《工程地质数值模拟》课程教学大纲

1、工程地质数值模拟课程教学大纲课程英文名称：Numerical simulation of engineering geology课程编号：HZ191070课程类别：专业教育课程课程性质：必修课学 分：2学 时：32（其中：理论学时：16； 实验学时：16 ）面向专业：地质工程开课部门：环境与资源学院地质工程系先修课程：动力地质学、工程地质学、工程力学、土力学基础、岩石力学等。后继课程：岩土支挡与锚固、灾害地质学、地质工程毕业设计等其它课程一、课程目标工程地质数值模拟是本专业一门专业必修课程，其内容综合了弹性力学、数值计算方法、计算机软件以及工程地质专业知识，是用有限元数值计算方法解决工程地质问

2、题及进行科学研究的主要手段之一，对于培养学生科学思维和综合素质，动手能力和创造能力的提高起着重要的作用。通过该课程的理论教学，达到以下教学目标：1、在理解工程地质学、弹性力学、基础上，掌握有关有限元法的基本概念及基础理论方法；2、掌握ANSYS有限元软件的基本使用方法，能够掌握和使用数值计算软件的一般流程，初步具有数值模拟计算能力，掌握一般性工程地质体与结构的受力与变形分析方法；3、掌握一定的数值计算结果的分析能力，对有限元计算结果进行分析预测，具备初步解决实践工程问题的能力。二、课程目标与毕业要求的对应关系课程目标指标点毕业要求课程目标1，2，31.4掌握地质工程专业知识，能够综合应用并解决

3、地质工程相关复杂工程问题。1 能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。课程目标1，2，35.3能够综合运用地质工程基本原理、信息技术工具与现代工程工具对复杂地质工程问题进行预测和模拟，并能够理解其局限性。5 针对复杂地质问题，能够开发、选择与使用恰当的技术、现代工程工具和信息技术工具，能够理解其适应性与局限性，对复杂地质问题进行预测与模拟。三、课程目标与教学内容和教学方法的对应关系理论课程教学内容教学方法课程目标教学环节训练环节1工程数值模拟基本方法2学时1，2，32有限元分析理论4学时作业11，23ANSYS软件及其操作6学时作业21，24ANSYS接触单元及其应用8学

4、时作业31，25ANSYS生死单元及其应用6学时作业41，26ANSYS在边坡工程中的应用6学时作业51，2、3四、课程的主要内容及基本要求（一）理论学时部分第一单元工程数值模拟基本方法（支撑课程目标1，2，3）知 识 点数值模拟计算的基本术语、主要应用及特点。重 点工程数值模拟与有限元的关系，数值模拟计算的主要方法。难 点数值模拟计算方法基本要求1、识 记：工程数值模拟的基本术语2、领 会：工程地质数值计算的意义、任务3、简单应用：工程地质数值计算的应用4、综合应用：数值法涉及的复杂运算方法第二单元有限元分析理论（支撑课程目标1，2）知 识 点弹性力学的有关知识；有限单元法的一般原理；有限单

5、元法的数学基础；有限元分析的基本步骤；重 点 弹性力学的有关知识与有限元分析的基本步骤；难 点 有限单元法的数学基础，虚功方程与单元刚度矩阵基本要求1、识 记：有限单元法的基本概念。2、领 会：有限单元法的一般原理，虚功方程。3、简单应用：有限单元法的一般求解方法与步骤。4、综合应用：有限单元法在工程地质中的应用第三单元ANSYS软件及其操作（支撑课程目标1，2）知 识 点ANSYS软件概述；ANSYS基本分析技术；ANSYS软件的操作平台。重 点 ANSYS基本分析技术。难 点 ANSYS软件的宏命令与参数化建模基本要求1、识 记：ANSYS软件平台构成2、领 会：ANSYS软件分析流程3、

6、简单应用：ANSYS软件分析流程4、综合应用：简单的ANSYS几何建模实例第四单元ANSYS接触单元及其应用（支撑课程目标1，2）知 识 点ansys接触分析基本概念、一般接触分类；点点接触单元、点面接触单元、面面接触单元;重 点 接触单元分类及其特点。难 点 ANSYS接触能力基本要求1、识 记：接触单元基本概念与分类。2、领 会：不同接触单元的特点。3、简单应用：建立点-点接触单元。4、综合应用：不同接触单元的分析。第五单元ANSYS生死单元及其应用（支撑课程目标1、2）知 识 点 生死单元的基本概念。ANSYS生死单元的应用重 点 生死单元的工作方法与特性操作难 点 ANSYS生死单元分

7、析步骤基本要求1、识 记：生死单元2、领 会：生死单元的工作方法。3、简单应用：创建单元。4、综合应用：建模应用于ANSYS生死单元的特性操作。第六单元ANSYS在边坡工程中的应用（支撑课程目标1、2、3）知 识 点边坡结构体基本概念，ANSYS软件的前处理技术、加载与求解、ANSYS软件后处理技术；接触分析；重 点边坡二维ANSYS有限元建模与分析。难 点有限元计算成果的工程分析基本要求1、识 记：基本概念。2、领 会：ANSYS软件前、后处理与分析的步骤与方法。3、简单应用：二维边坡ANSYS地质建模。4、综合应用：边坡开挖过程的模拟分析。【学时分配】 知识单元理论学时第一单元 工程数值模

8、拟基本方法2第二单元 有限元分析理论4第一单元 ANSYS软件及其操作6第一单元ANSYS接触单元及其应用8第一单元 ANSYS生死单元及其应用6第一单元 ANSYS在边坡工程中的应用6合计32（二）实验学时部分无五、教学方法与手段该课程在教学观念和教学方法上注重能力培养，采用课堂讲授与具体实验相结合的方法完成教学任务。通过课堂讲授来完成基本知识、基本理论与原理、软件的功能与操作的学习。六、考核要求、方式与成绩评定考核要求：考查内容为根据本课程所学教材中基本的的概念、规律、方法及其应用，需覆盖教学大纲各章节重点教学内容。考核形式：期末考试+平时考核成绩评定：采用结构评分，成绩评定为百分制，其中

9、该课程总成绩采用结构评分制，其中平时表现占10%，综合作业50%，期末理论考试成绩占40%。评价环节评估课程目标对应毕业要求平时表现（100分）（占总成绩的10%）发言、回顾、回答情况，共5次课程目标11.5（10分）综合作业（100分）（占总成绩的50%）完成过程中态度和完成质量，共5次课程目标11.5（50分）期末考试（分值100分）（占总分的40%）名词解释填空课程目标1、2、31,5（6分）课程目标1、2、31,5（6分）选择课程目标1、2、31,5（8分）简答课程目标1、2、31,5（10分）综合论述课程目标1、2、31,5（10分）平时成绩评定标准评定项目评估课程目标内容分值总分值

10、课堂表现课程目标1、2、3不按时出勤，不能认真听讲，做与上课无关的事，不参加课堂讨论，不能正确回答课堂提问0-60100分按时出勤，课堂较认真听讲，被动参与课堂讨论，不主动回答课堂问题60-75按时出勤，课堂认真听讲，主动参与课堂讨论，能够正确回答课堂提问75-90按时出勤，课堂认真听讲，主持小组的课堂讨论，能够积极主动且正确地回答课堂提问90-100作业课程目标1、2、3未完成作业，未独立完成作业，计算过程和结论不正确0-60100分独立完成作业，方法运用正确，计算过程有较多错误，计算结果不正确60-75独立完成作业，计算过程有少许错误，结论基本合理75-90独立完成作业训练题目，计算过程正确，结论合理90-100七、选用教材、讲义和主要参考书1.选用教材工程地质数值模拟的理论与方法，唐辉明等，中国