太沙基有效力原理教学设计.doc

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1、“太沙基有效应力原理”教学设计所属学科、专业：工学土木工程专业所属课程：土力学适用对象：土木工程专业本科生主讲人：吴燕开所属单位：山东科技大学土木建筑学院1教学背景“太沙基有效应力原理”这一微课程属于《土力学》课程中的一节，也是奠定土力学这一门课程的基础理论，是土力学成为一门独立学科的重要标志，也是土力学这一门课程的核心思想，因此对太沙基有效应力原理的理解和掌握至关重要。而土力学这一课程是面向土木工程专业的专业基础课程，是这一专业的专业平台课程。1.1土力学课程背景及特点土力学是为土木工程专业学生开设的专业基础课,是一门很重要但同时又较难掌握的课

2、程。土力学的研究对象和方法与其它力学课程有较大不同:理论推导及基本假定较多；课程内容多而杂,且与工程实践紧密联系,强调实用性和技术性。土力学研究的对象——土，与其他的力学所研究的对象是不一样的，它是一种三相体系的介质，具有碎散性、多相性、自然变异性等特点。因此在对其工程物理力学特性理解的时候相对较难，必须与具体的工程实例相结合起来理解方能把握住其精髓。土力学这一课程主要内容有：土的工程特点介绍、物理性质指标、变形特性、强度、以及相应的工程实际问题解决方法。太沙基有效应力原理为土力学中的一个主要理论，它是土力学这一学科的核心思想。利用太沙基有效应力

3、原理，可以解释很多岩土工程中实际工程问题，比如地基沉降、边坡失稳、沙土液化等等工程问题。太沙基有效应力原理是土力学这一门课程的“拱心石”，拱心石没了，土力学也就跨了，由此可见，太沙基有效应力原理对于土力学这一课程的重要性。1.2本微课程的特点本微课程主要是介绍太沙基有效应力原理。通过以故事的形式，引入了太沙基有效应力原理，课程一开始就提高了学生对这一知识点的兴趣。然后对太沙基有效应力原理进行了分析介绍，对其中较为难以理解的有效应力定义以动画图形式对其进行描述。对有效应力与孔隙水压力的作用以及相互转化，通过实验以及常见的工程实例对其进行了简化的分析

4、。本微课程在基础理论知识教学的基础上，注重知识的实践和应用，力求理论与实践相联系，将原理与实际工程实例有机结合。在课堂上通过简单可行的实验例证分析，加深对知识点的认识和理解。通过这种方式，简单明了的对理论问题进行了分析，又不缺少课堂教学的趣味性，提高学生学习的兴趣。2、教学目标2.1本微课程教学目标通过本微课程的学习，重点理解以下几方面的内容：（1）理解太沙基有效应力原理定义。（2）理解有效应力与孔隙水压力间的关系及定义。（3）理解有效应力与土体变形、强度的关系（4）能应用太沙基有效应力原理去解释工程实际中遇到的相关问题。2.2教学重点、难点（1

5、）有效应力与孔隙水压力间的相互转换关系。（2）有效应力对土体变形与强度的决定性作用。3、教学方法3.1重点、难点采用诱导法讲解针对这一理论中较为难以理解的几个方面的知识点，采用诱导方式进行。如对有效应力的提出，采用讲故事的形式，使学生在课程一开始，就对这一知识点提起足够的兴趣。在分析孔隙水压力与土体的变形无关时，以一个实验的形式引入：如图通过对如图所示的土颗粒的分析，来讲明孔隙水压力对土体的变形是不起任何作用的，从而进一步加深对有效应力原理中孔隙水压力在土体的强度与变形中不起任何作用、起作用的只有土体中的有效应力这一知识点的理解。诱导式教学，不但

6、能提高学生对这一课程学习的兴趣，同进对学生理解各知识点也有着很好的教学效果。3.2注重理论与工程实例结合的讲解理论的学习，都是为了应用于工程实际中，通过我们所学的理论去分析、解释工程中遇到的各种各样的工程实际问题。因此在讲解太沙基有效应力原理时，把这一原理在工程中的实际应用通过多媒体课件有针对性的展示出来。如上图所示，工程中当我们采在松散的砂土上时，脚会在体重的自重作用下陷入砂土中，当陷入一定深度后就不会再往下陷了。通过这样一个很浅显的工实际问题，通过太沙基有效应力的基本定律，作用于地面的总应力由有效应力和孔隙水压力组成，有效应力决定土体的强度与

7、变形，有效应力与孔隙水压力是相互转换的，有效应力增长，土体的强度就提高。当我们的脚采在松散砂土上时，总应力是一定的，但有效应力是慢慢增长的，所以当有效应力增长到一定程度后，脚就不会往下陷了，而是能支撑住我们身体本身的自重。对孔隙水压不能引起土颗粒的变化，而有效应力可以，可以通过以下试验来进行说明。通过这一实验可以验证：1、土的有效应力与粒间力具有相同的含义。2、物理内涵：实质上是对于总应力作用面积上经过土颗粒之间传递的平均应力。3、有效应力不可测，只能测孔隙水压力，从而反算有效应力。4、孔隙水压力各向相等，因而不会造成土体压缩变形。5、有效应力属

8、于土颗粒骨架间的直接作用力，只有有效应力会导致土体产生压缩变形、发生强度变化，因此，土体变形、破坏的关键在于土体有效应力。有效应力丧失是