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高等土力学(土木工程核心课程)

时间:2020-11-02 21:46:16     发布者:

高等土力学

0814土木工程一级学科研究生核心课程指南

一、课程概述

高等土力学课程是土木工程、水利工程、交通运输工程、地质资源与地质工程等专业硕士研究生的重要专业基础课,也是岩土工程专业硕士研究生的重要学位课程。本课程以本科阶段土力学知识为起点,以更广的视角、更深的层次对土的基本概念、基本特性、基本理论、基本方法等进行研究和阐述,为学生学习和解决复杂的土力学及岩土工程问题提供更为深入宽广的理论基础和专业知识。主要内容包括:土的基本力学性质,土的渗透性和渗流,土体应力分析,土的压缩和固结,土的强度理论和本构关系,以及土工数值计算基础、岩土体稳定性分析理论等。

二、先修课程

土力学,材料力学,弹塑性力学,数值分析等。

三、课程目标

通过本课程的学习,深刻认识土的基本力学特性,熟练掌握土的渗流、强度和变形等基本计算理论,初步具备土的本构关系及土工数值计算等理论基础,了解土体稳定分析理论,形成较为系统全面的土力学及岩土工程理论知识体系。

在此基础上,本课程注重理论研究与工程实践的有机结合,培养学生自主学习、创新发现和熟练运用基本理论解决各类复杂岩土工程问题的能力。针对岩土工程领域中不断涌现出来的新问题、新理论、新方法,不仅要能够学习和领会,而且应能运用土力学学科研究的基本理论、途径和方法,结合自己的研究理念和模式,对新课题开展科学研究和获得创新型成果。

四、适用对象

适用于土建、水利、铁道、交通、地质等岩土工程相关领域博士和硕士研究生,也适用于土木工程专业高年级本科生进行选修拓展。本课程同时也适用于结构工程、桥梁工程、市政工程等二级学科硕士、博士研究生选修,可以作为上述学科的基础选修课程。

五、授课方式

本课程应采用课堂教学、专题研讨、试验研究、工程实践相结合的方式进行,因此在课堂教学中要充分考虑本课程特点,强调理论教学和工程实践的有机结合,要采取课堂授课、小组讨论、学术讲座与课外实践和探索相结合的多样化教学方式,重视开发、培养、提高学生的探索和创造能力,推广研究性学习,努力培养学生独立自主的分析问题、解决问题的能力。

课堂授课主要讲授岩土工程领域基本理论知识,课外则结合学术讲座、试验研究和文献查阅,补充与拓展课堂教学内容。同时结合课堂讨论、现场工程实践等教学环节,培养学生的创造性并提高其解决具体工程问题的能力。积极鼓励学生利用中国大学MOOC平台等网上共享课程资源进行自主化学习。

六、课程内容

1.土的基本力学性质

包括土的非线性、剪胀性与剪缩性、硬化和软化、各向异性、土的结构性等。

2.土的渗透性和渗流

包含土的渗透性基本概念和基本定律、二维渗流、流网及其应用等。

3.土体应力分析

主要包括应力状态、应力水平、应力历史、应力路径等相关概念,以及地基应力计算、有效应力原理、孔压估算等。

4.土的压缩性和固结理论及沉降计算

包括土的压缩性、一维、二维和三维固结理论和地基沉降计算方法等。

5.土的本构关系

包含土的应力-应变特性,土的非线性模型、弹塑性模型等。

6.土的强度理论

包含土的抗剪强度机理和影响因素,无黏性土和黏性土的抗剪强度,土的经典强度理论和近代强度理论等。

7.土工数值计算基础

包括渗流、应力应变和固结的有限单元法,重点介绍水土耦合控制方程及其离散和求解。还可增加最新相关研究成果的内容。

8.岩土体稳定性分析理论

包括土体稳定的极限平衡和极限分析法。

9.其他

包含非饱和土力学、环境土工、人工智能与大数据在岩土力学中应用等,可根据具体情况自由选择。

重点内容为土的基本力学特性、渗流、强度和变形理论等,以及阐释反映岩土本质规律的力学理论与应用。

土的本构关系、强度理论、数值分析方法等是本课程的难点,应关注力学原理在工程应用中的适用条件,以及各种模型中力学参数的物理意义与应用条件。

七、考核要求

综合本课程教学内容和教学方式,应注重考核形式的多元化。可通过综合学生在各个教学环节的具体表现,实现对学生课程学习的客观评价。

课堂教学主要侧重于对基础理论的掌握和应用,可以将课堂表现纳入课程考核成绩的评定系统,在学生中建立起约束和激励机制,通过不定期的随堂提问或测验,激发学生的参与热情,并对学生起到约束和激励作用。其次,把参与学术报告及课堂讨论、现场教学等教学环节作为课程考核体系的重要组成部分,鼓励学生走上讲台报告自己感兴趣的问题和相关的研究探索,根据学生参与以上活动的积极性及现场表现进行综合评定。

积极鼓励学生利用本课程基本理论和知识,结合当前工程领域或科学研究热点问题,查找文献进行初步科研探索。最终形成文献综述报告或科研论文等,这些成果将作为评价学生科研创新能力的重要参考。

学生最终成绩由以上各环节综合组成,也可以进行期末考试,但所占总成绩比例一般不超过40%,鼓励采用以上多元化的考核模式,客观真实的评价学生的综合能力。

八、编写成员名单

边学成(浙江大学)、胡安峰(浙江大学)、高玉峰(河海大学)、宋二祥(清华大学)、李镜培(同济大学)、王成华(天津大学)、唐小微(大连理工大学)、凌贤长(哈尔滨工业大学)、马建林(西南交通大学)、路德春(北京工业大学)、张川(重庆大学)