侯晨 朱万成 刘洪磊 张鹏海

摘  要：应用岩石力学实验课程是高等学校采矿工程专业重要的专业课程，但受限于诸多因素，很多实验在日常教学中难以实现。利用虚拟现实技术，构建逼真的三维虚拟环境，采用人机交互操作界面，以完成教学大纲要求的必修与扩展教学实验，弥补了应用岩石力学实验在可行性、重复性、控制性、展示性方面的不足，为应用岩石力学实验教学和研究提供一种通用的分析工具，有助于实现“教与学的互动、理论与实践的结合、能力与兴趣的共增”这一教学目标。

关键词：虚拟现实;应用岩石力学;采矿工程;本科教学

中图分类号：G642       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）24-0136-04

Abstract： The applied rock mechanics experimental course is an important professional course of mining engineering in colleges. However， due to many factors， many experiments are difficult to conduct in daily teaching. By using the virtual reality technology， the realistic three-dimensional virtual environment was constructed， and the man-machine interactive interface is used to complete the compulsory and extended teaching experiments required by the syllabus， which makes up for the deficiency of the feasibility， repeatability， controllability and display of the field experiment. It provides a general analysis tool for the teaching and research of rock mechanics experiment， and helps to realize the teaching goal of interaction of teaching and learning， combination of theory and practice， and increment of ability and interest.

Keywords： virtual reality technology; rock mechanics; mining engineering; undergraduate teaching

應用岩石力学是固体力学的一个分支学科，主要研究岩石在外界因素作用下的应力、应变、破坏、稳定性判定及支护时机等内容，是为采矿工程、矿山工程力学、土木隧道等专业开设的一门专业基础课。通过教学，学生深刻认识到岩石力学基本原理应用于采矿、土木、水利等岩石工程问题的重要性，了解应用岩石力学实验结果的影响因素和岩体的工程特性以及分级方法。这是一门理论性及实践性很强且紧密结合生产实际的课程。

由于自然岩石、岩体材料的非均匀性、非连续性，以及受载历史的复杂性，相关岩石性质的获取需要进行大量的实验。因此，应用岩石力学实验课程一直是学生了解岩石、岩体强度和变形特征，激发学生兴趣的重要途径[1-2]。但实验的安全性、便捷性等也为相关实验教学工作的开展带来一定的挑战[3-6]。……