注重基础、立足工程、强化实践、融入模拟、激励创新——材料力学教学改革探索

材料力学是机械类、土木类和力学类等工科类专业的核心课程,课程秉承“强基础、重实践、融模拟、促创新”的理念;构建“融工程、融前沿、融思政”的教学资源与内容,夯实学生的力学理论知识,培养学生利用力学理论解决实际工程问题的能力,同时帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观和职业观;将抽象的力学概念与三阶递进的课程实践融会贯通,培养学生的动手实践能力、探索精神和创新能力;将数值模拟技术引入课堂,初步培养学生利用数值模拟软件解决力学问题的能力。建立以传授知识为中心,以解决工程问题为导向,以创新实践为特点,以数值模拟软件为工具,以立德树人为根本的课堂。

泥石流模拟实验装置及虚拟仿真平台设计与应用

针对泥石流实验教学需求,该文设计了泥石流室内模拟实验装置用于模拟泥石流的启动、运移和堆积,基于数值模拟软件对实验数值建模和模拟分析,构建泥石流虚拟仿真平台。使用该实验平台对实际泥石流问题进行分析,验证了其实用性。该实验平台可用于地质工程专业学生的课程实验、课程设计、开放性创新实验和毕业设计,培养学生自主设计实验的创新能力和独立完成实验的动手能力。

新型农抗N2对采后柑橘的保鲜效果研究

【目的】研究新型抗真菌剂-农抗N2对柑橘采后保鲜效果的影响,以期为柑橘采后的防腐保鲜技术提供材料与理论参考。【方法】使用5.77 mg/L农抗N2对采摘后柑橘进行浸泡处理,晾干后使用聚乙烯薄膜进行单果包装,于25℃、相对湿度90%~95%条件下储存60 d,以无菌水浸泡的柑橘为阴性对照,以200 mg/L抑霉唑浸泡处理的柑橘为阳性对照,测定柑橘的腐烂率及失重率,可溶性固形物、可滴定酸、抗坏血酸以及酚类与黄酮类化合物含量,研究农抗N2对柑橘采后的保鲜效果。【结果】农抗N2处理后的柑橘,其失重率与腐烂率显著低于无菌水处理组(CK组),且与抑霉唑处理组无显著性差异;农抗N2处理后的柑橘,其果实可溶性固形物含量在贮存40 d后显著高于CK组;果实可滴定酸与抗坏血酸含量在60 d的贮存期内与CK组无显著性差异;柑橘果皮总酚与黄酮含量在储存50 d后显著高于阴性对照组。【结论】农抗N2能显著降低采后柑橘的失重率以及腐烂率,有效延长采后柑橘的货架期。此外,农抗N2在60 d的贮存期内能显著提高柑橘果实的可溶性固形物含量以及柑橘果皮的酚类与黄酮类化合物含量,有效维持柑橘果实的品质与营养价值。

基于改进遗传算法的Holt-Winters模型在采空沉陷预测中的应用

针对遗传算法存在的缺陷,提出了用小生境方法改进遗传算法。为了提高采空沉陷预测精度,借助Holt-Winters模型的预测功能,应用改进遗传算法求解和优化Holt-Winters模型组合参数,形成了改进遗传算法-Holt-Winters模型组合算法。将组合算法应用于长平高速公路采空区路段沉陷预测,计算表明:改进遗传算法弥补了传统遗传算法易早熟、局部寻优能力弱的缺陷;改进遗传算法-Holt-Winters模型组合算法克服了按梯度试算法搜索质量差和精度不高的缺点,输出稳定性好,预测结果相对误差在2%以内,预测精度显著提高;在采空沉陷中长期预测的相对误差小于0.79%,该算法可用于中长期采空沉陷预测。

泥石流动力过程及沿程侵蚀研究综述

研究泥石流的动力过程可以反演泥石流灾害的发生和发展过程,便于人们认识灾害的形成规律和特征。首先介绍了国内外泥石流动力模型,包括以Bingham模型、Bagnold膨胀流模型和库伦颗粒流模型为主的单流体模型和多流体模型,然后对泥石流动力过程数值模拟进行了梳理与分析,提出数值模拟中需要注意的问题,特别分析了泥石流沿程侵蚀作用在泥石流动力过程研究中的重要作用。最后,提出了泥石流动力过程研究存在的问题及发展方向。以期为泥石流动力过程的深入研究及防灾减灾提供一定的指导与借鉴。

基于OBE理念的地质工程专业实验教学探讨

应用型人才培养是我国高等教育的重要组成部分,随着国际工程教育认证的普及,应用型人才培养多以OBE理念为指导。地质工程专业是培养应用型人才的重要学科,专业实验教学是实践教学的重要环节,是训练学生解决工程问题能力的关键。为满足学生实验及运用实验解决问题的能力培养需求,对比分析了传统教学模式和OBE理念实验教学的区别及存在的问题,并探讨了OBE理念下实验教学改进方法。

关于地质工程专业本科生创新创业教育的几点思考

加强大学生创新创业教育是国家十三五对高等学校的重要举措,鼓励大学生创新创业对于缓解当前大学生就业压力有重要作用。本文总结了当前地质工程专业创新创业教育的制度,针对地质工程专业本科生创新创业教育的现状提出几点思考,并结合本科生实验和实践教学经验为进一步开展地质工程专业本科生创新创业教育提出一些建议。

基于物理模拟试验的火山泥石流运动特性研究

针对火山泥石流实验研究的空缺,基于对长白山火山泥石流的研究,研制了一种火山泥石流室内物理模拟实验装置。与国内外同类实验室相比,实验装置具有变坡幅度大、操作简便的特点。用该装置不仅可以进行实验测试泥石流体积浓度影响因素,还能重现泥石流暴发过程及特征,并以此为基础进行泥石流堆积范围实验。

青藏高原羌塘南部晚古生代地幔柱?——来自基性—超基性岩的地球化学证据

羌塘南部地区大面积出露基性—超基性火成岩。基性岩墙和玄武岩沿龙木错-双湖板块缝合带的南侧呈近东西向分布,大地构造位置位于冈瓦纳大陆北缘,分布范围西起国境线,东到双湖地区,总长约800km,形成时代集中在晚石炭世—早二叠世(284～318Ma),反映出岩浆的快速侵位-喷溢的过程。基性岩墙和玄武岩主要为碱性系列岩石,少数为亚碱性系列,Ti和Fe的含量均比较高,Mg#比较低,表明它们都是原始岩浆经不同程度分异结晶后的残余熔体。基性岩墙和玄武岩的稀土元素、微量元素、形成环境等均与板内玄武岩或典型的地幔柱成因玄武岩具有相似的特点。另外,苦橄质岩石多与基性岩墙和玄武岩一起产出,主要为单斜辉石橄榄岩和二辉橄榄岩,矿物成分贫挥发性组分,主量、稀土和微量元素的特点反映出其很可能代表了地幔柱原始岩浆结晶的产物而非岩浆捕获体,而且其源区很可能为石榴子石二辉橄榄岩。由此,初步认为羌塘南部基性岩墙和玄武岩为地幔柱的头部减压熔融的产物,而苦橄质岩石为地幔柱尾柱通道熔融的产物。

基于简化Newmark模型的长白山天池火山诱发崩塌滑坡危险性评价

火山喷发过程所伴生的地震活动会诱发大量的崩塌滑坡次生灾害,其所造成的人员财产损失甚至超过火山活动本身。2002年以来长白山天池火山区地震活动的异常,表明火山深部的岩浆正在发生变化,天池火山存在喷发的危险。地震崩塌滑坡的危险性区划是降低生命财产损失的有效手段。将火山伴生地震作为崩塌滑坡灾害的诱发因素并据此设置地震参数,利用简化的Newmark累积位移模型,考虑地形因素对地震的放大效应,对长白山地区天池火山喷发下次生崩塌、滑坡灾害的危险性进行评价。通过探讨不同地震震级下的危险性分区结果,认为不同地震参数的设置对危险性分区结果没有影响。将研究区划分为极高、高、中等、低、极低等5个危险等级,其中,极高危险区主要分布在3个区域:以天池口为中心,40km为半径的范围内;沿江乡—两江镇—松江镇条带区域;长白县境内鸭绿江沿岸区域。

基于改进型拉开档次法的泥石流危险度评价实例

泥石流危险度评价是泥石流研究的热点和难点问题。运用极大不相关法剔除泥石流危险度评价中提供信息重叠过多的因子,并应用主观赋权的序关系分析法(G1法)对客观赋权的拉开档次法进行改进,从而获得了一种新的泥石流危险度评价方法。以吉林省和龙市地质灾害调查与区划中的10条泥石流危险度评价实例进行验证并与传统方法对比,结果表明:该方法操作简便,其中4条处于分级点附近的泥石流危险度比传统方法高出一个等级,改进型拉开档次法能体现出传统评价方法中同级别泥石流危险度的差异性,评价结果与实际情况吻合得更好。结论虽然偏于安全,但能为有针对地开展泥石流灾害防治工作提供更科学的指导,可为泥石流危险度评价提供一种新的评价方法。

基于粒子群优化BP神经网络的巷道位移反分析

以某煤矿资料为基础,确定出岩体物理力学参数水平,并设计正交试验表。根据巷道边界条件建立几何模型,通过有限元法计算得出的位移值建立起PSO-BP神经网络学习样本,从而得到矿山巷道位移反分析预测岩体物理力学参数模型。研究结果表明:实测位移量与由预测参数计算位移量间的最大误差为3.27%,通过实测位移值反分析求得的岩体物理力学参数值可信,PSO-BP神经网络应用于矿山巷道位移反分析是可行的。

基于可靠度的边坡稳定性影响因素

基于可靠度理论,用Janbu Simplified法、Ordinary法、Spencer法、Morgenstern-Price法和BishopSimplified法5种极限平衡方法对集安市某金矿矿区设计尾矿坝边坡可靠性做了分析,综合考虑影响计算边坡可靠性的各个因素,设计了蒙特卡洛法模拟次数分别为500、1 000、2 500、5 000、10 000和20 000等6种计算工况,岩土参数的概率分布函数为对数正态分布、正态分布、贝塔分布、三角形分布、均匀分布和指数分布6种情况,岩土参数的相关系数为-1.0～1.0按0.1等幅变化的21种情况,水平地震加速度为0～0.1 g按0.02 g等幅递增加载的5种情况,降雨量从10 mm/d到50 mm/d,5 mm/d等幅变化的9种情况。研究发现:参数服从不同概率分布函数下,在各个计算方法下得到的安全系数和破坏概率均具有显著的差异;岩土参数间的相关性对安全系数的影响较小,但对破坏概率的计算会产生较大的误差;地震加速度对计算结果的影响较大;随着降雨量的增大,安全系数曲线迅速降低,呈近线性递减,而破坏概率曲线先平缓后陡升,呈非线性关系。

泥石流输沙体积浓度实验及预测

以长白山二道白河地区火山泥石流堆积体为研究对象,搭建了泥石流室内水槽模拟实验装置,探讨了泥石流输沙体积浓度随水槽床面坡度的变化情况。实验结果表明,泥石流输沙体积浓度曲线随着床面坡度的增加呈上凸状,并逐渐趋于平缓。并与现有的计算模式进行对比,得出即使在只考虑单因素条件下,也存在经验系数不唯一的问题。在实验的基础上提出了应用广义回归神经网络(GRNN)模型预测泥石流输沙体积浓度的方法,应用结果表明其预测的平均误差仅为2.22%。

高等院校实验室管理现状浅析

高等院校的实验室是开展教学工作的基础之一,是衡量学校教学质量、科研创新的重要保障,为国家培养栋梁之才的摇篮。该文结合当今高等院校实际情况,详细分析高校实验室管理现状,阐述存在的问题根源之所在,并针对存在的问题提出了相应的改革机制,建立完善的高等院校实验室管理体系,实现实验室的管理创新,推动高校教育的协调发展。

《工程岩土学》实践教学体系的优化改革与探索

重点课程的实践教学一直是本科教学体系中非常重要的一项内容。针对学校地质工程专业和土木工程专业的专业基础课《工程岩土学》,结合自身教学经验及与优秀教师探讨,提出对课程进行实践教学改革,从教学现状、理论教学方法和手段的改革,实验实践教学改革和完善考核机制等层面入手,提高本科教学质量,实现良好的教学效果。

工程素养与创新能力培养导向下的“材料力学”教学改革与实践

工程实践能力与创新能力的培养是高等工程教育质量的关键。“材料力学”作为工科类重要的专业基础课,过往的课堂教学逻辑不能适应新型人才培养要求,教学改革势在必行。扭转传授知识为主的传统教学,探索“设计与实践结合”“理论与工程结合”的教学改革新方向。

发酵乳杆菌C6全细胞催化剂的制备及产D-塔格糖催化条件优化

以L-阿拉伯糖异构酶产生菌发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)C6为全细胞催化剂,对其发酵制备工艺以及生物转化D-塔格糖的催化反应条件和细胞透性化学处理方式进行优化。结果表明,菌株C6以最优培养基配方(葡萄糖10 g/L,酵母浸粉20 g/L,蛋白胨20 g/L,无水乙酸钠10 g/L,MgSO_(4)·7H_(2)O 0.4 g/L,MnSO_(4)·2H_(2)O 0.05 g/L,K_(2)HPO_(4)0.4 g/L,L-阿拉伯糖3 g/L,ZnSO_(4)·7H_(2)O 0.04 g/L,生物素100μg/L,焦磷酸硫胺素400μg/L)在最优发酵条件(发酵温度37℃、初始pH值7.5、装液量70 mL/150 mL、接种量1%)下培养24 h,生物量(OD_(600 nm)值=1.25)和L-阿拉伯糖异构酶酶活(107.81 U/mL)较优化前分别提高了92.31%和116.44%;全细胞催化剂在优化的催化反应条件(反应温度60℃、反应pH值7.5、Mn^(2+)10 mmol/L、底物浓度0.5 mol/L、底物加入体积2 mL,反应时间24 h)及细胞透性处理(20%丙酮处理60 min)方式下,D-塔格糖产率达45.07%。

地质工程专业的《地质学基础》课程教学探讨

以"地质学基础"课程角色及地质工程专业特征为基础,分析并给出了地质工程专业需拓展"地质学基础"教学内容的实例,进而对地质工程专业"地质学基础"课程的理论和实验教学进行了一些探讨,能够为相关专业开展该课程教学提供参考。

基于信息量的长白山地区泥石流易发性评价

长白山地区泥石流较发育,选取高程、坡度、坡向、年降水、年蒸发、泥石流点密度、人口密度、构造作用、河流作用、地层岩性、地下水类型、地貌类型、土地利用13个影响因素,以研究区110个泥石流点为样本数据,连续型指标依据各个因素分级状态下泥石流比例曲线和信息量曲线的突变点为等级划分临界值,离散型变量根据已有分类分级,建立了长白山地区泥石流易发性指标评价体系。基于信息量模型和GIS平台的栅格数据,计算各个因素分级状态下的信息量,采用自然断点法将易发性等级分为5级。结果表明:泥石流高易发区主要为地层岩性较差、靠近河流和断层的区域,土地利用类型为农业用地和居住使用地,较高易发区和高易发区占总研究区面积的19%,大部分地区较安全。采用曲线下面积即AUC值作为易发性精度验证结果,AUC值为93%,表明评价结果可靠。