巖體力學(xué)課程教學(xué)大綱

《巖體力學(xué)》課程教學(xué)大綱課程名稱：巖體力學(xué)RockMassMechanics課程編號：020060180課程性質(zhì)：R必修□選修課程類別：□通識課程R專業(yè)課程￡實踐教學(xué)適用專業(yè)：新能源科學(xué)與工程課程學(xué)時：總學(xué)時48，其中：理論42、實驗6課程學(xué)分：3應(yīng)開課學(xué)期：第五學(xué)期先修課程：高等數(shù)學(xué)、工程力學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)與大地構(gòu)造任課學(xué)院、系部：能源科學(xué)與工程學(xué)院新能源科學(xué)與工程系一、課程簡介本課程為新能源科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)課，課程性質(zhì)為必修。本課程主要講授新能源開發(fā)及綜合利用過程中涉及的巖石力學(xué)理論、基本概念和工程應(yīng)用等。該課程通過系統(tǒng)講授演示力學(xué)的基本理論和方法，使學(xué)生掌握巖石的物理力學(xué)性質(zhì)；巖體的力學(xué)性質(zhì)；原巖應(yīng)力測定方法；巖石力學(xué)試驗方法等基本知識，了解巖石力學(xué)問題的分析方法，掌握分析巖體工程（尤其是地下能源工程）實踐問題的基本技能，為學(xué)生后繼專業(yè)課的學(xué)習(xí)及將來從事專業(yè)技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)的目標(biāo)及與畢業(yè)要求的關(guān)系（一）課程目標(biāo)課程總目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生工程巖體力學(xué)性質(zhì)測定、穩(wěn)定性分析與評價的基本能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決巖體力學(xué)問題的能力。課程目標(biāo)1：掌握巖石和結(jié)構(gòu)面變形和強度、巖石動力特性、地應(yīng)力及其測量理論和方法等方面的基本理論和分析方法。課程目標(biāo)2：針對巖石地下工程圍巖應(yīng)力與控制理論和方法、井壁穩(wěn)定性、水力壓裂等問題，具有發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決巖石工程實際問題的綜合能力。課程目標(biāo)3：通過我國獨立自主完成的典型重大工程項目，如三峽工程、青藏鐵路、港珠澳大橋等使學(xué)生加強工匠精神意識，增強愛國情懷。（二）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系本課程目標(biāo)支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標(biāo)畢業(yè)要求1．掌握巖石和結(jié)構(gòu)面變形和強度、巖石動力特性、地應(yīng)力及其測量理論和方法等方面的基本理論和分析方法。畢業(yè)要求1：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決新能源勘查、開發(fā)與綜合利用中的工程問題，具備工程科學(xué)思維和工程管理意識。畢業(yè)要求2：能夠應(yīng)用新能源科學(xué)與工程理論與技術(shù)，并結(jié)合數(shù)學(xué)、自然科學(xué)等基本原理，通過理論分析和文獻研究，對新能源勘查、開發(fā)、利用過程中遇到的問題進行綜合分析。具備獨立思考、善于發(fā)現(xiàn)和提出問題并獨立分析工程問題的能力，掌握基本的分析問題和總結(jié)歸納的方法。2．針對巖石地下工程圍巖應(yīng)力與控制理論和方法、井壁穩(wěn)定性、水力壓裂等問題，具有發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決巖石工程實際問題的綜合能力。畢業(yè)要求1：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決新能源勘查、開發(fā)與綜合利用中的工程問題，具備工程科學(xué)思維和工程管理意識。畢業(yè)要求2：能夠應(yīng)用新能源科學(xué)與工程理論與技術(shù)，并結(jié)合數(shù)學(xué)、自然科學(xué)等基本原理，通過理論分析和文獻研究，對新能源勘查、開發(fā)、利用過程中遇到的問題進行綜合分析。具備獨立思考、善于發(fā)現(xiàn)和提出問題并獨立分析工程問題的能力，掌握基本的分析問題和總結(jié)歸納的方法。3.通過我國獨立自主完成的典型重大工程項目，如三峽工程、青藏鐵路、港珠澳大橋等使學(xué)生加強工匠精神意識，增強愛國情懷。畢業(yè)要求6：能夠基于新能源勘查、開發(fā)及綜合利用的背景知識進行合理分析，評價生產(chǎn)實踐問題解決方案對社會、健康、安全、法律及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。能正確認識工程與社會的關(guān)系，樹立正確的工程價值觀和強烈的社會責(zé)任感，能夠評估新能源行業(yè)相關(guān)工程的社會、經(jīng)濟效應(yīng)。三、課程教學(xué)的基本內(nèi)容及教學(xué)安排（一）課程教學(xué)的內(nèi)容及學(xué)時安排知識單元知識點學(xué)時數(shù)課程目標(biāo)線下授課線上授課實驗/實踐1.緒論知識點1.1：巖石與巖體；知識點1.2：巖體力學(xué)的研究任務(wù)和內(nèi)容；知識點1.3：巖體力學(xué)的研究方法。3課程目標(biāo)32.巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)知識點2.1：巖石的基本物理性質(zhì)；知識點2.2：巖石的強度特性；知識點2.3：巖石的變形特征；知識點2.4：巖石的強度理論。186課程目標(biāo)1,23.巖石的動力學(xué)性質(zhì)知識點3.1：巖體中應(yīng)力波類型及傳播；知識點3.2：影響巖體彈性波速度的因素；3課程目標(biāo)1,24.巖體的基本力學(xué)性能知識點4.1：巖體結(jié)構(gòu)面的分析；知識點4.2：結(jié)構(gòu)面的變形特性；知識點4.3：結(jié)構(gòu)面的剪切強度特性；知識點4.4：結(jié)構(gòu)面的力學(xué)效應(yīng)。8課程目標(biāo)1,25.巖體的初始應(yīng)力狀態(tài)知識點5.1：巖體初始應(yīng)力場及影響因素；知識點5.2：巖體初始應(yīng)力場分布規(guī)律；知識點5.3：巖體初始應(yīng)力場的測試方法；知識點5.4：高地應(yīng)力地區(qū)主要巖體力學(xué)問題5課程目標(biāo)1,26.巖體力學(xué)在洞室工程的應(yīng)用知識點6.1：深埋圓形硐室彈性分布的二次應(yīng)力狀態(tài)；知識點6.2：深埋圓形硐室塑性分布的二次應(yīng)力狀態(tài)；知識點6.3：圍巖壓力。5課程目標(biāo)1,2合計426（二）課堂實驗/實踐教學(xué)內(nèi)容及要求序號項目名稱內(nèi)容、要求學(xué)時實驗/實踐類別實驗/實踐類型每組人數(shù)必做/選做課程目標(biāo)1巖石單軸壓縮強度試驗掌握巖石單軸壓縮的實驗方法、掌握巖石單軸抗壓強度、彈性模量和泊松比的計算方法、了解巖石單軸壓縮下的破壞類型。2專業(yè)綜合型5必做課程目標(biāo)1,22巖石三軸壓縮強度實驗掌握巖石常規(guī)三軸實驗方法，會計算巖石的內(nèi)摩擦角與粘結(jié)力，能繪制出巖石的強度曲線。2專業(yè)綜合型5必做課程目標(biāo)1,23巖石抗拉強度實驗（巴西劈裂）掌握巴西劈裂法測定巖石抗拉強度的方法，了解脆性巖石材料的強度特點。2專業(yè)綜合型5必做課程目標(biāo)1,2基本要求1．嚴格按輔導(dǎo)教師及實驗指導(dǎo)書上所講的操作步驟進行實驗；2．每次實驗前，學(xué)生應(yīng)認真預(yù)習(xí)有關(guān)的實驗內(nèi)容；3．學(xué)生完成實驗后須撰寫實驗報告。注：實驗/實踐類別：專業(yè)、上機等實驗/實踐類型：操作型、驗證型、演示型、綜合型等。四、本課程與其他課程的聯(lián)系本課程的預(yù)修課程為《高等數(shù)學(xué)》、《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》、《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)與大地構(gòu)造》、《工程力學(xué)》，這些課為本課程的學(xué)習(xí)提供了必須的數(shù)學(xué)、力學(xué)和地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識。本課程是新能源科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)地?zé)崮芎头浅Ｒ?guī)天然氣開發(fā)等相關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)。五、教材與其他教學(xué)資源（含教學(xué)參考書或在線資源）（一）建議教材（建議選用新出版的國家級規(guī)劃教材）[1]沈明榮,陳建峰.巖體力學(xué)[M].同濟大學(xué)出版社,2015.[2]吳順川,李利平,張曉平.巖石力學(xué)[M].高等教育出版社,2021.（二）其他教學(xué)資源[1]蔡美峰,何滿朝.巖石力學(xué)與工程[M].科學(xué)出版社,2002.[2]劉佑榮,唐輝明.巖體力學(xué)[M].中國地質(zhì)大學(xué)出版社,1999.[3]陳颙.巖石物理學(xué)[M].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2009.[4]中國大學(xué)MOOC:巖體力學(xué)/course/ZGDZDXBJ-1461116177六、教學(xué)方法與學(xué)習(xí)建議授課方式：教學(xué)過程中采用多媒體課件、自學(xué)與討論等相結(jié)合的啟發(fā)式、互動式、討論式和研究式相結(jié)合的教學(xué)方式，可以充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用，充分調(diào)動學(xué)生的主動性、積極性，讓學(xué)生能在課堂中主動參與，使課堂成為積極互動的、高質(zhì)高效的課堂，使學(xué)生和教師一道成為課堂的主人。多媒體課件主要用于課程要點、難點的講解，圖形圖像資料和模擬演示等。自學(xué)與討論通過網(wǎng)絡(luò)課堂、資料閱讀、習(xí)題練習(xí)、課堂討論等形式來完成非重點難點和描述性內(nèi)容的學(xué)習(xí)；鼓勵學(xué)生通過閱讀參考文獻、撰寫課程論文、開展課堂討論來調(diào)動主動學(xué)習(xí)的積極性。課程教學(xué)中強調(diào)基本理論、基本方法的教授與實踐能力培養(yǎng)并舉，且注重素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。考慮到學(xué)科的特殊性，為了追蹤學(xué)科發(fā)展的前沿，保持教學(xué)內(nèi)容的先進性，需要年年更新或充實講稿內(nèi)容。重點：巖石和巖體的區(qū)別和聯(lián)系、巖石的物理性質(zhì)、巖石的強度、巖石的變形、巖石動力學(xué)、巖體結(jié)構(gòu)面分析、巖體結(jié)構(gòu)面的變形特性、巖體結(jié)構(gòu)面的剪切強度特性、初始應(yīng)力及其分布規(guī)律、初始應(yīng)力測試方法、高地應(yīng)力地區(qū)主要巖石力學(xué)問題。難點：巖石的強度理論、巖體的力學(xué)效應(yīng)、地下洞室圍巖彈性和塑性二次應(yīng)力分布特征的分析方法。后續(xù)自主學(xué)習(xí)建議：工程巖體分類、巖石的熱物理力學(xué)性質(zhì)、巖石力學(xué)在新能源開發(fā)與利用中的重要作用及其發(fā)展趨勢。七、課程考核及成績評定方式（一）課程考核本課程成績評定包括平時考核（課堂出勤率）、過程考核（隨堂問答、課堂測驗、課后作業(yè)和實驗報告）和終結(jié)性評價（期末考試）三部分，其中平時成績占課程總成績的10％，過程成績占課程總成績的30％，終結(jié)性評價成績占課程總成績的60％。具體要求及評分方法如下：平時成績：出勤成績采用扣分制，每缺勤一次扣平時成績1分，每遲到或早退一次扣平時成績0.5分，無故曠課4次以上者取消本次課程成績，占總成績的10%。過程成績：課堂測驗、課后作業(yè)要求學(xué)生必須獨立完成，未按時提交作業(yè)或作業(yè)有抄襲（雷同）現(xiàn)象的，該次作業(yè)成績按零分計，占總成績的10%。課程回答問題與課堂討論采用鼓勵方式進行，積極主動回答問題且回答正確的一次加4分、積極主動回答問題但回答錯誤的一次加2分、不積極主動回答問題的0分，占總成績的10%。未按時完成實驗并提交實驗報告或?qū)嶒瀳蟾嬗谐u（雷同）現(xiàn)象的，該次實驗成績按零分計，占總成績的10%。終結(jié)性評價：形式為閉卷考試，其成績占總成績的60%。（二）課程目標(biāo)與考核內(nèi)容的關(guān)系課程具體目標(biāo)與知識單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標(biāo)知識單元考試內(nèi)容1.掌握巖石和結(jié)構(gòu)面變形和強度、巖石動力特性、地應(yīng)力及其測量理論和方法等方面的基本理論和分析方法。1.巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)2.巖石的動力學(xué)性質(zhì)3.巖體的基本力學(xué)性能考核知識點：巖石的物理性質(zhì)、強度、變形、強度理論、巖石的動力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)面的表征、結(jié)構(gòu)面的變形和強度性質(zhì)、力學(xué)效應(yīng)；考核要求：掌握巖石的物理力學(xué)性質(zhì)和強度理論；掌握巖石動力學(xué)性質(zhì)及其影響因素；掌握巖石結(jié)構(gòu)面的變形和強度特征及其力學(xué)效應(yīng)。2.針對巖石地下工程圍巖應(yīng)力與控制理論和方法、井壁穩(wěn)定性、水力壓裂等問題，具有發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決巖石工程實際問題的綜合能力。1.巖體的初始應(yīng)力狀態(tài)2.巖體力學(xué)在洞室工程的應(yīng)用考核知識點：地應(yīng)力的概念、影響因素、分布特征、地應(yīng)力的測試方法及理論、高地應(yīng)力及其主要巖