《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》授課教案

《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》授課教案

深圳大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院

第一章緒論

§1.1本課程的內(nèi)容和作用

一、科與實踐：國內(nèi)外地基基礎(chǔ)工程事故及分類舉例并分析事故原因

二、本門課程知識構(gòu)架

三、地基基礎(chǔ)設(shè)計中需滿足的技術(shù)條件

要求：

概括了解地基基礎(chǔ)工程事故的種類及原因。對本學(xué)科需解決的問題

有初步的總體認(rèn)識。

了解地基基礎(chǔ)概念，建筑工程對地基基礎(chǔ)的要求，了解本門課程的

知識構(gòu)架。

了解地基基礎(chǔ)設(shè)計中需滿足的技術(shù)條件。

授課方法：通過大量圖片實例，讓學(xué)生直觀了解教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)和對本

課程的興趣，學(xué)生提早適應(yīng)和入門。

§1.2本課程發(fā)展概況

要求：

了解本學(xué)科中關(guān)鍵理論的產(chǎn)生、發(fā)展情況及學(xué)科現(xiàn)狀。

授課方法：在強(qiáng)調(diào)學(xué)科的實驗性時，要舉例簡要講解。如：2個土壓力理論，

3種剪切試驗方法。

§1.3本課程的特點和學(xué)習(xí)要求

要求：

了解本課程內(nèi)容的廣泛性和綜合性及實驗性，對本課程應(yīng)掌握的內(nèi)

容要有總體的認(rèn)識。

授課方法：講解本門課程知識構(gòu)架時，對應(yīng)土力學(xué)定義，結(jié)合教材目錄。使

學(xué)生清楚教材內(nèi)容的編排順序和原因。從而對本課程教學(xué)內(nèi)容有

宏觀和總體的把握。

1

第二章地基土（巖）的物理性質(zhì)及分類

§2.1土的三相組成

要求：

了解土的礦物成分。

掌握土的粒組、顆粒級配概念。

理解顆粒級配曲線的含義及Cu、Cc與級配好壞的關(guān)系。

理解毛細(xì)水分類與原理，強(qiáng)弱結(jié)合水的概念和特性。

掌握土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造劃分。

重點：

土的粒組，顆粒級配的概念。

弱結(jié)合水的工程特性，毛細(xì)水對工程的影響。

授課方法：結(jié)合生活與工程實際舉例講解毛細(xì)水的作用。使用圖例講解土的

結(jié)構(gòu)與構(gòu)造。

§2.2土的物理性質(zhì)指標(biāo)

要求：

理解掌握三項基本指標(biāo)的概念。了解基本實驗方法。

理解掌握六項換算指標(biāo)的概念。

了解和區(qū)別指標(biāo)的常見值及工程應(yīng)用。

了解應(yīng)用三相草圖求解換算公式。

記住有效重度與飽和重度關(guān)系公式。

重點：

9個指標(biāo)的含義及區(qū)別。

指標(biāo)的工程應(yīng)用。

三項基本指標(biāo)的實驗方法。

授課方法：通過指標(biāo)定義公式的比較及強(qiáng)調(diào)各自的物理意義，區(qū)別9個物理

性質(zhì)指標(biāo)。通過與實際工程中各種建筑材料的重度的比較，使學(xué)

生記住各種重度的常見值，增強(qiáng)學(xué)生的量化概念。

§2.3土的物理狀態(tài)指標(biāo)

一、無粘性土的密實度

要求：

掌握密實度的概念及各種密實度指標(biāo)概念。

了解各種指標(biāo)的優(yōu)缺點，適用范圍及密實度劃分結(jié)果。

重點：

砂土，碎石土密實度劃分方法及劃分結(jié)果。

二、粘性土的稠度

要求：

掌握稠度及稠度界限含水量的概念。

掌握界限含水量概念含義和實驗方法。

掌握塑性指數(shù)，液性指數(shù)概念含義及應(yīng)用。

掌握粘性土軟硬狀態(tài)的劃分。

了解粘性土靈敏度和觸變性的概念。

2

重點：

指標(biāo)的含義和應(yīng)用。

授課方法：對比強(qiáng)調(diào)無粘性土、粘性土在影響松密和軟硬因素方面的差異。

§2.4土的壓實性

要求：

了解壓實原理。

理解影響壓實效果的因素。

重點：

最大干密度概念及室內(nèi)試驗方法。

難點：

影響壓實效果的因素（最優(yōu)含水量、擊實功）

§2.5地基土的工程分類

要求：

掌握《地基規(guī)范》分類法劃分結(jié)果。

理解各類土的定義分類依據(jù)，定名。

掌握碎石土，砂土，粘土工程特性。

重點：

砂土，粘土，粘性土定義、分類依據(jù)、定名及工程特性。

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第三章土的壓縮性與地基沉降計算

§3.1地基中的自重應(yīng)力

一、均質(zhì)地基情況

二、成層地基情況

三、有效應(yīng)力分布規(guī)律

四、地下水升降及隔水層對自重就力的影響。

要求：

掌握豎向自重應(yīng)力的求解方法。

理解側(cè)向自重應(yīng)力求解方法。

掌握有效應(yīng)力概念

掌握自重應(yīng)力分布曲線的變化規(guī)律。

理解地下水位升降對自重應(yīng)力的顥響。

重點：

有效應(yīng)力原理。

授課方法：重點解釋粒間應(yīng)力與土的變形和強(qiáng)度的內(nèi)在關(guān)系。反復(fù)強(qiáng)調(diào)自重

應(yīng)力，一般指有效自重應(yīng)力。要求學(xué)生課上先討論均質(zhì)和成層土

自重應(yīng)力求解公式和應(yīng)力分布規(guī)律后，再給出授課內(nèi)容。

§3.2基礎(chǔ)底面接觸壓力

一、基礎(chǔ)底面接觸壓力的分布

二、基礎(chǔ)底面接觸壓力的簡化計算（中心受壓基礎(chǔ)，偏心受壓基礎(chǔ)）

三、基礎(chǔ)底面附加壓力

要求：

理解隨荷載增加，柔性基礎(chǔ)、剛性基礎(chǔ)基底壓力分布變化規(guī)律，架

橋作用的概念。

理解一般工業(yè)與民用建筑中基底壓力分布圖形。了解影響基底接觸

壓力大小和分布的因素。

掌握基底接觸壓力的計算方法。（中心受壓和單向偏心受壓）

掌握基底附加壓力概念及計算方法。

重點：

基底接觸壓力和附加壓力的計算。

授課方法：強(qiáng)調(diào)基底附加壓力為新增應(yīng)力，再由同學(xué)討論埋深取值問題。

§3.3地基中的附加應(yīng)力

一、附加應(yīng)力的定義和假設(shè)

二、不同面積上受各種荷載作用下，附加應(yīng)力的計算方法。

（1）集中力作用下地基中附加應(yīng)力的計算。

（2）矩形均布荷載作用下地基中附加應(yīng)力的計算及角點法。

三、附加應(yīng)力分布規(guī)律

要求：

理解附加應(yīng)力計算的基本假設(shè)。

了解豎向集中力作用下地基中附加應(yīng)力的布辛奈斯克解答。

了解均布的矩形荷載角點下的地基附加應(yīng)力的求解方法。并掌握求

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解任意點地基附加應(yīng)力的角點法。

了解其它荷載作用下地基中附加應(yīng)力求解方法（三角形分布的矩形

荷載，均布圓形荷載中心點下，線性和條形荷載下）。

理解掌握附加應(yīng)力分布規(guī)律。

重點：

應(yīng)用角點法求地基中任一點附加應(yīng)力的方法。

附加應(yīng)力分布規(guī)律。

難點：

附加應(yīng)力分布規(guī)律。

授課方法：對各種荷載作用下附加應(yīng)力的求解僅在引入布辛奈斯克解后，講

明利用積分方法求解，不講具體推導(dǎo)過程，只給出結(jié)果σ，

z=KP0

并對K做定性解釋；對條形均布荷載作用下地基中附加應(yīng)力給

出大、小主應(yīng)力公式，以備后用；通過例題講解歸納出附加應(yīng)力

分布規(guī)律；通過應(yīng)力分布圖形比較條形，矩形荷載作用下附加應(yīng)

力影響范圍的不同。

§3.4土的壓縮性

一、壓縮試驗及壓縮性指標(biāo)

二、靜載荷試驗及變形模量。

要求：

掌握土壓縮性和固結(jié)的概念。

掌握壓縮試驗方法、假定，壓縮曲線的繪制，壓縮系數(shù)，壓縮指數(shù)，

壓縮模量的含義及公式，土壓縮性的評價。

理解土的回彈和再壓縮曲線。

了解靜載荷試驗方法和變形模量E的確定。

0

理解E與的關(guān)系。

sE0

重點：

壓縮試驗及壓縮性指標(biāo)的公式及含義。

難點：

公式e=e及的推導(dǎo)。

0-s(1+e0)/h0Es=(1+e)/a

授課方法：對和重點做定性的比較，簡單介紹定量公式。

EsE0

§3.5地基最終沉降量的計算

一、分層總和法

二、規(guī)范推薦法

要求：

理解地基最終沉降量概念。

理解分層總和法假定、計算方法及步驟。

理解規(guī)范推薦法計算公式及計算方法和步驟。

重點：

沉降量計算公式的含義、推導(dǎo)，兩種方法中地基沉降計算深度的確

定方法，αv、Cc的含義。

授課方法：通過課堂上對例題的講解加強(qiáng)學(xué)生對兩種沉降計算方法的理解。

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§3.6應(yīng)力歷史對地基沉降的影響

要求：

掌握先期固結(jié)壓力的概念；正常固結(jié)土、超固結(jié)土、欠固結(jié)土概念。

了解先期固結(jié)壓力的求解方法—卡薩格蘭德法。

了解原始壓縮曲線的概念和考慮應(yīng)力歷史影響的地基最終沉降計

算方法。

重點：

先期固結(jié)壓力的概念。

§3.7建筑物沉降觀測與地基容許變形值

一、建筑物的沉降觀測

二、地基變形特征

要求：

理解沉降觀測的意義和范圍。

授課方法：讓學(xué)生先自己看書，然后加以解釋。

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第四章土的抗剪強(qiáng)度及地基承載力

§4.1土的抗剪強(qiáng)度

一、抗剪強(qiáng)度的基本概念

二、直剪試驗與庫侖定律

要求：

理解掌握土的抗剪強(qiáng)度的概念。

掌握庫侖定律。

了解抗剪強(qiáng)度的來源和影響因素。

重點：

抗剪強(qiáng)度的來源。

孔隙水壓力對實驗的影響，3種實驗方法：排水剪，不排水剪，固

結(jié)不排水剪。

授課方法：孔隙水壓力對土體強(qiáng)度的影響，結(jié)合三種實驗方法來講解。

§4.2土的極限平衡理論

一、土中一點的應(yīng)力狀態(tài)

二、土的極限平衡狀態(tài)與極限平衡理論

要求：

掌握莫爾應(yīng)力圓概念。

掌握極限平衡概念及條件。

重點：

莫爾應(yīng)力圓概念及極限平衡概念、條件。

難點：

莫爾應(yīng)力圓的含義與抗剪強(qiáng)度包線的關(guān)系。

授課方法：結(jié)合抗剪強(qiáng)度包線與莫爾應(yīng)力圓重疊圖形，分析土體中某一載面

上剪應(yīng)力與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系，指出并非抗剪強(qiáng)度最大，則一定先

破壞，從而加深同學(xué)對抗剪強(qiáng)度的理解。通過例題加深學(xué)生對

極限平衡概念的認(rèn)識與應(yīng)用。

§4.3抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測定方法

一、直剪試驗

二、三軸壓縮試驗

三、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗

四、十字板剪切試驗

要求：

了解試驗原理，熟悉依據(jù)排水條件而產(chǎn)生的不同試驗方法。

理解各種試驗優(yōu)缺點及適用條件。

重點：

實際工程中如何依據(jù)不同的排水條件選擇相適應(yīng)的試驗方法。

授課方法：結(jié)合土力學(xué)實驗室內(nèi)直剪、三軸壓縮、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗的演

示來加深學(xué)生對土體抗剪強(qiáng)度理論、公式等的認(rèn)識。

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§4.4地基破壞類型及承載力的確定

一、地基破壞類型

二、地基臨塑荷載、臨界荷載、極限荷載概念及地基承載力的確定

要求：

熟悉地基剪切破壞三種型式（整體剪切破壞、局部剪切破壞、沖剪

破壞）及破壞發(fā)生的條件。

理解臨塑荷載，臨界荷載的含義，了解公式推導(dǎo)原理和方法。

簡單了解地基極限承載力理論。

理解地基承載力的理論確定方法。

重點：

地基剪切破壞的三種型式。

臨塑荷載、臨界荷載、極限荷載的含義。

授課方法：結(jié)合P—S曲線講授Pcr、Pu、P1/3的概念

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第五章土的塑性和土的臨界狀態(tài)

§5.1土的塑性

一、土的塑性

二、塑性力學(xué)的基本概念（屈服準(zhǔn)則、流動法則、硬化規(guī)律）

要求：

理解掌握屈服準(zhǔn)則、流動法則、硬化規(guī)律的概念。

理解土體屈服的概念。

重點：

屈服準(zhǔn)則、流動法則、硬化規(guī)律的概念。

授課方法：采用討論的方式，讓學(xué)生總結(jié)土體與一般的建筑材料的力學(xué)特性

的差異，教師補(bǔ)充并引出土體是彈塑性材料，需要研究土體的塑

性。通過試驗曲線來講解把握土體塑性的三個準(zhǔn)則（屈服、流動、

硬化）。

§5.2土的臨界狀態(tài)與臨界狀態(tài)線

一、土的臨界狀態(tài)

二、土的臨界狀態(tài)線

要求：

理解三維p-q-e空間的屈服面及其在二維平面上的投影。

理解臨界狀態(tài)的概念及條件。

重點：

土體在三維p-q-e空間的屈服面形式。

授課方法：首先和學(xué)生一起復(fù)習(xí)正常固結(jié)土的p－q曲線、e－p曲線，然后

逐漸引入體在三維p-q-e空間的屈服面。

§5.3臨界狀態(tài)模型

一、典型的砂土行為

二、典型的粘土行為

要求：

理解模型中參數(shù)M、G、N、l、k、參數(shù)的含義及其確定方法。

重點：

參數(shù)M、G、N、l、k、參數(shù)的含義及其確定方法。

§5.4粘性土屈服面的形狀

一、濕面與干面

二、粘性土屈服面形狀

要求：

理解粘性土屈服面形狀在干面、濕面不同。

認(rèn)真理解粘性土的強(qiáng)度包絡(luò)線由拉伸斷裂線、Hvorslev面、臨界狀

態(tài)線這三部分組成。

重點：

9

參數(shù)、、、、、參數(shù)的含義及其確定方法。

MGNlk

授課方法：結(jié)合土體在不同應(yīng)力路徑下的試驗曲線來講解、歸納。

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第六章土壓力與土坡穩(wěn)定

§6.1概述

一、擋土墻的應(yīng)用和類型

二、擋土墻發(fā)生事故實例

三、坡穩(wěn)定的意義

要求：

掌握擋土墻、土壓力、土坡的概念。

§6.2土壓力分類

一、土壓力分類

二、靜止土壓力計算

要求：

理解影響土壓力的因素。

掌握靜止土壓力計算方法。

重點：

影響土壓力的最主要因素—位移方向和位移量。

靜止土壓力系數(shù)。

§6.3朗肯土壓力理論

一、朗肯假設(shè)

二、土壓力計算

三、幾種特殊情況下的土壓力的計算（填土表面有均布荷載、成層填土、墻后填

土有地下水）

要求：

理解并掌握理論依據(jù)及朗肯假設(shè)。

掌握朗肯土動、被動土壓力計算方法。

重點：

朗肯理論依據(jù)和假設(shè)。

朗肯土壓力計算公式的應(yīng)用。

難點：

朗肯理論依據(jù)和假設(shè)的解釋。

計算公式與極限平衡條件的關(guān)系。

合力作用點的確定。

授課方法：結(jié)合土的極限平衡理論解釋朗肯假設(shè)；結(jié)合土的極限平衡條件

講授主動、被動土壓力公式。

§6.4庫侖土壓力理論

一、庫侖假定

二、土壓力計算

要求：

理解庫侖理論依據(jù)及基本假定。

了解公式推導(dǎo)過程。

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理解庫侖土壓力理論和朗肯理論的比較。

重點：

庫侖與朗肯理論的比較。

§6.5擋土墻設(shè)計

一、擋土墻的類型

二、重力式擋土墻體型選擇與構(gòu)造措施

三、擋土墻計算內(nèi)容

要求：

熟悉擋土墻的類型及在實際工程中的應(yīng)用。

熟悉重力式擋土墻的構(gòu)造措施。

熟悉擋土墻設(shè)計方法及計算內(nèi)容。

熟悉傾覆系數(shù)，滑動穩(wěn)定系數(shù)的含義及要求。

重點：

擋土墻的設(shè)計方法及計算內(nèi)容。

授課方法：重力式擋土墻構(gòu)造可讓學(xué)生先看書，然后再做解釋；結(jié)合例題講

解擋土墻設(shè)計，加強(qiáng)學(xué)生對擋土墻設(shè)計過程的理解

§6.6土坡穩(wěn)定分析

一、簡單土坡的穩(wěn)定性分析

二、邊坡穩(wěn)定措施

要求：

掌握簡單土坡的概念。

理解土坡滑動的原因。

掌握無粘性土簡單土坡穩(wěn)定性分析方法。

了解邊坡設(shè)計與施工的有關(guān)規(guī)定以及滑坡防治的措施與方法熟悉

擋土墻的類型及在實際工程中的應(yīng)用。

重點：

土坡滑動的原因

無粘性土簡單土坡穩(wěn)定性分析

邊坡穩(wěn)定措施

授課方法：邊坡穩(wěn)定措施可讓學(xué)生先看書，互相討論，然后再做解釋。

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第七章天然地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計

§7.1概述

一、地基基礎(chǔ)的重要性與復(fù)雜性

二、地基基礎(chǔ)方案類型

三、地基基礎(chǔ)設(shè)計所需資料

四、天然地基上的淺基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容與步驟

要求：

熟悉天然地基上淺基礎(chǔ)的概念，人工地基、樁基礎(chǔ)、深基礎(chǔ)的概念。

熟悉常規(guī)設(shè)計的定義。

熟悉淺基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容和步驟。

了解地基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)相互作用的概念。

重點：

幾種基礎(chǔ)的含義。

常規(guī)設(shè)計的概念。

淺基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容與步驟。

難點：

地基與基礎(chǔ)相互作用問題。

授課方法：以兩個具體工程事例的圖片及資料開始引入本章的內(nèi)容。

§7.2淺基礎(chǔ)的類型

一、按材料劃分

二、按構(gòu)造類型劃分

三、按受力性能劃分

要求：

掌握淺基礎(chǔ)的劃分方法。

掌握剛性基礎(chǔ)剖面設(shè)計方法。

理解并掌握剛性角概念。

重點：

剛性基礎(chǔ)的剖面設(shè)計。

一般材料剛性角限值大小。

難點：

剛性角概念及應(yīng)用。

授課方法：以案例加強(qiáng)學(xué)生剛性基礎(chǔ)的認(rèn)識。

§7.3基礎(chǔ)的埋置深度

一、基礎(chǔ)埋深的概念及選擇意義

二、影響基礎(chǔ)埋置深度的因素

要求：

理解基礎(chǔ)埋置深度概念及埋深選擇的意義。

掌握基礎(chǔ)埋深選擇的原則。

熟悉掌握影響基礎(chǔ)埋置深度選擇的因素。

重點：

影響基礎(chǔ)埋置深度選擇的因素。。

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授課方法：對基礎(chǔ)埋深的影響因素，要結(jié)合大量實例和圖片進(jìn)行講解。

§7.4地基承載力的確定

一、地基承載力的概念

二、地基承載力特征值的確定方法（載荷試驗）

三、承載力特征值的修正

四、軟弱下臥層驗算

要求：

熟悉地基承載力的概念。

熟悉地基承載力的確定方法。

了解理論確定方法。

理解載荷試驗確定fak的方法。

掌握承載力特征值修正公式。

掌握下臥層驗算方法。

重點：

f確定方法。

ak

f修正公式的含義和應(yīng)用。

ak

難點：

f公式，下臥層驗算公式各參數(shù)的確定。

ak

授課方法：依據(jù)規(guī)范解釋地基承載力特征值修正的含義，以利于參數(shù)的。確

定新舊規(guī)范對比，加強(qiáng)學(xué)生對問題的認(rèn)識。

§7.5基礎(chǔ)底面尺寸的確定

一、中心受壓基礎(chǔ)

二、偏心受壓基礎(chǔ)

三、驗算地基軟弱下解層承載力

要求：

掌握中心，偏心受壓基礎(chǔ)底面尺寸確定的方法。

重點：

荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合如何計算。

公式中各參數(shù)的取值（埋深的2種取法）。

授課方法：實例教學(xué)；進(jìn)行新舊規(guī)范對比。

§7.6墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計

一、墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)剖面設(shè)計

二、墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)構(gòu)造要求

要求：

掌握中心受壓，偏心受壓情況下，基礎(chǔ)底板驗算載面內(nèi)力計算及板

厚與配筋的確定。

重點：

驗算載面的確定。

內(nèi)力計算。

授課方法：剖面設(shè)計要結(jié)合案例。

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§7.7減輕建筑物不均勻沉降的措施

一、建筑措施

二、結(jié)構(gòu)措施

三、施工措施

要求：

熟悉不均勻沉降的危害及防止方法。

熟悉建筑結(jié)構(gòu)施工方面的措施。

重點：

三方面措施中各種方法的原理。

授課方法：減輕建筑物不均勻沉降的措施，要逐條結(jié)合具體的工程實例加以

講解。

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第八章樁基礎(chǔ)及深基礎(chǔ)

§8.1概述

一、深基礎(chǔ)概念及深基礎(chǔ)與淺基礎(chǔ)的區(qū)別

二、深基礎(chǔ)的類型及特點

§8.2樁及樁基礎(chǔ)分類

一、按承載性狀分類

二、按樁身材料分類

三、按樁的施工方法分類

四、按成樁方法分類

五、按樁徑大小分類

要求：

熟悉樁的分類。

了解各種材料樁，各種施工方法樁的優(yōu)缺點及適用條件。

重點：

按承載性狀分類。

按施工方法分類。

授課方法：結(jié)合深圳地區(qū)樁基礎(chǔ)的應(yīng)用實例進(jìn)行介紹。

§8.3單樁、群樁承載力的確定

一、單樁承載力的確定方法

二、群樁承載力的確定

要求：

了解單樁軸向荷載的傳遞。

了解單樁軸向承載力、水平承載力、群樁豎向承載力的確定的基本

概念。

重點：

單樁軸向承載力、水平承載力的確定。

群樁豎向承載力的確定。

§8.4承臺構(gòu)造

一、寬度厚度

二、樁頂嵌入長度

三、主筋錨固，混凝土強(qiáng)度等級

四、承臺板的配筋

五、承臺底筋保護(hù)層厚度

要求：

熟悉承臺構(gòu)造的各種要求。

授課方法：要求學(xué)生結(jié)合具體的工程實例進(jìn)行樁基礎(chǔ)設(shè)計。

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第九章軟弱土地基處理

§9.1軟弱土地基概述

軟弱土概念及軟弱土工程特性

要求：

了解軟弱土的