矿物资源工程专业“岩体力学”课程教学

喻清，曾晟，杨月平，张志军

(南华大学核资源与核燃料工程学院，湖南衡阳421001)

矿物资源工程专业“岩体力学”课程教学

喻清，曾晟，杨月平，张志军

(南华大学核资源与核燃料工程学院，湖南衡阳421001)

岩体力学;铀矿开采;教学改革

课程教学与实践改革是促进教师专业化成长的一个平台，是提升学生综合素质的有效途径。以南华大学核特色矿物资源工程专业“岩体力学”课程教学为例，从教材选择与教学安排、教学方法与教学手段、实践教学内容与安排等几个方面作了详细的介绍，为国内高校岩石力学教学提供了有益的参考。

“岩体力学”是矿物资源工程专业的专业基础课程之一，也是能源工程、土木工程、水利工程等学科的主要专业课之一。它是一门研究岩石在外界因素(如荷载、水流、温度变化等)作用下的应力、应变、破坏、稳定性及加固的学科，其研究目的在于解决矿业、土木、水利工程等建设中的岩石工程问题［1-］。它是一门新兴的，与有关学科相互交叉的工程学科，需要应用数学、固体力学、流体力学、地质学、土力学、土木工程学等知识，并与这些学科相互渗透［3］。因此，在岩体力学教学中必须加强教学内容改革和加强实践环节［4］，体现岩体力学作为基础学科内容的完整性和矿物资源工程专业基础的实践性，引导和推动学生积极地投身到该课程的研究型学习中去。

南华大学矿物资源工程专业在1958年设立时，一直开设“岩体力学”作为主要专业基础课程，已有50多年的开课历史。并且该课程一直作为我校矿业工程硕士、博士入学考试的科目。经过50多年的教学经历获得了较好的该课程的教学经验。本文以我校矿物资源工程专业铀矿开采专业特色，介绍铀矿开采中所需解决的岩体力学问题的教学内容和经验。

一、教材与教学安排

(一)精选教材

通过对国内外同类学科高校进行了调研，发现国外高校开设的岩石力学课程教材更新速度快，十分注重实验和工程应用，专门增设有计算岩石力学课程方面的内容［5］。而国内高校的岩石力学教材更新较为缓慢，教学和教材在不同程度上存在重理论、轻应用、实验内容陈旧等问题。选择一本好的教材可以使教学达到事半功倍的效果，目前国内岩体力学的教材比较多，有赵文主编的《岩石力学》、蔡美峰主编的《岩石力学与工程》、沈明荣主编的《岩体力学》，刘佑荣主编的《岩体力学》等。

根据毕业学生的反馈和课程教学团队的经验，我校“岩体力学”课程教材的选择是以蔡美峰教授主编的《岩石力学与工程》为主，自编教材为辅。自编教材为我校丁德馨教授主编中南大学出版社出版的外文教材《State of the Art Research in Civil and Mining Engineering》。另外，还通过根据国内外岩石力学研究进展和岩体力学前沿问题，采用自编讲义，以满足本专业学生对岩石力学知识的需求。

(二)优化课程内容

我校岩体力学的教学内容主要以铀矿开采岩石力学问题为主线，具有显著的专业特色。在铀矿常规开采中所要讲授的教学内容有:花岗岩、火山岩及其碳酸盐岩等硬岩铀矿床的岩石力学问题，孔隙裂隙介质中氡及氡子体的辐射问题，热液成矿岩体高温状态下采场与矿柱稳定性问题，地表废石堆、尾渣堆(库)、露天采场等核辐射环境污染及治理问题等等。在铀矿溶浸开采中所要讲授的教学内容有:砂岩介质孔隙结构特征以及对溶浸液体渗流问题，砂岩介质的渗流规律理论与实践问题，溶浸采矿过程中流-固耦合、化学-应力耦合问题，化学溶液作用下砂岩孔隙度演化问题，外来流体(入井液)侵入矿层后与矿物发生作用而影响钻孔生产能力或注入能力，使铀矿层伤害的问题等等。另外，还增添了国外岩体力学前沿问题，如:深部开采、高温度、高地应力开采等问题教学内容，这些使用双语教学。

通过上述课程内容的优化，《岩体力学》课程的教学内容更加具有特色性、完整性和实用性。学生真正地了解到铀矿开采岩石力学的问题及难点，并建立了科学的分析铀矿开采岩石力学的理论和方法体系。经过几年的教学实践，取得了不错的教学效果。

(三)合理安排教学学时

该课程的课时安排经过了三次的调整，理论学时由原来的54学时，经由40学时，最后调整到46学时。实验教学学时由原来的10学时，经由8学时，最后调整到10学时。本课程的教学一般安排在第5学期。

二、教学方法与手段

根据我校现有基础及课程环境特点，继承前期教改成果，遵循学科发展规律，提出新的教学理念，采取了如下改革措施:

(一)采用多种教学手段

自制教学课件，建立了岩石力学在工程中的应用专题库，收集了不同阶段、不同领域的工程应用实例和事故案例录像，采用多媒体课件、工程实例录像、板书相结合的教学手段，实施启发式、互动式、研究式教学方式。

(二)利用网络教学环境

充分利用学校教学资源网，借助《岩体力学》精品课程教学平台，在校园网上公布教学课件及教案，学生可以通过网上课件和教学视频温习课堂和实验教学内容，通过专题报告扩充自己感兴趣的知识或了解新进展，教学效果良好。指导学生参与网上岩体工程专业论坛，通过论坛解决自己所遇到的问题。

(三)采用双语教学

在教学中，采用中文教材、国外教材、自编教材相结合，逐步进行双语教学，双语教学安排20课时。一方面使学生掌握了国内的岩体力学的基础理论知识，另一方面也了解到了国外岩石力学方面的理论和技术，实践性教学执行效果良好。

(四)阅读文献教学方式

目前国内外，关于岩体力学方面的专业文献期刊较多，如《International Journal of Rock Mechanics＆Mining Science》、《Rock Mechanics and Rock Engineering》、《岩土力学》等。指导成绩好的学生通过查阅相关的文献来加深课堂上所学的岩体力学问题，了解岩体力学前沿问题。

三、强化实践教学，提高学生科研能力

(一)加强实践教学，实现开放性实验教学

岩石力学是一门理论性和实践性都很强的专业基础课程，理论与实践相结合是课程建设的重要组成部分。我校原来岩石力学课程实验大纲为学生开设了岩石的单轴压缩、三轴压缩、巴西劈裂、刚性实验机演示4个实验项目，都是验证性实验。

目前我校增加了一批岩石力学实验仪器设备(如压汞仪)，开设实验项目增加到10个。在新增设备的计划中，注重了综合性、设计性、创新性实验设备的装置。实验教学由8学时调整为10学时，其中验证性实验为8个学时，新增综合实验(岩石渗透力学试验、岩石细观、微观力学试验)2个学时，同时实验室对学生实行开放，鼓励有余力的同学课后自己设计实验;改革后的实验课把引导学生学会科学的思维方法放在首位，实验教学安排上注意保持了实验的科学性、先进性和基础性，同时也注意培养学生的创新精神。

(二)鼓励学生积极参与老师科研，提高学生科研能力

鼓励学生参与到教师科研工作当中来，我校教师科研课题主要集中在铀矿开采采场稳定性及巷道支护，含铀砂岩结构特征分析与低渗透性砂岩介质渗流特性分析等方面研究。在岩石试样制备、试验仪器设备、试验步骤、试验数据整理、及试验研究报告等过程中，学生都参与当中。通过这些研究性试验项目，实现了试验教学与科研的紧密结合，为培养学生的创新及科研能力提供了一个渠道。

四、结 语

岩体力学研究的内容丰富，这对该学科的教学造成一定困难，同时也为课程教学改革创造了条件。岩石力学教改手段多种多样，但只要秉承“精选教材、探索创新、教研并举、理论联系实际”的指导思想，改变传统的教学模式，着重加强理论基础的教学，提高学生认识问题的起点，通过大量工程实用理论的计算分析以及工程实例研究，构建理论与工程实践的桥梁，使学生既有较好的理论分析基础，又具有较强的工程实践分析能力。就一定可以切实提高

该课程教学效果，为国家培养出具备解决越来越复杂的岩石力学问题的合格人才。

［1］ 黄明奎.岩石力学课程教学改革与思考［J］.高等建筑教育，2008，17(4):82-5.

［2］ 刘开云.探析高校土木工程专业“岩石力学”课程教学改革新途径［J］.中国科教创新导刊，2010，(1):171-73.

［3］ 王述红，唐春安，朱万成，等.数值试验在岩石力学实验教学中的应用［J］.实验技术与管理，2003，20(6):140-43.

［4］ 马建兴，马强.岩石力学实验课的教学改革研究［J］.2011，14 (2):32-4.

［5］ 勾攀峰，宋常胜.岩石力学课程的教学改革与实践［J］.教书育人.高教论坛，2009(5):82-3.

Key words:rock mass mechanics;uranium mining;teaching reform

Abstract:Course teaching and practical reform is a platform promoting professional development for teachers，It is the effective way to promote the students＇comprehensive quality.Taking course teaching of rock mass mechanics on the speciality of mineral resources engineering with characteristics of nuclear in university of south china for instance，This paper introduces the selection of textbooks and teaching schedule，teaching methods and teaching means，the content and the arrangement of practical teaching in detail，It is a useful reference to rockmechanics teaching in chinese universities and colleges.

Teaching and Practice on Rock Mass Mechanics on the Speciality of Mineral Resources Engineering

YU Qing，ZENG Sheng，YANG Yue-ping，ZHANG Zhi-jun
(School of Nuclear Resources and Nuclear Fuel Engineering，University of South China，Hengyang Hunan 421001，China)

A

2095-2708(2012)04-0122-03

2012-05-03

南华大学重点培育课题(编号:2009PP023)，南华大学教研教改课题(NO.2008GJY17)，国家第一类特色专业建设项目资助