岩土工程数值分析教学大纲

岩土工程数值分析教学大纲课程中文名称：岩土工程数值分析课程英文名称：NumericalAnalysisofGeotechnicalEngineering课程编号：K1243学分：1.5学时：24（其中：讲课学时：6实验学时：18实践学时：0）先修课程：高等数学、理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、土力学、岩石力学适用专业：土木工程课程类别：（如专业基础课程/必修）方向拓展课程/选修使用教材：1.岩土数值分析，卢廷浩，中国水利水电出版社，2008第一版。2.GEOSLOPE操作手册(电子档)，2007。3.ANSYS软件操作手册。开课单位：土木与建筑学院一、课程性质专业方向拓展课程（岩土与地下工程方向）。二、课程目标课程总体目标：本课程是岩土与地下结构工程专业本科生专业拓展选修课程之一。通过多媒体教学和上机实验，使学生熟悉并掌握软件，掌握各项工程数值及信息技术的优势与局限。能够针对复杂工程问题，开发、选择与使用相应的岩土软件解决实际工作中遇到的岩土工程问题，并对复杂工程问题进行合理预测与模拟。具有较强的检索、获取和利用信息的能力以及职业再发展的学习能力。课程目标1：让学生熟悉岩工程数值分析的基本原理和方法，在此基础上掌握本专业领域内的常用软件的用法。具备一定的软件二次开发能力，及时了解相关技术的最新发展，具有较强的检索、获取和利用信息的能力以及职业再发展的学习能力。课程目标2：掌握本专业常用岩土结构分析和设计软件GEOSLOPE，熟练的用于计算边坡、土堤的安全稳定系数。课程目标3：掌握本专业常用岩土结构分析和设计软件ANSYS，熟练的用来计算边坡、土堤的应力、变形等工程问题。课程目标对毕业要求的支撑关系课程目标支撑毕业要求毕业要求指标点支撑毕业要求指标点权重144.1˅255.1˅365.2˅三、教学内容及要求（应包含各章节1.教学内容2.重难点3.考核要点4.教学方法5.作业安排）第一章绪论1.教学内容（1）了解岩土工程问题的基本特点；（2）了解岩土工程数值分析发展的必要性；（3）了解岩土工程数值分析方法的类型；（4）掌握学习岩土数值分析方法应注意的问题。2.重、难点（1）学习岩土数值分析方法应注意的问题；3.考核要点（1）岩土工程数值分析发展的必要性；（2）岩土工程数值分析方法的类型；（3）岩土数值分析方法应注意的问题；4.教学方法讲课5.作业安排无第二章岩土工程有限元法简介1.教学内容（1）了解有限元法在工程中的应用；（2）了解土堤应力变形的有限元计算；（3）掌握接触面的有限元模拟方法；（4）掌握基坑开挖的有限元计算过程。2.重、难点（1）土堤应力变形的有限元计算的基本原理、土的常用本构模型；（2）接触面单元的作用、接触面单元的厚度选取及参数确定；（3）基坑开挖分步模拟方法、开挖后基础变形趋势3.考核要点（1）有限元可应用在土木工程中的哪些领域;（2）土堤应力变形的有限元计算的基本原理、土的常用本构模型；（3）接触面单元的作用、接触面单元的厚度选取及参数确定；（4）基坑开挖分步模拟方法、开挖后基坑变形规律;4.教学方法课堂讲课，并组织学生讨论。5.作业安排（1）思考题：土堤应力变形的有限元计算的基本原理？（2）思考题：土的常用本构模型有哪些？（3）思考题：为什么要设接触面单元？（4）思考题：开挖后基坑底的变形规律是什么？第三章岩土工程离散元方法简介1.教学内容（1）了解颗粒离散元的基本原理；（2）了解块体离散元的基本原理；（3）掌握颗粒离散元、块体元在工程中的应用情况；（4）掌握颗粒离散元、块体元的发展趋势。2.重、难点（1）颗粒离散元适用于哪些工程项目计算；（2）块体元适用于哪些工程项目计算；3.考核要点（1）颗粒离散元适用于哪些工程项目计算；（2）块体元适用于哪些工程项目计算；（3）颗粒离散元与块体元之间的区别；（4）颗粒离散元与块体元常用软件发展情况；4.教学方法课堂讲课，组织学生讨论5.作业安排（1）颗粒离散元与块体元常用软件的名字，以及其各适用于哪些工程计算？（2）颗粒离散元与块体元的优点分别有哪些？第四章GEOSLOPE软件1.教学内容（1）了解GEOSLOPE软件的操作界面和基本功能；（2）掌握GEOSLOPE软件计算边坡安全系数；（3）掌握GEOSLOPE软件计算土堤应力变形问题；（4）掌握GEOSLOPE软件计算渗流问题；（5）掌握GEOSLOPE软件计算地震反应。2.重、难点（1）GEOSLOPE滑弧计算时的搜索范围的确定方法；（2）GEOSLOPE滑弧计算时如何模拟锚杆和土钉；（3）GEOSLOPE软件中的SIAGMA/W模块计算土堤应力变形的网格剖分疏密过渡过题；（4）GEOSLOPE软件中的SEEP/W模块计算渗流问题时边界条件的施加问题；（5）GEOSLOPE软件中的SEEP/W模块计算渗流问题时孔隙水压力的施加问题；（6）GEOSLOPE软件中的QUAKE/W模块计算地震反应时地震波的输入问题；3.考核要点（1）SLOPE/W中锚杆或土钉加固边坡的抗滑安全系统计算；（2）SIAGMA/W土堤的应力变形计算过程；（3）SEEP/W渗流计算边界条件的施加；（4）SEEP/W渗流计算孔隙水压力施加的几种方法；（5）QUAKE/W模块计算地震反应时地震波的输入；4.教学方法上机操作，学生参照上机指导书，并看案例录制操作视频，上机实际操作。遇到问题可小组讨论，疑难问题老师答疑。5.作业安排（1）某加锚索土坡工程实例的抗滑稳定计算；（2）某灰渣土堤的加固方案复核问题计算。第五章ANSYS软件1.教学内容（1）ANSYS软件的操作界面和基本功能；（2）ANSYS隧道工程分析实例；（3）ANSYS边坡工程分析实例。2.重、难点（1）ANSYS软件网格建立的程序；（2）ANSYS软件命令流操作。3.考核要点大型数值计算软件解决岩土工程的一般步骤。4.教学方法讲解与软件演示5.作业安排无四、学时分配及对毕业要求指标点的支撑章节教学内容支撑的课程目标学时分配讲课实验实践第一章绪论岩土工程问题的基本特点；岩土工程数值分析发展的必要性；岩土工程数值分析方法的类型；学习岩土数值分析方法应注意的问题。22第二章岩土工程有限元法简介有限元法在工程中的应用；土堤应力变形的有限元计算；接触面的有限元模拟方法；基坑开挖的有限元计算过程。22第三章岩土工程离散元方法简介颗粒离散元的基本原理；块体离散元的基本原理；颗粒离散元、块体元在工程中的应用情况；颗粒离散元、块体元的发展趋势。1，222第四章GEOSLOPE软件GEOSLOPE软件的操作界面和基本功能；GEOSLOPE软件计算边坡安全系数；GEOSLOPE软件计算土堤应力变形问题；GEOSLOPE软件计算渗流问题；GEOSLOPE软件计算地震反应。38第五章ANSYS软件ANSYS软件的操作界面和基本功能；ANSYS隧道工程分析实例；ANSYS边坡工程分析实例。28合计618五、考核方式及成绩评定标准1.课程考核方式：考核方式包括期末考试、平时考勤和作业情况考查。期末考试采用开卷笔试。2.课程成绩评定标准考核形式分值考核细则作业+平时考勤20课后完成6个习题，2个上机计算题，考查和加深学生对各知识点的理解和掌握程度，计算作业的平均成绩按10%计入课程总成绩。10平时随机集中点名考勤以及课堂上的点名提问等情况，按20%计入课程总成绩。期末考试70试卷题型包括判断题、选择题、填空题、简答题和案例分