地質(zhì)類專業(yè)《工程力學(xué)》教學(xué)實(shí)踐與探索

1、地質(zhì)類專業(yè)工程力學(xué)教學(xué)實(shí)踐與探索工程力學(xué)是工科眾多專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，在基礎(chǔ)理 論課和專業(yè)課之間起著承上啟下的橋梁作用。 它既具有廣泛的通 用性和較強(qiáng)的理論性，又具有鮮明的實(shí)踐性與工程性。隨著國 家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要 的實(shí)施， 工程力學(xué)教學(xué)內(nèi)容 不斷擴(kuò)充，而課堂教學(xué)時數(shù)相對減少。目前工程力學(xué)教材大 多適用于力學(xué)等相關(guān)專業(yè)。 教材中幾乎沒有體現(xiàn)地質(zhì)類專業(yè)的特 色。因此，如何提高地質(zhì)類專業(yè)工程力學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，提高 學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際地質(zhì)工程問題的能力， 是地質(zhì)類專業(yè) 工程力學(xué)教學(xué)中迫切需要解決的問題?；谏厦娴恼J(rèn)識，結(jié) 合多年教學(xué)實(shí)踐， 現(xiàn)對如何提高地質(zhì)類專業(yè)工程力學(xué)課程的教

2、學(xué) 質(zhì)量加以分析和探討。1 了解工程力學(xué)在地質(zhì)類專業(yè)中的重要性 工程力學(xué)是地質(zhì)類專業(yè)一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它 直接影響著構(gòu)造地質(zhì)等后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。 地質(zhì)類專業(yè)工程力學(xué)的 教學(xué)內(nèi)容包括靜力學(xué)和材料力學(xué)， 無論是鑒定每一種構(gòu)造形跡的 力學(xué)性質(zhì)， 辨別構(gòu)造形跡的序次及等級， 還是探討巖石力學(xué)性質(zhì) 和各種類型的構(gòu)造體系中的應(yīng)力活動方式， 以及建立地質(zhì)力學(xué)模 型，追溯地質(zhì)構(gòu)造的形成條件及發(fā)展過程， 都需要工程力學(xué)的知 識。在教學(xué)中， 既要使學(xué)生充分認(rèn)識工程力學(xué)在地質(zhì)工程領(lǐng)域的 重要性，又要引導(dǎo)學(xué)生正確地、辯證地認(rèn)識學(xué)習(xí)中遇到的困難。2 聯(lián)系地質(zhì)現(xiàn)象，提高學(xué)習(xí)興趣 工程力學(xué)與地質(zhì)現(xiàn)象有著緊密的聯(lián)系，如

3、在構(gòu)造的動力學(xué) 中，需要用到應(yīng)力分析和變形分析的方法來分析恢復(fù)古構(gòu)造應(yīng)力 - 應(yīng)變場。為了使學(xué)生全面了解工程力學(xué)在地質(zhì)專業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng) 力，筆者與地質(zhì)工程專業(yè)老師多次溝通， 并翻閱相關(guān)地質(zhì)力學(xué)資 料，了解力學(xué)在地質(zhì)類專業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。在教學(xué)過程中，列舉 出力學(xué)與地質(zhì)工程中的應(yīng)用實(shí)例：實(shí)例一：運(yùn)用力不知識解釋常見地質(zhì)現(xiàn)象 緒論中舉例運(yùn)用力學(xué)知識解釋褶皺、 斷層、透鏡體等一系列 的地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象。 說明力學(xué)與地質(zhì)專業(yè)具有緊密的聯(lián)系。 還進(jìn)一 步地向?qū)W生指出地質(zhì)力學(xué)是地質(zhì)專業(yè)的一個重要的研究方向。 而 地質(zhì)力學(xué)是地質(zhì)學(xué)與力學(xué)相結(jié)合的一門學(xué)科。 由于地殼非理想的 剛體， 而是具有彈性和塑性力學(xué)性質(zhì)， 地殼

4、的各個部分在地應(yīng)力 作用下， 形成永久變形。 學(xué)習(xí)工程力學(xué)的目的就是為了能夠根據(jù) 地殼運(yùn)動過程中產(chǎn)生的永久變形（塑性變形），運(yùn)用力學(xué)知識來 研究地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)生發(fā)展過程。實(shí)例二：材料力學(xué)性質(zhì)的應(yīng)用地質(zhì)工程專業(yè)中， 巖石為其主要研究對象之一。 以工程力學(xué) 材料力學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)， 進(jìn)一步分析巖石的彈性及塑性特征。 巖石 的彈性特性有沖擊地壓、 地震彈性波及常見的應(yīng)力解除； 巖石的 塑性表象有巖層褶皺、 第四紀(jì)冰川礫石的變形和地震塑性波。 利 用材料力學(xué)性質(zhì)還可以解釋常見的地質(zhì)現(xiàn)象。 以石香腸為例， 它 是地質(zhì)構(gòu)造中常見的地質(zhì)現(xiàn)象之一。典型的石香腸形成于較薄（通常最厚約1 m）且比圍巖較強(qiáng)硬的巖層中。這

5、是因?yàn)樵诖笾?垂直層面的擠壓作用下， 使石香腸的圍巖沿著層理發(fā)生張拉， 出 現(xiàn)細(xì)頸化或破裂，進(jìn)而形成透鏡體現(xiàn)象。實(shí)例三：應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)用 工程力學(xué)中的應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度理論似乎與地質(zhì)工程無關(guān)。 然 而在地質(zhì)工程中， 當(dāng)分析巖石斷裂時就有其用武之地了。 由于地 殼是以水平應(yīng)力場為主， 一般情況下， 最大壓應(yīng)力和最大張應(yīng)力 是近水平的，中間應(yīng)力軸是近垂直于地面。在地應(yīng)力作用下，壓 性斷裂面與最大壓應(yīng)力直交； 張性斷裂面與最大張應(yīng)力直交。 此 外，局部應(yīng)力狀態(tài)的三個主應(yīng)力主軸的空間方位不一定都是與地 面完全平等或垂直， 這是由于種種邊界條件影響， 三軸和地面呈 斜交狀態(tài)。這種情況下，出現(xiàn)的壓性、張性、扭性

6、破裂面以水平 應(yīng)力場為標(biāo)準(zhǔn)確定，這些斷裂面就兼有壓扭性質(zhì)或張扭性質(zhì)。3 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果 在授課過程中，對教授內(nèi)容注重講概念、講思路、講方法。 注意圍繞重點(diǎn)、難點(diǎn)精講多練。例如在講授靜力學(xué)內(nèi)容時，應(yīng)以 一般力系為主，嚴(yán)格要求解題思路，強(qiáng)調(diào)正確的解題方法。在畫 受力圖時學(xué)生容易出錯， 在教學(xué)過程中， 不斷反復(fù)強(qiáng)調(diào)畫受力圖 應(yīng)注意的事項(xiàng)，并且增加習(xí)題課。教授過程中， 引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會梳理所學(xué)知識。 比如材料力學(xué)中 軸力、剪力、扭矩和彎矩均為內(nèi)力。內(nèi)力的正負(fù)號有各自相應(yīng)的 定義，針對分離體畫受力圖時，一定要畫正的內(nèi)力，但在列平衡 方程時， 所有的內(nèi)力則變?yōu)橥饬Α?材料力學(xué)中， 概念多，符號多， 公式多，學(xué)生不易掌握。教學(xué)時，幫助學(xué)生從基本概念的定義出 發(fā)、分析每一種力學(xué)模型、 采用力學(xué)平衡方程推導(dǎo)出應(yīng)力計(jì)算公 式。從而明確應(yīng)力計(jì)算公式的適用范圍。4 精解例題、重視習(xí)題教師除了要精心組織授課內(nèi)容外， 教學(xué)過程中的每一個例題 都需要精心準(zhǔn)備，選擇典型的例題。解題前，給學(xué)生 5 分鐘左右 的時間思考解題思路。解題時，采用板書的形式分析解題過程， 此時也學(xué)生提出下一步需要解決的問題。 分析問題時， 教會同學(xué) 對于一個實(shí)際問題如何入手分析， 如何靈活地運(yùn)用所