广东工业大学：《土力学》课程电子教案（负责人：刘勇健）

《土力学》教案 序号第1次 授课学时 2学时 授课班级 土木17(1,2)班 周次第1周 日期 2019.9.4 节次 第34节 0绪论 土的物理性质及工程分类 1,1 概述 (章节)题目 12土的形成 1.3土的三相组成 上.4土的结构和构造 教学目的 掌握土力学的研究对象及课程特征：掌握土的形成过程：掌握土粒粒组的划分、粒度 成分分析、三种粘土矿物、土中水的类型：了解土的结构构造。 教学重点 专业思想，职业道德，土体的形成及特点，土的三相组成 教学难点 土的三相组成 教学方法 启发式、线上线下融合、案例法、优秀人物法 (1)爱国主义 港珠澳大桥、三峡大坝等重大工程中对岩士问题的成功处理 (2)工匠精神 吃苦耐劳、讲诚信 裸程思政目标 土的不均匀性、非线性、不确定性决定了土力学的复杂性和重要性（案例：由于 与融入点 岩土的强度问题、变形问题、渗透问题引发重大的工程事故)。 (3)哲学思考 我们在欣赏河道弯曲之美、赞叹其源远流长之时，可联想到人的一生亦如河流（生 命长河)，有坎坷，有险阻，只要不悲观失望、不忘初心，砥砺前行，把弯道看成一 条路径（一道风景），通过不懈努力，最终能抵达人生的大海，理想的彼岸。 信息技术 辅助手段 “土力学”新云课堂https:/couses.gdut.edu.cn/couse/view.php2id-2 0绪论 一、土力学概念及研究内容 二、土力学在土木工程中的作用 木学科发展概况 本课程的特点和学习要求 土的物理性质及工程分类 1.1概述 教学内容 1.2土的形成 及教学过程 1.3土的三相组成 土=土粒（固相）+水（液相）+空气（气相 士的固体颗料 1.土的粒径和粒组概念 2.土的颗粒级配 (1)确定各粒组相对含量的方法 一颗粒分析试验{鹿鑫泸法一00

《土力学》教案 序号 第 1 次 授课学时 2 学时 授课班级 土木 17（1，2）班 周次 第 1 周 日 期 2019.9.4 节 次 第 3~4 节 （章 节）题目 0 绪论 1 土的物理性质及工程分类 1.1 概述 1.2 土的形成 1.3 土的三相组成 1.4 土的结构和构造 教 学 目 的 掌握土力学的研究对象及课程特征；掌握土的形成过程；掌握土粒粒组的划分、粒度 成分分析、三种粘土矿物、土中水的类型；了解土的结构构造。 教 学 重 点 专业思想，职业道德，土体的形成及特点，土的三相组成 教 学 难 点 土的三相组成 教 学 方 法 启发式、线上线下融合、案例法、优秀人物法 课程思政目标 与融入点 （1）爱国主义 港珠澳大桥、三峡大坝等重大工程中对岩土问题的成功处理 （2）工匠精神、吃苦耐劳、讲诚信 土的不均匀性、非线性、不确定性决定了土力学的复杂性和重要性（案例：由于 岩土的强度问题、变形问题、渗透问题引发重大的工程事故）。 （3）哲学思考 我们在欣赏河道弯曲之美、赞叹其源远流长之时，可联想到人的一生亦如河流（生 命长河），有坎坷，有险阻，只要不悲观失望、不忘初心，砥砺前行，把弯道看成一 条路径（一道风景），通过不懈努力，最终能抵达人生的大海，理想的彼岸。 信息技术 辅助手段 “土力学”新云课堂 https://courses.gdut.edu.cn/course/view.php?id=21 教学内容 及教学过程 0 绪论 一、土力学概念及研究内容 二、土力学在土木工程中的作用 三、本学科发展概况 四、本课程的特点和学习要求 1 土的物理性质及工程分类 1.1 概述 1.2 土的形成 1.3 土的三相组成 土＝土粒（固相）＋水（液相）＋空气（气相） 一、土的固体颗粒 1. 土的粒径和粒组概念 2.土的颗粒级配 （1）确定各粒组相对含量的方法 ——颗粒分析试验    d  mm d mm 0.075 0.075 筛分法—— 比重计法—— 

广东工业大学2019-2020学年第一学期 试验成果一一颗粒级配曲线 (2)级配曲线的特点： 不均匀系数C, (3)判别士体级配好坏的指标 当同时满足G≥5，C=13时，土的级配良好，否则，级配不良。 3士粒的矿物成分{煲生矿物 二、中的水和气 (1)土中水。 结合水会 对土性质影响大 ②）士中气体制体 一对土的性质影响大 三、士的结构和构造 L,士的结构单粒结构一一常见于秒士、碎石土 蜂窝结构一一以粉粒为主的士（粒径0.075~0.005mm) 累状结构 一是粘性土的主要结构形式（粒径<0.005mm 采用多媒体教学，结合工程实例介绍土力学发展该概况、对土力学做出贡献的著 名学者和著作，提高学生学习兴超。 2.强调土力学学习过程中对基本概念掌握的重要性。 3.强调土力学课程研究的两大重要问题：强度、变形。 强调本课程研究的对象 一土体 【复习思考】 1.粘土颗粒表面哪一层水膜对土的工程性质影响最大，为什么？ 2.为什么土的级配曲线用半对数坐标？ 思者题 作业 3.颗粒级配曲线反映的是什么？级配良好有什么意义？如何判别级配是否良 【课后作业】 课后作业3题

广东工业大学 2019－2020 学年第一学期 2 试验成果——颗粒级配曲线 （2）级配曲线的特点： 半对数坐标   纵坐标－小于某粒径的土质量含量（％） 横坐标－对数坐标－土粒粒径（mm） （3）判别土体级配好坏的指标      60 10 2 30 10 60 d d d C d d C c u 曲率系数 ＝ 不均匀系数 ＝ 当同时满足 Cu≥5,Cc=1~3 时，土的级配良好，否则，级配不良。 3.土粒的矿物成分   原生矿物 次生矿物 二、中的水和气 （1） 土中水            强结合水 弱结合水——对土性质影响大 结合水 毛细水——受重力和表面张力作用 重力水——受重力作用自由流动 自由水 （2） 土中气体   非封闭气体 封闭气体——对土的性质影响大 三、土的结构和构造 1.土的结构       0.005 ) ( 0.075 ~ 0.005 mm mm 絮状结构 — —是粘性土的主要结构 形式（粒径 蜂窝结构 — —以粉粒为主的土 粒径 ） 单粒结构 — —常见于砂土、碎石土 2.土的构造   层理构造 裂隙构造 1. 采用多媒体教学，结合工程实例介绍土力学发展该概况、对土力学做出贡献的著 名学者和著作，提高学生学习兴趣。 2. 强调土力学学习过程中对基本概念掌握的重要性。 3. 强调土力学课程研究的两大重要问题：强度、变形。 强调本课程研究的对象——土体 思考题 作业 【复习思考】 1．粘土颗粒表面哪一层水膜对土的工程性质影响最大，为什么？ 2．为什么土的级配曲线用半对数坐标？ 3. 颗粒级配曲线反映的是什么？级配良好有什么意义？如何判别级配是否良 好？ 【课后作业】 课后作业 3 题

广东工业大学2019-2020学年第一学期 《土力学》教案 序号第2次 授课学时 2学时 授课班级 土木17(1,2)班 周次第1周 日期 2019.9.5 节次 第34节 (章节)题目 教学目的 掌握三相比例基本指标定义及其换算关系 教学重点 1. 士的三相比例指标及其定义换算 2.粘性土的界限含水量及其测定 教学难点 三相比例指标定义 教学方法 启发式、线上线下融合、工程案例法、优秀人物法 课程思政目标 工匠精神、吃苦耐劳、讲诚信 与融入点 “工程实践之哲学思考”教学法 工程案例法 信息技术 辅助手段 "土力学”新云课童htps:/courses,,gdut.edu.cn/course/view,php2id2I 第1章 土的物理性质及工程分类 1.5土的三相比例指标 表示土的三相组成（质量或体积）比例关系的指标，统称为土的三相比例指标。 土的三相图 2,基本指标：由试验直接测定的指标（土粒相对密度、天然密度、含水量） 教学内容 士的密度p或士的天然重度7：p=，(kg/)7=g,(kW/ 及教学过程 试验测定方法：环刀法 ②土粒相对密度（土粒比重）G:土粒相对密度定义为士粒的质量与同体积4℃ m。 纯木的质量之比G,品。无量绍。 试验测定方法：比重瓶法 ③土的含水量一一土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示： 试验测定方法：烘干法 3.间接指标（导出指标） 【讨论】孔隙比、孔隙率、饱和度能否超过1或100%？ 3

广东工业大学 2019－2020 学年第一学期 3 《土力学》教案 序号 第 2 次 授课学时 2 学时 授课班级 土木 17（1，2）班 周次 第 1 周 日期 2019.9.5 节次 第 3~4 节 （章 节）题目 第 1 章 土的物理性质及工程分类 1.5 土的三相比例指标 教 学 目 的 掌握三相比例基本指标定义及其换算关系 教 学 重 点 1．土的三相比例指标及其定义换算 2．粘性土的界限含水量及其测定 教 学 难 点 三相比例指标定义 教 学 方 法 启发式、线上线下融合、工程案例法、优秀人物法 课程思政目标 与融入点 工匠精神、吃苦耐劳、讲诚信 “工程实践之哲学思考”教学法 工程案例法 信息技术 辅助手段 “土力学”新云课堂 https://courses.gdut.edu.cn/course/view.php?id=21 教学内容 及教学过程 第 1 章 土的物理性质及工程分类 1.5 土的三相比例指标 表示土的三相组成（质量或体积）比例关系的指标,统称为土的三相比例指标。 水 气 土 粒 1. 土的三相图 2.基本指标：由试验直接测定的指标（土粒相对密度、天然密度、含水量） 1 土的密度  或土的天然重度 ： V m ＝ ，（kg/m 3）  g ，（kN/m 3）。 试验测定方法：环刀法 2 土粒相对密度（土粒比重）Gs：土粒相对密度定义为土粒的质量与同体积 4 oC 纯水的质量之比。 s s s V m G  ，无量纲。 试验测定方法：比重瓶法 3 土的含水量——土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示：  100% ms m  试验测定方法：烘干法 3．间接指标（导出指标） 【讨论】孔隙比、孔隙率、饱和度能否超过 1 或 100％？

广东工业大学2019-2020学年第一学期 ①饱和密度和饱和重度 德和专度P。为士体中限完全被水无满时的士的害度：Pe。品D (kg/i)。饱和重度：YPaag,(kN/m) @干密度和干重度 干密度一单位体积中士粒的质量：P=是，（8/心。 干重度一一单位体积中土粒的重量：Yapg,(kN/)。 O有效重度（浮重度）y.m,8-',（kN. 同样条件下，上述几种重度在数值上有如下关系： 4.指标间的相互换算 已知：p(2,G, 一e,m，（%,A（),y等的表达式 推导公式主要步骤： ①利用上作为未知数，将土的三相图中的各相物质的质量用p(y),G,0和（表 示出来，填在图中： ②先将孔隙比e的表达式求出来，然后将其它指标用p(y),G,o和e来表达， 依上图，将=1十o)GA和=(1+e)代入p=严中可得： e=4+o）G,Pa1 注意：此时已是“已知”的指标。根据各间接指标的定义，利用三相简图可求得 0n=。 或=9 G+e y-G.-1, ④nte S,=OG, 思考题 【本次课小结】三相比例指标定义：对同一种士其塑限和液限是不变的 作业 【课后作业】课后作业3题

广东工业大学 2019－2020 学年第一学期 4 1 饱和密度和饱和重度 饱和密度  sat 为土体中隙完全被水充满时的土的密度： V ms Vv sat     ， （kg/m 3）。饱和重度： sat=  sat g，（kN/m 3）。 2 干密度和干重度 干密度——单位体积中土粒的质量： V ms  d  ，（kg/m 3）。 干重度——单位体积中土粒的重量： d  =dg，（kN/m 3）。 3 有效重度（浮重度） V ms g Vs      ，（kN/m 3）。 同样条件下，上述几种重度在数值上有如下关系： 4．指标间的相互换算 已知：（），Gs，——→e，n，Sr，sat（sat），d（d），  等的表达式。 推导公式主要步骤： ①利用 VS作为未知数，将土的三相图中的各相物质的质量用（），Gs，和 VS表 示出来，填在图中； ②先将孔隙比 e 的表达式求出来，然后将其它指标用（）， Gs，和 e 来表达。 依上图，将 m＝（1＋）Gs Vs和 V＝（1＋e）Vs代入 V m   中可得： 1 1 － （＋ ） ＝   Gs   e 注意：此时 e 已是“已知”的指标。根据各间接指标的定义，利用三相简图可求得： ①      1 d 或    e Gs d   1 2    e G e s sat    1 ( ) ，    e G e s sat    1 3    e Gs    1 1 ④ e e n ＋ ＝ 1 或    s d G n＝1－ e G S s r   思考题 作业 【本次课小结】 三相比例指标定义；对同一种土其塑限和液限是不变的。 【课后作业】 课后作业 3 题

广东工业大学2019-2020学年第一学期 《土力学》教案 序号第3次 授课学时 2学时 授课班级 土木17(1,2)班 周次第2周 日期 2019.9.11 节次 第34节 第1章土的物理性质及工程分类 1.6土的物理状态特性 (章节)题目 1.6.1无黏性土的密实度 1.6.2盘性土的物理特征 教学目的 掌握无黏性土的密实度和黏性土的物理特征 教学重点 黏性土的物理特征 教学难点 黏性土的物理特征指标 教学方法 案例式、启发式、线上线下融合 课程思政目标 工程伦理、工匠精神 与融入点 信息技术 “土力学”新云课堂https:.//coues.dut.edu.cn/coue/view.phpi2id2l 辅助手段 第1章土的物理性质及工程分类 1.6.1无粘性土的密实度 土的密实度一一单位土体中固体颗粒的含量。无粘性土的密实度与其工程性质有 者密切关系。 描述砂土密实状态的指标有： 1.孔隙比 孔腔比食大，则土食松散 缺陷：①取原状砂样和测定孔隙比存在实际困难，故在实用上也存在问题。②没 有考虑到颗粒级配这一重要因素对砂土密实状态的影响。 2.相对密度：将现场士的天然孔隙比e与该种土所能达到最密实时的孔限比e和 教学内容 最疏松时的孔隙比e相对比的方法，来表示孔隙比为 及教学过程 e时士的密实度。D,=e emax-emin 当=e时，表示土处于最疏松状态，此时=0。当=e,时，表示土处于最密实 状态，此时D=1.0。用相对密度D判定砂土密实度的标准如下： A≤号 疏松 青sa≤黄 中密 ≥ 密实 优点：在理论上比孔隙比能够更合理确定土的密实状态 缺陷：测定Q、G与9困难，通常多用于填方工程的质量控制中，对于天然土 5

广东工业大学 2019－2020 学年第一学期 5 《土力学》教案 序号 第 3 次 授课学时 2 学时 授课班级 土木 17（1，2）班 周次 第 2 周 日期 2019.9.11 节次 第 3~4 节 （章 节）题目 第 1 章 土的物理性质及工程分类 1.6 土的物理状态特性 1.6.1 无黏性土的密实度 1.6.2 黏性土的物理特征 教 学 目 的 掌握无黏性土的密实度和黏性土的物理特征 教 学 重 点 黏性土的物理特征 教 学 难 点 黏性土的物理特征指标 教 学 方 法 案例式、启发式、线上线下融合 课程思政目标 与融入点 工程伦理、工匠精神 信息技术 辅助手段 “土力学”新云课堂 https://courses.gdut.edu.cn/course/view.php?id=21 教学内容 及教学过程 第 1 章 土的物理性质及工程分类 1.6.1 无粘性土的密实度 土的密实度——单位土体中固体颗粒的含量。无粘性土的密实度与其工程性质有 着密切关系。 描述砂土密实状态的指标有： 1．孔隙比 孔隙比愈大，则土愈松散。 缺陷：①取原状砂样和测定孔隙比存在实际困难，故在实用上也存在问题。②没 有考虑到颗粒级配这一重要因素对砂土密实状态的影响。 2．相对密度 Dr：将现场土的天然孔隙比 e 与该种土所能达到最密实时的孔隙比 min e 和 最疏松时的孔隙比 max e 相对比的方法，来表示孔隙比为 e 时土的密实度。 max min max e e e e Dr    当 e=emax时，表示土处于最疏松状态，此时 Dr=0。当 e=emin时，表示土处于最密实 状态，此时 Dr=1.0。用相对密度 Dr判定砂土密实度的标准如下： Dr≤ 3 1 疏松 3 1 ≤Dr ≤ 3 2 中密 Dr ≥ 3 2 密实 优点：在理论上比孔隙比能够更合理确定土的密实状态。 缺陷：测定 e、emax与 emin困难，通常多用于填方工程的质量控制中，对于天然土