土体力学性质研究的三轴虚拟仿真试验开发

唐洪祥 郭莹 郑尔发 宋瑞 王瑞雪

摘要：三轴剪切试验是研究土体力学性质的重要试验，在土力学试验中处于核心地位。但是，三轴剪切试验制样困难、操作过程复杂、试验周期长，初学者在短时间内很难掌握基本的试验技能，为此，开发并利用三轴虚拟仿真试验开展教学工作显得尤为重要。开发的三轴虚拟仿真试验包含了虚拟试验操作和电子报告两个部分，学生可以在移动端熟悉三轴剪切试验仪器结构以及试验操作过程，延伸试验教学时间和空间，在低成本、低消耗、无安全隐患的前提下，提升试验教学质量和水平，激发学生的学习积极性。为通过三轴虚拟仿真试验得到较真实的土体力学性质和参数，将砂土力学和本构参数的大数据预测功能融入三轴虚拟仿真试验中，学生不仅熟悉了试验操作过程，还可以深入理解土体的力学特性与物理性质的关联性，促进创新创造性能力的综合培养。将三轴虚拟仿真试验用于本科生土力学、研究生岩土工程试验这两门课程，取得了较好的教学效果。

关键词：三轴剪切试验;虚拟仿真;大数据;砂土;黏土;力学性质

中图分类号：G642;TU43   文献标志码：A   文章编号：1005-2909（2021）06-0151-09

土力学是土木工程及其相关专业教学中非常重要的一门专业基础课，是研究土的物理性质以及在荷载作用下土体应力应变和强度规律，从而解决工程中土体变形和稳定问题的一门学科[1]。土力学试验是了解土体的力学性质以及获取工程设计参数中非常关键的一个环节，通过亲自动手操作土力学试验，可以加深学生对土体的物理性质及应力应变特性、强度特性等力学行为的理解。……