河海大学地质科学与工程系.doc

1、水文地质及工程地质数值分析教学大纲一、课程名称：水文地质及工程地质数值分析Numerical Analysis of Hydrogeology and Engineering Geology二、课程编号：三、学分学时： 2 学分/ 32 学时四、使用教材：周志芳主编，地下水运动数值模拟，自编教材，2003唐辉明，工程地质数值分析理论与方法，地质出版社，2005五、课程属性：专业内选修课/ 选修课六、教学对象：地质工程专业本科生七、开课单位：地球科学与工程学院地质科学与工程系八、先修课程：水文地质基础、地下水动力学九、教学目标：水文地质数值分析部分主要研究有限差分法，有限单元法及边界单元法在水文

2、地质中的应用。本课程主要使学生掌握不同水文地质条件下，地下水稳定流动和非稳定流动的数值解，具备上机解题的能力。工程地质数值分析部分主要任务是使学生掌握和了解如何针对岩体的工程地质特征和岩体结构类型建立客观、 适用的仿真地质模型，并选用合适的计算模型和计算参数开展岩体数值分析，训练地质工程师的计算分析技能，以适应大型和复杂工程建设对地质工程师的要求。十、课程要求：本课程采用理论教学、 上机实习相结合的教学方式， 使学生掌握水文地质数值模拟及工程地质数值分析的基本方法。通过本课程的学习，基本要求是：1完成一项水文地质数值模拟实例分析2掌握岩体仿真地质模型的建立方法；3学会选择适当的计算模型和计算参

3、数；4熟悉岩体数值分析的基本原理；5初步学会运用有限元法开展岩体数值分析计算。十一、教学内容：本课程主要由以下内容组成：第一章绪言（ 4 学时）知识要点：水文地质计算的研究进展，岩体工程地质性质、工程地质问题的特点及研究方法、数值分析方法在岩体工程中的应用重点难点：水文地质模型，岩体工程地质性质和工程问题的复杂性教学方法：课堂讲授第二章有限差分法（6 学时）知识要点：有限差分法的概念、截断误差定义和差分的形式重点难点：一维非稳定流问题的显式差分方程和隐式差分方程；二维非稳定流问题的显式差分方程、隐式差分方程和交替方向隐式差分格式；第一类边界条件的处理；第二类边界条件的处理教学方法：课堂教学和上

4、机实践第三章水文地质有限单元法（8 学时）知识要点：有限单元法的概念，变分原理；剖分插值原理重点难点：有限单元法（里兹法）在解稳定流问题中的应用、目的方法及实例；边界条件的处理，解题具体步骤及应注意的问题。教学方法：课堂教学和上机实践第四章计算仿真模型的建立（2 学时）知识要点： 整体块状岩体的仿真模型、层状及薄层岩体的仿真模型、碎裂及散体结构岩体的仿真模型重点难点：块状岩体、层状岩体仿真地质模型的建立教学方法：课堂教学第五章工程地质数值分析的基本理论（6 学时）知识要点：代数方程组的数值解法、小应变问题的基本方程、材料非线性问题的基本方程、大应变问题的基本方程、接触面单元问题重点难点：结合岩

5、体数值分析的具体问题，概括性地介绍有关基本方程教学方法：课堂教学、上机实践、作业第六章工程地质有限元实例分析（6 学时）知识要点：有限元法的数理基础、有限元法的概念、模型和解法及在岩体工程中的应用重点难点：如何应用有限元法来分析、评价具体的岩体工程地质问题教学方法：课堂教学、上机实践、作业十二、实践环节：水文地质数值分析部分有8 学时上机课程， 要求学生在学完本课程后，能上机独立完成有关的计算，因此应加强电脑运用能力。工程地质数值分析部分主要是岩体（边坡、洞室、坝基稳定等）有限元计算分析，有8 学时上机课程。十三、教学参考：1、参考教材周志芳主编，地下水运动数值模拟，自编教材， 2003唐辉明编著，工程地质数值分析的理论与方法，地质出版社2、参考文献薛禹群，谢春红， 水文地质学的数值法，煤炭工业出版社，1980陈崇希，唐仲华， 地下水流动问题数值法 ，中国地质大学出版社， 1990 李俊亭，地下水数值模拟 ，地质出版社， 1988孙讷正，地下水流的数学模型和数值方法 ，地质出版社， 1981 黄运飞等，计算工程地质学 ，兵器工业出版社， 19923、网络资源水利部地下水信息中心 中