土力学与路基基础课程标准.docx

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土力学与路基基础课程标准

内江铁路机械学校

《土力学与路基基础》课程标准

一、导言

1、课程性质

《土力学与路基基础》是以土力学的基本理论为基础，研究土力学与基础工程基本知识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基础课程。

2、课程定位

《土力学与路基基础》是三年制大专铁道工程技术的一门重要课程，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，运用土力学的原理进行一般建筑的地基基础设计，掌握施工与养护要点，为今后的工作打下坚实基础。

3、课程理念

（1）坚持以人为本，以应用知识传授为基础，以工程技术能力为重点，以职业素质教育为核心，使学生学会做人，学会学习，学会工作。

（2）以专业岗位职责需求整合相关教学内容，不求原课程知识体系的完整性和系统性，突出实用性和针对性，注重工程知识的了解、掌握的广度，培养学生的横向扩展能力。

（3）实施有效的学习评价。

既要关注学生知识与技能的理解和掌握、能力的提高，又要关注他们情感态度与价值观的形成与发展；既要关注学生学习的结果，又要关注他们在获得结果的过程中所作的努力。

（4）为了充分体现任务引领、实践导向课程思想，要将本课程的教学活动分解设计成若干项目，以项目为单位组织教学，以工程案例为载体，引出相关专业理论知识，使学生在项目实践中加深对专业知识、技能的理解和应用，培养学生的综合职业能力，满足学生职业生涯发展的需要。

4、设计思路

学习《土力学与路基基础》这门课程使学生了解工程地质基本概念，掌握土力学的基本概念和基本原理，本课程具有理论性强，专业性强，实践性强的特点。

具体设计思路：

以土力学部分为载体，强度问题、渗透问题、变形问题为主线进行任务的分解与讲解，主要包括土的工程分类、土的渗透性、土的压缩性与地基沉降计算、土的抗剪强度与地基承载力，土压力与土坡稳定六个任务。

运用土力学的原理进行一般建筑的地基基础知识、设计与验算为主线，学习任务主要包括：

路基构造、路基排水、路基支档结构、土工合成材料的运用四个主要任务；

以地基基础的受力特点与计算为出发点，保证各类建筑的安全可靠，正常使用，不发生各种地基基础工程事故为主线，主要包括路基防护、路基防护与抢修、路基施工与管理、复杂条件下的路基与病害防治四个主要任务。

本课程建议学时为72课时。

二、课程目标

1、课程总目标

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，掌握铁路路基工程基本知识结构，熟悉铁路路基工程防护与加固、各种病害的防治工作。

2、理论知识目标

土力学的专业术语，土的物理性质和工程分类；

土中应力的计算；

地基变形计算；

土的抗剪强度与地基；

土压力与土坡的稳定性计算；

路基构造、路基排水、路基防护；

路基支档建筑物；

特殊及不良地基的处理防治方式。

路基施工与管理、防洪与抢修、高速重载铁路路基

3、职业技能的目标

掌握土力学的专业术语及设计内容；

掌握土力学中各种土的力学性质和分类；

掌握土力学稳定性等计算；

掌握各种路基边坡结构、特点及防护要求；

掌握特殊及不良地基的处理方式。

掌握铁路路基构造

4、情感目标

培养良好的劳动纪律观念；

培养认真做事、细心做事的态度；

培养自学的能力与团队协作精神与爱岗敬业的工作态度；

培养表述、回答等语言表达能力；

培养交流、沟通的能力。

培养严谨细致的学习方法和科学的工作态度；

培养遵纪守法，自觉遵守职业道德和行业规范；

三、课程学时分配和课程内容

1、学时分配建议

序号

内容

学时安排

备注

讲授

试验

机动

合计

1

绪论

2

2

2

土的物理性质及工程分类

6

2

8

3

土的渗透性

4

4

4

土体中的应力

6

6

5

土的压缩与地基沉降计算

8

2

10

6

土的抗剪强度

4

2

2

8

7

天然地基容许承载力

4

4

8

路基构造

4

4

9

路基排水

2

2

10

路基防护

6

6

11

路基支档建筑物

4

2

6

12

复杂条件下的路基与路基病害防治

4

4

13

土工合成材料在铁路路基工程中的应用

2

2

14

路基施工与管理

2

2

15

路基防护与抢修

2

2

16

高速重载铁路路基

2

2

合计

62

6

4

72

说明：

1、表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；

2、表中“各教学环节学时分配”下的“机动”教学环节主要指看教学录相、现场参观、复习等教学环节；

3、实际授课过程中，可根据实际教学情况进行适当调整。

2、主要课程内容

学习模块

学习情境

工作任务

模块一

绪论

任务一课程学习方法、要求、目标

任务二国内外土力学发展、工程案例

模块二

土的物理性质与工程分类

任务一掌握土的概念与基本特征

任务二掌握土的三相组成

任务三掌握土的物理性质指标

任务四掌握土的物理状态指标

任务五理解土的结构与构造

任务六熟悉土（岩）的工程分类

任务七了解土的击实性

模块三

土的渗透性

任务一熟悉达西定律；

任务二理解渗透系数与渗透力；

任务三理解土的渗透变形。

模块四

土体中的应力

任务一掌握土中应力类型

任务二掌握土中自重应力

任务三理解基底压力

任务四了解土中附加应力

模块五

土的压缩与地基变形计算

任务一熟悉土的压缩性；

任务二掌握地基沉降量计算；

任务三理解基础的沉降差与倾斜；

任务四了解地基沉降随时间变形的计算；

任务五了解地基允许沉降量与减小沉降危害的措施。

模块六

土的抗剪强度

任务一掌握土的抗剪强度和破坏理论；

任务二熟悉土的抗剪强度试验

任务三理解不同排水条件的强度指标及测定方法；

任务四理解砂类土的振动液化

模块七

天然地基容许承载力

任务一熟悉地基的破坏形态；

任务二理解按《铁路桥涵地基和基础设计规范确定地基容许承载力》方法；

任务三理解触探法确定地基容许承载力；

任务四了解几种确定地基承载力方法的比较。

模块八

路基构造

任务一掌握路基横断面；

任务二了解路基面的形状和尺寸；

任务三熟悉路基边坡

模块九

路基排水

任务一掌握地面排水设备及其养护；

任务二熟悉地下排水设备及其养护；

任务三熟悉站场排水设备及其养护。

模块十

路基防护

任务一掌握路基边坡防护；

任务二熟悉路基冲刷防护。

模块十一

路基支档建筑物

任务一掌握路基挡土墙的作用与分类；

任务二熟悉土压力计算；

任务三熟悉重力式挡土墙的设计与检算；

任务四理解重力式挡土墙的构造与施工；熟悉挡土墙的养护。

模块十二

复杂条件下的路基与路基病害防治

任务一理解高填方与深挖方路基设计；软土路基加固与处理；膨胀土路基；黄土路基；盐渍路基；

任务二了解浸水路基；其他复杂条件下路基；

任务三掌握基床病害及防治；崩塌落实及其防治；

任务四熟悉滑坡、泥石流的形成及防治

模块十三

土工合成材料在铁路路基工程中的应用

任务一了解土工合成材料的种类与应用；

任务二理解基床加固与处理；路基防护；

任务三了解路基排水；了解加筋土工程；了解软土地基加固；了解EPS材料在工程中的应用。

模块十四

路基施工与管理

任务一理解路基施工准备与土质调查；

任务二熟悉填土路基；熟悉路堑开挖；

任务三了解既有线改建和增建第二线路基施工；了解路基工程监理。

模块十五

路基防洪与抢修

任务一理解防洪准备工作；

任务二熟悉临险抢护；熟悉水害抢修。

模块十六

高速、重载铁路路基

任务一了解高速重载铁路了的横断面；了解高速铁路路基基床及过渡段。

四、任务模块教学方案设计

学习情境一绪论

能力目标

1、掌握土的形成原因、定义

2、了解土力学的发展与工程实例

3、培养对本门课程的兴趣、爱好

主要内容

1.本门课程结构及主要知识介绍；

2.本门课程的发展；

3.与本门课程相关的工程案例。

活动设计

1、多媒体课件（工程案例、图片、视频）

2、采用座谈、讨论的方式，探讨学习方法。

3、通过大量图片实例，让学生直观了解教学内容，提高学习和对本课程的兴趣，学生提早适应和入门。

教学方法

讲授法，学生交流讨论、多媒体演示、提问答疑、工程案例分析

学时建议

2学时

教学媒体

教学投影仪、电子课件、教材。

教学场所

多媒体教室

学习情境二土的物理性质与工程分类

能力目标

熟悉并掌握土的生成与组成的基本概念；熟练掌握并能熟练计算土的物理性质与物理状态指标；熟悉土的压实机理；了解并掌握土的工程分类；为学好本课程后续知识打下坚实的基础；培养学生的实践动手能力；通过取土培养学生吃苦耐劳精神。

主要内容

土的概念与基本特征、土的生成、土的组成、土的三相量比例指标、无粘性土的密实度、粘性土的稠度、土的压实原理、地基土（岩）的工程分类。

活动设计

1、提前让学生自带土样，并感受土的组成；

2、引入土的9个指标，掌握其定义式；

3、通过土工试验，掌握土的分类方法，课后找土样，并对土进行分类。

4、学生课堂练习，及时反馈。

教学媒体

教学投影仪、电子课件、教材、筛分机、环刀、取土器、式样盒、烘箱、几种不同的土样等。

教学方法

讲授法，学生交流讨论。

学时建议

8学时

教学场所

多媒体教室、土工试验室

学习情境三土的渗透性

能力目标

了解土的毛细性和渗透性，掌握达西层流渗透定律；

了解达西定律的适用范围；熟悉渗透系数的方法：

常水头试验与变水头试验；了解二种试验的适用条件；

理解渗透力与临界水力坡降掌握渗透变形的基本形式。

使学生掌握土的三大特性之一：

土具有渗透性，引导学生想到铁路工程中路基被水浸泡而发生破坏的情况目标。

主要内容

达西定律的内容；流土与管涌发生的条件；渗透破坏类型的判别；明达西定律在土力学中的运用范围以及在工程实践中的运用。

活动设计

通过复习地下水流动的二种基本形式：

层流与紊流，引入达西定律；通过流土与管涌的教学视频说明其产生的原因、区别以及联系。

教学媒体

教学投影仪、电子课件、教材、几种不同的土样。

教学方法

讲授法，学生交流讨论。

学时建议

4学时

教学场所

多媒体教室

学习情境四土体中的应力

能力目标

掌握竖向自重应力的求解方法、基本形式及基本定义；熟练掌握土中各种应力在不同条件下的计算方法；熟知附加应力在土中的分布规律；了解影响土中应力分布的因素；掌握地基中的附加应力与基底应力之间的关系；掌握基础底面接触压力的简化计算（中心受压基础，偏心受压基础）。

主要内容

土中应力类型；土中自重应力；基底压力；土中附加应力。

活动设计

1、重点解释粒间应力与土的变形和强度的内在关系，反复强调自重应力，一般指有效自重应力。

要求学生课上先讨论均质和成层土自重应力求解公式和应力分布规律后，再给出授课内容。

2、强调基底附加压力为新增应力，再由同学讨论埋深取值问题。

3、学生练习，及时反馈。

教学媒体

教学投影仪、电子课件、教材。

学时建议

6学时

教学方法

讲授法、学生交流讨论、多媒体演示、提问答疑

教学场所

多媒体教室。

学习情境五土的压缩与地基变形计算

能力目标

熟悉土的压缩性；掌握地基沉降量计算；理解基础的沉降差与倾斜；了解地基沉降随时间变形的计算；了解地基允许沉降量与减小沉降危害的措施；培养学生的实践动手能力；通过取土和试验培养学生吃苦耐劳精神；掌握土的另一特性：

变形特性。

主要内容

土压缩性和固结的概念；压缩试验方法、假定，压缩曲线的绘制，压缩系数，压缩指数，压缩模量的含义及公式，土压缩性的评价；Es与E0的关系；分层总和法；规范推荐法；建筑物的沉降观测；地基变形特征；单项渗透固结的基本公式。

活动设计

从实验出发，分析土的压缩性并掌握土的压缩性指标的应用范围；利用第二章内容计算土中应力，熟练掌握地基最终变形的计算方法；熟悉土的渗透性和有效应力原理及固结理论，并能分析地基变形与时间的关系，能计算建筑物某时刻的沉降，为建筑物设计提供科学依据；对Es和E0重点做定性的比较，简单介绍定量公式；让学生先自己看书，然后加以解释。

在PPT课件中可加入国内外由于地基沉降建筑物的图片，同时说明监控量测点如何进行埋设；通过铁路路基路堤填方中，实际工后沉降量的观测来说明地基沉降随时间变化的计算。

教学媒体

教学投影仪、电子课件、教材、压缩固结仪。

学时建议

10学时

教学方法

讲授法、学生交流讨论、多媒体演示、提问答疑、试验实践

教学场所

多媒体教室、土工试验室

学习情境六土的抗剪强度

能力目标

掌握土的抗剪强度和破坏理论；熟悉土的抗剪强度试验；理解不同排水条件的强度指标及测定方法；理解砂类土的振动液化；培养学生的实践动手能力，与人合作的团队精神。

主要内容

抗剪强度的基本概念；直剪试验与库仑定律；土中一点的应力状态；土的极限平衡状态与极限平衡理论；莫尔应力圆概念；极限平衡概念及条件；抗剪强度指标的测定方法；各种试验优缺点及适用条件。

活动设计

1、孔隙水压力对土体强度的影响，结合三种实验方法来讲解；

2、结合抗剪强度包线与莫尔应力圆重叠图形，分析土体中某一载面上剪应力与抗剪强度的关系，指出并非抗剪强度最大，则一定先破坏，从而加深同学对抗剪强度的理解。

通过例题加深学生对极限平衡概念的认识与应用；

3、实际工程中如何依据不同的排水条件选择相适应的试验方法；

4、结合土力学实验室内直剪、三轴压缩、无侧限抗压强度试验的演示来加深学生对土体抗剪强度理论、公式等的认识。

教学媒体

教学投影仪、电子课件、教材、直剪仪、土样。

学时建议

8学时

教学方法

讲授法、学生交流讨论、多媒体演示、提问答疑、试验实践

教学场所

多媒体教室、土工试验室

学习情境七天然地基容许承载力

能力目标

熟悉地基的破坏形态；理解按《铁路桥涵地基和基础设计规范确定地基容许承载力》方法；理解触探法确定地基容许承载力；了解几种确定地基承载力方法的比较；培养学生能查阅使用规范的能力，并通过规范中的严谨培养学生在以后工作中具有严谨的务实的工作作风。

主要内容

地基破坏类型；地基临塑荷载、临界荷载、极限荷载概念及地基承载力的确定；静力、动力触探法用途、使用范围。

活动设计

1、结合P—S曲线讲授Pcr、Pu、P1/3的概念；

2、结合《铁路桥涵地基和基础设计规范》进行讲解，并把规范复制给学生，便于学生自学以及今后工作中查表使用。

教学媒体

教学投影仪、电子课件、教材。

学时建议

4学时

教学方法

讲授法、学生交流讨论、多媒体演示、提问答疑

教学场所

多媒体教室

学习情境八路基构造

能力目标

掌握路基横断面；了解路基面的形状和尺寸；熟悉路基边坡；培养学生掌握在今后工作中对铁路路堤、路堑基本构造的认识，掌握其结构形态。

主要内容

路基工程特点；路基建筑要求；路基设计分类；路基横断面形式；路基面形状；路基面宽度；路肩高程及宽度；路堤边坡与路堑边坡。

活动设计

讲解、通过铁路路基路堤边坡和路堑边坡CAD图形给学生观看，说明相关尺寸及部位（涉及区间路基、站场路基结构形式）。

教学媒体

教学投影仪、电子课件、教材、施工现场图纸。

学时建议

4学时

教学方法

讲授法、学生交流讨论、多媒体演示、提问答疑

教学场所

多媒体教室

学习情境九路基排水

能力目标

掌握地面排水设备及其养护；熟悉地下排水设备及其养护；熟悉站场排水设备及其养护。

授课课程中通过路基排水设备的养护具体要求培养学生吃苦耐劳精神。

主要内容

路基地面排水设备；地面排水设备的技术标准；地面排水设备的养护；路基地下排水对路基稳定性的危害；路基地下排水设备的主要类型；地下排水设备的养护；路基站场排水对路基稳定性的危害；路基站场排水设备的主要类型；站场排水设备的养护。

活动设计

1、结合路基基本构造说明路基的排水设备类型；

2、通过工程案例说明排水设备的施工、养护重要性；

3、电子课件中结合个排水设备类型图片进行说明。

教学媒体

教学投影仪、电子课件、教材、施工现场图纸。

学时建议

2学时

教学方法

讲授法、学生交流讨论、多媒体演示、提问答疑

教学场所

多媒体教室

学习情境十路基防护

能力目标

掌握路基边坡防护结构形式；熟悉路基冲刷防护；理解各类防护形式的使用条件；掌握坡面防护的类型；掌握直接防护的类型；了解间接防护；培养学生表述、回答等语言表达能力。

主要内容

铁路路基工程坡面防护工程常用类型；冲刷防护建筑的养护；

活动设计

1、通过案例引入为什么需要进行路基防护；

2、结合铁路工程、公路工程中各种防护形式图片进行说明；

3、重点对养护、适用范围进行讲授；

4、设置情景作业（养护的工作内容）培养学生的综合能力。

教学媒体

教学投影仪、电子课件、教材、施工现场图纸。

学时建议

6学时

教学方法

讲授法、学生交流讨论、多媒体演示、提问答疑

教学场所

多媒体教室

学习情境十一路基支档建筑物

能力目标

掌握路基挡土墙的作用与分类；熟悉土压力计算；熟悉重力式挡土墙的设计与检算；理解重力式挡土墙的构造与施工；熟悉各类型挡土墙的养护。

主要内容

挡土墙的应用和类型；边坡坡稳定的意义；挡土墙、土压力的概念；挡土墙的分类；土压力分类；土压力计算方法；库仑与朗肯理论的比较；几种特殊情况下的土压力的计算（填土表面有均布荷载、成层填土、墙后填土有地下水）；重力式挡土墙的检算；朗肯土动、被动土压力计算方法；倾覆系数，滑动稳定系数的含义及要求；挡土墙设计方法及计算内容；挡土墙的类型及在实际工程中的应用；重力式挡土墙的构造措施；挡土墙的养护与维修；挡土墙的加高与加固。

活动设计

1、通过挡土墙发生事故实例引入本部分知识；

2、结合土的极限平衡理论解释朗肯假设；结合土的极限平衡条件讲授主动、被动土压力公式；

3、重力式挡土墙构造可让学生先看书，然后再做解释；结合例题讲解挡土墙设计，加强学生对挡土墙设计过程的理解。

教学媒体

教学投影仪、电子课件、教材、视频、动画。

学时建议

6学时

教学方法

讲授法、学生交流讨论、多媒体演示、提问答疑

教学场所

多媒体教室

学习情境十二复杂条件下的路基与路基病害防治

能力目标

理解高填方与深挖方路基设计；软土路基加固与处理；膨胀土路基；黄土路基；盐渍路基；了解浸水路基；其他复杂条件下路基；掌握基床病害及防治；崩塌落实及其防治；熟悉滑坡、泥石流的形成及防治。

主要内容

简单土坡的稳定性分析；无粘性土简单土坡稳定性分析方法；边坡设计与施工的有关规定以及滑坡防治的措施与方法熟悉挡土墙的类型及在实际工程中的应用；土路基加固与处理措施；基床病害的类型与防治；崩塌落石、滑坡以及泥石流的概念、形成条件、防止与整治措施。

活动设计

1、通过天然堆积粮食、砂石等松散颗粒，总会形成一稳定的坡度引入无粘性土的的边坡稳定性分析；

2、结合工程实例讲解高填方与深挖方的路基工程设计与施工；

3、自学膨胀土、黄土、盐渍土、浸水路基；

4、通过安排学生参观实训演练场，了解铁路路基基床的基本概念、分类、施工及养护施工要点；

5、结合视频、图片讲解崩塌落石、滑坡以及泥石流，阐明其形成条件、防止与整治措施。

教学媒体

教学投影仪、电子课件、教材、视频、动画。

学时建议

4学时

教学方法

讲授法、学生交流讨论、多媒体演示、提问答疑

教学场所

多媒体教室、实训演练场

学习情境十三土工合成材料在铁路路基工程中的应用

能力目标

了解土工合成材料的种类与应用；掌握基床加固与处理；掌握路基防护；掌握路基排水；了解加筋土工程；了解软土地基加固；了解EPS材料在工程中的应用。

主要内容

土工合成材料的种类、土工合成材料加固和处理基床施工要点；土工合成材料在路基边坡防护、排水、软土地基中的应用。

活动设计

结合路基构造、路基防护及排水说明土工合成材料的铁路路基工程中的应用，使学生掌握土工合成材料的广泛用途，并培训兴趣爱好，同时掌握土工合成材料在施工及养护工作中的用途所在。

教学媒体

教学投影仪、电子课件、教材。

学时建议

2学时

教学方法

讲授法、学生交流讨论、多媒体演示、提问答疑

教学场所

多媒体教室

学习情境十四路基施工与管理

能力目标

理解路基施工准备与土质调查；熟悉填土路基；熟悉路堑开挖；了解既有线改建和增建第二线路基施工；了解路基工程监理；为今后学习《施工组织与概预算》培养兴趣、奠定基础。

主要内容

铁路路基路堤与路堑施工工艺流程；既有线改建和增建第二线路基施工。

活动设计

1、铁路路基路堤与路堑施工工艺流程进行讲解；

2、其余知识自学为主。

教学媒体

教学投影仪、电子课件、教材。

学时建议

2学时

教学方法

讲授法、学生自学、多媒体演示、提问答疑

教学场所

多媒体教室

学习情境十五路基防洪与抢修

能力目标

理解防洪准备工作；熟悉临险抢护；熟悉水害抢修；通过本章的学习，学生在今后的工作中，能够熟悉的知道铁路防洪准备工作以及铁路防洪抢修的方法与处理措施。

主要内容

防洪准备工作；铁路临险抢护；铁路水害抢修。

活动设计

结合路基排水、临水路基内容引入路基防洪与抢修；说明路基防护与抢修工作在铁道工务工作中的广泛性和重要性。

教学媒体

教学投影仪、电子课件、教材。

学时建议

2学时

教学方法

讲授法、学生自学、多媒体演示、提问答疑

教学场所

多媒体教室

学习情境十六高速、重载铁路路基

能力目标

通过本部分的学习，学生能够对高速、重载铁路相关知识有个概略的认识，能理解高速重载铁路路基横断面以及基床相关知识点。

主要内容

高速、重载铁路发展概况以及特点；高速重载铁路路基横断面；高速铁路路基基床及过渡段。

活动设计

1、教师讲解，说明普通铁路与高速、重载铁路路基的构造、横断面形式的异同点，养护维修工作内容；

2、可以借鉴普通铁路路基构造；

3、归纳学生的讨论结论，对比学习各类型铁路路基。

教学媒体

教学投影仪、电子课件、教材。

学时建议

2学时

教学方法

讲授法、学生自学、多媒体演示、提问答疑

教学场所

多媒体教室

五、课程实施

1、教学资源

（1）教材选取

教材建议采用《土力学与路基》，中国铁道出版社，李文英主编，普通高等教育“十一五”国家级规划教材。

（2）配套资源

1）教学参考书建议

黄振民.土力学与地基基础.北京.中国铁道出版社