数字孪生虚拟仿真平台在土力学实践教学中的应用初探

实践教学是土力学教学中必不可少的环节,高校现有条件和外部环境难以满足日趋多元化的实践需求。利用虚拟仿真与物理模型相结合、线上教学与现场教学相结合、理论学习与工程实践相结合的教学方法,开发构建数字孪生虚拟仿真实验平台,并对土力学实践教学模式进行了有益的探索。以矿区地表变形监测为例,直观展现地表变形、仪器布设、变形监测及数据处理全过程。研究成果表明,数字孪生虚拟仿真平台有助于培养学生创新精神及实践能力,符合现代岩土工程实验技术的发展方向。

     

可视化渗透破坏实验装置研发及土力学实践探索

传统土力学实验无法展现土体内部渗透变形,使学生难以直观理解土体渗流的基本原理。利用人工合成透明土材料,融合粒子示踪、断层成像和数字图像处理等技术,研发了可视化渗透破坏实验装置。以砂砾石管涌为例,直观展现了土体渗透破坏孕育–发生–发展–破坏全过程颗粒运移特征,论证了实验装置的可靠性。在此基础上,提出了以学生自主创新为主体,实验技术教研平台、实验课程学习平台和产学合作协同育人平台“三台一体”新的教学模式。