面向土木工程专业地下建筑方向的《岩体力学》课程教学改革

摘 要：岩体力学课程理论性强、课程内容体系面广而复杂,在教学时一定要围绕学生专业方向特点及专业需求,将理论教学与工程实践教学相结合,有针对性地进行授课内容及授课模式的安排,加深学生对课程知识体系的理解.以我校土木工程专业地下建筑方向“岩体力学”课程教学为例,从教材选择与教学安排、教学方法改革等几个方面作了详细的阐述,为国内高校同类专业《岩体力学》教学提供有益的参考.

关 键 词：土木工程；地下建筑工程；岩体力学；教学改革

中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2013）35-0049-02

《岩体力学》是岩土工程、地质工程专业的专业基础课程之一,也是土木工程、水利工程等学科的主要专业课之一.岩体力学是近怎么发表展起来的一门新兴学科和边缘学科,是一门应用性和实践性很强的应用基础学科.岩体力学是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学,是一门应用型基础学科.岩体力学是一门认识和控制岩石系统的力学行为和工程功能的科学.因此,在岩体力学教学中必须加强教学内容改革和加强课程实践环节,体现岩体力学作为基础学科内容的完整性和土木工程专业基础的实践性,引导和推动学生积极地投身到该课程的学习中去.我校土木工程专业从成立时,一直将《岩体力学》课程作为主要专业基础课程,并已形成了良好的教学传统,教材及实验条件都十分充足；且该课程一直作为我岩土工程、地质工程硕士、博士入学考试的科目之一,经过多年的教学实践获得了较好的课程教学经验.但在我校也存在多个专业不同方向都沿用一套教材、一套大纲、一套讲义的教学现状问题,并未结合专业方向特色进行有针对性的改革；故此结合近几年对我校土木工程专业地下建筑专业方向本科生授课经验及感受,介绍面向地建专业方向的岩体力学课程安排和教学方法改革的相关措施及效果.

一、课程内容及教学安排

1.教材选择.目前国内岩体力学教材比较多,侧重点也有所不同,通过对国内其他兄弟院校授课教材调研发现,基本上都是采用本校权威教授所编的教材或者是国家规划教材.结合我校地质学专业特色及课程教学团队经验,采用我校刘佑荣教授所编的,由中国地质大学出版社出版的《岩体力学》教材；2009年又再次对教材进行了重新编审,由北京化工出版社出版了修订版的《岩体力学》教材,对部分章节进行了合并,并增加了目前国内外研究方面的成果,例如结构面网络模拟等内容.近2年授课则是以这本修编教材为主,但在部分章节的授课中也兼顾了蔡美峰主编的《岩石力学与工程》教材,供学生课后学习,以满专业学生对岩体力学知识的需求.

2.课程内容优化.结合教材的内容编排,主要从以下几方面的内容来进行重点讲解,包括岩体的地质特征,岩体的物理、地下洞室围岩应力重分布,边坡岩体稳定性分析等内容.在具体内容编排中也适当地增加了部分内容,如在岩体的地质特征章节,补充安排了工程岩体分类等内容；在岩体强度与变形性质方面,增加了地下工程岩体分级标准及体系的相关介绍；在内容编排上突出地下建筑方向的专业特点及需求.

3.教学学时安排.本课程的课时安排在第三学年的第五学期,总学时为40个学时,2.5个学分,其中课堂教学34个学时,实验课6个学时.本门课程是在系统学习完理论力学、材料力学等力学基础课后进行开设的.

二、课程教学方法改革

1.围绕专业工程实例展开授课.《岩体力学》课本身就是实践性特别强的一门课,在进行每一章节的授课时,可以多以工程实例来展开,尤其是国内外比较知名的工程实例,多多采用照片、录像等生动形象的方式,来增加学生的感性认识,使学生投入其中,增强学生学习的兴趣及热情.例如,在讲第五章地应力的时候,可以结合水利水电工程中,如锦屏电站的高地应力问题来说明地应力研究的重要性；在讲边坡工程,可以选用大量边坡地质灾害的图片.由问题入手,来追根溯源找到解决问题的源头.

2.结合专业方向特色来授课.岩体力学作为土木工程、地质工程、采矿工程等诸多工程的主干专业课,面对的专业层次不尽相同,在授课的时候尽量能结合专业背景展开.针对地下建筑工程方向的学生,要从学生的专业方向特色及专业需求来阐述.作为土木工程地下建筑方向的本科生,《岩体力学》这门学科的发展都与地下工程的发展是密不可分的.从本质来讲,纵观岩体力学发展的几个重要阶段,从19世纪末～20世纪初的初始阶段诞生的静水压力理论、侧压系数,到20世纪初～20世纪30年代的经验理论阶段出现的普氏理论、太沙基理论,然后在20世纪30年代～20世纪60年代产生的围岩和支护共同作用理论及地质结构理论,这些重大理论及思想的诞生过程就是对地下工程认识实践不断深入的过程,并促进了岩体力学学科向前发展.在授课时,可以将这一发展脉络讲述给学生,并贯穿到后续的课程教学中,不仅大大地培养了学生对自己专业的自豪感,也加深了对自己专业的认识.

3.结合教师科研工作来授课.讲授这门课的老师,不仅有科研经历丰富的教授博导,也有刚走出校园的博士年轻教师,他们在长期的工作和求学中,完成和参与了大量的科研项目,也取得了一定科研沉淀.在授课时,可以将这些科研成果进行整理,在每章结束时,抽出专门的时间,做个与授课内容相关的小型专题讲座,丰富学生的专业眼界的同时,也可将岩体力学最新的研究方法、手段和技术介绍给学生.例如,在讲地应力一章,就曾经将参与过的地应力测试及地应力反演分析的课题成果向学生进行介绍；讲地下洞室稳定性时,就将参与的软岩隧道科研项目成果进行介绍；上课时的反响很热烈,大大激发了学生科研的热情,建立了专业教师和学生之间一座良好的沟通桥梁.尤其是对那些希望继续攻读研究生的学生,也为他们开启了一扇科研的窗户；此外,也让学生了解授课老师及其团队的专业方向及特长,为后续研究生报考提供了便利条件.

4.结合学生实践课来展开.我校《岩体力学》课程是安排在大三上学期,上这门课的学生仅仅经历的与此相关的实践环节就是大二结束时的地质学专业教学实习.虽然是地质实习,但也是与这门课的研究对象——各类岩体在打交道,例如各种岩石、结构面.在上课时,不妨将课程中提到的各种岩块、结构面等内容与实习中能看到的种类联系起来,使学生的认识更为深刻.例如,在谈岩块、结构面和岩体的地质特征时,便可列举实习线路中各类成因、不同类型、不同特征的结构面及岩石；在讲结构面的强度及变形性质时,可以将实习中遇到的各种断层、软弱结构面等现象作为实例来分析其性质上的差异.这些实例学生在实习中都亲自参与过,已经有了部分感性上的认识,重新回到课堂上学习其相关的知识,认识和教学效果也会更好.

《岩体力学》课程内容丰富,更要求我们在教学时进行一定的教学改革,要结合所教学生专业方向的特点以及未来需求,多采用先进的教学手段和方法,注重加强理论基础联系工程实际的教学模式,提高学生认识问题深度和广度,培养学生良好的工程专业素养和专业精神,为学生后续的发展奠定良好的基础.

[4]喻清,曾晨,杨月平,张志军.矿物资源工程专业“岩体力学”课程教学[J].河北联合大学学报：社会科学版,2012,（4）：122-124.