《工程地质数值模拟》教学大纲

《工程地质数值模拟》教学大纲

一、课程基本信息

中文名称：工程地质数值模拟 英文名称：Numerical simulation of engineering geology 课程代码：0105803 授课专业：勘查技术与工程

开课单位：国土资源工程学院、城市学院 开课学期：7

学分/总学时：5/80 理论学时：32 上机学时：48 先修课程：土力学、岩石力学、普通地质学、构造地质学、岩石学、矿物学 考核方式：考查 二、课程简介：

（1）教学目的

随着计算机技术的发展，为数值方法的发展提供硬件和软件保证，数学建模为计算提供有利的工具。因此，工程地质数值模拟解决了很多前人所不能解决的工程地质问题。这种方法理论与方法并重，试验、数值计算与工程实践相互检验。使得工程地质问题解决的更加广泛，研究的课题更加深入，有力的推进了工程地质学科的定量化进程。作为工程地质专业的本科生，学习工程地质数值模拟，是深入研究工程地质问题的重要手段之一。因此，掌握各种工程地质数值模拟方法的基本理论、适用条件和软件操作，是勘查技术与工程专业培养中非常重要的一个环节，也是本课程的主要教学目的。

（2）教学要求

要求在学习专业基础知识、基础理论知识的基础上，让绝大多数本科生掌握有限单元法、边界元法、离散单元法、有限差分法、数值流形元法等各种工程地质数值模拟方法的基本理论和适用条件，了解各种方法目前所具有的的相关商业软件，并具备至少一种软件的实际操作能力和分析能力。

（3）课程对专业培养目标和毕业要求的支撑作用

本专业以地质、现代勘查技术和环境科学的理论为基础，培养适应21世纪社会主义现代化建设需要的德智体美综合素质全面发展、知识结构合理、基础牢、专业素质高、富有开拓创新精神、系统掌握水工环与灾害地质及岩土工程等专业理论与方法的高级工程技术人才，亦具备较好的科学素养和创造思维及初步的教学、研究能力，能从事勘查技术与工程领域的工程勘察、地质环境评价与防治、岩土工程设计、施工与监理等方面的科研、教学、技术开发和管理工作的复合应用型专业技术人才。学习工程地质数值模拟，使很多工程地质问题解决的更加广泛，研究的课题更加深入，有力的推进了工程地质学科的定量化进程，有力支撑了本专业的培养目标。

本课程支撑本专业毕业要求第3条和第4条，第3条：了解资源勘查工程、岩土工程、环境工程等相近专业的一般原理和知识，学习勘查技术与工程专业领域的基本理论、基本知识、工作方法和技能，初步掌握基本实验、测试方法和分析技术，具有宽厚的基础理论和扎实的专业技术基础知识和基本技能。第4条：受到工程师的系统训练，具有进行水工环地质调查与综合分析、工程勘察、岩土工程设计、施工和管理的专业知识和基本技能，能对地质事实进行客观的分析和判断，并具有一定的科研能力。 三、教学内容及学时分配 教学内容 第1章 数值模拟的概念与方法 1、工程地质数值计算的意义、任务； 2、岩土工程中为什么要进行数值计算？ 3、数值分析方法的必要性和重要性； 4、数值法涉及的复杂运算有哪些？ 5、数值方法的研究地位； 6、数值模拟的概念与方法。 第2章 大型通用有限元软件ANSYS 简介 1、ANSYS 10.0 软件概述； 2、ANSYS10.0 的安装和启动； 3、有限元分析基本过程实例。 第3章 ansys接触单元及应用 1、ansys接触分析入门知识、一般的接触分类； 2、ANSYS接触能力、点─点接触单元、点─面的接触课堂讲授、学生实践操作 单元、面─面的接触单元； 3、接触分析的步骤。 第4章 ansys生死单元及应用 1、何为单元的生和死？ 2、单元生死是如何工作的？ 3、单元生死特性操作。 第5章 ANSYS 在坝体工程中的应用 1、坝体工程力学问题的简化； 2、前处理； 3、加载与求解 4、后处理； 课堂讲授、学生实践操作 无 8 课堂讲授、学生实践操作 无 8 无 8 课堂讲授、学生实践操作 无 12 课堂讲授 无 4 教学组织形式 作业要求 学时

5、计算结果分析 第6章 ANSYS 在隧道及地下工程中的应用 课堂讲授、学生实践操作 无 8 1、隧道及地下工程结构设计模型； 2、明挖法修建的地铁隧道结构的受力分析； 3、高速公路隧道开挖全过程仿真分析； 第7章 ANSYS 在桥梁工程中的应用 课堂讲授、学生实践操作 无 8 1、桥梁结构设计方法； 2、公路预应力混凝土连续梁桥的受力分析； 3、铁路钢桁架桥的受力分析。 第8章 ANSYS 在房屋建筑工程中的应用 课堂讲授、学生实践操作 无 8 1、房屋建筑结构概述； 2、网架屋顶结构的受力分析 第9章 ANSYS 在边坡工程中的应用 课堂讲授、学生实践操作 无 8 1、边坡的防护概述； 2、高速公路边坡的修建过程仿真分析； 3、铁路加锚索高边坡的修建过程仿真分析。 第10章 ANSYS 在基础工程中的应用 1、基础工程概述； 2、桥梁全桩基础的三维仿真分析。 3、房屋建筑筏形基础的力学分析 四、成绩评定方法及要求： 任选一个模拟课堂讲授、学生对象，完成建8 实践操作 模、计算及结果分析 工程地质数值模拟成绩评定按照百分制进行评定，成绩由作业、考勤和期末成绩构成，其中上机占20%、出勤占20%、期末考占60%，课程成绩60以上合格。 五、参考教材和资料（格式如下） [1] 唐辉明，晏鄂川.工程地质数值模拟的理论与方法.北京：中国地质大学出版社，2001。 [2] 何本国等.ANSYS在土木工程中的应用.北京：中国水利水电出版社，2011。 [3] 李权.ANSYS在土木工程中的应用. 北京：人民邮电出版社，2005。 执笔人签字： 审核人签字： 主管教学院长签字：

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