《地下結構軟件智慧分析》課程教學大綱

《地下結構軟件智慧分析》教學大綱課程編號：16220111英文名稱：IntelligentAnalysisofUndergroundStructureSoftware學分：2學時：總學時48學時，其中理論16學時，實踐32學時先修課程：地下建筑結構、邊坡與基坑工程、基礎工程、土力學、工程地質課程類別：專業(yè)拓展選修課程授課對象：土木工程專業(yè)學生教學單位：土木工程學院修讀學期：第7學期一、課程描述和目標本課程是根據(jù)土木工程（巖土工程方向）專業(yè)人才培養(yǎng)的知識、能力要求而設置的一門專業(yè)拓展選修課程，其直接為后續(xù)的畢業(yè)設計等提供必要的知識、能力。本課程以目前市場占有率極高的理正巖土工程計算分析軟件為主，以COMSOLMultiphysics有限元軟件為輔，培養(yǎng)學生對地下結構設計的數(shù)值基礎和實踐能力，進而提高學生分析問題和解決問題的能力，為學生后續(xù)的學位論文及今后的工程實踐方面奠定基礎。本課程的教學內容主要包括五大部分。分別為：地下結構軟件的基本介紹；地下結構軟件的設計原理與方法；典型支擋結構如重力式擋上墻、懸臂式與扶壁式擋土墻、加筋土擋土墻、錨定板式擋土墻、土釘墻、錨桿擋土墻、樁板式擋土墻等工程案例的設計與分析；COMSOLMultiphysics有限元軟件的基本理論及其在地下工程中的應用。本課程擬達到如下的3個目標：課程目標1：了解并熟練使用地下結構計算分析軟件的基本功能，掌握相關專業(yè)軟件設計的基本原理和設計方法，能夠應用地下工程設計方法的理論知識實現(xiàn)自主設計、分析基坑工程實例，能夠認識設計軟件的局限性。課程目標2：具備扎實的土木工程專業(yè)相關知識和較強的工程實踐能力，能夠系統(tǒng)地解決土木工程領域的復雜工程問題。培養(yǎng)學生獨立分析與解決問題的能力，具備設計土木工程項目的實際操作技能，具備良好的職業(yè)道德素養(yǎng)。課程目標3：培養(yǎng)學生認真的學習態(tài)度、認真負責的工作態(tài)度和嚴謹細致的工作作風；重視自學能力、分析問題和解決問題的能力的培養(yǎng)；能夠獨立接受與處理新信息，提高學習者的素質。能夠針對復雜土木工程問題，開發(fā)或選用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，對專業(yè)問題進行模擬與預測。具備土木工程地下工程項目的設計能力，成為巖土工程相關領域的技術或管理人才。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標權重5-1掌握專業(yè)常用軟件的使用原理和方法，理解其局限性。了解專業(yè)常用的現(xiàn)代儀器、信息技術工具、工程工具和模擬軟件的使用原理和方法，并理解其局限性。課程目標10.25-2能夠選擇和使用恰當?shù)膬x器、信息資源、工程工具和和專業(yè)模擬、分析軟件，對復雜土木工程問題進行分析、計算與設計。課程目標20.45-3能夠針對復雜土木工程問題，開發(fā)或選用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，對專業(yè)問題進行模擬與預測，并分析其局限性。課程目標30.4（注：要求課程目標與畢業(yè)要求指標點應是一一對應支撐）三、教學內容、基本要求與學時分配理論內容序號教學內容基本要求及重、難點（含德育要求）學時教學方式對應課程目標1概述基本要求：（1）了解基坑支擋結構等的定義、分類、使用范圍及設計原則；（2）掌握地下工程支擋結構設計的理論知識重、難點：支擋結構設計的理論知識德育要求：培養(yǎng)學生的職業(yè)使命感和人生價值教育2講授課程目標1課程目標22地下工程計算分析軟件介紹基本要求：了解不同類型地下結構軟件的特點及工程應用；重點：軟件操作流程德育要求：培養(yǎng)學生的自主思考和理解能力2講授課程目標1課程目標23擋上墻設計理論基本要求：了解重力式擋墻、懸臂式、扶壁式、加筋土式、錨定板式等不同類型擋土墻設計的一般規(guī)定及構造要求；掌握其設計計算內容和方法；重、難點：不同類型擋土墻設計理論德育要求：培養(yǎng)學生的自主思考和理解能力4講授課程目標1課程目標2課程目標34土釘墻設計理論基本要求：了解土釘墻設計的一般規(guī)定及構造要求；掌握其設計計算內容和方法；重、難點：土釘墻設計理論；德育要求：培養(yǎng)學生的自主思考和理解能力2講授課程目標1課程目標2課程目標35邊坡穩(wěn)定性分析理論基本要求：了解土質和巖質邊坡穩(wěn)定性分析的方法；重、難點：邊坡穩(wěn)定性分析方法及軟件實現(xiàn)；德育要求：培養(yǎng)學生的職業(yè)素養(yǎng)。2講授課程目標1課程目標2課程目標36有限元理論與COMSOL軟件介紹基本要求：了解有限元法的基本理論，掌握COMSOL建模與分析的基本操作流程，了解COMSOL軟件在巖土工程中的應用及存在的問題；重、難點：有限元的基本理論；德育要求：求真務實、銳意創(chuàng)新。2講授課程目標1課程目標2課程目標37COMSOL中的基本模塊與分析方法基本要求：了解COMSOL軟件中常用的基本模塊，掌握自定義建模方法；重、難點：巖土力學的數(shù)值分析方法；德育要求：學風嚴謹、樂于奉獻。2講授課程目標1課程目標2課程目標3合計16實踐內容序號教學內容基本要求及重、難點（含德育要求）學時教學方式對應課程目標1重力式擋土墻案例基本要求：掌握理正巖土軟件用于重力式擋土墻中的設計流程及參數(shù)設置；重、難點：重力式擋土墻設計理論、設計流程及參數(shù)設置；德育要求：培養(yǎng)學生的職業(yè)使命感和勞動態(tài)度教育。3上機課程目標1課程目標2課程目標32懸臂式擋土墻案例基本要求：掌握理正巖土軟件用于懸臂式和扶擋式擋土墻中的設計流程及參數(shù)設置；重、難點：懸臂式和扶壁式擋土墻設計理論、設計流程及參數(shù)設置；德育要求：培養(yǎng)學生的自我修養(yǎng)能力3上機課程目標1課程目標2課程目標33加筋土擋土墻案例基本要求：掌握理正巖土軟件用于加筋土擋土墻中的設計流程及參數(shù)設置；重、難點：加筋土擋土墻設計理論，設計流程及參數(shù)設置；德育要求：培養(yǎng)學生的自我修養(yǎng)能力3上機課程目標1課程目標2課程目標34錨定板式擋土墻案例基本要求：掌握理正巖土軟件用于錨定板式擋土墻中的設計流程及參數(shù)設置；重、難點：錨定板式擋土墻設計理論；設計流程；德育要求：培養(yǎng)學生的職業(yè)素養(yǎng)和社會價值的實現(xiàn)。3上機課程目標1課程目標2課程目標35土釘墻案例基本要求：掌握理正巖土軟件用于土釘墻中的設計流程及參數(shù)設置；重、難點：土釘墻設計理論；設計流程；德育要求：培養(yǎng)學生的職業(yè)素養(yǎng)和社會價值的實現(xiàn)。3上機課程目標1課程目標2課程目標36錨桿擋土墻案例基本要求：掌握理正巖土軟件用于錨桿擋土墻中的設計流程及參數(shù)設置；重、難點：錨桿擋土墻設計理論及流程；德育要求：樹立正確的三觀。3上機課程目標1課程目標2課程目標37巖質和土質邊坡穩(wěn)定性分析案例基本要求：掌握理正巖土設計軟件用于土質和巖質邊坡穩(wěn)定性分析的流程；重、難點：邊坡穩(wěn)定性分析方法及軟件實現(xiàn)；德育要求：培養(yǎng)學生的職業(yè)素養(yǎng)。4上機課程目標1課程目標2課程目標38樁板式擋土墻案例基本要求：掌握理正巖土軟件用于樁板式擋土墻中的設計流程及參數(shù)設置；重、難點：樁板式擋土墻在理正巖土軟件中的參數(shù)設置；德育要求：培養(yǎng)學生自主探索的能力。3上機課程目標1課程目標2課程目標39抗滑樁設計案例基本要求：掌握理正巖土軟件用于抗滑樁中的設計流程及參數(shù)設置；重、難點：抗滑樁設計在理正巖土軟件中的參數(shù)設置；德育要求：培養(yǎng)學生自主探索的能力。3上機課程目標1課程目標2課程目標310隧道開挖案例基本要求：計算隧道開挖前土壤的應力狀態(tài)，計算去除隧道內土壤后的彈塑性，最后得出的原地應力；重、難點：德魯克-普拉格準則的土壤塑性特征；德育要求：理論與實踐相結合，知行合一。2上機課程目標1課程目標2課程目標311黏土層上的光滑柔性條形基礎案例基本要求：將黏土模擬為理想彈塑性材料，并使用平面應變條件下的莫爾-庫侖準則屈服條件，使用關聯(lián)和非關聯(lián)流動法則研究響應；重、難點：靜態(tài)響應和極限載荷；德育要求：樹立崇高的理想信念。2上機課程目標1課程目標2課程目標3合計32四、課程教學方法本課程教學方法以課堂集中講授和上機實際操作為主，實例練習為輔，并按需實施一定的課堂導學提問。集中講授時，主要采用多媒體課件（文字、圖像）、板書、專用演示程序等教學載體。上機實際操作時，主要根據(jù)案例進行設計分析過程的軟件實際操作演示。實例練習時，主要采用布置課后實例練習作業(yè)方式。課堂導學提問的主要形式為課中臨時專項提問，并上機演示實際操作過程。五、學業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構成與要求課程考核注重形成性和終結性評價相結合，考核內容主要由平時作業(yè)、課堂表現(xiàn)、專題練習、期末考查組成，均按百分制計分，其中平時作業(yè)成績占10%、課堂表現(xiàn)成績占10%、專題練習成績占30%、期末考查成績占50%。2.課程目標達成考核與評價序號教學環(huán)節(jié)課程目標1（分值）課程目標2（分值）課程目標3（分值）合計1平時作業(yè)055102課堂表現(xiàn)055103專題練習101010304期末考查10202050課程目標對應分值204040100（二）考核與評價標準1.平時作業(yè)考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分平時作業(yè)（理論考查）按時完成，90%以上的作業(yè)內容齊全，基本知識點理解、掌握到位。能夠利用理論知識分析基坑工程和隧道工程等相關專業(yè)問題。按時完成，70%以上的作業(yè)內容齊全，基本知識點理解、掌握較到位。能夠較好利用理論知識分析基坑工程和隧道工程等相關專業(yè)問題。延時完成，60%以上的作業(yè)內容齊全，基本知識點理解、掌握基本到位。利用理論知識分析基坑工程和隧道工程等相關專業(yè)問題有一定的識別、分析。不交和補交，50%以下的作業(yè)內容齊全，基本知識點理解、掌握有偏差。不能利用理論知識分析基坑工程和隧道工程等相關專業(yè)問題。2.課堂表現(xiàn)與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分課堂表現(xiàn)（綜合考查）上課聽講認真，能正確地回答課堂提問，課堂筆記完整、可讀性強，與師生的互動性良好。上課聽講認真，能較正確地回答課堂提問，課堂筆記較完整、可讀性較強，與師生的互動性一般。上課聽講較認真，能基本正確地回答課堂提問，課堂筆記的完整性一般、可讀性一般，與師生的互動性一般。上課聽講不認真，基本不能正確地回答課堂提問，無課堂筆記，無師生互動。3.專題練習考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分專題練習（實踐考查）能按照工程例題進行完整的分析設計，思路正確；參數(shù)設置準確；設計分析結果合理；計算說明書完備，格式規(guī)范。能按照工程例題進行較好的分析設計，思路正確；參數(shù)設置較準確；設計分析結果較合理；計算說明書比較完備，格式規(guī)范?；灸馨凑展こ汤}進行較好的分析設計，思路正確；參數(shù)設置基本準確；設計分析結果基本合理；計算說明書基本完整，格式基本規(guī)范。不能按照工程例題進行分析設計；參數(shù)設置不準確；設計分析不合理；計算說明書不完整，格式不規(guī)范。4.期末考查與評價標準（綜合考查）根據(jù)課程目標及教學內容，設計期末綜合案例分析，綜合檢驗學生對課程相關理論和實踐知識的掌握、綜合應用及解決復雜問題的能力，根據(jù)考查題目設計相應評分標準。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《理正巖土工程計算分析軟件應用》，王海濤，涂兵雄主編，中國建筑工業(yè)出版社，2017年10月版；2.《COMSOLMul