巖土工程數(shù)值分析教學(xué)大綱

巖土工程數(shù)值分析教學(xué)大綱課程中文名稱：巖土工程數(shù)值分析課程英文名稱：NumericalAnalysisofGeotechnicalEngineering課程編號：K1243學(xué)分：1.5學(xué)時(shí)：24（其中：講課學(xué)時(shí)：6實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：18實(shí)踐學(xué)時(shí)：0）先修課程：高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、土力學(xué)、巖石力學(xué)適用專業(yè)：土木工程課程類別：（如專業(yè)基礎(chǔ)課程/必修）方向拓展課程/選修使用教材：1.巖土數(shù)值分析，盧廷浩，中國水利水電出版社，2008第一版。2.GEOSLOPE操作手冊(電子檔)，2007。3.ANSYS軟件操作手冊。開課單位：土木與建筑學(xué)院一、課程性質(zhì)專業(yè)方向拓展課程（巖土與地下工程方向）。二、課程目標(biāo)課程總體目標(biāo)：本課程是巖土與地下結(jié)構(gòu)工程專業(yè)本科生專業(yè)拓展選修課程之一。通過多媒體教學(xué)和上機(jī)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生熟悉并掌握軟件，掌握各項(xiàng)工程數(shù)值及信息技術(shù)的優(yōu)勢與局限。能夠針對復(fù)雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用相應(yīng)的巖土軟件解決實(shí)際工作中遇到的巖土工程問題，并對復(fù)雜工程問題進(jìn)行合理預(yù)測與模擬。具有較強(qiáng)的檢索、獲取和利用信息的能力以及職業(yè)再發(fā)展的學(xué)習(xí)能力。課程目標(biāo)1：讓學(xué)生熟悉巖工程數(shù)值分析的基本原理和方法，在此基礎(chǔ)上掌握本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的常用軟件的用法。具備一定的軟件二次開發(fā)能力，及時(shí)了解相關(guān)技術(shù)的最新發(fā)展，具有較強(qiáng)的檢索、獲取和利用信息的能力以及職業(yè)再發(fā)展的學(xué)習(xí)能力。課程目標(biāo)2：掌握本專業(yè)常用巖土結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)軟件GEOSLOPE，熟練的用于計(jì)算邊坡、土堤的安全穩(wěn)定系數(shù)。課程目標(biāo)3：掌握本專業(yè)常用巖土結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)軟件ANSYS，熟練的用來計(jì)算邊坡、土堤的應(yīng)力、變形等工程問題。課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)權(quán)重144.1?255.1?365.2?三、教學(xué)內(nèi)容及要求（應(yīng)包含各章節(jié)1.教學(xué)內(nèi)容2.重難點(diǎn)3.考核要點(diǎn)4.教學(xué)方法5.作業(yè)安排）第一章緒論1.教學(xué)內(nèi)容（1）了解巖土工程問題的基本特點(diǎn)；（2）了解巖土工程數(shù)值分析發(fā)展的必要性；（3）了解巖土工程數(shù)值分析方法的類型；（4）掌握學(xué)習(xí)巖土數(shù)值分析方法應(yīng)注意的問題。2.重、難點(diǎn)（1）學(xué)習(xí)巖土數(shù)值分析方法應(yīng)注意的問題；3.考核要點(diǎn)（1）巖土工程數(shù)值分析發(fā)展的必要性；（2）巖土工程數(shù)值分析方法的類型；（3）巖土數(shù)值分析方法應(yīng)注意的問題；4.教學(xué)方法講課5.作業(yè)安排無第二章巖土工程有限元法簡介1.教學(xué)內(nèi)容（1）了解有限元法在工程中的應(yīng)用；（2）了解土堤應(yīng)力變形的有限元計(jì)算；（3）掌握接觸面的有限元模擬方法；（4）掌握基坑開挖的有限元計(jì)算過程。2.重、難點(diǎn)（1）土堤應(yīng)力變形的有限元計(jì)算的基本原理、土的常用本構(gòu)模型；（2）接觸面單元的作用、接觸面單元的厚度選取及參數(shù)確定；（3）基坑開挖分步模擬方法、開挖后基礎(chǔ)變形趨勢3.考核要點(diǎn)（1）有限元可應(yīng)用在土木工程中的哪些領(lǐng)域;（2）土堤應(yīng)力變形的有限元計(jì)算的基本原理、土的常用本構(gòu)模型；（3）接觸面單元的作用、接觸面單元的厚度選取及參數(shù)確定；（4）基坑開挖分步模擬方法、開挖后基坑變形規(guī)律;4.教學(xué)方法課堂講課，并組織學(xué)生討論。5.作業(yè)安排（1）思考題：土堤應(yīng)力變形的有限元計(jì)算的基本原理？（2）思考題：土的常用本構(gòu)模型有哪些？（3）思考題：為什么要設(shè)接觸面單元？（4）思考題：開挖后基坑底的變形規(guī)律是什么？第三章巖土工程離散元方法簡介1.教學(xué)內(nèi)容（1）了解顆粒離散元的基本原理；（2）了解塊體離散元的基本原理；（3）掌握顆粒離散元、塊體元在工程中的應(yīng)用情況；（4）掌握顆粒離散元、塊體元的發(fā)展趨勢。2.重、難點(diǎn)（1）顆粒離散元適用于哪些工程項(xiàng)目計(jì)算；（2）塊體元適用于哪些工程項(xiàng)目計(jì)算；3.考核要點(diǎn)（1）顆粒離散元適用于哪些工程項(xiàng)目計(jì)算；（2）塊體元適用于哪些工程項(xiàng)目計(jì)算；（3）顆粒離散元與塊體元之間的區(qū)別；（4）顆粒離散元與塊體元常用軟件發(fā)展情況；4.教學(xué)方法課堂講課，組織學(xué)生討論5.作業(yè)安排（1）顆粒離散元與塊體元常用軟件的名字，以及其各適用于哪些工程計(jì)算？（2）顆粒離散元與塊體元的優(yōu)點(diǎn)分別有哪些？第四章GEOSLOPE軟件1.教學(xué)內(nèi)容（1）了解GEOSLOPE軟件的操作界面和基本功能；（2）掌握GEOSLOPE軟件計(jì)算邊坡安全系數(shù)；（3）掌握GEOSLOPE軟件計(jì)算土堤應(yīng)力變形問題；（4）掌握GEOSLOPE軟件計(jì)算滲流問題；（5）掌握GEOSLOPE軟件計(jì)算地震反應(yīng)。2.重、難點(diǎn)（1）GEOSLOPE滑弧計(jì)算時(shí)的搜索范圍的確定方法；（2）GEOSLOPE滑弧計(jì)算時(shí)如何模擬錨桿和土釘；（3）GEOSLOPE軟件中的SIAGMA/W模塊計(jì)算土堤應(yīng)力變形的網(wǎng)格剖分疏密過渡過題；（4）GEOSLOPE軟件中的SEEP/W模塊計(jì)算滲流問題時(shí)邊界條件的施加問題；（5）GEOSLOPE軟件中的SEEP/W模塊計(jì)算滲流問題時(shí)孔隙水壓力的施加問題；（6）GEOSLOPE軟件中的QUAKE/W模塊計(jì)算地震反應(yīng)時(shí)地震波的輸入問題；3.考核要點(diǎn)（1）SLOPE/W中錨桿或土釘加固邊坡的抗滑安全系統(tǒng)計(jì)算；（2）SIAGMA/W土堤的應(yīng)力變形計(jì)算過程；（3）SEEP/W滲流計(jì)算邊界條件的施加；（4）SEEP/W滲流計(jì)算孔隙水壓力施加的幾種方法；（5）QUAKE/W模塊計(jì)算地震反應(yīng)時(shí)地震波的輸入；4.教學(xué)方法上機(jī)操作，學(xué)生參照上機(jī)指導(dǎo)書，并看案例錄制操作視頻，上機(jī)實(shí)際操作。遇到問題可小組討論，疑難問題老師答疑。5.作業(yè)安排（1）某加錨索土坡工程實(shí)例的抗滑穩(wěn)定計(jì)算；（2）某灰渣土堤的加固方案復(fù)核問題計(jì)算。第五章ANSYS軟件1.教學(xué)內(nèi)容（1）ANSYS軟件的操作界面和基本功能；（2）ANSYS隧道工程分析實(shí)例；（3）ANSYS邊坡工程分析實(shí)例。2.重、難點(diǎn)（1）ANSYS軟件網(wǎng)格建立的程序；（2）ANSYS軟件命令流操作。3.考核要點(diǎn)大型數(shù)值計(jì)算軟件解決巖土工程的一般步驟。4.教學(xué)方法講解與軟件演示5.作業(yè)安排無四、學(xué)時(shí)分配及對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐章節(jié)教學(xué)內(nèi)容支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)分配講課實(shí)驗(yàn)實(shí)踐第一章緒論巖土工程問題的基本特點(diǎn)；巖土工程數(shù)值分析發(fā)展的必要性；巖土工程數(shù)值分析方法的類型；學(xué)習(xí)巖土數(shù)值分析方法應(yīng)注意的問題。22第二章巖土工程有限元法簡介有限元法在工程中的應(yīng)用；土堤應(yīng)力變形的有限元計(jì)算；接觸面的有限元模擬方法；基坑開挖的有限元計(jì)算過程。22第三章巖土工程離散元方法簡介顆粒離散元的基本原理；塊體離散元的基本原理；顆粒離散元、塊體元在工程中的應(yīng)用情況；顆粒離散元、塊體元的發(fā)展趨勢。1，222第四章GEOSLOPE軟件GEOSLOPE軟件的操作界面和基本功能；GEOSLOPE軟件計(jì)算邊坡安全系數(shù)；GEOSLOPE軟件計(jì)算土堤應(yīng)力變形問題；GEOSLOPE軟件計(jì)算滲流問題；GEOSLOPE軟件計(jì)算地震反應(yīng)。38第五章ANSYS軟件ANSYS軟件的操作界面和基本功能；ANSYS隧道工程分析實(shí)例；ANSYS邊坡工程分析實(shí)例。28合計(jì)618五、考核方式及成績評定標(biāo)準(zhǔn)1.課程考核方式：考核方式包括期末考試、平時(shí)考勤和作業(yè)情況考查。期末考試采用開卷筆試。2.課程成績評定標(biāo)準(zhǔn)考核形式分值考核細(xì)則作業(yè)+平時(shí)考勤20課后完成6個(gè)習(xí)題，2個(gè)上機(jī)計(jì)算題，考查和加深學(xué)生對各知識點(diǎn)的理解和掌握程度，計(jì)算作業(yè)的平均成績按10%計(jì)入課程總成績。10平時(shí)隨機(jī)集中點(diǎn)名考勤以及課堂上的點(diǎn)名提問等情況，按20%計(jì)入課程總成績。期末考試70試卷題型包括判斷題、選擇題、填空題、簡答題和案例分