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清华水利云:立足行业需求,着眼新工科教育

阅读量:3816064 2019-10-26


1.清华水利云概述工程地质与岩土工程等课程教学中涉及一些计算和分析;学生毕业后,从事行业及科研同样面临这些在学习期间使用的计算和分析方法。目前大部分院校在教学中,或使用商业软件、或一些很早开发的工具、甚至盗版程序,学生使用及其不方便,也很难满足现代技术发展的需求;而各设计院,有的本单位开发的Excel、Dos程序,有的购置国内外软件,还有依然停留在用计算器,……(图1)。学生工作后,又需要用新的软件进行相同或类似的计算分析,造成学校的教学与后续工作的极其不连续性。

图1土木行业现有计算分析的不足
随着互联网+技术的飞速发展,移动办公、团队协作及行业协同分析等成为现代行业发展的趋势,平台化服务越来越多地出现在各个领域(图2)。能否基于这些技术,构建一个资源共享平台,实现水利工程专业的教学、行业设计中的计算方法和工具共享?清华水利云(THC)就是在对目前先进的互联网+可视化技术探索和研究的基础上,以工程地质、岩土工程等课程教学中涉及的典型计算方法为需求,研发了面向Web应用为基本形式、跨平台(跨操作系统、跨移动终端)的水利计算云平台(图3),形成行业内首个交互良好的在线计算云平台。平台以浏览器作为依托,实现输入输出接口与计算过程的分离,使计算实现跨平台、不依赖本地计算能力的特性。从而为教师教学、学生、企业及有关科研人员提供一个良好的计算分析工具平台,实现教学与行业应用的融合。

图2未来行业发展的需求
清华水利云的建设目标:一方面,也为广大的水利、土木及地质行业从业者和科研人员提供便捷的计算分析平台,以推动行业计算资料的规范化、标准化及信息化管理;另一方面,基于教学及工程设计规范中常用的计算分析方法,为课程教学、学生实践使用提供良好的计算分析工具平台,为学生步入工程设计奠定良好的基础,推动新工科教育改革和探索。同时,后续将不断纳入一些先进的计算方法及在线可编程开发功能,为学生及其它用户提供可开发功能,提高学生的科研创新能力。最终,建成一个标准化、规范化、快速、便捷的面向Web的可视化云计算平台,为工程设计分析、课程教学及学生实践提供规范化、标准化及信息化管理。
清华水利云特色:充分利用云计算技术,实现跨平台、云可视、云共享、云审批、云分享等功能,为用户提供便利。

图3清华水利云(THC)
清华水利云主页:http://thc.meggs-thu.com:8088/index.html,也可直接扫描(图4)

图4清华水利云二维码
2.清华水利云目前主要功能    目前清华水利云主要包含岩体结构分析、土工试验及边坡稳定性分析三大板块(图5)。

图5清华水利云功能主界面
2.1岩体结构分析1)结构面持平投影图绘制

图6岩体结构赤平投影分析
2)岩体结构统计分析:
结构面极点图、等密度图、结构面分组统计分析

(a)结构面极点图

(b)结构面极点等密度图

(c)走向玫瑰花图

(d)结构分组

(e)结构面分组统计
图7岩体结构面统计分析
            岩体结构失稳定性模式判断

图8岩质边坡失稳模式判断
3)岩体Hoek-Brown参数计算
2.2土工试验1)固结压缩试验:固结试验、压缩试验

图9固结压缩试验报告
2)粒度分析试验:密度计法、筛分法、综合法

图10筛分法试验报告 (综合法)
3)渗透试验:常水头法、变水头法

图11渗透试验报告(变水头法)
    4)直接剪切试验

图12直接剪切试验报告
2.3边坡稳定分析1)三维楔形体稳定性分析

图13三维楔形体岩质边坡稳定分析
2)Sarma边坡稳定性分析

图14 Sarma边坡稳定分析
3)倾倒边坡稳定性分析

图15倾倒边坡稳定性分析

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