欧美人与动牲交另类

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      滑坡堰塞體滲流穩定測試與評價虛擬仿真實驗

      滑坡堰塞體滲流穩定測試與評價虛擬仿真實驗

      實驗簡介近年來極端天氣頻發,滑坡堰塞險情不斷出現??茖W地分析堰塞險情是我國《十三五規劃綱要》“提升防災減災救災能力”的要求?;趯嶋H工程數據,設計虛擬仿真實驗,突破傳統教學局限性,通過重現堰塞災害,依托虛擬場景與仿真的實驗過程,學習相關知識、掌握堰塞體失穩機理、穩定要素、實驗方法、穩定計算與分析,利用“雙主式”教學,夯實學生專業基礎,鼓勵創新與挑戰,從而強化學生社會責任感,培養卓越的土木創新人才。設計原則借助虛擬實驗技術,將晦澀的專業名詞定義用學生更易接受

      河海大學

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      項目詳情

      實驗簡介


      近年來極端天氣頻發,滑坡堰塞險情不斷出現??茖W地分析堰塞險情是我國《十三五規劃綱要》“提升防災減災救災能力”的要求?;趯嶋H工程數據,設計虛擬仿真實驗,突破傳統教學局限性,通過重現堰塞災害,依托虛擬場景與仿真的實驗過程,學習相關知識、掌握堰塞體失穩機理、穩定要素、實驗方法、穩定計算與分析,利用“雙主式”教學,夯實學生專業基礎,鼓勵創新與挑戰,從而強化學生社會責任感,培養卓越的土木創新人才。



      設計原則


      借助虛擬實驗技術,將晦澀的專業名詞定義用學生更易接受的形式(圖片、動畫等)生動的展現給他們,通過虛擬世界對堰塞體的探索、測試、分析,形成自己對堰塞體穩定性判斷結論,加深學生對課程相關知識的理解;此外,本項目可保證500人在線開展全過程的虛擬實驗操作,能最大程度為學生創造動手參與的機會。同時,設置學生在線討論模塊,供學生以設計者、科研工作者及施工方等不同角色進行研討。

      教學方法采用教師主導、學生主體的“雙主式”教學,采用理論結合案例的教學方式,在學生主體的環節教師進行引導與評判,讓學生自主學習、自主探索、自主創新,引導學生進行生生互動、研討、相互評判,同時教師也對于學生的疑問實時反饋、解答,做到師生間的互通有無;在教師引導之余,指導學生進行深入思考、拓展創新,利用教師豐富的經驗拓展學生的知識廣度與創新深度;設置評教環節,引導學生進行深度思考與科研探討,引導學生提前進入創新科研思維,參與到設計中來,增強學生學習的自主性。

      (1)依托優勢學科平臺構建堰塞體分析與評價相關知識產權體系。河海大學土木學科為國家學科評估A類學科,其下的二級學科巖土工程學科是我國最早的國家重點學科。依托“巖土力學與堤壩工程教育部重點實驗室”,共建共享的水利工程國家級教學實驗示范中心和力學國家級虛擬仿真實驗示范中心等河海大學優勢學科平臺資源,科教融合,在前期準備和建設開發過程中,取得發明專利、軟件著作權等多項自主知識產權和多項國家科技進步獎。

      (2)基于虛擬仿真技術開展堰塞體穩定測試與評價虛擬仿真實驗。借助虛擬仿真技術,通過較為真實的實地場景還原,綜合因素耦合設計,使學生全過程了解堰塞體的介質特點、穩定性控制因素、滲流與變形測試技術,在此基礎上形成對堰塞體穩定性的判斷,幫助學生全面學習,令學生一條龍熟悉堰塞體的工程分析與安全評估技術,加深巖土工程專業知識的掌握深度,加強了學生在工程實踐經驗學習的拓展。

      (3)促進土木學科專業交叉融合,培養新工科背景下的學生創新意識和綜合素質。本實驗對土力學、水力學、測量學等課程的綜合應用實現了巖土工程、地質工程及水利工程等學科的交叉融合,培養學生“土木+”、“水利+”等綜合素質。能夠讓學生盡快適應新一輪的科技革命和產業變革以及新經濟的蓬勃發展對土建水利類工程師提出的新要求和挑戰。



      實驗目的


      (1)重現危險災害,立足災害預防,目標轉災為寶

      堰塞體是巖土工程中常見的地質災害,通常由斜坡或邊坡上的巖土體因地震、降雨等原因引發山崩、滑坡,截斷山谷形成。隨著工程理論與技術的提高,基于國民經濟發展的需求,是否可以利用堰塞體作為土石壩,是近年來全球的土木工程師一直關注的熱點問題,在此方面,我國一直走在世界前列。九寨溝、天山天池等人文風景,紅石巖水電站等工程利用都是堰塞體由廢轉寶的典型。但是,堰塞體材料在時空分布上存在一定隨機性,大多是非穩定的,現場實驗測試存在諸多風險,已破壞或處置的堰塞體也無法再現。學生在校內學習和校外實習過程中無法經歷堰塞體的形成、變形、裂隙發展與潰決全過程。因此,本項目將堰塞體工程測試分析與室內虛擬仿真操作相結合,通過“互聯網+虛擬仿真+災害預防”,使學生能夠借助虛擬仿真手段去體驗堰塞體的測試、分析過程,以便學生在后續的研究與工作中合理處置堰塞險情,減少次生災害或者對堰塞體進行合理利用。

      (2)突破傳統教學,培養卓越的土木工程師人才

      為培養優秀的堰塞體及重?;路€定安全評估領域的相關土木工程從業者,需要安排其完成有關實踐認知與操作,以對堰塞體的性質和穩定性測試與評估方法有充分了解。然而在以往的教學過程中,由于堰塞體工程環境的危險性和交通不便利性,多以課堂概念傳授為主,很難如其他教學內容一樣,輔以具有經驗的從業者帶領觀摩、實踐現場實體工程。從而使得教學相關培養過程存在如下較大不足:

      局限性:傳統教學、僅能在特定的室內課堂環境下進行理論學習或通過觀看視頻進行感官認知,而無法進行實驗體驗,對滿足相關課程的重要實踐屬性需求具有明顯局限。

      片面性:課堂平面教學環境下,對堰塞壩安全評估受降雨量、堰塞庫水位、堰塞體組成差異等動態變化的參數影響很難表達,僅靠課堂講解甚至是固定環境的實景觀摩,無法實現對現場復雜變化條件下相關工程問題測試和分析的有效理解和合理處置。

      主觀性:堰塞壩安全評估影響因素眾多,如僅從文案教學視角,相關評估結論受相關從業者的主觀因素影響較大,易造成受培訓的學生所接受信息存在片面性。

      本虛擬仿真實驗,就是為克服上述傳統教學不足,借助虛擬仿真技術,在保證學習者安全,且又具有較為真實環境下,讓學習者充分感知不同地質環境、天氣條件、時空演變的動態環境對山體滑坡形成堰塞體穩定性的影響,并通過開展相關虛擬仿真實驗,引導其對堰塞體穩定性做出較為合理的監測與評價。

      (3)育教融合,立德樹人,強化社會責任感、使命感

      為了更好實現“專業課程”向“課程思政”教育模式的轉變,在教學軟件中特別設置了知識角模塊,模塊提供了豐富的滑坡堰塞案例,如舟曲堰塞湖應急救災、永嘉堰塞湖潰決成功搶險等,能夠顯著提高學生防災減災意識,增強當代工程師厚重的使命感。本虛擬仿真實驗的教學能夠讓學生在安全且具有一定感知性的環境下,全面地了解滑坡堰塞體成因、發展歷程以及可能造成的重大災害,在對巖土參數有更加直觀的理解的同時,提高學生操作相關現場儀器、量測數據的熟練度,加強突發情況臨場處置判斷能力,固化學習者的工程責任意識和倫理認知,促進學習者形成正確的工程觀。

      (4)夯實專業基礎,適當拔高,鼓勵創新與挑戰

      通過本虛擬仿真實驗,融合土力學、巖石力學、土力學實驗、巖土工程測試、測量學、工程地質等的系列專業綜合知識,依托新工科對數值建模能力的培養,強化學生對相關巖土工程專業知識的理解;學會對理論、參數、現象關聯性的探究,提高對巖土工程特別是堰塞體工程安全問題的分析能力,訓練學生對重大工程問題合理處置的能力,深化人才培養的高階性。

      通過本虛擬仿真實驗,加強學生的自主學習、自主設計、自主分析能力,鞏固提升學生的創新思維,為終身學習提供平臺。



      實驗要求


      (1)專業與年級要求

      土木工程、水利水電工程、地質工程、隧道工程等相關專業三年級以上學生。

      (2)基本知識和能力要求

      要求預先掌握《土力學》、《土力學實驗》、《測量學》、《工程地質》等相關理論知識,學會自我查找資料、學會創新思維,具有一定的專業分析能力。

      需要掌握的基礎知識包括:

      土木工程基本常識、水利工程基本常識、地質工程基本常識、測量學基本常識、不良地質現象的判別及其防治、什么叫堰塞體、堰塞體形成機理、堰塞體次生災害、堰塞體穩定性常識、土石壩常識、泥石流形成與危害、洪水災害、地質災害、防災與災害處置。

      需要掌握的專業知識包括:

      土力學基本知識(如土的基本物理性質、土體變形特性、土的強度特性、土的滲透性質與達西定律、土的滲透變形特性與臨界水力梯度、邊坡穩定分析方法等)地質工程基本知識(地形地貌、水文條件等基礎環境的判別,地基、斜坡等地質條件的穩定性分析等)、測量學基本知識(如全站儀等測量儀器的熟練使用、測量數據誤差分析等)。

      需要掌握的實驗知識包括:

      土的顆粒級配、土的含水率實驗、土的擊實實驗、土的壓縮實驗、土的抗剪強度實驗、土的相對密實度實驗、變形測量、沉降測量。


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