巖體力學(xué)課程教學(xué)大綱

《巖體力學(xué)》課程教學(xué)大綱課程名稱：巖體力學(xué)RockMassMechanics課程編號(hào)：020060180課程性質(zhì)：R必修□選修課程類別：□通識(shí)課程R專業(yè)課程￡實(shí)踐教學(xué)適用專業(yè)：新能源科學(xué)與工程課程學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)48，其中：理論42、實(shí)驗(yàn)6課程學(xué)分：3應(yīng)開課學(xué)期：第五學(xué)期先修課程：高等數(shù)學(xué)、工程力學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)與大地構(gòu)造任課學(xué)院、系部：能源科學(xué)與工程學(xué)院新能源科學(xué)與工程系一、課程簡介本課程為新能源科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)課，課程性質(zhì)為必修。本課程主要講授新能源開發(fā)及綜合利用過程中涉及的巖石力學(xué)理論、基本概念和工程應(yīng)用等。該課程通過系統(tǒng)講授演示力學(xué)的基本理論和方法，使學(xué)生掌握巖石的物理力學(xué)性質(zhì)；巖體的力學(xué)性質(zhì)；原巖應(yīng)力測定方法；巖石力學(xué)試驗(yàn)方法等基本知識(shí)，了解巖石力學(xué)問題的分析方法，掌握分析巖體工程（尤其是地下能源工程）實(shí)踐問題的基本技能，為學(xué)生后繼專業(yè)課的學(xué)習(xí)及將來從事專業(yè)技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)的目標(biāo)及與畢業(yè)要求的關(guān)系（一）課程目標(biāo)課程總目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生工程巖體力學(xué)性質(zhì)測定、穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)的基本能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決巖體力學(xué)問題的能力。課程目標(biāo)1：掌握巖石和結(jié)構(gòu)面變形和強(qiáng)度、巖石動(dòng)力特性、地應(yīng)力及其測量理論和方法等方面的基本理論和分析方法。課程目標(biāo)2：針對(duì)巖石地下工程圍巖應(yīng)力與控制理論和方法、井壁穩(wěn)定性、水力壓裂等問題，具有發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決巖石工程實(shí)際問題的綜合能力。課程目標(biāo)3：通過我國獨(dú)立自主完成的典型重大工程項(xiàng)目，如三峽工程、青藏鐵路、港珠澳大橋等使學(xué)生加強(qiáng)工匠精神意識(shí)，增強(qiáng)愛國情懷。（二）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系本課程目標(biāo)支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標(biāo)畢業(yè)要求1．掌握巖石和結(jié)構(gòu)面變形和強(qiáng)度、巖石動(dòng)力特性、地應(yīng)力及其測量理論和方法等方面的基本理論和分析方法。畢業(yè)要求1：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決新能源勘查、開發(fā)與綜合利用中的工程問題，具備工程科學(xué)思維和工程管理意識(shí)。畢業(yè)要求2：能夠應(yīng)用新能源科學(xué)與工程理論與技術(shù)，并結(jié)合數(shù)學(xué)、自然科學(xué)等基本原理，通過理論分析和文獻(xiàn)研究，對(duì)新能源勘查、開發(fā)、利用過程中遇到的問題進(jìn)行綜合分析。具備獨(dú)立思考、善于發(fā)現(xiàn)和提出問題并獨(dú)立分析工程問題的能力，掌握基本的分析問題和總結(jié)歸納的方法。2．針對(duì)巖石地下工程圍巖應(yīng)力與控制理論和方法、井壁穩(wěn)定性、水力壓裂等問題，具有發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決巖石工程實(shí)際問題的綜合能力。畢業(yè)要求1：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決新能源勘查、開發(fā)與綜合利用中的工程問題，具備工程科學(xué)思維和工程管理意識(shí)。畢業(yè)要求2：能夠應(yīng)用新能源科學(xué)與工程理論與技術(shù)，并結(jié)合數(shù)學(xué)、自然科學(xué)等基本原理，通過理論分析和文獻(xiàn)研究，對(duì)新能源勘查、開發(fā)、利用過程中遇到的問題進(jìn)行綜合分析。具備獨(dú)立思考、善于發(fā)現(xiàn)和提出問題并獨(dú)立分析工程問題的能力，掌握基本的分析問題和總結(jié)歸納的方法。3.通過我國獨(dú)立自主完成的典型重大工程項(xiàng)目，如三峽工程、青藏鐵路、港珠澳大橋等使學(xué)生加強(qiáng)工匠精神意識(shí)，增強(qiáng)愛國情懷。畢業(yè)要求6：能夠基于新能源勘查、開發(fā)及綜合利用的背景知識(shí)進(jìn)行合理分析，評(píng)價(jià)生產(chǎn)實(shí)踐問題解決方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。能正確認(rèn)識(shí)工程與社會(huì)的關(guān)系，樹立正確的工程價(jià)值觀和強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感，能夠評(píng)估新能源行業(yè)相關(guān)工程的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。三、課程教學(xué)的基本內(nèi)容及教學(xué)安排（一）課程教學(xué)的內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排知識(shí)單元知識(shí)點(diǎn)學(xué)時(shí)數(shù)課程目標(biāo)線下授課線上授課實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐1.緒論知識(shí)點(diǎn)1.1：巖石與巖體；知識(shí)點(diǎn)1.2：巖體力學(xué)的研究任務(wù)和內(nèi)容；知識(shí)點(diǎn)1.3：巖體力學(xué)的研究方法。3課程目標(biāo)32.巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)知識(shí)點(diǎn)2.1：巖石的基本物理性質(zhì)；知識(shí)點(diǎn)2.2：巖石的強(qiáng)度特性；知識(shí)點(diǎn)2.3：巖石的變形特征；知識(shí)點(diǎn)2.4：巖石的強(qiáng)度理論。186課程目標(biāo)1,23.巖石的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)知識(shí)點(diǎn)3.1：巖體中應(yīng)力波類型及傳播；知識(shí)點(diǎn)3.2：影響巖體彈性波速度的因素；3課程目標(biāo)1,24.巖體的基本力學(xué)性能知識(shí)點(diǎn)4.1：巖體結(jié)構(gòu)面的分析；知識(shí)點(diǎn)4.2：結(jié)構(gòu)面的變形特性；知識(shí)點(diǎn)4.3：結(jié)構(gòu)面的剪切強(qiáng)度特性；知識(shí)點(diǎn)4.4：結(jié)構(gòu)面的力學(xué)效應(yīng)。8課程目標(biāo)1,25.巖體的初始應(yīng)力狀態(tài)知識(shí)點(diǎn)5.1：巖體初始應(yīng)力場及影響因素；知識(shí)點(diǎn)5.2：巖體初始應(yīng)力場分布規(guī)律；知識(shí)點(diǎn)5.3：巖體初始應(yīng)力場的測試方法；知識(shí)點(diǎn)5.4：高地應(yīng)力地區(qū)主要巖體力學(xué)問題5課程目標(biāo)1,26.巖體力學(xué)在洞室工程的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)6.1：深埋圓形硐室彈性分布的二次應(yīng)力狀態(tài)；知識(shí)點(diǎn)6.2：深埋圓形硐室塑性分布的二次應(yīng)力狀態(tài)；知識(shí)點(diǎn)6.3：圍巖壓力。5課程目標(biāo)1,2合計(jì)426（二）課堂實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及要求序號(hào)項(xiàng)目名稱內(nèi)容、要求學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類別實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類型每組人數(shù)必做/選做課程目標(biāo)1巖石單軸壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)掌握巖石單軸壓縮的實(shí)驗(yàn)方法、掌握巖石單軸抗壓強(qiáng)度、彈性模量和泊松比的計(jì)算方法、了解巖石單軸壓縮下的破壞類型。2專業(yè)綜合型5必做課程目標(biāo)1,22巖石三軸壓縮強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)掌握巖石常規(guī)三軸實(shí)驗(yàn)方法，會(huì)計(jì)算巖石的內(nèi)摩擦角與粘結(jié)力，能繪制出巖石的強(qiáng)度曲線。2專業(yè)綜合型5必做課程目標(biāo)1,23巖石抗拉強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)（巴西劈裂）掌握巴西劈裂法測定巖石抗拉強(qiáng)度的方法，了解脆性巖石材料的強(qiáng)度特點(diǎn)。2專業(yè)綜合型5必做課程目標(biāo)1,2基本要求1．嚴(yán)格按輔導(dǎo)教師及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上所講的操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；2．每次實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生應(yīng)認(rèn)真預(yù)習(xí)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；3．學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后須撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。注：實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類別：專業(yè)、上機(jī)等實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐類型：操作型、驗(yàn)證型、演示型、綜合型等。四、本課程與其他課程的聯(lián)系本課程的預(yù)修課程為《高等數(shù)學(xué)》、《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》、《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)與大地構(gòu)造》、《工程力學(xué)》，這些課為本課程的學(xué)習(xí)提供了必須的數(shù)學(xué)、力學(xué)和地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。本課程是新能源科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)地?zé)崮芎头浅Ｒ?guī)天然氣開發(fā)等相關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)。五、教材與其他教學(xué)資源（含教學(xué)參考書或在線資源）（一）建議教材（建議選用新出版的國家級(jí)規(guī)劃教材）[1]沈明榮,陳建峰.巖體力學(xué)[M].同濟(jì)大學(xué)出版社,2015.[2]吳順川,李利平,張曉平.巖石力學(xué)[M].高等教育出版社,2021.（二）其他教學(xué)資源[1]蔡美峰,何滿朝.巖石力學(xué)與工程[M].科學(xué)出版社,2002.[2]劉佑榮,唐輝明.巖體力學(xué)[M].中國地質(zhì)大學(xué)出版社,1999.[3]陳颙.巖石物理學(xué)[M].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2009.[4]中國大學(xué)MOOC:巖體力學(xué)/course/ZGDZDXBJ-1461116177六、教學(xué)方法與學(xué)習(xí)建議授課方式：教學(xué)過程中采用多媒體課件、自學(xué)與討論等相結(jié)合的啟發(fā)式、互動(dòng)式、討論式和研究式相結(jié)合的教學(xué)方式，可以充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性，讓學(xué)生能在課堂中主動(dòng)參與，使課堂成為積極互動(dòng)的、高質(zhì)高效的課堂，使學(xué)生和教師一道成為課堂的主人。多媒體課件主要用于課程要點(diǎn)、難點(diǎn)的講解，圖形圖像資料和模擬演示等。自學(xué)與討論通過網(wǎng)絡(luò)課堂、資料閱讀、習(xí)題練習(xí)、課堂討論等形式來完成非重點(diǎn)難點(diǎn)和描述性內(nèi)容的學(xué)習(xí)；鼓勵(lì)學(xué)生通過閱讀參考文獻(xiàn)、撰寫課程論文、開展課堂討論來調(diào)動(dòng)主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。課程教學(xué)中強(qiáng)調(diào)基本理論、基本方法的教授與實(shí)踐能力培養(yǎng)并舉，且注重素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才?？紤]到學(xué)科的特殊性，為了追蹤學(xué)科發(fā)展的前沿，保持教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性，需要年年更新或充實(shí)講稿內(nèi)容。重點(diǎn)：巖石和巖體的區(qū)別和聯(lián)系、巖石的物理性質(zhì)、巖石的強(qiáng)度、巖石的變形、巖石動(dòng)力學(xué)、巖體結(jié)構(gòu)面分析、巖體結(jié)構(gòu)面的變形特性、巖體結(jié)構(gòu)面的剪切強(qiáng)度特性、初始應(yīng)力及其分布規(guī)律、初始應(yīng)力測試方法、高地應(yīng)力地區(qū)主要巖石力學(xué)問題。難點(diǎn)：巖石的強(qiáng)度理論、巖體的力學(xué)效應(yīng)、地下洞室圍巖彈性和塑性二次應(yīng)力分布特征的分析方法。后續(xù)自主學(xué)習(xí)建議：工程巖體分類、巖石的熱物理力學(xué)性質(zhì)、巖石力學(xué)在新能源開發(fā)與利用中的重要作用及其發(fā)展趨勢。七、課程考核及成績?cè)u(píng)定方式（一）課程考核本課程成績?cè)u(píng)定包括平時(shí)考核（課堂出勤率）、過程考核（隨堂問答、課堂測驗(yàn)、課后作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告）和終結(jié)性評(píng)價(jià)（期末考試）三部分，其中平時(shí)成績占課程總成績的10％，過程成績占課程總成績的30％，終結(jié)性評(píng)價(jià)成績占課程總成績的60％。具體要求及評(píng)分方法如下：平時(shí)成績：出勤成績采用扣分制，每缺勤一次扣平時(shí)成績1分，每遲到或早退一次扣平時(shí)成績0.5分，無故曠課4次以上者取消本次課程成績，占總成績的10%。過程成績：課堂測驗(yàn)、課后作業(yè)要求學(xué)生必須獨(dú)立完成，未按時(shí)提交作業(yè)或作業(yè)有抄襲（雷同）現(xiàn)象的，該次作業(yè)成績按零分計(jì)，占總成績的10%。課程回答問題與課堂討論采用鼓勵(lì)方式進(jìn)行，積極主動(dòng)回答問題且回答正確的一次加4分、積極主動(dòng)回答問題但回答錯(cuò)誤的一次加2分、不積極主動(dòng)回答問題的0分，占總成績的10%。未按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告或?qū)嶒?yàn)報(bào)告有抄襲（雷同）現(xiàn)象的，該次實(shí)驗(yàn)成績按零分計(jì)，占總成績的10%。終結(jié)性評(píng)價(jià)：形式為閉卷考試，其成績占總成績的60%。（二）課程目標(biāo)與考核內(nèi)容的關(guān)系課程具體目標(biāo)與知識(shí)單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標(biāo)知識(shí)單元考試內(nèi)容1.掌握巖石和結(jié)構(gòu)面變形和強(qiáng)度、巖石動(dòng)力特性、地應(yīng)力及其測量理論和方法等方面的基本理論和分析方法。1.巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)2.巖石的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)3.巖體的基本力學(xué)性能考核知識(shí)點(diǎn)：巖石的物理性質(zhì)、強(qiáng)度、變形、強(qiáng)度理論、巖石的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)面的表征、結(jié)構(gòu)面的變形和強(qiáng)度性質(zhì)、力學(xué)效應(yīng)；考核要求：掌握巖石的物理力學(xué)性質(zhì)和強(qiáng)度理論；掌握巖石動(dòng)力學(xué)性質(zhì)及其影響因素；掌握巖石結(jié)構(gòu)面的變形和強(qiáng)度特征及其力學(xué)效應(yīng)。2.針對(duì)巖石地下工程圍巖應(yīng)力與控制理論和方法、井壁穩(wěn)定性、水力壓裂等問題，具有發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決巖石工程實(shí)際問題的綜合能力。1.巖體的初始應(yīng)力狀態(tài)2.巖體力學(xué)在洞室工程的應(yīng)用考核知識(shí)點(diǎn)：地應(yīng)力的概念、影響因素、分布特征、地應(yīng)力的測試方法及理論、高地應(yīng)力及其主要巖