采空塌陷区隧道病害机理与防控研究现状与展望

我国是煤炭生产大国,煤炭开采造成了大量采空塌陷。随着公路铁路网不断加密,在山西等采煤大省,越来越多的交通隧道不得不穿越煤矿采空塌陷区。采空塌陷区岩层破坏剧烈、变形量大且持续时间长,是隧道工程建设与运营的重大安全隐患,系统研究采空塌陷区隧道灾变机理与防控技术是隧道工程建设与运营安全的重要保障。通过分析文献报道的工程案例,总结了采空塌陷区隧道的主要病害类型及其灾变机理,回顾了塌陷区采动岩体长期变形预测方法与隧道灾变预测方法,介绍了塌陷区采动岩体变形控制方法与穿越采空区隧道围岩处治方法。在此基础上,分析了采空塌陷区隧道灾变与防控技术研究中存在的突出问题,并对亟待研究的方向进行了展望。

自然美育课程实践的路径探索——以“北戴河地质认识实习”课程为例

自然美育是美育工作体系的重要内容,积极拥抱自然美育思想,对引发美育教学方式的创新、全面加强高校美育教学工作有着重要意义。“北戴河地质认识实习”是中国地质大学(北京)为了配合本科生修完“地球科学概论”课程之后而设立的野外实践性课程,是创新型地学人才培养的必修环节。笔者通过深入研究人与自然和谐共生下的自然美育发展路径,结合我校野外地质实习特色,将自然审美教育与野外实习学习相融合,共同掀起打造人与自然和谐共生格局的新局面,为实现这一伟大愿景注入崭新动力。

深度融合课程思政的高等岩体力学课程教学模式探究

在专业课教学中融入思政元素是当前我国高校开展思想政治教育的重要手段,也是实现“三全育人”目标的重要举措。为此,高等岩体力学课程教学团队通过深挖课程中蕴含的思政元素,提出了深度融合课程思政的教学模式,取得了良好的教学效果。

基于三维地质建模的复杂构造岩体六面体网格剖分方法

提出将三维地质建模技术与岩土工程数值模拟相结合,发挥三维地质建模在刻画地质实际上的优势,为数值模拟提供尽可能准确的地质模型;借鉴基于剖面的建模技术,形成了适合于六面体剖分的三维地质建模方法;在此基础上,利用多重映射网格,实现了复杂构造岩体六面体网格剖分;将该技术应用到杨村煤矿西淝河左堤下采煤可行性分析研究中,取得了较好的效果。

新工科背景下中国香港大学土木工程课程设计的思考

随着高等院校工程学科教育教学改革的深入发展,工程学科教育正迎来交叉融合与升级改造的关键时期。在此“新工科”背景下,以作者担任多年助教的《岩土工程理论与技术》课程为例,详细分析中国香港大学土木工程系本科生专业课教学内容与授课模式,深入探讨内地高校土木工程专业课程设计的借鉴与改良思路,为培养具有科学责任感的多元化创新型工程人才提供参考。

非连续型非褶皱岩体三维可视化构模技术及应用

根据工程岩体的几何特征,从三维可视化构模的角度上,将工程岩体分为:连续型非褶皱岩体、非连续型非褶皱岩体与褶皱岩体三大类型。提出了适合于非连续型非褶皱岩体三维可视化构模模型,构造了相应的数据结构,开发了表面构模技术用于这类岩体的构模。在此基础上,利用OpenGL技术,在VC++环境下研制了可视化构模系统。利用该系统建立了某岩土工程研究区域的岩体三维可视化模型。

岩体结构三维构模技术及其可视化系统研制

根据岩体的构造特征 ,将岩体内部划分成两大类四种基本类型的构造单元 ,即连续型非褶皱岩体、断裂型非褶皱岩体、褶皱型岩体、侵入型岩体 ,并建立相应的空间数据模型。利用柱体构模、表面构模、单轮廓断面构模、多轮廓断面构模技术分别进行这四种类型岩体的三维构模。在此基础上 ,开发岩体结构三维可视化构模系统。

基于GIS的地热资源与环境管理信息系统的研制

如何实现地热资源的可持续开发与利用,保证资源与环境协同发展,已经成为一个亟待解决的问题。将GIS与地热工程分析相结合,借助信息技术,建立了地热资源与环境管理信息系统。这一系统的特点就是以长观数据与地热工程分析结果作为数据源,将信息化管理和科学决策结合在一起,实现集信息管理、资源评价与科学决策为一体的信息系统。

褶皱岩体三维可视化构模技术及其工程应用

为解决由于褶皱岩体的边界面可能是非单值曲面给三维构模带来的困难,根据褶皱岩体的几何特征,提出了适合于褶皱岩体构模的数据模型,建造了面向对象的数据结构,开发了断面构模技术与三维可视化构模系统,并利用该系统建立了抚顺西露天矿北帮边坡岩体三维可视化模型。

适于岩体结构三维建模的非连续地层界面整体重构

在岩体结构三维建模中,利用分区块方法重构被复杂断层系统切割的非连续地层界面时,插值与裁剪计算量巨大、过程烦琐,且无法反映断层两侧地层的相关性。针对该问题,提出了一种非连续地层界面整体重构方法。首先在不考虑断层影响的条件下进行整体插值形成初始地层界面,并根据断层信息形成断层面;然后求出所有断层面与初始地层界面的交线,并以这些交线作为约束,重新进行剖分与插值形成原始地层界面;再利用局部迭代求交计算实际断层交线;最后通过比较法确定断层影响范围,利用离散光滑插值方法(DSI)进行局部调值,实现非连续地层界面的整体重构。

层状岩体三维构模方法与空间数据模型

岩体的结构特征是决定工程稳定性的重要因素.对岩体结构特征的刻画,已成为工程稳定性分析中不可缺少的手段与依据.根据岩体的结构特征,从三维构模的角度上,将层状岩体划分成连续型非褶皱岩体、断裂型非褶皱岩体与褶皱型岩体3种基本类型的结构单元.在此基础上,形成分别适用于3种类型结构单元的柱体构模方法、表面构模方法与断面构模方法;对应3种基本结构单元,建立3种空间数据模型,即:柱体模型、TIN面模型与断面模型.并通过模型实例验证了构模方法与空间数据模型的可行性.

三维无缝工程地质建模系统的研制

在边界表示法的基础上,提出了无缝工程地质模型的概念,实现了基于模型线框架的无缝工程地质建模方法,研制了无缝建模系统(ROCKModel)。该系统包括3个部分:原始数据转换工具、实体建模工具与辅助工具,涉及剖分、插值、曲面求交等8个基本功能模块。在基本功能模块的基础上,提出并实现了形态复杂曲面的创建、构建模型线框架、界面编辑与重构、块体搜索、岩体质量三维分级等关键技术。该系统能够实现复杂地质对象与工程对象的无缝建模与可视化,并为数值模拟软件直接提供几何模型。

岩体结构三维无缝建模与四面体优化剖分

复杂地质特征给数值模拟的建模工作带来很大困难,针对该问题,提出并实现了岩体结构三维无缝建模方法。将直接法拓展到四面体网格剖分中,实现了基于岩体结构无缝模型的四面体优化剖分方法,从而为数值模拟提供既符合地质实际,又有较高网格质量的计算模型。利用该方法建立了某拱坝坝肩岩体三维地质模型,并进行四面体优化剖分。

适于数值模拟的三维工程地质建模方法

数值模拟已成为工程地质、岩土工程领域的重要工具,然而目前该技术还普遍存在定性效果好而定量程度偏低的弱点。计算模型难以真实地反映复杂的地质实际与工程实际是影响计算结果可靠性的重要原因之一。为了提高数值模拟中地质建模的效率与可靠性,在边界表示法的基础上,提出了一种适合于数值模拟的三维工程地质建模方法。该方法先构建模型的统一线框架,线框架由若干简单弧组成。以线框架为约束,对原始界面进行编辑与重构,保证界面之间的无缝连接。利用块体搜索方法形成若干由编辑后的界面围成的块体,组成无缝模型。通过界面的复制与平移,解决超薄层块体问题。对于超小夹角块体,将交线两侧的三角形单元适当地绕交线旋转,增大夹角,以提高网格质量。利用网格前沿方法将无缝模型剖分成四面体网格,并结合岩体质量分级,形成适合于数值模拟的计算模型。在某水电工程的坝基稳定性分析项目中,利用该方法为FLAC3D建立了计算模型。

基于类三棱柱的连续型地质体三维构模方法

空间数据模型是地质体三雏构模的关键,根据地质体的几何特征,建立了适用于连续型地质体的数据模型,构造了三棱柱类,提出了相应的数据概化方法,开发了柱体构模技术和地质体三雏可视化构模系统。利用该系统,建立了某人工围湖工程的三维可视化模型,验证了构模技术的适用性。

以学生为中心的“岩体力学”混合式课程教学模式设计

传统的以教师为中心的讲授式教学模式存在学生学习积极性不高、运用知识解决具体问题的能力低、教学目标难以达成等问题。本文以"岩体力学"的课程教学为例,根据课程的特点,将教学内容划分成理论分析型、野外实践型、实验分析型与综合应用型。针对不同类型的教学内容,采用在线学习、课堂研讨、野外实践、实操试验中的一种或多种不同教学模式组织教学内容,形成以学生为中心的课程混合式教学模式。

适应土木工程专业认证的培养方案与课程改革

总结了全国高等学校土木工程专业教育评估委员会制订的评估标准与指标体系的特点,结合对中国地质大学(北京)土木工程专业的现状,提出了适应土木工程教育专业认证的培养方案与课程体系改革措施。

面向中外合作办学项目的本科人才培养模式探索——以中国地质大学(北京)为例

高等教育国际化成为当前各国发展高等教育的重要内容与发展方向。中外合作办学是高校加快和扩大新时代教育对外开放的重要途径。本文分析了我国当前中外合作办学项目的现状与未来发展趋势,并以中国地质大学(北京)与美国科罗拉多矿业学院的地质工程本科教育合作项目为例,围绕培养国际化创新型人才这一目标,提出了面向中外合作项目的“3+1”地质工程专业本科人才培养模式,并从培养目标、课程设置和评价方式等方面对地质工程本科专业的建设方案进行了阐述和分析,以期不断提升中外合作办学项目的质量与水平。

土木工程专业创新型人才培养模式改革与探索

培养土木工程专业创新型人才是新时代的迫切需求。为此进行培养模式的改革与探索,构建了'厚基础、宽口径、广视野、重实践'的课程体系,建立了以知识导向式、专题导向式、任务导向式为主的多元化教学模式,形成了分阶段多元化考核模式,创造了创新人才培养环境与条件。

深基坑支护桩的离散元分析

研究了利用静态松弛离散单元法计算深基坑支护桩上的土压力分布情况．