粒比重（60）含水量（61）饱和度（62）孔隙度（63）孔隙比（64）相对密度（65）临界孔隙比（66）密实度（67）稠度（68）界限含水量（阿太堡界限）（69）缩限（70）沸程（71）液限（72）塑性指数（73）液性指数（74）含水比（75）土的活动性（76）塑性图（77）自由膨胀率（78）膨胀压力（79）崩解（80）膨胀压力试验（81）岩石的吸水率（82）岩石的饱水率（83）岩石的饱水系数（84）膨胀压力试验人物：1.(1846-1916)2.(1902-1981)3.(1921-1996)第二章土中的水知识点：1.土中水的分类2.土的渗透性（达西定理、砾石类和砂类土的渗透系数、粘性土的渗透系数）3.土的毛细性4.流网及其应用5.渗透力6.临界水力斜度7.渗透破坏(流砂、管涌)能力点：1.熟练把握流网的勾画方式，才能用流网估算紊流速率、计算紊流量、计算孔隙水压力和求渗透力2.熟练把握渗透力的估算方式3.熟练把握土的临界水力斜度的估算方式及渗透破坏判断4.实验技能：常水头、变水头测定土的渗透系数教学要求：1.了解土中水的分类2.理解土的渗透性（达西定理、砾石类和砂类土的渗透系数、粘性土的渗透系数）3.了解土的毛细性及其形成的缘由4.熟练把握流网的勾画方式，才能用流网估算紊流速率、计算紊流量、计算孔隙水压力和求渗透力5.熟练把握渗透力的估算方式6.熟练把握土的临界水力斜度的估算方式及渗透破坏判断7.实验技能：常水头、变水头测定土的渗透系数重点难点：1.土的渗透系数概念及测定（重点）2.流网的勾画及应用（重点、难点）3.渗透力的估算、临界水力斜度（重点）教材内容：评价考评：1.达西定理、砂土的渗透系数、粘土的渗透系数2.简单的流网的勾画，按照流网估算不同点的水压、不同点间的水力斜度，判定紊流稳定性3.临界水力斜度的估算、允许水力斜度、渗透稳定性的衡量例题：教材作业：教材拓展阅读建议：1.张在明，地下水与建筑基础工程，中国建筑工业出版社，2001,22-70名词术语：（1）渗透系数（2）管涌（3）毛细水（4）毛细现象（5）自由水与重力水（6）临界水力斜度和起始水力斜度（7）渗透力人物：1.(1803-1858)第三章土的热学性质知识点：1.土的压缩性2.土压缩变型的本质3.饱和土的有效挠度原理4.室外压缩试验5.压缩定理6.压缩系数7.压缩指数8.压缩挠度9.变型挠度10.模量、侧压力系数11.回弹指数12.先期土体压力13.超土体比和土的土体状态14.土的抗剪性15.剪切定理16.直接剪切试验17.三轴剪切试验18.无侧限抗压硬度试验19.十字板剪切试验20.无侧限抗压硬度试验21.莫尔-库仑硬度理论22.极限平衡条件23.临界孔隙比24.孔隙水压力系数25.土层液化机理22.土层液化评价26.土的压实性27.最优含水量28.土的动力变型和动力硬度29.非饱和土有效挠度原理能力点：1.深刻理解饱和土的有效挠度原理,并能用它解释一些常见的土热学问题2.把握采用土体试验曲线求取先期土体压力的方式，并能用超土体比判定土的受力历史及土体状态3.熟练把握土的极限平衡条件,并能用它剖析一些土热学问题,如挡土墙压力、地基稳定性、判断破坏面的方向等4.把握孔隙水压力参数的基本概念和估算方式5.把握饱和土体振动液化的判断方式6.把握从土的击实特点曲线求取最优含水量方式7.实验技能：直接剪切实验、压缩试验、三轴实验、击实试验教学要求：1.深刻理解饱和土的有效挠度原理,并能用它解释一些常见的土热学问题2.把握采用土体试验曲线求取先期土体压力的方式，并能用超土体比判定土的受力历史及土体状态3.熟练把握土的极限平衡条件,并能用它剖析一些土热学问题,如挡土墙压力、地基稳定性、判断破坏面的方向等4.把握孔隙水压力参数的基本概念和估算方式5.把握饱和土体振动液化的判断方式6.把握从土的击实特点曲线求取最优含水量方式7.实验技能：直接剪切实验、压缩试验、三轴实验、击实试验重点难点：1.饱和土的有效挠度原理（重点）2.土的压缩性、压缩定理、压缩系数、压缩指数（重点）3.土的极限平衡条件及其应用（重点、难点）教材内容：评价考评：1.采用土的有效挠度原理估算土中有效挠度、孔隙水压力、承压含水层上边坡顶管深度2.从土体试验曲线求取先期土体压力，用超土体比判定土的受力历史及土体状态3.推论土的极限平衡条件4.能用直接剪切试验、三轴实验结果求取土的抗剪硬度参数5.估算孔隙水压力参数A、B6.求取最优含水量方式例题：提供有5个例题供教学选择。

作业：边学边练习题集2-1、2、3、4、8、9、10拓展阅读建议：名词术语：（1）热学性质（2）各向同性（3）各向异性（4）总挠度（5）有效挠度（6）中性挠度（中性压力）（7）孔隙水压力（8）超静孔隙水压力（9）孔隙水压力参数（10）孔隙（水）压力消退（11）挠度路径（12）莫尔圆（13）弹性介质（14）弹性半无限空间（15）弹性挠度（16）模量（17）弹塑性（18）粘弹性（19）弹性区（20）塑性区（21）流变性（22）溶胀（23）米塞斯（）屈服准则（24）特莱斯卡（）屈服准则（25）莫尔-库仑屈服准则（26）德鲁克-普拉格屈服准则（27）莫尔包络线（28）剪胀性（29）抗剪硬度（30）峰值抗剪硬度（31）残余抗剪硬度（32）常年抗剪硬度（33）粘聚力（内聚力、凝聚力）（34）似粘聚力（视粘聚力）（35）假粘聚力（36）附着力（黏着力）（37）内磨擦角（38）外磨擦角（39）休止角（40）有效粘聚力（41）有效内磨擦角（42）不排水抗剪硬度（43）渗透土体（44）压缩性（45）先期土体压力（前期土体压力）（46）超土体比（OCR）（47）压缩系数（48）压缩指数（49）再压缩指数（50）容积压缩系数（51）压缩挠度（52）变型挠度（53）容积挠度（54）剪切挠度（55）切线挠度（56）割线挠度（57）挠曲挠度（58）旁压挠度（59）次土体系数（60）无侧限抗压硬度试验（单轴压缩试验）（61）单剪试验（62）直接剪切试验（63）三轴剪切试验（64）压缩试验（65）动三轴试验偏挠度（66）法国伸长率硬度试验（67）加洲承载比试验（CBR）（68）点载荷试验（69）原位测试（70）标准贯入试验（71）旁压试验（72）十字板剪切试验（73）现场剪切试验（74）压缩定理（75）击实试验（76）现场荷载试验（77）土层液化（78）最优含水量（79）岩石伸长率硬度（80）岩石软化系数（81）岩石硬度损失率（82）岩石抗力系数（83）岩石点载荷（硬度）指标人物：1.(1835-1918)2.lomb(1736-1806)3.(1914-2001)第四章土中的挠度估算知识点：1.基础2.地基3.土层4.自重挠度5.附加挠度6.基底压力7.基地附加压力8.地表受垂直集中力作用下的附加挠度分布9.竖向分布载荷作用下土中挠度估算能力点：1.熟练把握自重挠度、附加挠度、基底压力、基底附加压力的估算方式2.会用角点法估算复杂形状及非均布载荷下地基中的附加挠度教学要求：1.熟练把握自重挠度、附加挠度、基底压力、基底附加压力的估算方式2.会用角点法估算复杂形状及非均布载荷下地基中的附加挠度重点难点：1.基底压力、基底附加压力的估算（重点）2.角点法估算复杂形状及非均布载荷下地基中的附加挠度（重点、难点）教材内容：评价考评：1.估算自重挠度、附加挠度、基底压力、基底附加压力2.估算非均布载荷下、复杂形状地基中的附加挠度例题：提供6个例题共选择作业：边学边练习题集3-1、2、3拓展阅读建议：名词术语：（1）地基土（2）压缩层（3）接触压力（4）超员（5）自重挠度（6）附加挠度（7）土层（8）下卧层（9）压力泡（10）基础（11）浅基础（12）深基础（13）基础埋深（14）条形基础（15）筏形基础（16）联合基础（17）箱形基础（18）桩基础（19）群桩（20）磨擦桩（21）端承桩（22）地下连续墙（23）桩端阻力（24）桩的表面磨擦力（25）负磨擦力（26）基底附加压力（27）弹性介质（28）弹性半无限空间人物：1.nesq(1842–1929)第五章地基沉降估算知识点：1.地基变型种类2.地基最终沉降量估算的弹性理论法、应力面积法、原始压缩曲线法、应变影响系数法3.太沙基一维土体理论4.土体度能力点：1.熟练把握弹性理论法、规范法(挠度面积法)、原始压缩曲线法估算地基最终沉降量的方式2.熟练把握用太沙基一维土体理论估算沉降－时间关系的方式教学要求：1.了解地基变型种类2.熟练把握弹性理论法、规范法(挠度面积法)、原始压缩曲线法估算地基最终沉降量的方式3.熟练把握用太沙基一维土体理论估算沉降－时间关系的方式重点难点：1.规范法(挠度面积法)法估算地基最终沉降量的方式（重点）2.一维土体理论估算沉降－时间关系的方式（重点、难点）教材内容：评价考评：1.规范法(挠度面积法)法估算地基最终沉降量的方式2.一维土体理论估算沉降－时间关系的方式例题：提供6个例题共选用作业：边学边练习题集3-5、6、7拓展阅读建议：名词术语：（1）沉降（2）差别沉降（沉降差）（3）局部倾斜（4）倾斜（5）瞬时沉降（6）土体沉降（7）次土体沉降（8）主土体（9）次土体（10）土体系数（11）土体度人物：第六章山坡稳定和土压力估算知识点：1.山坡的稳定系数2.干的无黏性土山坡稳定性3.有紊流的无黏性土突破的稳定性4.黏性土山坡稳定性5.日本园弧法6.日本条分法7.毕肖普条分法8.挡土结构物类型9.土压力种类及形成的条件10.主动土压力11.被动土压力12.静止土压力13.朗金土压力理论14.库仑土压力理论能力点：1.熟练把握无黏性土无紊流和有紊流作用时的安全系数的估算2.把握黏性山坡剖析的日本园弧法、条分法及毕肖普条分法3.把握三种挡土墙压力的估算方式教学要求：1.把握地基承载力、承载力特征值的基本概念2.熟练把握确定地基承载力特征值的理论公式法3.熟练把握极限承载力的估算方式重点难点：1.有紊流作用时的安全系数的估算（难点）2.黏性山坡剖析的日本园弧法、条分法（重点）3.郎金主动土压力、被动土压力估算（重点）教材内容：评价考评：1.无紊流和有紊流作用时的安全系数的估算2.黏性山坡剖析的日本园弧法、条分法基本原理3.郎金主动土压力、被动土压力估算4.库伦主动、被动土压力估算例题：提供5个例题共选择作业：边学边练习题集5-2、4拓展阅读建议：名词术语：（1）静止土压力（2）主动土压力（3）被动土压力（4）郎肯（）土压力理论（5）库伦土压力理论（6）斜坡稳定性（7）稳定数（8）条分法（9）极限平衡法（10）挡土墙人物：1.nkine(1820-1872)2.C.A.(1736-1806)3.（1900-1955）第七章地基土承载力估算知识点：1.地基土变型的三个阶段2.地基承载力3.极限承载力4.允许承载力5.地基承载力的特点值6.临塑载荷7.临界载荷能力点：1.熟练把握确定地基承载力特征值的理论公式法2.熟练把握常见的极限承载力的估算方式教学要求：1.把握地基承载力、承载力特征值的基本概念2.熟练把握确定地基承载力特征值的理论公式法3.熟练把握极限承载力的估算方式重点难点：1.确定地基承载力特征值的理论公式法（重点）2.太沙基、极限承载力的估算方式（重点）教材内容：评价考评：1.无紊流和有紊流作用时的安全系数的估算2.黏性山坡剖析的日本园弧法、条分法基本原理3.郎金主动土压力、被动土压力估算4.库伦主动、被动土压力估算例题：提供2个例题作业：边学边练习题集4-2、3拓展阅读建议：名词术语：（1）临塑载荷（2）地基失效（3）剪切破坏（4）整体剪切破坏（5）局部剪切破坏（6）辊压破坏（7）渐进破坏（8）基础滑动（9）允许载荷（10）允许承载力（11）极限承载力（12）安全系数（13）静力触探（14）动力触探人物：1.普朗特尔2.c（1924-1982）3.汉森第八章不同类型土的工程性质知识点：1.通常土的工程性质2.黄土3.污泥类土4.红黏土5.膨胀土6.污染土7.人工填筑能力点：1.把握黄土湿陷性判断方式2.把握膨胀土判断方式教学要求：1.把握特殊土的概念和分类，把握不同类型特殊土的典型工程性质，了解我国的特殊土分布规律。

2.把握黄土湿陷的缘由、影响湿陷性的诱因、黄土湿陷性测试与判断估算；了解黄土湿陷特点、消除湿陷性的思路。3.把握膨胀土胀缩的缘由、影响胀缩性的诱因、膨胀率测试与膨胀土判断；了解膨胀农地基特点、消除胀缩性的思路。4.把握污泥类土的化学性质、触变性、蠕变性、结构性，了解其性质改良的基本原理。5.把握红黏土、污染土等的特点和工程特点，了解其性质改良的基本原理。重点难点：1.黄土湿陷类型及湿限性等级的判断（重点）2.膨胀农地基变型估算及分级（重点、难点）3.各类特殊土的工程地质性质（重点）教材内容：评价考评：1.黄土的湿陷性类型与等级的判断估算2.膨胀土判断估算3.特殊农地区工程案例剖析例题：作业：拓展阅读建议：名词术语：（1）红黏土（2）节理黏土（3）网纹黏土（4）软土（5）污泥（6）污泥质土（7）土层（8）膨胀土（9）腌渍土（10）湿陷性土（11）黄土（12）污染土（13）人工填筑（14）素土层（15）杂土层（16）冲土层（17）填筑土（18）质控土层（19）纹泥（季候泥）（20）混粒土（21）湿陷性（22）自重湿陷性（23）冻胀（24）融陷性（25）湿陷起始压力（26）湿陷系数人物：第九章地基处理概述知识点：1.土的碾压筑牢2.砂回填或砂砾回填3.堆载预压4.砂桩及砂砾桩5.土工织物6.物理加固能力点：1.初步把握按照地基土热学性质选择地基处理方案的方式重点难点：1.地基处理方式的基本原理2.各类地基处理方式的适用条件3.保障施工质量的技术对策教学要求：

1.了解地基处理的意义、方法类型和主要目的；把握地基处理的本质问题，即增加含水量、降低孔隙率，增强硬度或承载力，降低变型量。

2.理解地基处理的置换、振密（挤）密、排水土体、灌入固化物、加筋、冷热处理、基础托换等大类处理方式的基本原理。

3.把握碾压筑牢、砂回填或砂砾回填、堆载预压、砂桩及砂砾桩、土工织物、化学加固等加固方式的适用条件、设计与剖析方式、加固后特点、施工工艺与技巧。

4.了解地基处理方案比选的方式。教材内容：评价考评：1.思索题：对地基处理的本质问题的认识2.地基处理案例剖析3.地基处理方式比选的原则例题：作业：拓展阅读建议：名词术语：人物：三、研究型教学及实验要求1．结合课程目标，举办研究型教学活动，开课前由课程建设组统一审定教学内容、方法，并做好资料整理。要求研讨的内容：（1）不同类型土的工程性质（2）地基处理方式（3）学员自主提出的研讨课题大纲中要求的自主学习的教学内容：（1）挠度路径与热学性质的关系（2）孔隙水压力系数及其工程意义（3）学员感兴趣的或则须要扩充的其他课题2．构建开放实验室机制，中学生举办自主探求性实验设计，由任课班主任和实验室人员共同指导设计型实验，并对实验成果每学期进行一次综合评定。中国矿业学院资源与月球科学大学《土质学与土热学》课程建设组