“边坡稳定”上机实验指导书.doc

“边坡稳定”上机实验指导书 编写彭洪阁 审核舒继森 中国矿业大学矿业工程学院 2008.03 - 7 - 绪 论 一、边坡稳定上机实验的性质和任务 边坡稳定课程，是一门理论性、实践性很强的课程，它要求有较强的计算机操作及问题分析能力。根据教学大纲的要求，特编写此“边坡稳定上机实验指导书”，与课程的理论教材配套使用。 通过实验手段，使学生在边坡工程方面的基本知识和基本分析技能得到巩固和加强，并运用所学理论来分析和解决实际问题，提高实际工作的能力。熟练地掌握边坡工程相关分析技术，无论是对从事露天开采领域工作的工程技术人员，还是对正在进行本课程学习的学生来说，都是极其重要的。 边坡稳定上机实验可以分为以下两大部分第一部分是设计性实验，即“边坡稳定性分析程序编写实验”，它主要是以课堂教学中相关边坡稳定的分析方法和软件设计为基础，根据要求自拟题目或者依给定的题目，自行设计编写边坡分析软件，使程序达到能初步分析简单条件下的边坡稳定性问题，并拟定出测试方案，以与设计要求相吻合。这一部分的实验，可以通过相关计算机知识及编程方法，进一步了解和巩固所学边坡工程基本知识，并验证边坡工程的有关理论。 第二部分是验证、分析性实验，即“边坡稳定性影响因素分析实验”，它主要是根据给定的分析软件，由学生在一定范围内自行选择、加载各种边坡稳定性影响因素，拟定实验步骤，并对实验结果中所得到的数据、图形进行分析说明，最终得到各种因素影响规律，完成实验任务。此部分的实验，可以培养学生综合运用所学知识和解决实际问题的能力。 本实验总学时为20学时。任课老师可根据专业教学大纲以及教学计划的安排，选做部分或全部的实验项目。 实验的基本任务是使学生在“基本实践知识、基本边坡实验理论和基本实验技能”三个方面受到较为系统的教学与训练，以逐步培养他们“会设计、能分析”，成为善于把理论与实践相结合的专门人材。 为确保实验教学质量，应该强调以边坡工程理论为中心，以实验操作为主，实验理论教学为辅。围绕和配合各阶段实验的教学内容和要点，进行必要的和基本的实验理论教学。 每一阶段的实验都要注重以解决实际基本问题为手段，培养综合运用实验理论和加强实践技能的训练，特别应注意在理论指导下提高分析问题和解决问题的能力，例如对实验中出现的一些问题及现象能做出正确的分析和解释，并在此基础上有能力解决一些实际问题。 实验过程中还应注重贯彻因材施教的原则，对不同程度的学生提出不同的要求。在完成规定的基本实验内容后，允许程度较好的学生选做加做某些实验内容。 二、边坡稳定上机实验的基本程序 为了避免上机盲目性，使实验过程有条不紊地进行，达到实验的预期效果，要求参加实验者在每个实验前都要做好以下几个方面的实验前准备 1、阅读实验教材，明确实验目的、任务，了解实验内容及方法； 2、复习有关理论知识并掌握所用软件的使用方法，认真完成所要求的电路设计、实验底板安装等任务； 3、根据实验内容拟好实验步骤，选择测试方案； 4、对实验中出现的问题和解决方案，应做好记录先列表待用。 三、实验成绩及相关因素 实验成绩由以下诸项因素决定 1、在实验过程中，遵守实验室相关规定； 2、实验报告，保证实验和报告的绝对真实性与自创性，如发现有抄袭现象，取消本次实验成绩； 3、完成规定的实验内容，在实验室花费足够的时间做实验； 4、在上机实验结束之后，针对实验结果数据和图形的分析，应该提交相应的实验报告。在某些方面表现特别突出的同学，可作为适当加分的因素，如完成了规定内容外的实验，而且具有一定独创性，可考虑在总成绩中加分（但总分不得超过100分）。 本实验指导书在编写过程中，得到了教研室各位老师及各有关方面的关心与帮助，在此谨致衷心地感谢。由于时间仓促，水平有限，不足与失误在所难免，我们将在使用中不断进行补充与修改，更望得到宝贵的意见和建议。 实验一 边坡稳定性分析程序编写实验 一、实验目的 1、学会边坡工程稳定性分析的理论； 2、利用计算机高级语言，开发简单的边坡稳定分析程序。 二、实验原理 根据采用的稳定性分析方法不同，原理亦有所不同。 1、平面滑面计算法 2、圆弧滑面计算法 3、简化毕肖普法 4、其它方法。如Hoek图解法，矢量法，楔形体滑动计算法，曲折画面计算法等等。 三、实验步骤 1、安装、打开VC，Visual Basic或者Delphi等编程软件； 2、根据所选定的滑动模式编写程序，计算边坡稳定性系数。程序的调试过程也是对边坡稳定性分析理论及公式的再深入思考，并注意要对调试过程中程序的错误提示和改正方案逐一记录，以利于养成良好的编程习惯； 3、设计测试方案，检验程序的正确性和对不同条件下的边坡稳定性计算的适应性。 四、实验结果要求 1、程序必须能够正确计算出边坡稳定性系数； 2、程序美观，界面友好； 3、编写程序时，要留有程序接口，注重程序的可读性； 4、尽量将不同稳定性计算方法程序计算编写在一起，以利于对比不同方法的精确性，并可增加程序的适用性（即可以计算多种滑动模式下的边坡稳定系数，或者说可以选取多种方法对边坡稳定性进行计算）； 5、本次上机实验结束之后，应根据实验要求提交一完整分析软件，包括源程序。 实验二 边坡稳定性影响因素分析实验 一、实验目的 1、掌握边坡工程稳定性分析的理论； 2、掌握各种因素对边坡稳定性的影响机制，了解因素发生变化和改变时对边坡稳定性的影响程度。 二、实验前准备 边坡稳定性分析程序一套，根据不同实验要求，此分析程序可以是“实验一”中自己编写，也可以是由老师提供，如FLAC、ANSYS等。 三、实验步骤 1、安装好所用分析软件，如果是自编程序，直接跳到第4步； 2、阅读软件说明书，充分了解软件特性，熟悉软件操作及命令； 3、进入分析软件（此处以FLAC为例，做一简单说明）。 正确安装好本软件后，在计算机的开始菜单程序组中就会生成“Itasca/FLAC/FLAC4.0”的快捷方式，点击此快捷方式即可启动本应用程序。程序启动后界面如下，如图1 图1 进入程序后，首先就是要建模，确定边坡外形，如图2所示 图2 边坡外形选择界面 然后是输入边坡参数，如图3所示 图3 参数输入界面 然后转入“Build”页面，确定地质分层，即地层划分，如图4所示 图4 岩层划分完成后，就要标明每一岩层的物理力学性质，如图5所示 图5 进行到这一步，就可以保存文件，然后计算边坡稳定性系数了。并且会得到一幅剪应力分布、位移矢量分布图，可作为辅助分析，如图6所示 图6 4、改变边坡外形参数或者岩层倾角等影响因素，再次进行计算； 5、循环计算，可得到一组关于在某一影响因素变化情况下的稳定系数和图形，据此即可分析得出在此因素变化下的稳定系数变化曲线及图形。 6、改变另一因素，同样可得到相关稳定系数变化曲线及图形。 四、实验结果要求 1、如果是自编程序，必须经指导老师审查，确认可以作为分析软件使用； 2、将同一影响因素的变化情况及相应结果组织在一起，以利于对比此因素对边坡稳定性的影响程度； 4、在建模及计算调试过程中，仔细记录出现的问题及解决方案，争取同样的问题不再出现，节约宝贵的上机操作时间，并养成良好的分析问题、处理问题的能力； 5、本次上机实验结束之后，应根据实验要求提交一完整分析结果，包括稳定系数变化曲线图和代表性图形，并说明每一图形对应的影响因素变化情况和分析结果。