地质工程数值法教学大纲

地质工程数值法教学大纲课程中文名称：地质工程数值法课程英文名称：Engineeringgeologicalnumericalmethod课程编号：K1206学分：2学时：32（其中：讲课学时：24实验学时：8实践学时：0）先修课程：大学计算机基础、C语言程序设计、线性代数、岩体力学、土力学、工程地质学、水文地质学、地下水动力学基础、工程地质勘察课程类别：专业核心课程/必修使用教材：岩土工程数值计算方法，刘汉东，姜彤等编，郑州：黄河水利出版社，2010开课单位：土木与建筑学院一、课程性质《地质工程数值法》是地质工程专业教学计划中专业核心课程必修课，主要通过介绍有限差分法和有限单元法的基本原理，培养学生利用数值模拟分析和解决工程地质问题的能力，了解工程地质数值分析的最新发展和研究方法。本课程的教学主要侧重于通过多媒体教学和上机教学，使学生掌握有限差分法和有限单元法的基本原理，运用已有的计算程序和专业软件上机计算和分析地下水渗流、边坡稳定等工程地质问题。二、教学目标：1.本课程支撑专业培养计划中毕业要求2、毕业要求4和毕业要求5；2.本课程支撑专业培养计划中毕业要求2中的指标点1：能够对地质工程问题进行抽象、简化并提取相应的数学模型，占该指标点达成度的10%；3.本课程支撑专业培养计划中毕业要求4中的指标点1：具有相对广博的自然科学基础知识，以及本专业后续学习必须的数学、力学、计算科学等相关知识，掌握解决地质工程中问题的的科学研究方法和技能，占该指标点达成度的10%；4.本课程支撑专业培养计划中毕业要求5中的指标点1：掌握本专业常用工程地质勘察、治理设计、GIS软件和数值分析软件、绘图软件、相关办公软件及其它编程语言，并熟练用于地质工程的工程地质勘察、治理设计及工程管理各个环节，占该指标点达成度的10%；5.本课程支撑专业培养计划中毕业要求5中的指标点2：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，占该指标点达成度的10%。三、教学内容及要求第一章绪论1.教学内容（1）岩土工程数值计算方法定义和发展趋势；（2）岩土工程数值计算方法主要内容及分析原理；（3）岩土工程数值分析应用中的问题；2.重难点（1）岩土工程数值分析应用中的问题3.考核要点（1）岩土工程数值计算方法主要内容及分析原理；（2）岩土工程数值分析应用中的问题；4.教学方法讲解法、问答法、诱导法等5.作业安排（1）岩土工程数值计算方法主要内容及分析原理？（2）岩土工程数值分析应用中的问题？第二章岩土体的本构模型1.教学内容（1）岩土体的本构模型分类；（2）线弹性模型、变弹性常数模型；（3）弹塑性模型；2.重难点（1）岩土体的本构模型分类（2）弹塑性模型3.考核要点（1）岩土体的本构模型分类（2）弹塑性模型4.教学方法讲解法、问答法、诱导法等5.作业安排常见的岩土体本构模型，岩土体屈服准则第三章有限差分法1.教学内容（1）有限差分法求解步骤、差分公式；（2）有限差分法差分格式；（3）有限差分法边界条件；2.重难点（1）有限差分法求解步骤，差分格式3.考核要点有限差分法求解步骤、有限差分法差分格式和有边界条件4.教学方法讲解法、问答法、诱导法等5.作业安排有限差分法求解步骤与边界条件第四章有限单元法1.教学内容（1）有限单元法概述；（2）有限单元法的基本原理、节理单元；（3）非线性问题的有限单元法求解；2.重难点有限单元法的基本原理3.考核要点有限单元法的基本原理，非线性问题的有限单元法求解方法4.教学方法讲解法、问答法、诱导法等5.作业安排有限单元法的基本原理。第五章离散单元法1.教学内容（1）离散单元法概述；（2）离散单元法的基本原理；2.重难点离散单元法的基本原理3.考核要点离散单元法的基本原理4.教学方法讲解法、问答法、诱导法等5.作业安排离散单元法的基本原理第六章边坡稳定分析1.教学内容（1）边坡分类（2）边坡静力、动力稳定性分析方法（3）边坡可靠度分析方法2.重难点边坡静力、动力稳定性分析方法3.考核要点边坡静力、动力稳定性分析方法和可靠度分析方法4.教学方法讲解法、问答法、诱导法等5.作业安排边坡静力、动力稳定性分析方法和可靠度分析方法。第七章Geostudio应用与实践1.教学内容（1）Geostudio基本功能介绍及建模流程;（2）SEEP/W模块应用；（3）SLOPE/W模块应用；（4）SIGMA/W模块应用；（5）QUAKE/W模块应用；2.重难点（1）SEEP/W模块应用；（2）SLOPE/W模块应用；3.考核要点SEEP/W模块和SLOPE/W模块建模过程及实例应用；4.教学方法讲解法、视频法、问答法、诱导法等5.作业安排上机实验报告第八章FLAC3D应用与实践1.教学内容（1）FLAC3D软件基本介绍、静力分析、前后处理；（2）FLAC3D接触面、FISH语言、流固耦合分析；（3）FLAC3D建模流程与实例应用；2.重难点（1）FLAC3D建模流程与FLAC3D实例应用3.考核要点FLAC3D建模过程与实例应用4.教学方法讲解法、视频法、问答法、诱导法等5.作业安排上机实验报告四、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毕业要求指标点学时分配讲课实验第一章绪论岩土工程数值计算方法定义和发展趋势；岩土工程数值计算方法主要内容及分析原理；岩土工程数值分析应用中的问题2-120第二章岩土体的本构模型岩土体的本构模型分类；线弹性模型、变弹性常数模型；弹塑性模型。2-1、4-140第三章有限差分法有限差分法求解步骤、差分公式；有限差分法差分格式；有限差分法边界条件2-1、4-120第四章有限单元法有限单元法概述；基本原理、节理单元；非线性问题的有限单元法求解；2-1、4-120第五章离散单元法离散单元法概述；离散单元法的基本原理；2-1、4-120第六章边坡稳定分析边坡分类；边坡静力、动力稳定性分析方法；边坡可靠度分析方法2-1、4-1、5-120第七章Geostudio应用与实践Geostudio基本功能介绍及建模流程;SEEP/W模块应用；SLOPE/W模块应用；SIGMA/W模块应用；QUAKE/W模块应用；5-1、5-264第八章FLAC3D应用与实践FLAC3D软件基本介绍、静力分析、前后处理；FLAC3D接触面、FISH语言、流固耦合分析；FLAC3D建模流程与实例应用；5-1、5-244合计248五、考核方式及成绩评定标准1、课程考核方式：考核方式包括平时成绩、上机实验成绩和考查，其中考查又包括上机测试与课程论文两部分。2、课程成绩评定标准课程成绩=平时成绩×10%+上机实验成绩×30%+考查成绩×60%。成绩的具体构成如下：考核形式分值考核细则1.平时成绩10%点名及课堂小练习10以随机的形式，在重点内容进行中或结束后，随堂测试基础知识点，主要考核学生课堂的听课效果和课后及时复习消化知识的能力，结合平时的随机点名，最后按10%计入课程总成绩。2.实验成绩30%上机实验40基于Geostudio软件和FLAC3D软件，完成4次上机实验，编制并提交上机实验报告，主要考核学生利用专业软件对每次上机实验内容的操作和掌握程度，计算全部上机实验报告的平均成绩再按30%计入总成绩。3.考查成绩50%课程论文50结合课程内容、软件功能以及对地质工程专业认识，自拟题目，自查参考文献，围绕“地质工程与数值模拟”为主题独立撰写一篇不少于3000字的小论文，论文格式严格按照正式公开发表论文格式，除了培养学生对本课程与所学专业的思考之外，还