课程介绍
“土力学”是水利工程、土木工程等专业的一门必修课，是一门专业基础课。本课程旨在使学生掌握土的基本概念和物理性质以及土的渗透、变形、强度三大基础理论，熟悉土力学试验的基本原理、操作步骤、数据分析方法，并掌握土压力、土坡稳定性、地基承载力的计算与分析方法，以培养学生根据实际工程要求选用土材料、分析、设计土工结构物的基本能力。
课程大纲
土力学
Soil Mechanics
主撰：王丽琴 审核：李荣建 批准：范留明
一、课程基本信息
课程名称 土力学 课程代码 06113680
学 分 4.0 总学时 64 讲课学时 56 上机学时 0 实验学时 8
课程A/B类归属 B类 开课学期 第六学期
先修课程 高等数学（08100012、08100022）、大学物理（08100541、08100551）、理论力学（08100170）、材料力学（08100180）、结构力学（06114080）、工程地质（06110651）
适用专业 水利水电工程专业（卓越工程师）
开课单位 土木建筑工程学院岩土工程研究所
二、课程性质与目的
土力学是水利水电工程专业（卓越工程师）的一门重要专业基础课，是水利水电工程专业（卓越工程师）等专业核心的必修课。本课程旨在使学生掌握土的基本概念和物理性质以及土的渗透、变形、强度三大基础理论，熟悉土力学试验的基本原理、操作步骤、数据分析方法，并掌握土压力、土坡稳定性、地基承载力的计算与分析方法，以培养学生根据实际工程要求选用土材料、分析、设计土工结构物的基本能力。
三、教学目标及其对毕业要求的支撑
（一）教学目标
土力学是讲授土的物理性质和工程分类、土的渗透、变形、强度三大基础理论、土压力、土坡稳定性、地基承载力及土力学试验的计算分析方法等基本知识的课程。通过对土的性质和分类、土力学基础理论、土力学实验的学习，以及对土力学基础理论在典型土工结构物设计中的应用分析，培养学生综合运用课程知识的能力、实验创新设计能力、团队合作能力，加深学生对课程知识的理解和掌握，初步建立运用土力学的知识求解水利等工程中的土工问题的能力及对城市地下水环境保护与可持续发展的意识。
本课程分为课堂教学和实验教学两部分：
1．课堂教学
通过课堂教学使学生掌握土的性质和工程分类、土的渗透、变形、强度特性基本知识以及对土压力、地基承载力、土坡稳定性的计算、分析与设计方法，培养学生综合运用课程知识的能力和水利等工程中土工结构物的分析设计的基本能力，为工程建设的各方面储备相应的理论基础。
2．实验教学
通过实验环节，以团队合作方式让学生掌握如何根据工程实际要求设计相应的土力学实验方案、确定土力学实验所需的初始参数，对实验数据的处理、分析，绘制实验成果曲线，并撰写实验报告，培养学生发现与解决问题、方案创新设计、书面表达、个人分工与团队协作等能力，通过实验全过程训练强化学生理论联系实际及实践动手能力，并初步建立学生在工程建设中土工试验必要性的土力学思想。
教学目标具体要求如下：
（1）要求学生了解土的基本概念，掌握土的物理性质及工程分类；
（2）要求学生掌握土的渗透、变形、强度三大基础理论的基本原理、适用条件、计算方法与应用；
（3）要求学生掌握击实、渗透、压缩、直接剪切等土力学实验的操作和分析方法；
（4）要求学生能够运用土压力、土坡稳定性以及地基承载力的计算分析方法对土工结构物进行分析和设计。
（二）教学目标对毕业要求的支撑矩阵
毕业要求及其指标点 教学目标
（1） （2） （3） （4）
1 工程知识 1-1 √ √ √ √
四、教学内容
（一）教学内容结构关系图
（二）具体教学内容
1. 绪论（2学时）
（1）教学内容
介绍本课程学习的目的、内容、方法及土力学的应用与发展。从土广泛的工程应用及与土有关的大量工程问题出发，举例分析忽视土力学相关的理论所导致的各类事故原因，说明土力学学习的重要性及核心框架，引出本门课程的学习内容。介绍土力学的发展概况、本课程的特点和学习要求，旨在使学生认识本门课相关知识的特点和学习方法，增强学生学习本课程的兴趣。
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可支撑“毕业要求1工程知识”中的“指标点1-1:掌握数学与自然科学知识，能将其用于水利工程问题的建模与求解”。
（3）作业及课外学习要求
课外学习土的三大特性——碎散性、三相性、天然性。
2．土的物理性质及其工程分类（10学时）
（1）教学内容
重点介绍土的三相组成和土的结构、土的物理性质指标、土的物理状态指标、土的击实特性、土的工程分类。难点在于使学生掌握土的粒组、颗粒级配的概念及应用；三相草图的运用及9个物性指标的意义与计算；土物理状态的划分方法及结果。具体的授课内容如下：
2-1 土的形成
2-2 土的三相组成
2-3 土的物理状态
2-4 土的结构
2-5 土的工程分类
2-6 土的压实性
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可支撑“毕业要求1工程知识”中的“指标点1-1:掌握数学与自然科学知识，能将其用于水利工程问题的建模与求解”。
（3）作业及课外学习要求
教材P328第1～8、12题；课外学习三项基本指标和六项换算指标。
3．土的渗透性（6学时）
（1）教学内容
重点介绍Dracy定律及其适用范围，渗透系数及其测定方法，层状地基的等效渗透系数，渗透力的计算，渗透破坏的危害性、主要类型及判别，流网在渗透稳定计算中的应用。难点在于Darcy定律及其适用范围、渗透系数的测定方法，层状地基等效渗数系数的分析及应用，渗透破坏的判断。具体的授课内容如下：
3-1 Darcy定律及其适用范围
3-2 渗透系数及其测定方法
3-3 层状地基的等效渗透系数
3-4 渗透力与渗透变形
3-5 流网在渗透稳定计算中的应用
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可支撑“毕业要求1工程知识”中的“指标点1-1:掌握数学与自然科学知识，能将其用于水利工程问题的建模与求解”。
（3）作业及课外学习要求
教材P330，第1～5题；课外学习渗透破坏的主要类型。
4．土体中的应力（7学时）
（1）教学内容
重点介绍土的自重应力和基底压力、铅直和水平向集中力作用下地基中的附加应力、地基中的附加应力（空间问题和平面问题）的计算及有效应力原理。难点在于地基假定、有效应力的概念；基底接触压力和附加压力的计算；基底附加压力计算公式中基础埋深的取值问题；应用角点法求地基中任一点附加应力的方法；附加应力分布规律；有效应力原理的实际应用。具体的授课内容如下：
4-1土体的自重应力计算
4-2基底压力的计算
4-3地基中的附加应力计算
4-4有效应力原理
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可支撑“毕业要求1工程知识”中的“指标点1-1:掌握数学与自然科学知识，能将其用于水利工程问题的建模与求解”。
（3）作业及课外学习要求
教材P332第1～4、6、7题；课外学习地下水位升降对自重应力的影响。
5．土的压缩性和地基沉降计算（7学时）
（1）教学内容
重点介绍土的压缩性、地基最终沉降量计算、饱和土的渗透固结理论与计算。难点在于压缩试验及压缩性指标的公式及含义；沉降量计算公式的含义、推导；先期固结压力的理解；Terzaghi一维固结理论；固结与压缩的区别；时间因数与时间的关系；固结度随时间和荷载的分布。具体的授课内容如下：
5-1基础沉降实例介绍
5-2土的压缩性
5-3地基最终沉降量计算
5-4饱和土体单向渗流固结理论
5-5地基容许沉降量与防治措施
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可支撑“毕业要求1工程知识”中的“指标点1-1:掌握数学与自然科学知识，能将其用于水利工程问题的建模与求解”。
（3）作业及课外学习要求
教材P334第1、2、5、6题，第2题增加压应力10kPa时孔隙比为0.995的条件。课外学习载荷试验与旁压试验方面的知识。
6．土的抗剪强度（6学时）
（1）教学内容
重点介绍土的抗剪强度规律、极限平衡条件以及土的剪切试验。难点在于抗剪强度的来源、莫尔应力圆的含义及其与抗剪强度包线的关系。具体的授课内容如下：
6-1土体的破坏
6-2土体强度理论和极限平衡条件
6-3抗剪强度试验方法
6-4土的各类抗剪强度指标
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可支撑“毕业要求1工程知识”中的“指标点1-1:掌握数学与自然科学知识，能将其用于水利工程问题的建模与求解”。
（3）作业及课外学习要求
教材P337第1～3、5、8题；课外学习土中任一点任一面上的正应力、剪应力公式——莫尔应力圆方面的知识。
7．土压力（6学时）
（1）教学内容
重点介绍朗肯土压力理论和库伦土压力理论。难点在于静止土压力系数、朗肯土压力计算原理；合力作用点的确定；分层界面土压力的确定；库伦土压力计算原理；朗肯与库伦土压力理论的比较。具体的授课内容如下：
7-1 土压力类型以及产生的条件
7-2 静止土压力计算
7-3 朗肯土压力理论
7-4 库伦土压力理论
7-5 几种常见情况的主动土压力计算
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可支撑“毕业要求1工程知识”中的“指标点1-1:掌握数学与自然科学知识，能将其用于水利工程问题的建模与求解”。
（3）作业及课外学习要求
教材P338第1、2、4题；课外学习朗肯土压力理论和库伦土压力理论计算方法方面的知识。
8．土坡的稳定性分析（6学时）
（1）教学内容
重点介绍无粘性土坡和粘性土坡的稳定性分析。难点在于有渗流作用的无粘性土坡稳定分析；粘性土坡稳定分析的瑞典圆弧法；粘性土坡稳定分析的瑞典条分法；粘性土坡稳定分析的Bishop条分法。具体的授课内容如下：
8-1概述
8-2无粘性土坡的稳定分析
8-3粘性土坡的稳定分析
8-4影响土坡稳定的因素
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可支撑“毕业要求1工程知识”中的“指标点1-1:掌握数学与自然科学知识，能将其用于水利工程问题的建模与求解”。
（3）作业及课外学习要求
教材P339第1、2、4题；课外学习Bishop条分法的分析步骤。
9．地基承载力（6学时）
（1）教学内容
重点介绍按塑性区的发展范围和极限荷载确定地基承载力。难点在于地基的破坏形式、塑性区的发展范围；临塑荷载和临界荷载的计算原理；普朗特尔极限承载力理论；太沙基极限承载力理论。具体的授课内容如下：
9-1概 述
9-2地基的变形和失稳
9-3依据塑性区发展深度确定地基承载力
9-4确定极限承载力的理论公式
9-5容许承载力的确定
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可支撑“毕业要求1工程知识”中的“指标点1-1:掌握数学与自然科学知识，能将其用于水利工程问题的建模与求解”。
（3）作业及课外学习要求
教材P340第1题；课外学习临塑荷载和临界荷载的计算方法。
备注：实验内容及要求具体见实验指导书和实验教学大纲。
五、教学方法
课程教学采用传统教学和多媒体相结合的方式，以课堂讲授为主，通过实验、作业、随堂测验及考勤等多环节训练和督促检查，巩固学习成果。本课程安排4次实验、8次作业，根据学生学习状态随机进行课堂提问等检测环节。
课堂讲授以基本概念—基础理论—实验技能—应用分析为明线，以土的渗透、变形、强度特性以及土工结构物的渗流、变形、稳定问题为隐线，通过问题提出、方法思考、内容归纳、案例应用等教学过程，实现教学目标。
实验教学包含4个实验，包括击实实验、渗透实验、压缩实验和直接剪切实验。4个实验全部为分组实验，并按3-4人分组实施，小组成员分工协作，共同完成实验过程的操作、数据的采集与记录、数据的整理与分析。实验教学中通过现场操作、实验报告等考核手段，评价学生能力的达成效果，以实现教学目标。
六、考核及成绩评定
（1）要求学生了解土的基本概念，掌握土的物理性质及工程分类；
（2）要求学生掌握土的渗透、变形、强度三大基础理论的基本原理、适用条件、计算方法与应用；
（3）要求学生掌握击实、渗透、压缩、直接剪切等土力学实验的操作和分析方法；
（4）要求学生能够运用土压力、土坡稳定性以及地基承载力的计算分析方法对土工结构物进行分析
课程成绩由平时成绩、实验成绩和期终考试三个环节的成绩综合评定产生。各评价环节所占比例及对教学目标的支撑如下表所示。其中，期终考试采取闭卷形式，内容涉及课程的基本概念和基本方法，题型包括名词解释、选择题、判断题、填空题、简答题、计算题等。
成绩评定：
期末考试：50％
试验：10％（操作＋报告）
课堂提问及讨论：8%
线上测验及作业：24％
云课堂课件学习：8%。
通过课堂提问、讨论、测验、作业、试验及期末考试等对学生本课程的理论基础、核心知识、工程实际问题的分析能力等进行考核，通过实验对学生发现与解决问题、方案创新设计、实践动手、书面表达、团队合作、理论联系实际等能力进行考核，即对毕业要求1-1的指标点的达成度进行评估。
七、教学进程（详见授课日历）
八、教材及参考书
1、《土力学》第2版，李广信 等，北京：清华大学出版社，2013
2、《土力学》，冯国栋，北京：中国水利水电出版社，1986
3、《土工原理与计算》，钱家欢、殷宗泽主编，北京：中国水利水电出版社，1996
九、执行大纲应注意的问题
1、教学中应注重基本知识、基本理论和基本方法的讲授，注意精讲多练。
2、做好实验，重视学生实践能力的培养。要求学生亲自动手进行实验，并认真完成实验指导书上规定的内容。
3、教学内容的顺序及其安排仅供参考，教师可根据情况作适当调整。
学习目标
知识目标 使学生熟练掌握土力学的基本原理与发展趋势，掌握土力学的基本概念、土的基本性质及其渗透、变形、强度等基础理论。
能力目标 使学生具备分析解决复杂岩土工程问题的能力。
素质目标 培养学生的敬业精神、家国情怀、创新意识及辩证思维能力，引导树立社会主义核心价值观。
学习要求
1. 理论课：线下课堂不能旷课，线上云课堂按要求学习。
2. 习题课：独立完成习题，积极参加讨论；讨论表现计入平时成绩。
3. 试验：注意观察，联系理论，深入分析。
4. 作业：独立完成，每章交一次，按时上交。抄袭、迟交或不认真完成者在平时成绩中扣分。
考核标准
期末考试：50％
试验：10％（操作＋报告）
课堂提问及讨论：10%
线上测验及作业：20％
云课堂课件学习：10%
教材教参
1.王丽琴,党发宁,佘芳涛,陈阳.土力学.北京：科学出版社,2022.
2.李广信,张丙印,于玉贞.土力学(第3版)．北京：清华大学出版社，2022
