王章琼，陈 为，余浩延，王亚军

武汉工程大学 资源与土木工程学院，湖北 武汉 430073

教学方法

“隧道工程”课程围岩力学问题可视化教学研究

王章琼，陈 为，余浩延，王亚军

武汉工程大学 资源与土木工程学院，湖北 武汉 430073

隧道施工过程中对围岩的开挖、支护以及围岩与支护结构的相互作用等围岩力学问题，是“隧道工程”课程的核心内容之一。分析了“隧道工程”课程中主要围岩力学问题及其教学难点，利用数值分析软件FLAC-3D模拟和分析了围岩初始应力场、开挖过程中围岩应力重分布情况、支护结构受力情况以及特殊地质背景下的围岩力学问题，将模拟结果制作成视频和图片进行可视化教学，取到了良好的教学效果。

隧道工程；可视化；数值模拟；教学研究

tunnel engineering；visualization；numerical simulation；teaching research

一、引言

近年来，随着我国高速公路、铁路建设的迅猛发展，出现了越来越多的隧道工程[1]。与此同时，隧道工程所处的地质背景日益复杂，施工难度日趋增大。在一些地质条件复杂的深埋长大隧道工程中，经常出现围岩塌方事故，轻则导致支护结构变形、失效，重则造成机器损毁、人员伤亡、延误工期等严重后果[2]。熟悉围岩的力学特性并进行适时、合理支护，是确保隧道施工安全、保证施工质量的基础和前提。

“隧道工程”是土木工程专业交通土建方向及道路桥梁与渡河工程专业的专业主干课程[3]，该课程主要介绍隧道的发展历史、勘察、设计、施工、运营管理与维护等相关知识和理论[4-6]。由于隧道工程通常采用暗挖法施工，施工过程具有隐蔽性，加之地质体性状的诸多不确定性，使得隧道施工具有难度大、不确定因素多、危险性高等特点，隧道施工是“隧道工程”课程的核心内容。……