新工科背景下防灾减灾科学与工程专业建设探究——以防灾科技学院防灾减灾科学与工程专业为例

基于新工科理念对防灾减灾科学与工程专业建设进行深入探究。首先,分析新工科的内涵,强调跨学科融合与创新人才培养的重要性。其次,阐述防灾减灾科学与工程专业的现状,指出专业发展中存在的问题,明确新工科背景下该专业建设的具体目标。最后,提出建设师资队伍、创新教学方法、优化课程体系、深化校地企合作一系列举措,为防灾减灾科学与工程专业的建设和发展提供有益的参考。

基于多学科交叉复合的防震减灾人才培养模式探索--以防灾科技学院为例

随着社会经济的发展,我国社会财富日益增长,对新时代防震减灾事业现代化提出了迫切的行业需求。目前的防震减灾人才培养模式无法有效支撑高效科学的地震灾害防治体系。依托国家特色专业建设和新工科研究与实践项目,基于多学科交叉复合理念,对传统的防震减灾人才培养体系进行改造升级。以学生为中心,以产出为导向,按照工程教育专业认证思路,将多学科交叉复合理念融入人才培养各环节。在防震减灾实践教学体系多层次划分的基础上,践行多学科交叉复合理念,逐步引导学生的专业思维由简单工程问题的独立解决到复杂工程问题的系统集成。成立多学科交叉科技创新研究院,集中优势力量攻坚防震减灾关键技术难题,实现解决方案的智能化、信息化和现代化。成立多学科交叉产业研究院,为防震减灾产业链的发展提供智力支持。实行双导师制促进专业教育与产业发展的深度融合。

科研实例在工程地质学课程教学中的探索与应用--以高等院校地质工程专业创新人才培养为例

高等院校地质工程专业工程地质学课程是培养学生掌握工程地质问题分析评价的基本原理和方法,培养学生用工程地质学思维分析和解决各类工程地质问题。以防灾科技学院地质工程专业教学为例,从目前工程地质学课程的教学现状、科研实例的选择要点、课程中引入科研实例教学的应用实践等几个方面,论述了科研实例教学在工程地质学课程中的应用,以期为相关课程的教学提供借鉴。

地质工程专业课程思政教学方法探究

将思想政治教育内容融入高校理工科专业课程体系是当前课程思政的一项重要的改革目标,针对这一目标及教学改革中存在的问题,本文以防灾科技学院建立的工程地质试验教学示范中心为平台,结合多年实践教学经验,充分挖掘地质工程专业的思想政治教育元素,不断探索将思想政治教育融入工程综合实践课程的教学和评价方法,为岩土类相关课程的课程思政建设提供借鉴。

龄期对剑麻纤维风积沙改性土工程特性的影响

为了研究养护龄期对剑麻纤维风积沙改性土的物理和力学特性的影响,改善水泥固化风积沙改性土脆性开裂特性,选取通辽—新民北高铁所经的科尔沁沙地的实际高速铁路路堤风积沙改性土(95%风积沙+5%水泥),分别添加0%、0.1%、0.2%和0.4%的剑麻纤维,开展不同养护龄期(7,14,21及28 d)条件下的电阻率测试、纵波波速测试和无侧限抗压试验。试验结果表明:风积沙改性土的电阻率和纵波波速会随着养护龄期的增加而上升,前期增长显著而后期趋于平缓;在标准养护条件下,随着养护龄期的增加(从7~28 d),各组剑麻纤维掺量风积沙改性土的割线模量呈现对数函数形式增加,各组剑麻纤维掺量风积沙改性土的泊松比均呈小幅度下降趋势,其中不掺加剑麻纤维风积沙改性土的泊松比降幅较大(0.315~0.336,降幅6.63%),另外3组掺加剑麻纤维风积沙改性土的泊松比降幅较小(0.300~0.308,降幅2.60%),说明剑麻纤维的掺入对于改善风积沙改性土抵抗侧向变形的能力有限。风积沙改性土的无侧限抗压强度也会随着养护龄期和纤维含量的增加呈现抛物线形式上升,说明养护龄期的增加和剑麻纤维的掺入能有效提高风积沙改性土的抗压强度和延性特征,减轻风积沙改性土的脆性破坏。研究结果对沙漠地区风积沙改性土的工程应用与理论研究具有一定的参考价值。

地质力学模型实验中变形量测方法的应用研究

地质力学模型实验作为一种便捷高效、成本低廉的研究方法,不仅可以将工程的破坏过程直观地呈现出来,而且可以作为了解工程整体力学特征、破坏模式和稳定情况的重要研究手段,在各类岩土工程问题的研究中有着广泛应用。由于地质力学模型材料的变形模量较低,同等应力条件下应变极其敏感,因此模型实验中变形测量显得至关重要。为了提升地质力学模型实验中变形量测的便捷性和准确性,对目前地质力学模型中变形测量的主要方法进行总结分析。结果表明:目前对于模型变形量测的方法主要分为电测式测量方法、光学测量方法和机械式测量方法,其中电测式测量方法主要包括电阻式应变片法和位移计法,光学测量方法主要包括光纤类传感器法、数字图像相关法、光弹性贴片法和云纹干涉法,机械式测量方法主要包括百分表测量法和经纬仪观测法。通过对各种方法工作原理、主要应用案例及优缺点的阐述对比,得出不同方法的主要区别是测量范围和适用范围的差异,其中百分表测量法适用于测量小区域变形;测量内部变形可选择电阻式应变片法及光纤类传感器法;较大区域的变形可选择位移计法及光纤类传感器法;指定点位移可选择经纬仪观测法;全场观测可选择数字图像相关法、云纹干涉法以及光弹性贴片法。该成果可为相关地质力学模型实验的变形测量提供实验参考。

基于OBE理念下“地质学基础”课程教学模式探索

OBE理念是以产出为导向,以学生为主体的教育理念,可以更好地调动起学生学习的主动性和获得感,是目前高校教育教学改革趋势之一。以地质学基础课程为例,结合课程教学内容和特点,探讨了课堂教学和实践教学过程中存在的问题,引入OBE理念,从教学目标、课堂教学活动、实践教学活动和考核评价标准四个方面进行分析,探索地质学基础课程线上线下混合教学模式。

“岩土工程测试与监测技术”教学改革与应用

基于工程教育专业认证理念及国家一流本科课程建设要求,结合“岩土工程测试与监测技术”课程特点及课堂教学经验。本文总结了目前本课程教学改革的研究现状与发展趋势,梳理了本课程教学中存在的主要问题,并在教学设计、教学方法、课程建设、持续改进机制等方面提出了教学改革与探索措施。最后,从课程目标、教学内容与教学方式、课程考核与评价改进等方面提出了可供同行参考的实施方案。本研究可为相关课程教师在工程教育专业认证、国家一流课程建设等方面的教学研究与改革工作提供参考,也有助于授课效果的提升。

西南山区生态地质调查技术方法研究

生态地质调查以区域地质调查成果为基础,查明调查区生态地质现状和主要生态地质问题,研究生态环境与地质条件之间的联系,并开展生态地质综合评价。笔者利用在大凉山区和三峡库区生态地质调查的探索经验,总结了西南山区生态地质调查与评价思路和技术方法,主要取得以下认识:(1)地质条件是生态系统的物质基础和孕育环境,地质条件通过制约土壤、水文、地形地貌、动力作用、地质灾害等生态地质条件,而制约生态系统质量和生态环境发展差异。(2)西南山区成土母质主要是下伏基岩原地风化或风化后近距离迁移形成的,存在明显的岩石-土壤-植被物质传导链条,地质条件是制约该地区生态环境质量的重要因素。(3)对地质建造和地质构造等地质条件的分析和研究,是在该地区进行生态地质调查的基础。(4)提出了西南山区生态地质调查的目的任务、工作思路、工作内容、技术路线和主要技术方法。该成果可为西南山区开展生态地质调查提供借鉴案例,同时对生态地质学科的建设和全国生态地质调查方法体系的建立也具有一定支撑作用。

工程岩体物理模拟研究中实验材料的选择与应用

工程岩体物理模拟实验是岩体工程问题研究的重要方法,其中物理模型材料的选择对于实验成功与否至关重要。为了提高岩体物理模拟的选材效率及实验准确性,在总结前人大量工程岩体(边坡工程、地下工程和地基工程)物理模拟研究进展的基础上,对不同类型的物理模拟模型材料应用情况进行综合分析。结果表明:传统相似材料模拟软岩骨料最常用的是河砂和石英砂,模拟硬岩骨料则是在河砂和石英砂的基础上进一步掺入重晶石粉用以调节级配及强度,胶结剂通常都是水泥、石膏或者两者混合的复合材料;新型相似材料的选用更多是根据所需解决的问题进行设计,常采用铁粉、熔融石英砂及陶瓷等作为骨料,高分子聚合物、酒精和松香等作为胶结剂。整体而言物理模拟实验材料的骨料粒径越大,强度也越大,但是相似模拟中不能使用粒径过大的骨料;材料的强度随着砂胶比的增大而减小。研究不同工程对象时还需根据其自身特点进行实验设计,在研究显著节理裂隙等对岩体破坏机制的影响时,需掺加煤粉、云母碎、珍珠岩以及发泡剂等辅助材料,以控制试样的节理、微裂隙、结构面和孔洞等。笔者等对工程岩体物理模拟实验材料的分析综述可为相关工程岩体物理模拟研究提供实验参考。

四川泸定6.8级地震地质灾害调查

2022年9月5日四川泸定6.8级地震发生后,防灾科技学院组织现场科考工作组,对震中附近泸定县和石棉县地震地质灾害进行调查。调查结果表明:震中位于青藏高原向四川盆地过渡带,属于高山峡谷区域。地震诱发的地质灾害点成带状分布,展布于大渡河两岸和鲜水河断裂两侧,方向与发震断层一致,表现为数量多、范围广和人数伤亡多的特点。边坡坡面陡峭,岩体风化程度高,颗粒破碎。滑坡多以表层堆积体溜滑为主,切割深度不大。地震滑坡掩埋路基、冲击桥梁、对隧道洞口区域造成破坏。建造于边坡附近建筑物,一要注意半挖半填地基稳定性,二要留足基础底面外缘至坡顶边缘的水平距离。

典型单建式人防工程地震反应分析

以北京市某典型单建式人防工程为研究对象,利用MIDAS GTS NX有限元建模,开展土-结构相互作用三维非线性地震反应分析。结果表明:随着输入地震动幅值的增大,结构峰值加速度随墙高逐渐增大;结构的层间相对位移随地震动强度的增大而进一步增大,最大层间位移角在规范要求范围内;对于典型单建式人防工程结构而言,中柱的内力反应最大,是结构抗震的薄弱环节。分析内容揭示了单建式人防工程在地震作用下的反应规律,研究结果为工程的抗震性能评估和抗震设计提供参考。

柳州地区红土的工程特性和地震反应特性分析

红土由于其特殊的物质组成和形成环境以及特殊的结构,通常会表现出不同于一般土的工程特征和动力学特性。通过总结前人研究成果,利用数值模拟的方法研究了柳州地区红土的工程特性、动力学特性以及地震反应特性。结果表明:①除液性指数外,各项物理性质指标的变异系数较小,较为稳定,各项力学性质的变异系数较大,较为离散;②柳州地区红土各项物理力学性质间相关性存在相关性进其中天然含水量、孔隙比、密度三者之间存在较为显著的相关性;③通过统计分析,给出了柳州地区红土土层剪切波速与埋深间相关系的推荐拟合模型,经过验证误差小于5%;④通过SOILQUAKE程序分析了不同动力学参数与实测值的差异,给出了建议值。这一工作对从事红土研究的工作者具有一定价值。

城市地下空间工程专业施工实习教学改革探索

城市地下空间工程专业施工实习是学生实践教学中的关键一环,一方面通过资料调研,归纳总结国内院校在该专业施工实习中存在的主要问题,另一方面采用线上调查问卷的形式对我校已完成施工实习的学生进行调查分析,结合两者的分析结果和我校的实际情况,对城市地下空间工程专业施工实习开展了以下5个方面的改革探索:建立专业性强、与时俱进的教学实践团队;树立施工技术和施工组织能力培育相结合的实践理念;拓展连贯综合性的实践模式;强化实时过程控制的实践管理模式;创新全面的考核模式。

我国黄土高原地区地震动衰减关系研究的若干进展

地震动的衰减关系是指地震动随震级、距离和场地条件等变化的经验关系,近年来在我国亦被称为地震动预测方程,是估计地震动及其影响场的主要方法之一,在地震区划和重大工程场地地震安全性评价中被广泛应用。黄土是一种特殊土,在我国广泛分布。我国黄土高原地区地质构造复杂,新构造活动强烈,中强地震频发,地震动的衰减关系有其特殊性,总结我国黄土高原地区地震动衰减关系的研究成果对促进黄土高原地区抗震研究有重要意义。在简要介绍国内外地震动衰减关系研究的基础上,全面系统地总结我国学者在黄土高原地区的地震烈度衰减关系,基岩和土层场地地震动峰值加速度、峰值速度、峰值位移以及反应谱衰减关系方面的研究成果;评述和讨论在黄土覆盖地区地震动衰减研究领域存在的问题和今后的研究方向。文章的研究工作对从事黄土高原地区地震工程研究的科技人员有重要参考价值。

基于力链变化的直剪试验数值分析

构造宏观力学与细观力学的联结,一直是岩土力学领域研究课题的热点。从宏、细观两个角度出发,利用颗粒流软件PFC 2D模拟直剪试验,对直剪试验各阶段进行分析,利用风玫瑰图描述力链的方向,综合试验、离散元颗粒流模拟和细观理论对直剪试验的力链分布变化及演化规律进行研究。结果表明,室内试验、数值模拟试验二者结果基本一致;剪切应力达到峰值前内部力链结构有规律地重构,强力链逐渐靠向角平分线;剪切应力达到峰值与水平方向呈接近45°夹角,在卸荷失稳阶段,弱力链重新分布,部分强力链转化而消散,绝大多数保留在剪切带周边。该研究可以更好地理解土体的细观力学机理,为相关数值模拟试验提供参考依据。

基坑开挖过程中埋地管线沉降位移解析计算

基坑开挖会诱发邻近埋地管线产生沉降变形,获取管线变形量对评估管线的正常使用和安全具有重要意义。基于弹性地基梁理论,建立地下管线沉降位移的计算公式,并分析地表中心沉降量和计算长度对管线沉降位移的影响;根据埋地管线与基坑边缘的几何关系,将计算长度取值依据界定为5种工况;通过与两个标定算例对比,验证解析方法的合理性;以北京某基坑工程为例,分析管线沉降位移的时空变化规律。研究结果表明:不同时期的沉降位移计算值和实测值变化趋势一致,但计算值略高于实测值;地表中心沉降量对管线沉降位移影响显著,输入值越大,沉降曲线形状越“凹”,输入值越小,沉降曲线越平缓;管线沉降位移自中心点向两端降低速率依次增加,在边界点附近降低速率减小,范围约为计算长度的1/10。所提方法在管线沉降预估方面偏于保守,是现有埋地管线沉降理论的一个补充,可为施工前期预判管线沉降分布提供重要参考依据。

水平地震作用下双级加筋土挡墙损伤识别研究

因对台阶式加筋土挡墙损伤识别的研究不足,开展了双级加筋土挡墙的大型振动台试验。采用时域识别方法分析了水平地震作用下模型的动力响应特征,阐述了上、下级挡墙自振频率、阻尼比的分布规律,探究了结构损伤程度与自振频率、阻尼比间的对应关系。研究结果表明:加载前上、下级挡墙的自振频率基本一致,阻尼比随墙高的增加而减小;随着加载工况的累积,自振频率逐渐减小,阻尼比逐渐增大。采用数学方法对自振频率和阻尼比分布曲线进行多项式拟合,对比分析可得:当自振频率减小0~15.41%、阻尼比增大0~299.35%时,结构处于基本完好阶段;当自振频率减小15.41%~18.92%、阻尼比增大299.35%~360.07%时,结构处于轻微破坏阶段;当自振频率减小18.92%~21.29%、阻尼比增大360.07%~398.21%时,结构处于中等破坏阶段;当自振频率减小21.29%~29.60%、阻尼比增大398.21%~532.99%时,结构处于毁坏状态。

扫描电镜下页岩微观断裂原位观测与变形表征

为定量化获取页岩微观裂纹萌生、连接过程中的变形量,从而揭示页岩微观裂纹的变形、演化规律及破裂机理。本研究探索并对比了基于页岩表面天然斑点、表面光刻处理、表面金属纳米颗粒处理的微观DIC应变表征方法,研究了微观裂纹萌生、扩展中的变形演化过程。得出结论如下:(1)3种表面处理方法均可实现DIC变形表征,利用页岩表面天然斑点较为简单、方便,但无法在高放大倍数下进行变形表征;光刻处理相对廉价,对页岩物理力学性质不产生影响,但最小散斑尺寸为2μm,且光刻胶不随页岩的微小破裂而破裂,易遮挡微观裂纹;表面金属纳米颗粒处理所形成散斑较为精细、散斑尺寸可人为控制,DIC变形表征较为准确,但页岩需经过300℃处理,可能影响页岩物理力学性质。(2)非连续裂纹的萌生、连接是微观裂纹扩展的重要形式,非连续裂纹形成前存在非连续应变集中现象。非连续裂纹具有层级展布特征,这可能是微观裂纹曲折复杂的原因;(3)相互连接的非连续裂纹形成主裂纹,未与主裂纹连接的非连续裂纹由于应力释放而闭合,形成分支裂纹。本研究为页岩微观变形演化表征提供了新的技术手段与研究思路,同时也为微观裂纹扩展规律及非连续裂纹形成演化研究提供了试验证据。

不同面板型式加筋土挡墙振动响应数值分析

以刚/柔组合墙面加筋土挡墙的振动台试验结果为基准,建立刚/柔组合式、模块加返包式、模块式和格宾式面板型式加筋土挡墙的FLAC^(3D)数值模型,研究面板型式对挡墙水平位移、加速度响应及地震土压力分布的影响。结果表明:在静力作用下不同面板型式挡墙的变形模式略有不同;振动作用下,变形大小为组合式<模块加返包式<格宾式<模块式;加筋区内加速度放大系数为组合式>模块加返包式>格宾式>模块式;面板处加速度放大系数均大于加筋区,且面板型式不同,放大规律亦不同;面板型式不同,地震主动土压力非线性分布规律不同;合力作用点位置大多高于M-O方法的H/3,且受加速度幅值影响较小。