《地下結(jié)構(gòu)軟件智慧分析》課程教學(xué)大綱

《地下結(jié)構(gòu)軟件智慧分析》教學(xué)大綱課程編號(hào)：16220111英文名稱：IntelligentAnalysisofUndergroundStructureSoftware學(xué)分：2學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)48學(xué)時(shí)，其中理論16學(xué)時(shí)，實(shí)踐32學(xué)時(shí)先修課程：地下建筑結(jié)構(gòu)、邊坡與基坑工程、基礎(chǔ)工程、土力學(xué)、工程地質(zhì)課程類別：專業(yè)拓展選修課程授課對(duì)象：土木工程專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：土木工程學(xué)院修讀學(xué)期：第7學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)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(shí)、能力要求而設(shè)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(shè)計(jì)等提供必要的知識(shí)、能力。本課程以目前市場(chǎng)占有率極高的理正巖土工程計(jì)算分析軟件為主，以COMSOLMultiphysics有限元軟件為輔，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)值基礎(chǔ)和實(shí)踐能力，進(jìn)而提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為學(xué)生后續(xù)的學(xué)位論文及今后的工程實(shí)踐方面奠定基礎(chǔ)。本課程的教學(xué)內(nèi)容主要包括五大部分。分別為：地下結(jié)構(gòu)軟件的基本介紹；地下結(jié)構(gòu)軟件的設(shè)計(jì)原理與方法；典型支擋結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)與分析；COMSOLMultiphysics有限元軟件的基本理論及其在地下工程中的應(yīng)用。本課程擬達(dá)到如下的3個(gè)目標(biāo)：課程目標(biāo)1：了解并熟練使用地下結(jié)構(gòu)計(jì)算分析軟件的基本功能，掌握相關(guān)專業(yè)軟件設(shè)計(jì)的基本原理和設(shè)計(jì)方法，能夠應(yīng)用地下工程設(shè)計(jì)方法的理論知識(shí)實(shí)現(xiàn)自主設(shè)計(jì)、分析基坑工程實(shí)例，能夠認(rèn)識(shí)設(shè)計(jì)軟件的局限性。課程目標(biāo)2：具備扎實(shí)的土木工程專業(yè)相關(guān)知識(shí)和較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，能夠系統(tǒng)地解決土木工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析與解決問(wèn)題的能力，具備設(shè)計(jì)土木工程項(xiàng)目的實(shí)際操作技能，具備良好的職業(yè)道德素養(yǎng)。課程目標(biāo)3：培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)；重視自學(xué)能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力的培養(yǎng)；能夠獨(dú)立接受與處理新信息，提高學(xué)習(xí)者的素質(zhì)。能夠針對(duì)復(fù)雜土木工程問(wèn)題，開發(fā)或選用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，對(duì)專業(yè)問(wèn)題進(jìn)行模擬與預(yù)測(cè)。具備土木工程地下工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)能力，成為巖土工程相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或管理人才。二、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)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(shù)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(biāo)10.25-2能夠選擇和使用恰當(dāng)?shù)膬x器、信息資源、工程工具和和專業(yè)模擬、分析軟件，對(duì)復(fù)雜土木工程問(wèn)題進(jìn)行分析、計(jì)算與設(shè)計(jì)。課程目標(biāo)20.45-3能夠針對(duì)復(fù)雜土木工程問(wèn)題，開發(fā)或選用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，對(duì)專業(yè)問(wèn)題進(jìn)行模擬與預(yù)測(cè)，并分析其局限性。課程目標(biāo)30.4（注：要求課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)應(yīng)是一一對(duì)應(yīng)支撐）三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配理論內(nèi)容序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1概述基本要求：（1）了解基坑支擋結(jié)構(gòu)等的定義、分類、使用范圍及設(shè)計(jì)原則；（2）掌握地下工程支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論知識(shí)重、難點(diǎn)：支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論知識(shí)德育要求：培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)使命感和人生價(jià)值教育2講授課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22地下工程計(jì)算分析軟件介紹基本要求：了解不同類型地下結(jié)構(gòu)軟件的特點(diǎn)及工程應(yīng)用；重點(diǎn)：軟件操作流程德育要求：培養(yǎng)學(xué)生的自主思考和理解能力2講授課程目標(biāo)1課程目標(biāo)23擋上墻設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的一般規(guī)定及構(gòu)造要求；掌握其設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容和方法；重、難點(diǎn)：不同類型擋土墻設(shè)計(jì)理論德育要求：培養(yǎng)學(xué)生的自主思考和理解能力4講授課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)34土釘墻設(shè)計(jì)理論基本要求：了解土釘墻設(shè)計(jì)的一般規(guī)定及構(gòu)造要求；掌握其設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容和方法；重、難點(diǎn)：土釘墻設(shè)計(jì)理論；德育要求：培養(yǎng)學(xué)生的自主思考和理解能力2講授課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)35邊坡穩(wěn)定性分析理論基本要求：了解土質(zhì)和巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析的方法；重、難點(diǎn)：邊坡穩(wěn)定性分析方法及軟件實(shí)現(xiàn)；德育要求：培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。2講授課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)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(yīng)用及存在的問(wèn)題；重、難點(diǎn)：有限元的基本理論；德育要求：求真務(wù)實(shí)、銳意創(chuàng)新。2講授課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)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(diǎn)：巖土力學(xué)的數(shù)值分析方法；德育要求：學(xué)風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)、樂(lè)于奉獻(xiàn)。2講授課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3合計(jì)16實(shí)踐內(nèi)容序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)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(shè)計(jì)流程及參數(shù)設(shè)置；重、難點(diǎn)：重力式擋土墻設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)流程及參數(shù)設(shè)置；德育要求：培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)使命感和勞動(dòng)態(tài)度教育。3上機(jī)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)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(shè)計(jì)流程及參數(shù)設(shè)置；重、難點(diǎn)：懸臂式和扶壁式擋土墻設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)流程及參數(shù)設(shè)置；德育要求：培養(yǎng)學(xué)生的自我修養(yǎng)能力3上機(jī)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)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(shè)計(jì)流程及參數(shù)設(shè)置；重、難點(diǎn)：加筋土擋土墻設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)流程及參數(shù)設(shè)置；德育要求：培養(yǎng)學(xué)生的自我修養(yǎng)能力3上機(jī)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)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(shè)計(jì)流程及參數(shù)設(shè)置；重、難點(diǎn)：錨定板式擋土墻設(shè)計(jì)理論；設(shè)計(jì)流程；德育要求：培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和社會(huì)價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。3上機(jī)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)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(shè)計(jì)流程及參數(shù)設(shè)置；重、難點(diǎn)：土釘墻設(shè)計(jì)理論；設(shè)計(jì)流程；德育要求：培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和社會(huì)價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。3上機(jī)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)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(shè)計(jì)流程及參數(shù)設(shè)置；重、難點(diǎn)：錨桿擋土墻設(shè)計(jì)理論及流程；德育要求：樹立正確的三觀。3上機(jī)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)37巖質(zhì)和土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析案例基本要求：掌握理正巖土設(shè)計(jì)軟件用于土質(zhì)和巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析的流程；重、難點(diǎn)：邊坡穩(wěn)定性分析方法及軟件實(shí)現(xiàn)；德育要求：培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。4上機(jī)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)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(shè)計(jì)流程及參數(shù)設(shè)置；重、難點(diǎn)：樁板式擋土墻在理正巖土軟件中的參數(shù)設(shè)置；德育要求：培養(yǎng)學(xué)生自主探索的能力。3上機(jī)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)39抗滑樁設(shè)計(jì)案例基本要求：掌握理正巖土軟件用于抗滑樁中的設(shè)計(jì)流程及參數(shù)設(shè)置；重、難點(diǎn)：抗滑樁設(shè)計(jì)在理正巖土軟件中的參數(shù)設(shè)置；德育要求：培養(yǎng)學(xué)生自主探索的能力。3上機(jī)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)310隧道開挖案例基本要求：計(jì)算隧道開挖前土壤的應(yīng)力狀態(tài)，計(jì)算去除隧道內(nèi)土壤后的彈塑性，最后得出的原地應(yīng)力；重、難點(diǎn)：德魯克-普拉格準(zhǔn)則的土壤塑性特征；德育要求：理論與實(shí)踐相結(jié)合，知行合一。2上機(jī)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)311黏土層上的光滑柔性條形基礎(chǔ)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(yīng)變條件下的莫爾-庫(kù)侖準(zhǔn)則屈服條件，使用關(guān)聯(lián)和非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則研究響應(yīng)；重、難點(diǎn)：靜態(tài)響應(yīng)和極限載荷；德育要求：樹立崇高的理想信念。2上機(jī)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3合計(jì)32四、課程教學(xué)方法本課程教學(xué)方法以課堂集中講授和上機(jī)實(shí)際操作為主，實(shí)例練習(xí)為輔，并按需實(shí)施一定的課堂導(dǎo)學(xué)提問(wèn)。集中講授時(shí)，主要采用多媒體課件（文字、圖像）、板書、專用演示程序等教學(xué)載體。上機(jī)實(shí)際操作時(shí)，主要根據(jù)案例進(jìn)行設(shè)計(jì)分析過(guò)程的軟件實(shí)際操作演示。實(shí)例練習(xí)時(shí)，主要采用布置課后實(shí)例練習(xí)作業(yè)方式。課堂導(dǎo)學(xué)提問(wèn)的主要形式為課中臨時(shí)專項(xiàng)提問(wèn)，并上機(jī)演示實(shí)際操作過(guò)程。五、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績(jī)構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時(shí)作業(yè)、課堂表現(xiàn)、專題練習(xí)、期末考查組成，均按百分制計(jì)分，其中平時(shí)作業(yè)成績(jī)占10%、課堂表現(xiàn)成績(jī)占10%、專題練習(xí)成績(jī)占30%、期末考查成績(jī)占50%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評(píng)價(jià)序號(hào)教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計(jì)1平時(shí)作業(yè)055102課堂表現(xiàn)055103專題練習(xí)101010304期末考查10202050課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)分值204040100（二）考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)作業(yè)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分平時(shí)作業(yè)（理論考查）按時(shí)完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握到位。能夠利用理論知識(shí)分析基坑工程和隧道工程等相關(guān)專業(yè)問(wèn)題。按時(shí)完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握較到位。能夠較好利用理論知識(shí)分析基坑工程和隧道工程等相關(guān)專業(yè)問(wèn)題。延時(shí)完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握基本到位。利用理論知識(shí)分析基坑工程和隧道工程等相關(guān)專業(yè)問(wèn)題有一定的識(shí)別、分析。不交和補(bǔ)交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握有偏差。不能利用理論知識(shí)分析基坑工程和隧道工程等相關(guān)專業(yè)問(wèn)題。2.課堂表現(xiàn)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分課堂表現(xiàn)（綜合考查）上課聽(tīng)講認(rèn)真，能正確地回答課堂提問(wèn)，課堂筆記完整、可讀性強(qiáng)，與師生的互動(dòng)性良好。上課聽(tīng)講認(rèn)真，能較正確地回答課堂提問(wèn)，課堂筆記較完整、可讀性較強(qiáng)，與師生的互動(dòng)性一般。上課聽(tīng)講較認(rèn)真，能基本正確地回答課堂提問(wèn)，課堂筆記的完整性一般、可讀性一般，與師生的互動(dòng)性一般。上課聽(tīng)講不認(rèn)真，基本不能正確地回答課堂提問(wèn)，無(wú)課堂筆記，無(wú)師生互動(dòng)。3.專題練習(xí)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分專題練習(xí)（實(shí)踐考查）能按照工程例題進(jìn)行完整的分析設(shè)計(jì)，思路正確；參數(shù)設(shè)置準(zhǔn)確；設(shè)計(jì)分析結(jié)果合理；計(jì)算說(shuō)明書完備，格式規(guī)范。能按照工程例題進(jìn)行較好的分析設(shè)計(jì)，思路正確；參數(shù)設(shè)置較準(zhǔn)確；設(shè)計(jì)分析結(jié)果較合理；計(jì)算說(shuō)明書比較完備，格式規(guī)范?；灸馨凑展こ汤}進(jìn)行較好的分析設(shè)計(jì)，思路正確；參數(shù)設(shè)置基本準(zhǔn)確；設(shè)計(jì)分析結(jié)果基本合理；計(jì)算說(shuō)明書基本完整，格式基本規(guī)范。不能按照工程例題進(jìn)行分析設(shè)計(jì)；參數(shù)設(shè)置不準(zhǔn)確；設(shè)計(jì)分析不合理；計(jì)算說(shuō)明書不完整，格式不規(guī)范。4.期末考查與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（綜合考查）根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)期末綜合案例分析，綜合檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程相關(guān)理論和實(shí)踐知識(shí)的掌握、綜合應(yīng)用及解決復(fù)雜問(wèn)題的能力，根據(jù)考查題目設(shè)計(jì)相應(yīng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《理正巖土工程計(jì)算分析軟件應(yīng)用》，王海濤，涂兵雄主編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2017年10月版；2.《COMSOLMul