基于超星学习通的工程流体力学课程混合式教学改革研究——以中国矿业大学(北京)土木工程专业为例

依托超星学习通平台,根据数字化转型背景下土木工程专业人才培养特点和课程特点,以学生线上自主学习、教师课堂引导、学生学习成果分享、实验验证和实验探索为主要手段,加强过程化、数字化考评,提出了有侧重、深层次、多手段优势互补和聚焦产出的新形态混合式教学模式,并应用到工程流体力学的教学实践中。该模式针对不同教学专题采用不同教学方法,同一教学专题针对课前、课中、课后3个阶段采用多种教学手段,以期为基于产出导向的教学大纲、教案设计和相关课程改革提供参考。

中国矿业大学(北京)力建学院楼改造方案分析

为迎接百年校庆,改善教学环境,中国矿业大学(北京)进行了力建学院科研办公楼的改造。通过对原焦作工学院工程馆建筑风格的调研、矿大校园环境(色彩、立面形式)分析,提出3种建筑改造方案:融合式方案、牌楼式方案以及复原式方案。为了提高建筑保温性能,外墙采用240mm厚页岩多孔砖贴40FTC保温材料,屋面采用60mm厚挤塑聚苯板保温层。

新工科背景下高校工程技术人才培养研究——中国矿业大学(北京)城市地下空间工程专业实例分析

新工科背景下工程技术人才培养,对新一轮科技革命和产业变革、满足国家战略需求具有重要意义。文章以中国矿业大学(北京)为例,针对城市地下空间工程技术人才培养现状与困境,根据城市地下空间工程技术特点及我国城市地下空间工程发展方向,构建了城市地下空间工程技术人才培养及教学体系。具体而言,改革教育理念,建立OBE理念下的教学新体系;加快教材革新速度,多层次多角度编写教材;创新授课模式实现教学多元化,从而为新工科背景下高校工程技术人才培养提供借鉴。

基于矿业特色的建筑学专业人才培养路径研究——以中国矿业大学(北京)为例

矿业类院校建筑学专业针对现存专业定位模糊、课程体系固化、人才培养模式单一、对外合作交流匮乏以及缺少矿业特色的创新课程、教材资源、教学科研团队、创新平台建设和资金投入等问题,开展矿业类院校建筑学专业复合型人才培养路径研究。结合中国矿业大学(北京)的办学特色和优势学科,以通专结合、矿业特色鲜明为目标,建立理论教学、实践教学、自主研学相结合的“三位一体”培养框架,基于复合型、创新型、综合型、专业型、实践型的人才培养主线,从矿业特色“一轴两翼”课程体系构建、本硕博贯通培养模式构建、综合型教学科研团队建设、多渠道协同育人平台搭建、智能云教学资源开发、多层面保障措施实施六方面探索培养具有宽厚通识教育基础与扎实矿业特色实践操作能力的综合型人才培养路径,旨在为矿业类院校建筑学专业发展提供新思路。

建筑工程高处坠落事故的故障树分析方法研究

高处坠落事故是建筑业常见的安全事故之一,它的发生率最高、危险性最大,被业界人士称为"五害之首"。利用系统工程的重要分析方法——故障树分析方法,确定了基本事件的结构重要度,并计算了基本事件的关键重要度和顶事件的发生概率。根据结构重要度的大小,可以编制事故预防方案。根据关键重要度的大小,可以有效地降低顶事件发生的概率。结论对进一步分析高空坠落事故的发生机理有十分重要的指导意义,对预防高空坠落事故的发生有十分重大的现实意义。

谈大学工程力学课程的教学思想

本文简要论述了大学基础课工程力学的几点教学思考。工程力学课程先要让学生明白两个问题,即首先要让学生理顺力学与物理的关系,其次力学既是一门基础科学,又是一门技术科学。在此基础上,教师除了讲授书本知识外,还可从工程力学蕴涵的哲学思想、工程力学与其他各门学科的相关性、力学史及工程实例来授课,并充分把多媒体和板书有机的结合起来,这不仅有助于活跃课程氛围,还可以让学生变被动学习为主动学习,充分调动了学生学习的主观能动性,从而更有利于激发学生的思维和创新能力。

应用型地方高校土建专业结构力学教学探讨——以贵州工程应用技术学院为例

结构力学是土木工程的专业必修课,为适应国家地方本科高校向应用型转变的大战略,结合贵州工程应用技术学院土木工程专业的培养目标和学生的就业和生源情况,分别从优化教学内容和教学学时、改革教学方式、强化定性分析、开展应用型的结构力学竞赛以及差异化教学方面对结构力学教学提出了几点建议,以使结构力学教学更加适应贵州工程应用技术学院应用型人才的培养目标。

粉煤灰基地质聚合物煤矸石粗骨料混凝土建筑工程适用性研究

粉煤灰基地质聚合物煤矸石粗骨料混凝土是一种低碳排放、固体废弃物综合利用的绿色环保混凝土。综述了地质聚合物混凝土的性能与应用、煤矸石混凝土的性能与应用,在此基础上推测了粉煤灰基地质聚合物煤矸石粗骨料混凝土的基本性能,并针对性地提出了建筑工程中适宜应用的结构。综述表明,关于地质聚合物混凝土和煤矸石混凝土的研究主要包括配合比设计、构件力学性能和耐久性等,研究已相对较多,但关于工程应用仍然尚少;未见粉煤灰基地质聚合物煤矸石粗骨料混凝土的相关研究,需进行更多的关注,特别是在装配式钢筋桁架混凝土叠合板和轻型钢管混凝土柱中的适宜性应用研究。

微观负泊松比锚杆静力学特性及其工程应用研究

相比于传统的小变形锚杆支护材料,负泊松比锚杆/索材料具有大伸长量、高强高韧、高恒阻力、吸能等优异力学特性。在宏观负泊松比(NPR)锚杆/索研究和应用基础上,何满潮研发了新一代微观NPR钢材料和微观NPR锚杆。目前微观NPR钢材料的静力学特性研究较少,微观NPR锚杆在城市地下隧道工程的适用性有待于现场应用验证。通过室内静力拉伸试验对微观NPR钢的力学特性进行了研究,结果表明本批次微观NPR钢平均伸长率为34.68%;恒阻力值范围为203.9~240.7 kN;拉伸全过程表现为均匀拉伸变形;无屈服平台,破断时无明显颈缩现象。通过理论推导,建立了微观NPR锚杆在微静力拉伸条件下的弹塑性增量本构模型。以某路地铁站风道段为工程背景,介绍了微观NPR锚杆施工工艺,现场测试了极限拉拔力、伸长率及锚杆轴力等方面,结果表明,微观NPR锚杆具有高恒阻力及大伸长量等优势。在围岩大变形隧道开展了支护应用试验,验证了其具有良好的围岩大变形控制效果。

“十三五”矿业工程发展战略研究

随着"十二五"规划目标的实现,从能源贡献、研究贡献等方面,对矿业工程"十二五"发展现状进行了总结。根据"十三五"规划制定的新要求与目标,分析了以矿井建设、矿山压力与开采沉陷为代表的矿业工程各领域发展规律、发展态势、发展目标及实现途径,讨论了矿业工程面临的关键问题及未来优先发展领域的研究方向。同时,从硬件措施、人才队伍建设、相关政策措施保障等方面提出了实现"十三五"矿业工程发展战略的保障措施。相信在相关政策的保障下,矿业工程定能够取得更长远的发展,矿业工程领域从业人员定能够取得更辉煌的成就。

h型双排桩技术在临高层建筑基坑工程中的应用及分析

通过长沙中青广场深基坑支护工程实例,介绍了一套深基坑支护设计方案,解决了地基土中含水量多、基坑环境复杂、高承压水易产生流沙流泥现象、尤其是临近高层建筑基坑位移及沉降量难以控制的难题。该方案采用排桩+锚杆、敏感区域h型双排桩+锚杆组合的支护体系;止水帷幕采用"护坡桩+高压喷射注浆搅拌桩"的综合止水帷幕,有效的解决了以上难题。通过实际监测表明,基坑位移及高层建筑位移及沉降均满足规范及设计要求且止水效果良好。该方案的成功应用为富含地下水的基坑工程,特别是临近高层建筑、地处繁华地带的工程提供了一定的借鉴作用。

地下工程微观NPR锚杆钢静力拉伸及锚固抗剪力学特性

资源开采和地下空间建设逐渐向深部发展,给深部围岩支护体系带来了新的挑战,研发具有高强高韧、超强吸能、可施加高预紧力的围岩支护材料势在必行。基于此,自主研发了一种高强度、高延性,具有微观负泊松比效应的锚杆钢新材料,又称微观NPR(Negative Poisson’s Ratio)材料,这种材料可以被用于加工成锚杆、钢筋、锚索、钢带等多种类型的工程应用材料。重点针对微观NPR锚杆钢的锚固剪切力学特性进行实验研究,介绍了PR(Poisson’s Ratio)材料、宏观NPR结构和微观NPR材料的基本概念及研发历史;开展微观NPR锚杆钢和普通PR锚杆钢的静力拉伸及锚固剪切实验;对比分析微观NPR锚杆钢的破坏形态、拉伸力学性能以及锚固抗剪力学特性。实验结果表明,在静力拉伸条件下,相较于普通锚杆钢,微观NPR钢拉伸曲线无屈服平台,具有恒阻大变形的准理想弹塑性特征,大大提高了锚杆材料的强度和变形性能,且其拉伸过程中均匀变形,破断后基本无颈缩;在锚固剪切实验条件下,加锚节理岩体在剪切荷载作用下具有显著的延性破坏特征,有效改善了无锚固节理岩体脆性破坏现象,微观NPR锚杆钢所能提供的抗剪强度远高于普通锚杆钢,并且其承受横向剪切变形能力是普通锚杆钢的2.5倍以上。实验证明微观NPR锚杆钢能够很好的平衡金属材料高强度和高延性的矛盾,极大提升了锚杆钢抗拉、抗剪能力,从材料本质上实现了锚杆的大变形超强吸能特性。

土压平衡盾构长距离施工运输模型应用研究——以北京地铁新机场线一期工程为例

为解决土压平衡盾构隧道运输系统施工效率优选的问题,以北京地铁新机场线一期工程为背景,选取盾构渣土运输方式不同的两相邻盾构区间,建立土压平衡盾构施工物料及渣土运输模型,对有轨运输系统和有轨运输+皮带输送机(包括水平连续皮带输送机+垂直皮带输送机)组合系统(简称组合运输系统)2种运输方式进行对比分析。研究结果表明:1)运输距离小于600 m时,优先选用有轨运输系统;2)运输距离在600~1700 m时,2种盾构施工物料及渣土运输方式施工效率基本相同;3)运输距离大于1700 m时,宜选取组合运输系统。有轨运输系统相较组合运输系统现场施工连续性较差,实测掘进循环时间相比理论预测掘进循环时间偏大,且时间差值随运输距离逐渐增加;组合运输系统实测掘进循环时间相比理论预测掘进循环时间差值较小,在实际施工过程中更容易达到理想施工期望。

古建筑风化石质构件力学参数的确定方法

针对目前常规确定岩石力学参数的方法只能得出岩块的整体强度,不能反映古建筑石质构件风化层内力学参数逐渐变化,无法很好地满足石质古建筑稳定性、耐久性研究的不足,提出了综合运用现场穿透波CT测试、表面回弹测试和室内试验确定风化石质构件力学参数的方法。方法的实施主要包括:通过现场穿透波CT测试,获得纵波波速在石质构件深度剖面上的分布;现场选取与欲研究的石质构件类似的岩石做室内力学试验和波速测试,得出力学参数与波速的统计关系;上述两者结合得出力学参数在石质构件深度剖面上的分布,在此基础上分析风化层内力学参数随深度的变化关系;对不同风化分区代表性石构件进行风化深度研究和表面回弹测试,得出构件表面强度比与风化深度的关系。以义乌宋代古月桥为例,对其方法进行了系统的介绍,并对古月桥承载条石风化层内力学参数随深度的变化关系以及表面强度与风化深度的关系进行了研究。研究表明:义乌宋代古月桥承载条石风化层内的抗压强度比、弹性模量比随深度呈负指数关系变化;表面强度比与风化深度呈2次多项式关系。

基于矿业棕地的矿山公园工程设计研究

我国矿业棕地数量巨大,目前生态恢复的主要形式是建设矿山公园.工程实施中生态恢复、遗址保护、经济效益、休憩娱乐项目互相争地,生态恢复的比例被大量压缩,且难以量化分析.借用景观生态学斑块、廊道模式的分析模型推导出矿业棕地生态恢复的量化基准数据,使之成为规划设计不可突破的红线:作为生态物种栖息的林地面积不能小于1.5 km2;面积不足30 km2的场地应以造林为主;应保持场地边界的自然状态,增加形状指数且不得砌筑围墙;生态廊道宽度不应小于60 m;尾矿堆等污染源必须植被覆盖,缓冲带宽度不得小于最小允许值.这些可以成为工程设计的理论依据,切实保证基于矿业棕地的矿山公园成为名副其实的生态文明建设工程,防止造成掠夺性二次开发.

基于工程地质环境的沉陷区景观生态安全格局——以北京门头沟区东龙门为例

塑造良好的生态景观,是采煤沉陷区人居环境建设的重要内容。本文以北京门头沟区东龙门沉陷区为例,根据其特殊的地表沉陷状况,进行了工程地质环境区划;并在此基础上,针对东龙门具体区划的特点,提出了适应工程地质环境区划的景观生态安全格局构建策略。对改善矿区的生态环境具有重要的现实意义,为开拓沉陷区人居环境的景观设计思路提供了有益的借鉴。

《工程力学》教学改革探索

传统教学未充分认识到实践对力学理论建立的重要性,造成学生解决工程实际问题的能力不足。阐述了重视工程实例的《工程力学》教学改革内容,即优化教学内容体系、强化工程概念、重视教学方法改革、加强实验教学环节和完善考核方法。教学实践表明,上述教学改革探索具有可行性,取得了较好的效果。

爆破工程教学中材料动态力学性能实验及仿真实践

掌握岩石(体)在爆破动载作用下的动态力学响应是《爆破工程》课程的一项重要教学内容。由于土木或采矿类专业学生缺乏波动力学、岩石动力学等基础理论,采用讲授法讲解岩石动态力学特性的知识点时教学效果较差,影响后续的岩体破碎机理等内容的学习。为此,将岩石类材料的分离式霍普金森压杆实验(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)应用于《爆破工程》实践教学中,通过测定岩石动态压缩强度,观察试件破坏形态,引导学生理解岩石材料在不同应变率下的动态力学响应。运用有限元软件LS-DYNA对SHPB实验进行数值模拟,再现应力波传播和岩石破坏过程,达到动态冲击的演示功能。实践效果表明:这种教学方式使学生能够直观地感知应力波的传播过程,清晰地了解岩石动态破坏机理,掌握岩石类材料动态力学性能与应变率之间的关系,为进一步学习爆破工程理论奠定基础。

负泊松比锚杆/索力学特性及其工程应用

深部工程中岩体的复杂非线性力学行为认知与地质灾害的控制和预测,是矿山岩体力学界面临的主要挑战。具有负泊松比结构的负泊松比(negative Poisson’s ratio,NPR)锚杆具有拉不断、高恒阻力、理想弹塑性本构关系等超常特性,其恒阻力由NPR结构决定,与外载荷和岩体性质无关。NPR锚杆与岩体相互作用时,会改变岩体的力学行为,可实现岩体力学行为的降维与解耦分析;不仅可以对岩体大变形与冲击地压等地质灾害进行有效控制,同时可以通过小扰动控制的方式实现对岩体工程灾害发生机理的认知与预测,为解决深部岩体中复杂非线性问题开创了新的途径。本文介绍了NPR锚杆的静力与动力本构关系、NPR锚杆与岩体相互作用机理及其在冲击地压、滑坡等地质灾害控制与预测中的应用。

提高工程力学实验教学质量 培养学生创新能力

实验教学是训练技能、培养创新思维的重要手段,对培养学生综合分析问题和解决问题的能力,提高教学质量至关重要。根据创新人才的培养目标,结合中国矿业大学(北京)教学实际,通过做好课前讲解和课后总结,引导学生将实验结果与工程实际和现实生活相结合,增加设计性和综合性实验,借助大学生创新计划等多种方式,调动学生的学习积极性和参与性,进而提高教学效果,培养学生的创新能力。