高等土力学  081401M05001H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:鲁晓兵,叶剑红
授课时间: 星期四,第1、2 节
授课地点: 教一楼213
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 081401M05001H 课时: 40 学分: 2.00
课程属性: 专业普及课 主讲教师:鲁晓兵,叶剑红 助教:
英文名称: Advanced Soil Mechanics 召集人:

教学目的、要求

本课程是岩土力学、工程力学、土木工程等学科研究生的专业普及课程。主要讲授土体渗流、固结、本构模型、土动力学、实验及测试技术、土工数值计算,同时介绍土力学发展前沿和发展趋势,以及工程案例。通过本课程的学习,使学生能在土力学基础之上进一步掌握土力学的基本理论、数值分析方法和最新的研究进展,为今后从事相关研究工作(包括岩土工程、地质工程、道桥和隧道工程、采矿工程、石油工程)打下坚实基础。

预修课程

土力学与地基基础、数学物理方法、弹塑性力学

教 材

1、李广信. 《高等土力学》,清华大学出版社,2004.
2、黄文熙. 《土的工程性质》,水利电力出版社,1984.
3  谢定义. 《土动力学》,西安交通大学出版社,1988

主要内容

第一章 绪论:土力学基本概念及应用背景(共1学时)
1.1基本概念回顾
1.2应用背景
第二章 渗流及分析(共5学时)
2.1(教学重点):达西定律 (定义、实验测量、渗透性影响因素等) (2学时);
2.2(教学重点):渗流控制方程、求解方法 (2学时);
2.3  应用案例(管涌、油气开采、山地灾害中的渗流及案例分析)(2学时)。
第三章 固结理论(共5学时)
3.1 基本概念(主固结与次固结、参数及测量方法等)(1学时);
3.2 (教学重点):经典固结理论介绍(Terzaghi和Biot固结方程、理论解等)(2学时);
3.3 分析方法及应用(数值计算方法、应用案例)(2学时)。
第四章  土体强度(共5学时)
4.1 基本概念(土体强度、准则、凝聚力、内摩擦角、微观机制等)(1学时)
4.2 影响因素 (孔隙比、密度、土类型、排水条件等及对强度影响机制)(1学时);
4.3 (教学重点):摩尔-库伦强度模型(模型推导、修正模型、力学意义、适用范围等)(2学时);
4.4 参数实验确定(莫尔圆、凝聚力和内摩擦角确定、不同固结和排水条件下的参数等)(1学时)。
第五章  土动力学(共6学时)
5.1 基本概念(动载荷、动强度、动应变、土体中的波等)(1学时);
5.2 (教学重点):土体动本构(等效线性模型、Martin-Finn-Seed模型、弹塑性模型等)(1学时);
5.3 土体动力反应分析方法(剪切层法、集中质量法、有限元法)(2学时);
5.4 (教学重点):液化(因素、动孔压及计算、判据、危害及防范)(2学时);
第六章 实验测试技术(共6学时)
6.1 室内土性实验(侧限压缩实验、静动三轴压缩和扭剪实验、共振柱实验等)(1学时);
6.2 (教学重点):室内模型实验(模型率、1g模型实验、土工离心机实验)(2学时)
6.3 现场参数测试(平板载荷测试、静动力触探、十字板剪切测试、渗流测试、探井)(1学时);
6.4 原型观测(2学时),主要内容包括:监测技术、监测数据分析方法。

第七章 土体本构模型的基本理论(共4学时)
7.1. 土体本构方程建立的物理、数学基础(土体应力应变特性、屈服准则和屈服面、流动法则与硬化定律等)(2学时);
7.2 (教学重点):修正剑桥模型推导与应用(物态边界面、屈服轨迹、模型等)(2学时)。
第八章 Biot方程及数值求解(共4学时)
8.1 Biot方程推导过程及其多种形式(基本形式推导、方程变形)(2学时)
8.2 (教学重点):Biot方程有限元求解过程(方程离散、有限元模型建立、计算)(2学时)
第九章 海洋土力学基础以前沿(共4学时)
9.1 海洋波浪水动力Navier-Stokes方程推导(Navier-Stokes方程、波浪理论等)(1学时);
9.2 近海海洋土的基本特征(沉积历史、种类、颗粒级配、强度等)(1学时);
9.3 (教学重点):波浪-结构物-海床地基相互作用基础及前沿进展(作用机理及模型、前沿进展、案例)(2学时)。

教学手段与方法:课堂讲授(多媒体与板书结合)、提问与平时作业练习。鲁晓兵老师讲授第1 ~ 第6章内容,叶剑红老师讲授第7 ~ 第9章内容。
考核方式:闭卷考试(占总成绩70%),平时作业完成情况计入考核(占总成绩30%)。

参考文献

1. 王洪伟.《我所理解的流体力学》.国防工业出版社.2015.
2. Zienkiewicz O.C., Chan A.H.C., Pastor M. et al., 《Computational Geomechanics with Special Reference to Earthquake Engineering》, John Wiley and Sons, UK,1999.