面向土木工程硕士研究生的“机器学习理论”课程教学探索与实践

土木工程行业正处于历史的转折点,面临转型升级的紧迫需求,智能建造在其中起到核心的驱动作用。在此背景下,将计算机科学课程融入土木工程硕士研究生教育体系势在必行。机器学习是人工智能中最重要的技术之一。机器学习的教学不仅要传授知识,更要培育具备坚实理论基础、较强实践能力、深厚跨学科专业素养的硕士研究生,以适应新时代的需求。这是值得每一位土木工程领域教师深思的议题。教师应探讨机器学习课程内容与土木工程专业知识背景之间的融合,从课程设计和人才培养的视角,探索面向土木工程专业研究生的“机器学习理论”课程内容安排。

新工科背景下土木工程专业人才创新创业教育新模式研究

深圳近四十年高速发展的事实已经表明,专业人才的创新创业是推动社会经济发展的生力军,是年轻人解决就业的大容池,是推动新兴产业高质量发展的内驱力。传统的创新创业教育整体方案存在着学科专业针对性不强、教育课程设计欠合理、创新创业教育专业程度不足等问题,难以符合时代对新工科背景下土木工程专业人才创新创业需求。该文针对工科学生特点,将个人表达能力,商业风险管控等其他与创业紧密相关的能力建设加入到创新创业教育的课程中来,提出建立一套包含“个人能力建设”“专业技能培养”及“标杆企业赋能”三者有机结合的创新创业课程新系统,以期最终形成以学科专业为基础,以解决工程痛点和社会需求为导向的土木工程学科创新创业教育的新思路。

关于土木工程材料课程混合式教学的几点思考与实践

以土木工程材料课程为例,分析线上线下教学特点,针对土木工程材料课程线下教学存在的问题,提出利用线上资源,增加课程训练频次和训练方式,辅助学生对课堂知识的掌握;通过线下实操与虚拟试验的对比,促进学生对试验技能的精细化掌握,巩固试验效果;实现课堂线下授课与APP自学的结合,培养学生在庞杂的知识系统中建立逻辑的技能,拓展课程容量。所提出措施的有效性在实际课堂中进行验证。设计手段的实施能够有效解决线下教学痛点,有效活化教学资源,丰富教学手段,助力符合OBE工程教育理念应用型人才的培养。

土木工程智能结构健康监测应用综述

在土木工程行业转型的背景下,智能技术为土木工程结构健康监测(SHM)领域的创新和发展带来了新的技术手段和工具,进而拓宽了土木工程SHM系统各个方面的研究领域。系统地梳理了当前土木工程SHM领域智能技术应用的研究现状,涵盖了计算机视觉、机器学习、智能机器人及无人机等方面。在综述现有研究成果的基础上,对未来智能技术在土木工程SHM领域的发展趋势和前景进行了展望,并深入探讨了土木工程SHM与智能学科融合所带来的创新与挑战。

基于真问题驱动的城市轨道交通学科研究生培养模式

[目的]城市轨道交通系统作为城市交通的重要组成部分,与人们出行和城市发展紧密相关。城市化进程的不断加快和人们对出行效率的不断追求,对城市轨道交通领域的人才培养提出了更高的要求。目前城市轨道交通学科研究生的培养模式存在与产业需求脱节、选题脱离实际需求、产学融合度低等问题,不仅制约了学生的全面发展和专业素养的提升,也将影响城市轨道交通领域技术的创新和发展,需对城市轨道交通学科研究生创新培养模式进行研究。[方法]对真问题驱动培养模式的特点进行分析,结合城市轨道交通学科研究生培养模式的现状及问题,以中国城市轨道交通科技创新创业大赛为例,提出了一种真实问题驱动的研究生培养创新模式。[结果及结论]在引入真实问题情境后,学生能够深度参与实际项目,并进一步与企业合作,从而培养其实践能力和创新精神。真问题驱动的城市轨道交通学科研究生培养模式能够激发学生的学习兴趣和实践动力,锻炼学生创新思维,并提升学生解决实际问题以及创新思维方面的能力。

超大基坑施工变形风险预控技术研究——以深圳某枢纽工程为例

深州市某综合交通枢纽14号线基坑为密贴运营地铁7号线车站的异形深大基坑,施工风险大。首先建立三维有限元分析,明确了基坑和运营车站围护结构变形较大、存在安全风险的位置为运营7号线车站靠近14号线基坑侧的地下连续墙,以及14、24号线基坑交汇处阳角位置的14号线基坑地下连续墙,应作为现场监测重点区域;结合传统监测和视频识别等自动化监测手段,对风险位置的围护结构变形进行详细监测和评估,视频识别监测结果表明,地下二层开挖引起地下一层围护结构整体变形小于2 mm,基坑结构处于安全状态。通过建立现场监测和风险预案体系,保证了基坑施工过程风险可控。

“双区”建设背景下学科发展路径探析--以土木工程学科为例

在“双区”建设大背景下,深圳市高等教育面临机遇与挑战并存。作为与特区共同成长的地方高校,学科发展顶层设计既要结合区域社会经济发展需求,还须契合有中国特色的社会主义高等教育内在发展逻辑。土木工程学科立足“双区”,紧密围绕新工科、新基建,结合绿色低碳、智能建造行业新趋势,开展滨海韧性大型城市基础设施建设,推动新工艺、新技术落地到现实生产,促进产教融合,为粤港澳大湾区社会、经济发展筑建人才蓄水池,探索具有创新性、可推广性的土木工程学科发展路径。

轨道交通声屏障多参数预测模型及降噪性能研究

为研究轨道交通声屏障的声学性能影响因素及规律,对高架双线箱梁桥上安装有直立插板式声屏障的路段进行现场声压测试并进行数值模拟研究。采用声-固多物理场耦合方法建立包括考虑列车多噪声源分布、列车-声屏障多重反射、开孔前板-多孔吸声材料-后板3层夹芯板等多参数的声屏障声学性能预测模型,在与实测结果对比分析验证数值模拟结果准确性的基础上,进一步系统分析声屏障几何参数以及采用不同顶部形式声屏障的插入损失、声场变化、场点频谱特性问题。研究结果表明:通过与试验结果对比分析,多参数预测模型能够准确地模拟声屏障后的声场分布情况;直立插板式声屏障高度每增加0.5 m,插入损失提高约0.72 dB,厚度对插入损失的影响与高度相似但较为平缓,每增加0.02 m插入损失提高约0.51 dB;相较于以直立式声屏障的降噪性能为基准,其顶部为Y形的声屏障结构对插入损失的提升最好,平均插入损失提高0.77~1.17 dB。研究成果可为进一步改良声屏障降噪性能提供参考。

土木工程能源开发复合型人才培养的课程改革思考

随着土木工程行业近几十年的快速发展,大规模建设已基本饱和,土木工程专业出现了生源少、就业难等诸多瓶颈,未来如何发展已成为高校必须重视的问题。文章梳理了土木工程和采矿工程专业的发展现状,指出了两个专业在基础学科、工程技术及行业发展上的关联,探讨了构建“土木+矿业”复合型人才课程体系的学科基础与优势,分析了当前土木+能源开发课程融合难、实践教学协调难、师资缺乏跨专业人才等问题,提出了优化课程框架、共建实践基地等解决思路。

强调实践教学环节的工科专业实验教学改革——以土木工程测量课程为例

根据“卓越工程师教育培养计划”的目标和宗旨,结合普通高等教育工科专业课程强调实践教学环节的学习特点,以土木工程测量课程为例,分析了目前该门课程实践教学环节中普遍存在的一些问题,针对问题从改革理论教学方式、指导实验教学、编制实验报告、调整实验项目、增加实践考核内容和比重等方面提出课堂实验教学改革措施,以满足现代工程领域对综合性人才培养的需求,也为工科专业类似课程的教学改革提供思路和参考.

机器学习方法在盾构隧道工程中的应用研究现状与展望

随着盾构隧道工程信息化水平的提升,隧道掘进设备作业过程监测技术日益完善,记录的工程数据蕴含了掘进设备内部信息及其与外部地层的相互作用关系。机器学习因其数据分析能力强,无需先验的理论公式和专家知识,相较于传统的建模统计分析方法具有更大的应用空间。通过机器学习方法对收集的信息与数据进行深度挖掘并分析其内在联系,有助于提升盾构隧道工程建设的效率和安全保障水平。简述机器学习方法的基本原理,总结和分析机器学习方法在盾构工程中的应用研究状况,综述基于机器学习的盾构设备状态分析、盾构设备性能预测、围岩参数反演、地表变形预测和隧道病害诊断等5个方面的进展,并分析当前研究的不足。最后,分析盾构隧道工程向智能化方向发展需重点攻克的难题。

土木工程专业实践教学环节思政育人实践

长期以来,我国高校教学实验建设及教学课程内容的主要目标侧重于专业理论知识传授和实验技能训练,思想政治教育功能严重弱化和不足。思政育人应该体现在教育中的方方面面,提高实践教学课程思政,是增强思政育人建设的必然要求。在实验室建设管理中把思政育人思想贯穿全程,在实践课程教学中把思政元素融为一体,通过潜移默化、思政亲和力价值提升,在实验室内外切实提高思政育人效果。

明挖地铁车站建设期温室气体排放研究——以深圳市城市轨道交通12号线某车站为例

为合理量化明挖地铁车站建设期温室气体(GHG)排放强度及水平,基于LCA方法,开展明挖地铁车站建设期GHG排放评价工作,建立明挖车站建设期GHG排放核算公式,并结合实际工程数据进行GHG排放强度与水平的定量化分析。研究结果表明:案例明挖地铁车站建设期的GHG排放总量为47718.61 tCO_(2)e。其中,建材生产、运输和施工阶段分别占比88.91%、3.92%和7.12%;明挖地铁车站建设期的GHG排放强度为335.52 tCO_(2)e/100 m^(2)。研究结果可为促进城市交通运输领域的绿色低碳转型提供理论基础。

深圳市工程渣土产生特性及其优化管理特征研究

阐明了深圳市工程渣土的产生来源、数量、类别及流向特征等;并通过对比不同综合利用与消纳处置模式,提出了系统解决工程渣土问题的管理优化方案。研究结果可为“无废城市”试点建设中建筑废弃物优化管理提供决策依据,也可为其他城市工程渣土环境无害化管理、综合利用和消纳处置提供模式参考。

大型交通枢纽地下V型柱体系转换变形监测分析--以黄木岗综合交通枢纽工程为例

为控制黄木岗综合交通枢纽大倾角V型柱—临时柱转换过程中的结构变形和开裂风险,提出分批转换和分级加卸载的体系转换方法,并采用测量机器人和机器视觉技术对临时柱柱顶、V型柱柱顶和型钢梁跨中位移进行自动化监测和预警。监测结果表明:1)测量机器人和机器视觉监测结果吻合良好,分级加载至临时柱柱顶钢垫块脱开时,临时柱柱顶位移均小于设计给出的3 mm控制值,第3级卸载(总卸载量45%)后临时柱柱顶沉降达到最大沉降量的86%;2)体系转换的影响范围主要为当前跨和相邻跨共3跨范围,型钢梁最大挠度约30.0 mm,小于规范允许值64.0 mm;3)加载阶段框架北侧先于南侧产生向上位移,但22轴南侧V型柱产生最大沉降-3.5 mm,结构产生明显的非对称响应。转换过程结构整体处于安全状态。

市场主导城市更新的空间差异及政府因素影响——以深圳市城中村改造为例

随着我国城市更新实践的持续推进,市场力量逐渐成为进一步促进城市更新和发展的重要驱动力。在深圳市城市更新单元制度下,应用空间分析及多元线性回归,探索市场主导城中村改造的空间差异,并定量分析了政府因素的影响。结果表明:①深圳市城中村改造主要沿西南-东北方向分布,在城市边缘区域的分布较少;②规划城市中心、交通路线、密度分区及强区放权政策使城中村改造聚集在未来交通可达性、开发建设密度较高的城市核心发展地段;③强区放权改革进一步使得不同行政区城中村改造发展呈现显著的空间差异。基于此,对市场主导型城市更新的空间差异和政策因素的影响进行了评价和建议,有助于协同市场力量满足城市一体化和深度发展需求。

水下超大直径盾构联络通道建设方案对比研究——以广州海珠湾隧道工程为例

针对在越江海高水压水下超大直径盾构隧道联络通道施工过程中缺乏足够的工程技术标准和案例经验、设计与施工面临众多挑战问题,以广州海珠湾超大直径盾构隧道区间的6条联络通道工程为例,对工程地质补勘资料及现场施工情况进行分析,揭示原矿山法设计施工方案存在的不足,并基于此提出“矿山法结合地层冻结加固方案”和“机械顶管法施工方案”2种优化方案;随后在安全性、经济性、施工工期等方面对不同工法进行综合优选分析,同时引入碳排放指标进行绿色低碳评估。研究结果表明:1)机械顶管法在安全性和施工效率上优于其他方案,能够显著缩短施工周期;2)相比矿山法结合地层冻结加固方案,机械顶管法方案碳排放量减少了2 747.51 t CO_(2e)。

近接运营地铁的城市地下工程施工安全韧性评估方法研究

为提出一种用于评估近接运营地铁的城市地下工程施工安全韧性的方法,首先,通过对近接施工的3个方面(新建地下工程、地层、既有地下结构)以及2个维度(技术和管理)的分析,建立一个较为完整的韧性指标体系;其次,结合层次分析法、熵权法和博弈论,提出韧性指标体系的权重组合分析方法;同时,基于集对分析理论,提出研究体系复合性能Q的连续评估方法;最后,从“最大损伤”和“累计损伤”2个角度提出韧性R的综合评估计算公式,并将其应用于具体工程案例的分析。研究结果表明:1)新提出的韧性评估方法与传统的风险评估方法可以相互印证,且新的韧性评估方法考虑因素更为全面;2)提出的系统复合性能Q包含3个维度,即既有地下结构(Q_(A))、地层(Q_(B))、新建地下工程(Q_(C)),比传统的评估理论更全面;3)随着既有地下结构的动态指标限值越来越严格,系统复合性能Q的评估结果对应有所下降。

浅析交通工程专业英语课程教学改革与创新

随着数字孪生技术在国内外交通系统中的逐渐应用,亟须开展交通工程专业英语课程的教学改革与创新。为了提高数字孪生交通背景下交通本科生的英文阅读写作和创新实践能力,结合数字孪生交通系统的前沿科技,重新梳理教学目标和教学内容、加强数字孪生理论知识和技术应用,调整考核方式等方面,以达到增强先进数字孪生交通技术中英文学习的教学效果,有助于培养数字孪生交通领域的高科技国际化人才。

繁华城区盾构工程孤石微动探测方法及爆破技术研究

微动探测技术以其快速、经济、受场地条件限制小等特点,广泛应用于浅部地质结构探测。孤石在我国南方花岗岩地区普遍存在,为解决盾构机在地层掘进时遇到大直径孤石难处理的问题,以珠海兴业快线(南段)二标为依托工程,采用微动探测技术,基于微动台阵探测地球物理探测方法,利用类空间自相关法-SPAC法从微动台阵记录中提取瑞雷波频散曲线,通过数据分析反映地层岩性变化,解释地质情况。结合钻孔探测的方式精确地获取孤石的大小及位置。采用控制性深孔爆破技术对盾构隧道范围内的孤石进行爆破预处理,优化布孔参数和装药量,根据施工现场取芯情况,爆破效果均可满足单体控制在30cm以内,破碎效果良好,完全满足盾构机掘进施工的要求。研究成果可为类似地层盾构施工工程提供借鉴和参考。