面向非岩土工程专业学生的《土力学》微课程教学探索——以“地基整体剪切破坏”为例

随着工程教育的不断发展,《土力学》作为岩土工程领域的重要专业基础课程,越来越多地在非岩土工程专业开设。然而,《土力学》的理论性较强,对非岩土工程专业学生来说很多知识点概念较为抽象、难以理解。因此,有必要进一步探索新的教学手段,提升教学质量。基于新工科教育背景,本文以《土力学》中“地基整体剪切破坏”课程内容为例,基于微课程的教学模式,提出采用案例分析、AI生成动画等手段,将抽象的理论知识讲解转化为更具视觉冲击力和直观性的教学形式。通过此类通俗易懂的教学方式帮助学生更好地理解基础概念,结合问题式和案例式讲授模式,提高非岩土工程专业学生的学习兴趣和实际应用能力。同时,结合课程思政理念,培养学生的责任意识、爱国意识和工匠精神,使其在掌握专业知识的同时,树立正确的价值观和社会责任感。

饱和高岭土的部分排水剪切应力-应变特性

为模拟实际工程中土体经常受到的固结和剪切同时作用(即部分排水剪切条件),基于三轴压缩试验方法,采用不同的轴向应变速率加载,并在剪切过程中始终打开排水阀的方式,开展了重塑饱和高岭土试样的部分排水剪切试验,分析了其在体变和孔压共同作用下的应力-应变特性。试验结果表明:部分排水剪切条件下所引起的孔压随着轴向应变位移加载速率的增加而增加,而抗剪强度却随着轴向应变位移加载速率的增加而减小,临界状态线并不依赖于剪切过程中的加载速率和排水条件。研究成果可为考虑部分排水剪切条件下地基稳定性分析方法的构建提供依据。

自由落体球形贯入仪水下贯入软土过程分析

自由落体贯入仪(Free-Fall Penetrometer, FFP)已经广泛应用于海洋原位勘察中。近些年,发展出了一款无轴杆的自由落体球形贯入仪,理想球形外观使其相较于其他形状的贯入仪在强度测试方面更具优势。由于贯入仪是依靠在水中自由下落获得的动能贯入土体,所以需要足够的初始贯入速度来保证其在软土中能够达到预期的贯入深度。基于牛顿第二定律来建立球体在水中和土中的运动方程,将在球体水中由静止自由下落和贯入软土过程看作初值问题,给出了求解下落位移、速度和线性加速度的算法;分析了球体直径和密度对其在水中极限速度和土中贯入深度的影响;根据现场水深条件和海床强度测试深度要求,可以利用给出的模型和算法快速地对所需要的贯入仪直径和密度进行预设计。

轻质橡胶颗粒-砂混合土的压缩性试验研究

通过单向压缩试验,研究了橡胶颗粒-砂混合土中橡胶颗粒的压缩性以及不同橡胶掺量混合土的压缩性.为确定混合土中橡胶颗粒自身的压缩性,配制了与橡胶颗粒同级配的纯砂试样,将纯橡胶试样压缩量减去纯砂试样压缩量,得到了混合土中橡胶颗粒自身的压缩量.同时,依据混合土中橡胶颗粒和砂颗粒各自的压缩曲线,考虑混合土的压缩量等于橡胶颗粒自身压缩量与孔隙减小量之和,采用更为合理的体积分数来表达橡胶颗粒的掺量,建立了一种混合土的压缩模型,并与试验结果进行了对比验证.结合模型和试验结果发现,橡胶颗粒掺量的界限质量分数为20%,工程应用中不应超过此临界值.