《工程地质数值模拟》教学大纲
(整理)第11章工程地质模拟与评价
第11章工程地质模拟与评价11.1 概述模拟是分析和解决复杂工程地质问题的有效手段。
几十年来，工程地质工作者在充分吸取相关学科先进研究成果的基础上，结合大量工程实践，形成了重视工程地质原型研究，以工程地质模型为基础的工程地质模拟和方法。
模拟研究按采用的手段可分为数值模拟与物理模拟两大类型。
数值模拟主要包括有限元、边界元和离散元等方法；物理模拟包括光弹模拟、电模拟和相似材料地质力学模拟试验等。
模拟研究的基本任务是通过再现复杂工程地质现象的形成和演化过程，对以下问题进行论证：①验证地质分析所建立的机制模型或概念模型是否符合实际，并对其演化机制进行深入的量化分析；②量化评价地质现象演化过程中，各主要控制要素之间及其与主导内、外作用力间的相互关系，论证所建立的分析评价模型是否合理；③量化评价地质现象或过程在所处环境条件下的演化和发展趋势，论证所建立的预测模型是否可信；④量化评价工程设计或治理措施的效果，论证拟订的对策和方案是否有效和优化。
现代工程建设的规模越来越大，场地条件也越来越复杂，工程地质问题也越来越复杂。
随着电子计算机的广泛使用和量测技术的发展，解决工程地质问题的数值模拟和物理模拟的理论和方法发展迅速，使得解决的工程地质问题更加广泛，研究的课题更加深入。
一方面，飞速发展的工程地质学不断地提出新的难题，用现成的数学、力学理论对其无法作出确切的描述，工程地质模拟为解决这类问题提供了可能的手段；另一方面，模拟方法的不断成功应用，深化了人们对许多工程地质现象的理解，有力地推动了工程地质学科的定量化进程。
工程地质评价就是通过一定的勘察手段，应用工程地质学及其它相关学科的原理方法、分析与工程相关联地质体的性质、特征以及各种特征之间的相互关系，从而评价工程地质条件或地质环境对工程建筑物的适宜程度以及相关的工程地质问题。
其结果可直接为工程设计提供有关参数和相关设计依据。
工程地质问题的复杂性给工程地质的评价造成了极大的困难。
工程地质教学大纲
工程地质教学大纲一、引言工程地质作为应用地质学的分支，对于工程建设的可持续发展具有重要作用。
工程地质教学的目标是培养学生对于工程地质理论和方法的理解，以及解决实际工程地质问题的能力。
本大纲旨在为工程地质课程的开展提供指导。
二、课程目标该课程的主要目标是使学生能够：1. 理解工程地质学的基本概念和原理；2. 掌握工程地质勘查方法和技术；3. 能够分析和解决实际工程中的地质问题；4. 培养学生的实践能力和团队合作精神；三、课程内容1. 工程地质学概论- 工程地质学的定义和发展历程- 工程地质学与其他学科的关系2. 地质勘查- 基本勘查方法和技术- 地质勘查报告的编写要求3. 地质工程环境- 地质地貌与地质构造- 工程地质条件的评价与分类4. 地下水与水文地质- 地下水的形成与分布- 地下水对工程的影响及防治措施5. 岩土力学基础- 岩土力学的基本概念与原理- 岩土材料的力学性质与试验6. 工程地质灾害与防治- 地质灾害的种类与特征- 工程地质灾害的成因与防治措施7. 工程地质勘探与监测技术- 岩土勘探与测试方法- 工程地质监测技术与实践8. 工程地质案例分析- 实际工程案例分析与解决方法- 工程地质风险评估与管理四、教学方法与评估1. 教学方法- 课堂讲授：通过理论讲解和案例分析培养学生的理论基础和问题解决能力。
- 实践教学：组织实地考察和实验实习，加强学生对于工程地质实际工作的了解和实践能力。
- 讨论与互动：鼓励学生提问和参与讨论，促进交流与合作。
2. 评估方法- 平时表现：包括课堂参与度、作业完成情况等。
- 课堂测试：包括理论知识考察和实践应用题。
- 实践报告：对于实地考察和实验实习的报告撰写和答辩。
五、教材与参考资料1. 主教材：- 《工程地质学导论》- 《岩土力学》- 《工程地质勘查技术》2. 参考资料：- 《工程地质学概论》- 《地质灾害与环境地质》- 相关学术期刊和论文六、总结本课程旨在培养学生对于工程地质学的理论与实践能力，使其具备工程地质勘察与分析的能力，能够有效解决实际工程中的地质问题。
《课程名称：工程力学数值模拟》课程教学大纲(本科)
课程名称：工程力学数值模拟Numericalsimulation in engineering mechanics 课程代码：24410044学分：2学时：32 （其中：课堂教学学时：32）先修课程：理论力学、材料力学、弹性力学、计算力学适用专业：工程力学教材：ANSYS有限元分析基础、李汉龙、国防工业出版社、2017年第1版一、课程性质与课程目标（-）课程性质工程力学数值模拟是一门用以培养学生利用商业有限元软件解决工程中的力学问题的专业选修课，本课程主要研究工程中的静动力学问题及相关领域的数值模拟问题。
通过数值模拟技术的学习，能够利用商业有限元软件对工程中的力学问题进行建模，掌握其前后处理和求解方法，使学生具备一定的分析能力和初步的实践能力。
（二）课程目标课程目标1：掌握数值模拟的基本概念及基础理论；课程目标2：将商业有限元软件应用到简单的工程问题分析中；课程目标3：掌握数值模拟技术使用的一般流程，具有进行数值实验研究的初步能力；课程目标4：对计算结果具备一定的分析及判断能力，了解数值模拟技术的新理论和新方法。
（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点2、5、6,对应关系如下：1.毕业要求2: 了解力学的发展历史、学科前沿和发展趋势；认识力学在经济社会发展与科学技术创新中的先导性和重要推动作用，初步了解力学交叉研究开拓新的学科生长点的能力；2.毕业要求5：掌握基本的力学实验与数值计算技能。
前者包括理论力学及材料力学等基础力学实验，结构健康监测和微纳米测试等方面的最新实验技术，后者要求具有使用数值模拟软件或编程计算典型工程力学案例的能力；.毕业要求6：初步掌握力学研究的基本方法和手段，具有初步的工程实践能力，初步具备发现、提出、分析和解决与力学有关的工程技术问题的能力。
注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入“「'，也可标注“H、M、L-o 二、课程内容与教学要求（按章撰写）第一章有限元分析与ANSAS（一）课程内容1.1有限元分析的基本概念1. 2 ANSYS的功能1.3结构分析1.4热分析1.5流体分析（二）教学要求教学内容L1-1.5要求了解。
工程地质数值模拟体会心得
工程地质数值模拟体会心得作为一名工程地质专业的学生，数值模拟是我们学习的重点之一。
在学习中，我逐渐领会到了数值模拟的重要性和它给我们带来的帮助。
首先，数值模拟可以帮我们更好地了解地质情况。
通过建立数学模型和相应的计算方法，可以模拟出在不同工况下的地质参数分布情况，比如地质体的应力、应变、位移等，进一步了解地质体的力学特性。
通过模拟，我们可以快速准确地了解工程地质的形势，为我们的工程设计提供重要参考。
其次，数值模拟可以为我们的工程设计提供理论支持。
在进行工程设计时，我们需要考虑地质情况对工程的影响。
通过数值模拟，我们可以获取更加精确的地质参数分布情况，为工程的设计和施工提供更加全面的理论支持，避免在工程实施中出现不必要的问题。
最后，数值模拟可以帮我们提高对地质问题的认识和了解。
通过对不同工况下地质参数的变化进行数值模拟，我们可以对地质声镜头有更深入的理解，了解地质问题的本质，加深对工程地质专业的认识。
总之，工程地质数值模拟技术对于我们来说是不可或缺的。
通过数值模拟，我们可以更加深入地了解地质情况，为工程设计提供理论支持，并且提升我们对工程地质的认知。
同时，在工程实施中，我们也需要注重数据的真实性和可靠性，确保我们的数值模拟结果能真正为工程建设提供帮助，促进工程建设水平的不断提高。
工程地质数值
工程地质数值方法是一种运用现代计算机技术、数学理论和物理模型对复杂的地质问题进行量化分析的手段。
在实际应用中，通过建立地质体的数学模型，并采用有限元法（Finite Element Method, FEM）、有限差分法（Finite Difference Method, FDM）、离散元法（Discrete Element Method, DEM）等数值计算技术，模拟地质结构的应力应变状态、地下水流动、地基沉降、边坡稳定性以及地震作用下的动力响应等。
具体步骤包括：
1. 地质数据采集与处理：获取岩土体的物理力学参数（如弹性模量、泊松比、渗透系数、内摩擦角、粘聚力等），并进行合理化评估与校正。
2. 建立地质模型：根据地质勘探资料构建地质结构三维模型，考虑地质体的空间分布特征及不均匀性。
3. 选择合适的数值模型：基于地质条件和研究目标选择相应的数值分析方法，例如有限元分析可以用于模拟大范围复杂结构的变形和强度特性；离散元法适用于模拟颗粒状材料的运动规律；有限差分法常用于地
下水流模拟等。
4. 参数化与网格划分：将地质模型转化为可输入到数值模拟软件中的参数化模型，并进行合理的网格划分以确保计算精度。
5. 计算与求解：利用数值计算软件进行模拟计算，得出各种工况下地质体的受力状态、位移变化、流场分布等信息。
6. 结果分析与验证：分析计算结果，对比现场观测数据或已有的工程实例，验证模型的有效性和准确性，并对可能的风险因素进行预测与评估。
7. 应用决策支持：基于数值模拟的结果为工程设计、施工方案优化和安全预警提供科学依据。
工程地质数值方法已经成为解决现代大型复杂工程地质问题的重要工具，在土木工程、水利工程、采矿工程、环境工程等领域得到了广泛应用。
工程地质数值模拟 教案
工程地质数值模拟教案课题名称：工程地质数值模拟授课对象：高中地理（选修课）课程时间：2课时教学目标：1.了解工程地质数值模拟的概念和应用领域；2.掌握常见的工程地质数值模拟方法和步骤；3.能够分析并解释模拟结果，并提出相应的工程应对措施。
教学内容：1.工程地质数值模拟的概念和应用领域；2.常见的工程地质数值模拟方法和步骤；3.模拟结果的解释与应对措施。
教学重点：1.工程地质数值模拟的概念和应用领域；2.常见的工程地质数值模拟方法和步骤。
教学难点：1.分析并解释模拟结果；2.提出相应的工程应对措施。
教学准备：1.讲义或PPT；2.实例资料；3.计算机与投影仪。
教学过程：第一课时：一、引入（10分钟）1.引导学生从日常生活中找到与工程地质数值模拟相关的例子，如天气预报、模拟地震等。
2.通过展示一些真实的工程地质问题，引发学生对该话题的兴趣。
二、讲解工程地质数值模拟的概念和应用领域（15分钟）1.介绍工程地质数值模拟的概念和定义，以及其在工程地质领域的应用。
2.进一步阐述数值模拟在地震、滑坡、地下水等方面的应用。
三、讲解常见的工程地质数值模拟方法和步骤（20分钟）1.介绍常见的工程地质数值模拟方法，如有限元法、有限差分法等。
2.分步骤讲解工程地质数值模拟的步骤，包括建立数值模型、输入模拟参数、运行模拟、分析结果等。
四、小结与布置作业（5分钟）1.小结本节课的内容，强调工程地质数值模拟的重要性和实际应用价值。
2.布置作业：让学生选择一个实际的工程地质问题，并运用数值模拟方法进行模拟分析，并写出分析结果和相应的工程应对措施。
第二课时：一、复习与讨论（10分钟）1.复习上节课的内容，强调工程地质数值模拟的步骤和方法。
2.针对作业布置的问题，展开讨论与交流，学生讲解自己的模拟分析结果和应对措施。
二、解读模拟结果与提出应对措施（20分钟）1.学生分组汇报自己的模拟分析结果与应对措施，并进行讨论。
2.教师针对不同模拟结果进行解读和指导，提出相应的工程应对措施。
《数值模拟技术》教学大纲
《数值模拟技术》教学大纲课程编码：08241070课程名称：数值模拟技术英文名称：TECHNOLOGY OF NUMERCAL SIMULA TION开课学期：7学时/学分：36 / 1.5课程类型：专业课开课专业：工科专业本科生选用教材：实用工程数值模拟技术极其在ANSYS上的实践王国强西北工大出版社主要参考书：1.电脑辅助工程分析ANSYS使用指南陈精一中国铁道出版社20012. 结构力学与有限单元法高秀华吉林科学技术出版社19953.ANSYS相关资料执笔人：李风一、课程性质、目的与任务数值模拟技术课程是一门用以培养学生在机械设计中现代设计方法一个分枝在工程中应用的专业课，本课程主要研究工程结构的静动力学分析问题及相关领域的有限元分析问题, 。
通过数值模拟技术的学习，能够掌握标工程问题的有限元建模极其前后处理和求解方法，使学生具备一定的分析能力和初步的实践能力二、教学基本要求1．掌握有关有限元法的基本概念及基础理论；2．将ANSYS软件应用到简单的工程问题分析中;3．树立正确的设计思想，理论联系实际，具备创新精神；4．全面系统地了解数值模拟技术的基本知识；5．掌握数值模拟技术使用的一般流程，具有进行实验研究的初步能力；3．对计算结果具备一定的分析及判断能力;7．了解数值模拟技术的新理论，新方法及发展趋向；数值模拟技术课程是机械类专业一门专业课程。
在教学过程中要综合运用先修课程中所学到的有关知识与技能，结合各种实践教学环节，进行机械工程技术人员所需的基本训练，为学生进行毕业设计和有目的从事机械设计工作打下基础。
因此数值模拟技术课程在机械类专业的教学计划中占有重要的地位和作用。
三、各章节内容及学时分配第一章概述（2学时）第一节FEA与ANSYS第二节ANSYS基础第三节应力分析第四节初步决定第五节热分析第六节热-应力分析第七节几何模型的输入第八节实体模型第九节网格划分第二章有限元分析与ANSAS（2学时）第一节有限元分析的基本概念第二节ANSYS的功能第三节结构分析第四节热分析第五节流体分析第三章ANSYS的基本操作（2学时）第一节GUI图形方式第二节ANSYS的数据库和文件第三节ANSYS的在线帮助第四章线性分析（4学时）第一节分析步骤一、前处理二、求解三．后处理第二节几何建模第三节网格划分技术第四节施加载荷第五节计算结果及结果判断第六节例题第五章实模型建立技术（2学时）第一节几何模型的输入技术第二节实体模型的建立一．图元二．工作平面三．布尔运算四．关键点五．坐标系六．建模实例第六章有限元网格划分（4学时）第一节定义单元属性第二节网格的控制参数第三节网格的生成技术一、网格的映射二、网格的拖拉与扫掠三、过渡网格四、实例第六章数值模拟技术的参数化语言（4学时）第一节概述第二节定义参数第三节使用参数第四节从数据库中获取信息第五节数组参数第六节宏技术第七节分枝结构第八节循环结构第七章典型单元分析（6学时）第一节梁单元分析一、梁的属性二、梁的网格划分三、梁的加载求解及结果分析第二节平面问题的数值模拟分析一、平面应力问题二、平面应变问题三、典型平面单元的属性四、平面单元的网格划分五、平面问题的加载求解六、结果分析第三节空间实体典型单元分析一、实体单元的属性二、实体单元的网格划分三、空间实体问题的载荷四、空间实体问题的加载求解五、结果分析第四节模态分析一、模态分析的研究内容二、模型的建立三、模态分析的相关参数四、求解及后处理五、实例第八章实例（4学时）第一节平面桁架结构一．定义单元类型二、定义实常数三、定义材料性能参数四．建立集合模型五．有限元划分六．加载求解七．后处理第二节薄板静力学分析一、定义单元类型二、定义实常数三、定义材料性能参数四．建立集合模型五．网格划分六．加载求解七．后处理第三节单节箱形吊臂静力学分析第四节带孔薄板动力学分析一、定义单元类型二、定义实常数三、定义材料性能参数四．建立集合模型五．网格划分六．加载求解七．各阶振型分析四、实验1.实验目的与任务数值模拟技术课程的实验是验证性实验，其目的是使学生掌握数值模拟技术分析方法并能够理论联系实际地加以应用，任务是将课程所学的知识应用于实践，通过实际运行软件加深理论知识的掌握并提高解决分析问题的能力。
河海大学研究生2008年(秋学期)课程表(本部) 学生类 …
连上3节
地质环境多尺度监控理论与方法陈志坚
3-8周水204
连上3节
地质体稳定性理论与方法（双语）吴继敏孙少锐
3-8周水204
连上3节
地质灾害防治理论与方法
骆祖江张发明
9-14周水204
连上3节
现代水文地质（双语）
宋汉周刘建刚
15-20周水204
连上3节
地质建模与数值分析
周志芳、张发明、王锦国
排队论1000D04
2-13周连上3节
印凡成闻403
现代测绘科学技术进展
黄腾15-20周水215
连上3节
安全监控理论与应用
岳建平9-14周水215
连上3节
5节
6-7节
博导讲座闻403
第二外国语2-13周
连上三节
日语：崔霞闻302
法语：王为民闻304
德语：王国权闻404
最优估计理论在测量中的应用（双语）何秀凤水211
星期
节次
星期一
星期二
星期三
星期四
星期五
备注
1-2节
最优化方法1000M03
2-15周
孙合明闻303
英语一1-8班闻306、310、406、408、409、410、411、413、
英语一9-17班闻306、310、406、408、409、410、411、413、506
英语二1-5班闻306、310、406、408、409
英语二1-5班闻306、310、406、408、409
英语二6-9班闻306、310、406、408
英语一听力10个班
英语二听力5个班
授课教室闻502、504
英语一、英语二及听力分班情况与2010年秋学期分班情况一致。
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《工程地质数值模拟》教学大纲
一、课程基本信息
中文名称：工程地质数值模拟英文名称：Numerical simulation of engineering geology 课程代码：0105803
授课专业：勘查技术与工程
开课单位：国土资源工程学院、城市学院
开课学期：7
学分/总学时：5/80 理论学时：32 上机学时：48
先修课程：土力学、岩石力学、普通地质学、构造地质学、岩石学、矿物学
考核方式：考查
二、课程简介：
（1）教学目的
随着计算机技术的发展，为数值方法的发展提供硬件和软件保证，数学建模为计算提供有利的工具。
因此，工程地质数值模拟解决了很多前人所不能解决的工程地质问题。
这种方法理论与方法并重，试验、数值计算与工程实践相互检验。
使得工程地质问题解决的更加广泛，研究的课题更加深入，有力的推进了工程地质学科的定量化进程。
作为工程地质专业的本科生，学习工程地质数值模拟，是深入研究工程地质问题的重要手段之一。
因此，掌握各种工程地质数值模拟方法的基本理论、适用条件和软件操作，是勘查技术与工程专业培养中非常重要的一个环节，也是本课程的主要教学目的。
（2）教学要求
要求在学习专业基础知识、基础理论知识的基础上，让绝大多数本科生掌握有限单元法、边界元法、离散单元法、有限差分法、数值流形元法等各种工程地质数值模拟方法的基本理论和适用条件，了解各种方法目前所具有的的相关商业软件，并具备至少一种软件的实际操作能力和分析能力。
（3）课程对专业培养目标和毕业要求的支撑作用
本专业以地质、现代勘查技术和环境科学的理论为基础，培养适应21世纪社会主义现代化建设需要的德智体美综合素质全面发展、知识结构合理、基础牢、专业素质高、富有开拓创新精神、系统掌握水工环与灾害地质及岩土工程等专业理论与方法的高级工程技术人才，亦具备较好的科学素养和创造思维及初步的教学、研究能力，能从事勘查技术与工程领域的工程勘察、地质环境评价与防治、岩土工程设计、施工与监理等方面的科研、教学、技术开发和管理工作的复合应用型专业技术人才。
学习工程地质数值模拟，使很多工程地质问题解决的更加广泛，研究的课题更加深入，有力的推进了工程地质学科的定量化进程，有力支撑了本专业的培养目标。