第一篇：数值方法与人工智能在岩土工程中的应用
《数值方法与人工智能在岩土工程中的应用》（博士生课程）试题
专业：岩土工程
姓名：孙歆硕
学号：B20050031 1.简述数值分析的主要方法和原理，各自的优缺点和适用范围。（40分）
答：岩石力学数值分析方法主要用于研究岩土工程活动和自然环境变化过程中岩体及其加固结构的力学行为和工程活动对周围环境的影响。目前的主要方法有有限元法、边界元法、有限差分法、加权余量法、离散元法、刚体元法、不连续变形分析法、流变方法等。其中前四种方法是基于连续介质的方法，离散元法、刚体元法和不连续变形分析法是非连续介质力学的方法，流变方法则具有前两种方法的共性。
有限元法基于最小总势能变分原理，以其能方便的处理各种非线性问题，能灵活的模拟岩是工程中复杂的施工过程，因而成为岩石力学领域中应用最广泛的数值分析方法。边界元法以表述拜特互等定理的积分方式为基础，建立了直接法的基本方程，而基于叠加原理建立了间接法的总体方程；引起前处理工作量少、能有效模拟远场效应而普遍应用于无界域或半无界域问题的求解。其不足之处是对于非连续多介质、非线性问题，边界元法不如有限元法灵活有效。
有限差分法是将问题的基本方程和边界条件以简单、直观的差分形式来表达，使得其更易于在实际工程中应用。尤其是近年来FLAC程序在国内外的广泛应用，使得有限差分法在解决岩石力学问题时愈来愈受到重视。
离散单元法是Cundall（1971）专门用来解决不连续介质问题的数值模拟方法，最初它的研究对象是岩石等非连续介质的力学行为，它的基本思想是把不连续体分离为刚性元素的组合，使每个刚性元素满足运动方程，用时步迭代的方法求解各刚性元素的运动方程，继而求得不连续体的整体运动形态，离散元法允许单元之间的相对转动、滑动乃至块体的分离，不一定满足位移连续和变形协调条件，尤其适合求解大位移和非线性问题。王泳嘉（1986）首次向国内介绍了离散元法的基本原理及几个应用例子，将这一方法应用于矿山边坡的稳定分析，按裂隙、断层等结构面的切割情况并由计算机优化划分单元，得到了边坡破坏过程的动态分析。此外，离散单元法在矿山放矿动态模拟中也有应用。当考虑单元本身的变形时，这就是可变形的离散元法（简单变形离散单元和充分变形离散单元），是指既能模拟块体受力后的运动，由能模拟块体本身受力变形状态。在二十世纪八十年代中期引入我国后，在边坡工程、隧道工程、采矿工程及基础工程等方面有重要应用。
流变方法是由石根华等人近期发展的一种新的数值分析方法。这种以拓扑学中的拓扑流形和微分流形为基础，在分析域内建立可相互重叠，相交的数学覆盖和覆盖材料全域的物理覆盖，在每一物理覆盖上建立独立的位移函数（覆盖函数），将所有覆盖上的独立覆盖函数加权求和，即可得到总体位移函数。然后根据总势能最小原理，建立可以用于处理包括非连续和连续介质加耦合问题、小变形、大位移、大变形等多种问题的求解格式。它是一种具有一般形式的通用数值分析方法，有限元法和不连续变形分析法都可看作是它的特例。有限元法主要缺点是所需数据较多，计算工作量大。边界元法的缺点是：以弹性理论为基础，从而从理论上讲只能适用于线弹性的介质。离散单元法的优点是能更真实的表达求解区域内的几何状态及其大量的不连续面，比较容易处理大变形、大位移和动态问题，其主要缺点是：该方法需要对研究范围的裂隙系统的情况有相当的了解，否则计算过程中的块体划分将脱离实际，影响计算结果的准确性。
2.简述人工智能（包括神经网络和专家系统）的基本原理及其在采矿和岩土工程中的应用。（30分）
答：人工智能(AI)是从功能上对人脑的抽象、简化，是模拟人类智能的1条重要途径。目前，国内外已开发了多种人工智能工具，包括：专家系统和神经网络等。
专家系统技术是人工智能研究的一个重要应用领域，是基于知识的系统，在国外也被称为知识库专家系统。它以计算机为工具，利用专家知识及知识推理来理解与求解问题的知识系统，模拟人类领域专家的宏观推理活动，是一种利用计算机对于符合模型描述的领域知识进行符号推理的技术。
专家系统实质是一个以知识为基础的计算机程序系统，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够模仿人类专家思维和求解该领域问题。实践表明，只要经验知识和数据表述合理、准确，并且达到一定的数量,通过严密的计算机程序，由专家系统代替人类专家进行推理，其结果的准确性和有效性并不逊于人类专家；在某些数据量巨大、复杂程度较高、而模糊程度较低的问题的处理上，专家系统甚至超过了人类专家。它的高性能和实用性引起了全球科技领域的广泛重视。
一般专家系统由知识库、推理机、数据库、知识获取机制、解释机制以及人机界面组成。专家系统技术覆盖了计算机应用的许多领域，按其所完成的任务性质和特征，可以分为解释专家系统、预测专家系统、设计专家系统、规划专家系统、诊断专家系统、控制专家系统、决策专家系统、咨询专家系统等几类。
在我国，针对解决不同技术问题研制了相应的专家系统，例如，隧道及地下结构岩溶灾害预报专家系统（张清，1993）和采矿巷道围岩设计专家系统（林韵梅等，1992）等等。这些专家系统多是以产生式规则组成的知识库，以及对于处理不精确问题采用上述的模糊推理或概率统计方法。冯夏庭、林韵梅、李效甫（1993）出版了有关这方面的专著。
人工神经网络是在现代神经科学研究成果的基础上，依靠人脑基本特征，试图模仿生物神经系统的功能或结构而发展起来的一种新型信息处理系统或计算体系。它是模拟人脑学习功能的一种智能方法。神经网络是一个高度并行的、非线性的，具有很高冗余度的系统。这种系统结构使知识的表达及存储，模式信息处理过程都与传统的方式有很大差距。它具有高度的非线性，同时它具有的自学习、自组织能力使得传统的计算方法无法解决的对模糊的低精度的模拟量的并行计算成为可能。在采矿和建筑工程中存在大量不确定因素，许多问题都属于“黑箱”或“灰箱”问题。因此，解决这些问题需要一定的定量分析，也需要数学和分析各方面信息和资料做出最后的判断。变量之间的关系十分复杂，很难用确定的数学方程来描述。人工神经网络方法具有极强的非线性动态处理能力，不必事先假设服从什么分布、变量之间符合什么规律。它通过学习和记忆而不是假设，找出输入和输出变量之间的非线性关系。在执行问题求解时，将所获得的数据输入到训练好的网络，依赖学到的知识进行网络处理，得到所求问题的答案。
人工神经网络在采矿和岩土工程中得以应用近年来有较大的发展。1990年，美国学者J.Ghabouss等人将神经网络方法用于砂土和混凝土材料的本构模型研究；1991年，美国矿山局开发了应用神经网络的一种智能采矿顶板分层系统。在国内，张清（1991）将人工神经网络引入岩石力学与岩石工程，人工神经网络可用于岩石力学行为预测和巷道分类指标聚类分析，近年来又把它应用于岩石工程系统和岩石工程参数重要性分析。北方交通大学的张清在1992年利用神经元网络预测岩石和岩石工程的力学性能。开始了神经网络的工程应用； 煤炭科学研究院开发了一个地下巷道辅助设计系统，该系统应用神经网络方法确定了地下巷道的可能破坏模式；东北大学的冯夏庭等将神经网络方法应用于采矿方法及露天矿边坡稳定性的研究。
鉴于人工智能在岩石力学中的发展，冯夏庭1994 年提出了建立“智能岩石力学”的设想，2000年完成了《智能岩石力学导论》专著，他在书中提出：智能岩石力学是智能科学、系统科学、非线性科学、不确定科学与岩石力学交叉融合发展起来的新兴边缘分支学科。现在，智能岩石力学已渗透到岩石力学与工程的许多方面，取得了一系列重要进展：建立了适用于围岩分类、隧道(巷道)支护设计、边坡破坏模式识别与安全性估计、采场稳定性估计的专家系统；发现边坡、隧道、巷道的位移时间序列、岩石破裂过程的声发射事件序列和煤矿顶板来压序列的当前时刻的信息可以用先前 n 个时刻的信息进行合理的描述；提出了基于神经网络学习的本构模型识别初步方法和岩石力学参数辨识的二种智能方法（遗传算法和进化-神经网络方法）。
3.论述数值分析和人工智能对发展岩石力学的重要作用。（30分）
答：对于岩石工程问题，岩土塑性力学、流变力学、损伤、断裂力学、块体力学、分形―岩石力学、渗流（耦合）力学的理论（在数学上往往是由一系列偏微分方程组构成）等一旦建立，一般情形下难于通过解析的方法求出它的解析解，通常必须采用数值计算的方法进行求解，数值法具有较广泛的适用性，它不仅能模拟岩体的复杂力学特性，也可很方便地分析各种边值问题和施工过程，并对工程进行预测和预报，因此，岩石力学数值分析方法是解决岩土工程问题的有效工具。年来，岩石力学数值计算方法得到了迅速发展，出现了有限差分、有限元、边界元、离散元、块体元、无限元、流形元及其混合应用等各种数值模拟技术，使复杂的岩石力学与工程问题的设计成为可能。值得指出的是，在我国，有限元数值计算方法已不仅由线性发展到高度非线性和大变形问题，由二维发展到三维，同时，还可以考虑流变、渗流与应力场耦合、损伤、断裂以及动力效应。国内出现了一些享有声誉的有限元程序，这些程序均在许多大型岩石工程中得到了良好应用。不同数值计算方法的结合，更能充分发挥各种数值方法优势互补的作用。如有限元－边界元的混合、有限元－离散元的混合、有限元－无限元和有限元－块体元的混合采用等。
王泳嘉（1996）提出：拉格朗日元法和流形元法这两种方法都适用于非线性大变形的问题。我们都有这个经验，就是用有限元法计算时的位移通常较实测的结果要小，有时甚至差一两个数量级，究其原因主要是在计算中忽略了非线性的大变形和沿弱面的不连续变形，而用拉格朗日元法和流形元法计算有望对岩石力学的计算方法做出重大的改进，两者的结合则有可能成为 21 世纪岩石力学数值方法的主流。
岩石力学研究的对象是非均质、非连续、各向异性的岩石(体)，其力学行为大多具有高度的不确定性与非线性，并受到地质构造、地应力、水、温度、压力、开挖施工乃至水化学腐蚀的影响。目前主要采用的是以连续介质力学为基础的确定性研究方法，在特定的假设条件下求解。这种一对一的映射研究方法，使得岩石力学模型越来越复杂(例如，弹性、弹塑性、弹粘塑性、各向异性弹粘塑性、流变损伤断裂力学、各向异性流变损伤断裂力学模型等)，要确定的力学参数越来越多(有的模型需要确定几十个力学参数)，支持模型所需的信息呈指数增长。然而，“数据有限”和“变形破坏机理理解不清”是这种确定性分析方法的瓶颈。
为了突破上述瓶颈，我们把人工智能引入岩石力学的研究。人工智能是自学习、非线性 3 动态处理、演化识别、分布式表达等非一对一的映射研究方法以及多方法的综合集成研究模式，是建立节理岩体真实特征的新型分析理论和方法。这种方法可从积累的实例中学习挖掘出有用的知识，非线性动态处理可使认识通过不断的实践来接近实际，演化识别可以在事先无法假定问题精确关系的情况下找到合理的模型，分布式表达使得寻找和表达多对多的非线性映射关系成为可能。智能岩石力学的提出最早受人工智能专家系统解决经验问题的优越性的影响，岩石分类专家系统的建立极大地推动了基于经验知识推理方法的应用，一些岩石力学问题的神经网络模型的出现又展示了自学习、非线性动态处理与分布式表达方法的强大生命力。这些研究启发作者进行了深入的思考，并开展了卓有成效的研究工作。20世纪90年代以来的国际岩石力学学会大会以及各大洲的岩石力学大会都将人工智能其列为重要研究领域进行研讨。一些大型研究计划，如我国国家自然科学基金及一些西方国家的研究计划等，也都将其列为重点课题予以支持,从而使人工智能在岩石力学中的学术思想不断深化，新的模型和方法不断涌现，研究队伍不断壮大，一些确定性分析方法无法解决的问题也得到了很好的解决。现在，人工智能思想已渗透到岩石力学与工程的许多方面，取得了一系列重要进展，推动了岩石力学的发展。
第二篇：工程物探技术在岩土工程中的应用
工程物探技术在岩土工程中的应用
工程物探技术在岩土工程中的应用 补家炎（湖南化工地质工程勘察院，湖南长沙410004）摘 要：随着岩土工程的发展，物探技术在岩土工程勘察中的应用也越来越广泛，提高了岩土工程的施工效率。在岩土工程中，常用的工程物探技术有电法勘探、浅层地震法以及高密度磁法等，在不同的岩土工程中需要根据工程的实际情况，选择合适的物探技术。本文结合笔者多年工作经验，阐述了工程物探技术原理及其在岩土工程中的应用。关键词：工程物探技术；岩土工程；实际应用 1 工程物探技术简介 工程物探技术全称是工程地球物理探测技术，在建筑领域应用十分广泛，根据原理及技术特点，可以将工程物探技术分为以下几种。1.1 电法勘探 地壳中不同物质的成分不同，电磁学性质也存在差异。电法勘探就是利用这一特性，通过检测地壳中不同区域的电磁学性质，地壳结构进行勘探。电法勘探是以介质的电性差异为基础，通过分析地壳磁场特性以及分布规律来实现当地地质结构的勘探。在工程勘察中，需根据当地的地质特征选择不同的电法勘探方法，常用的电法勘探方法有瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法以及高密度电法等。其中高密度电阻率法勘探的系统结构示意图如图1所示。图1 高密度电阻率法勘探系统结构示意图 1.2 浅层地震法 浅层地震法是一种常用的地面探测技术，对工程的现场条件要求较高，因此更多的是应用于施工条件较好的地面探测工程中。浅层地震法具有探测精度高、勘探效果好的优点。近年来，高分辨率地震反射波法在煤矿采空区勘探中的应用十分广泛，在勘探中是利用煤炭层对发射波的反射来确定采空区的分布，勘探人员通过追踪反射波来定位采空区，确定采空区的边界。1.3 高精度磁法 高精度磁法是利用不同物质成分不同磁性不同的特性进行地质勘探。在勘探过程中，需分析磁场的结构特征，总结地质构造以及矿产资源分布对当地磁场的影响规律。地下结构具有明显的磁性特点，因此在进行地下探测时，利用高精度磁法能提高勘察精度。在工程勘察中，磁法勘探广泛应用在地面勘探、空中勘探、海洋勘探以及地下勘探中，需根据工程的特点选择合适的勘探方法，以确保勘探精度。2 物探技术在岩土工程中的应用 物探技术在岩土工程中的应用十分广泛，主要应用在以下几个方面： 2.1 界面划分 应用物探技术划分界面能确定勘探区域的地质构造，并准确划分一些不良体的地质界面。例如在某桥梁工程选址时，为了探明当地的地质构造，选用了浅孔小药量炸药震源，利用多道瞬态瑞雷波法来勘察地质构造，准确探明当地的地质构造，为桥梁的选址提供地质信息。2.2 形态判断 在岩土工程中，利用工程物探技术能准确判断地下形态，主要包括地下物体形态、地下界面形态以及地下物体埋藏深度的判断等。在某长江岸边工程勘察中，勘察人员利用探地雷达法勘察当地的地质构造，探地雷达主要是利用不同地质结构反射的雷达波形式不同实现对地质结构的勘察，在该工程勘察的过程中，底层上部以砂土层为主，砂土层下面是杂填土，在探测的过程中检测到雷达波同相轴存在间断，说明填土层中存在大量的碎石。下部的软土层在填土挤压作用下，导致了软土的分布极不均匀，反射的雷达波形也十分不均匀。2.3 参数测试 在岩土工程勘察中，利用物探技术能够全面勘察工程区域，从而为工程的施工提供地质资料，为项目的施工提供大量的数据，有效地确保施工的顺利进行。2.4 质量检测 在岩土工程施工过程中，很多项目都属于隐蔽工程，在完工以后很难通过常规的方法来检测工程施工质量，而工程物探技术能对隐蔽工程的施工质量进行全面的检测，以保证工程的施工质量。在某电厂扩建施工的过程中，项目所在地原始地貌为丘陵、沙滩以及海积阶地，地基进行了夯击加固，为了确保项目的施工质量，需要检测工程地基的稳定性。对此，综合应用了瑞雷波法与平板载荷试验法，利用夯前夯后的瑞雷波速度对比，夯后瑞雷波速度提高约30%，瑞雷波频散曲线表明，该区不同部位回填厚度不同。在岩土工程施工的过程中，应用单一的勘探技术存在不足，综合应用工程物探技术能够实现技术互补，提高岩土工程的勘察质量。综合工程物探技术的处理流程如图2所示。图2 综合工程物探技术的流程图 3 工程物探技术在岩土工程中的应用前景 工程物探技术在岩土工程中的应用前景十分广泛，具有勘察精度高、成本低以及效率高等一系列优点。近年来，随着计算机技术的进步，工程物探技术的应用得到了进一步的发展，目前，工程物探技术在岩土工中主要具有以下应用前景。3.1 地震波层析成像技术 地震波层析成像技术是一种先进的工程物探技术，主要是通过浅层地震仪对工程地质进行全面勘察。地震波层析成像技术不仅能够准确排除地表的障碍，还能全面分析地层中风化层。勘察人员可以利用地质钻探技术实现对地层的深层次剖面探测。一是电缆长度的限制，另一方面是钻井深度，限制了地震波层析成像技术的发展，对地层进行深层次的勘察，就必须要进行深部钻井，这就要求较深的钻井以及较长的电缆，而一旦钻井深度过大就无法保证电缆传输的稳定，会影响到成像的清晰度，影响勘察精度。近年来，随着钻井施工技术以及远距离输电技术的发展，制约地震波层析成像技术发展的因素影响也越来越小，地震波层析成像技术的应用前景也越来越广阔。3.2 地质雷达 地质雷达广泛应用在隧道工程的岩土勘察中。地质雷达技术提高了工程的勘察效率和精度。但在多年的应用中发现，地质雷达技术首先是探测的深度不够深，其次是在探测的过程中容易受到金属物体的干扰。3.3 隧道地震勘探法 TSP测量系统是一个优化包括硬件和软件的测量系统，它利用高灵敏度的地震检波接收器，收集由布置在隧道单侧壁上多个地震激发点产生的地震波，及其在围岩传播中遇到不同反射界面时的反射波，对经过反射界面的数据进行全面的处理和解译，结合具体的地质情况，预测影响施工的断层、岩石破碎带，系统探测原理如图3所示。图3 TSP203系统探测原理图 隧道地震勘探法是一种近几年来发展起来的新技术，广泛应用在隧道工程中，近年来逐渐地应用到了煤矿井下断层的探测中，勘察效果良好。4 结语 本文分析了工程物探技术的应用，进一步明确了岩土工程中物探技术的应用价值与发展前景。应加强工程物探技术的研究，不断地更新技术，完善现有的工程物探技术体系，提高工程的施工质量。参考文献： ［1］ 高英龙，宋 亮.试述工程物探技术在岩土工程中的应用及前景［J］.工程技术：引文版，2016（4）：139.［2］ 李江昌.工程物探技术在岩土工程中的应用及前景［J］.技术与市场，2015（5）：72－73.［3］ 杨富治，陶礼春，张锡忠.工程物探技术在岩土工程勘察中的应用［J］.有色金属文摘，2016（3）：111.中图分类号：TU195 文献标识码：A 文章编号：2096－2339（2017）05－0104－02 作者简介：补家炎（1982－），男，湖南长沙人，本科，工程师，主要从事岩土工程勘察，岩土实验，基桩检测工作。
第三篇：人工智能在教学中的应用与实现
人工智能在教学中的应用与实现
随着现代科技的飞速发展，多媒体计算机在教育领域得到了广泛应用，并对教育、教学过程产生着深刻影响。为了使教学改革能与之相适应，需要引入先进的教学手段，而使用计算机辅助教学系统(Computer Aided Instruction, CAI)可以提供理想的教学环境，容易激发学习者的学习积极性和主动性，从而显著提高教学效果。多媒体技术的日益发展以及与其它领先技术的结合，必然促进CAI的进一步发展。人工智能(Artificial Intelligence, AI)是20世纪50年代中期兴起的一门新兴边缘科学，它既是计算机科学的一个分支，又是计算机科学、控制论、信息论、语言学、神经生理学、心理学、数学、哲学等多种学科相互渗透而发展起来的综合性学科。人工智能又称为智能模拟，是用计算机系统模仿人类的感知、思维、推理等思维活动。它研究和应用的领域包括模式识别、自然语言理解与生成、专家系统、自动程序设计、定理证明、联想与思维的机理、数据智能检索等。例如，用计算机模拟人脑的部分功能进行学习、推理、联想和决策；模拟医生给病人诊病的医疗诊断专家系统；机械手与机器人的研究和应用等。本文针对CAI的发展前景，重点论述人工智能技术对CAI，尤其是对智能化CAI产生的重大影响，并通过一个实例说明实现的思路与设想。计算机辅助教学系统及其现状 1 计算机辅助教学系统
计算机辅助教学(CAI)即利用计算机代替教师进行教学，把教学内容编成各种“课件”，学习者可以根据自己的程度选择不同的内容进行学习，从而使教学内容多样化、形象化，便于因材施教。如各种教学软件、试题库、专家系统等。CAI无论是在普通教育、高等教育还是在继续教育中都扮演着重要的角色。在国外，CAI课件已经广泛应用于学校和家庭中，并收到了很好的效果。在我国，尽管CAI的研究起步较晚，但发展很快，自上世纪80年代起，已有一批实力雄厚的高等院校把CAI的发展列为重点研究课题。2 计算机辅助教学的现状
CAI的实现需要应用AI技术及编制复杂的程序，如自然语言理解、知识表示、推理方法等，一些AI技术的特殊应用成果，如代数说明、符号合成、医疗诊断及理论证明等均被应用于CAI系统，以提高其智能性和实用性。
早期绝大多数CAI课件大都使用决策理论和随机学习的模式，它极大地简化了学习过程的表达形式。例如早期的地质教学系统(SCHOCAR)等。后来，随着人工智能技术的发展，CAI系统中添加了学生的学习行为及训练策略，同时AI技术被应用于建立学习顾问模块(存放所要教课程的问题和技能)。这种方法能控制训练策略并给出适合学生的学习内容。目前为了获取对课程知识表示和控制的灵活性和模块性，有些CAI系统还用AI技术来表示训练计划和策略。例如多数程序设计语言的CAI均属此例。
到目前为止，所使用的绝大多数传统的CAI都是将全部教学信息以编程方式预置于课件中，这样的CAI课件一旦制作完成，任何较大的教学改动都会给维护工作带来极大的不便。因此现有的CAI系统面临许多挑战，它主要存在以下几方面的问题。（1）缺乏开放性
不具有开放性是目前CAI课件最大的缺点。使用者无法对课件进行任何修改，只能利用已有资源按设定的路线进行教学。其弊端在于：①
固定内容的局限性使课件的适用面狭窄；② 设定的运行路线使授课缺乏自主性；③ 授课的针对性不强；④ 无法利用新出现的资源在较高起点上进行二次开发。（2）缺乏人机交互能力
现有CAI大多以光盘作为信息的载体，将教材中的内容以多媒体的形式展现出来，教学信息是按预置的教学流程机械式地提供给学习者，学习者使用CAI课件学习是完全被动的。在课堂教学中，一般只能通过教师按预定的课件流程进行操作，无论学生还是教师都不能很好地参与教与学的过程，因此人机交互没有很好地实现。（3）忽视课程本身的特点
各门课程在教学上有不同的要求，但现有课件对于这些不同要求完全不予理会。例如很多课程都要涉及到大量的曲线或曲面，对有些课程来说，将这些曲线或曲面给出一个简单的展示就足够了，而有些课程这样的展示不能达到教学目的的要求。例如：在讲授计算机图形学中各种曲线或曲面的生成算法时，如果能在课件中直接动态地展示这些图形的生成过程，充分发挥计算机辅助教学的优点，无疑会使计算机图形学的教学更具有吸引力，从而大大提高教学效率。
（4）缺乏教师与学生的互动
现有CAI课件在学生自学以及进行操作使用时，如何学习都是学生自己的事。教师不能完全了解学习者的情况，学生在碰到问题时不能向教师求助，师生之间互相封闭，谈不上师生互动，因此课件所起的效果大打折扣。同时由于缺乏网络支持，现有的绝大多数CAI课件都是在单机环境下运行的，它们无法利用网络的优势使知识内容快速更新，当然更无法提供便捷的学习讨论空间、随时随地的师生交流方式以及远程教学实现的条件。（5）缺乏教学策略
在课件的开发过程中实际上离不开教学策略的设计，但课件的制作者往往并未意识到这一点。例如：现有的绝大多数课件都是单一的展播式的，这样的课件制作“精美”，但它不可逆、不能互动。实际上运用课件教学只是手段而不是目的，应该在教学设计理论的指导下讲求课件的实效性，着眼点在于对学生学习新知识、掌握新技术、培养各种能力有帮助，而不是表面上的制作“精美”。（6）缺乏智能性
现有的CAI课件系统不能对不同程度的学生进行有针对性的教育，学生的学习是被动的，不能由系统自动提供助学信息而使学生有选择地学习。对教师而言，其教学不能积极地参与其中，不能根据系统提供的信息按照学生的认知模型为其准备最适合的学习内容，更不能给予不同方式的教学模式与方法，因此不具有智能性。
综上所述，现有的CAI存在许多问题，随着新技术的不断出现，这些问题将使CAI越来越不能适应新的要求。因此以智能CAI为代表的新的计算机辅助教学系统将成为教育技术上需要不断探求、努力实现的发展方向。3 智能化计算机辅助教学系统(ICAI)智能计算机辅助教学系统(Intelligent Computer Aided Instruction, ICAI)以认知学为理论基础，将AI技术应用于CAI，是智能化的CAI。在ICAI系统中，学生的学习可以借助于智能化计算机对大量知识进行选择、判断、处理，使学习内容更有针对性，从而提高学习效果。
教学过程是一个复杂的教与学的思维过程。它需要教师以其专门知识和经验为依据，经过吸收、讲解、推理、示例、综合等多个步骤才能较好地完成。一个教学型专家系统的任务是根据学生的特点、弱点和基础知识，以最适当的教学方案和教学方法对学生进行教学和辅导。因此，从AI的角度看，计算机辅助教学实际上是一个由计算机系统辅助教师进行教学及学生进行学习并得以实现的“专家系统”。因而，在CAI中引人AI思想，即使用专家系统的方法、工具，构建智能CAI(即ICAI)。这样构建成的专家系统的主要特点是具有诊断和调试修改功能、具有良好的人机界面。
在智能CAI中，教学思想、方法、学习内容可用知识形式表示，如何解决知识的形式化表示以及知识的访问与调用问题，是AI的核心技术之一，也是将AI引入教育技术领域中所要面临的一个问题。知识库是实现知识推理与专家系统的基础，可以用知识库作为智能CAI的构建环境，在知识库中，教学内容等的有关知识可以用事实与规则表示，并存储于知识库内。教学与学习过程即是对知识库中的知识进行推理，并最终得出所需结果的过程。由于专家系统主要是由知识库与推理机组成的，因此，它也是智能计算机辅助教学系统的核心技术。
第四篇：工程物探新技术在岩土工程中的应用发展
岩土工程与勘察第16卷第1期（总第26期）2005年5月
工程物探新技术在岩土工程中的应用及发展
徐燕军1戴志祥2
【摘要】本文主要介绍了浅层地震法、瑞利面波法等工程物探新技术、方法、设备及其在岩 土工程勘察、测试、检测中的应用及发展情况。
1前言
工程物探是在原地球物理勘探基础上发展而来，五、六十年代服务于水文地质、工程地质，成为工程勘察的一个组成部分。上世纪八十年代，随着国民经济的高速发展，推动了电子技术的发展，计算机技术开始广泛应用于各个技术领域，从而带动了工程物探技术的发展。工程物探紧随工程勘察向岩土工程延伸、向岩土工程测试、监测、检测转化，已成为岩土工程的一个组成部分。工程物探技术，周期短，成本低，信息量大，服务面广，是无损检测，其作用和地位得到了肯定。
2工程物探技术方法与设备
在中国，工程物探始建于上世纪50年代，近二十年来有了较大发展，目前主要开展的方法有：浅层地震（反射波法、折射波法）、面波法、地震映象法、高密度电法、地质雷达、瞬变电磁法（TEM法）、工程CT（层析成象技术）、桩基无损检测技术、地下管线探测技术、工程测井、声波探测和常时微动测试等。
2.1 浅层地震法
浅层地震法是根据地下介质的波阻抗差异，利用纵波勘探的一种人工地震探测方法，可以用于研究与岩土工程有关的地质、构造、岩土体的物理力学特性，测定覆盖层厚度，确定基岩埋深起伏情况，查找构造追索断层等。
2.2 瑞利面波法
瑞利面波法是根据地下介质的物性差异，利用瑞利面波勘探的一种人工地震探测方法。该方法具有能量大，衰减慢，在不同介质中传播进程中遇到密度变化时会出现频散现象，速度突然变化，在频散曲线上出现异常。可用于探测地下异常体及密度变化情况。
2.3 地质雷达
地质雷达是根据地下介质的电性差异，利用电磁波检测地下异常体或地层分层的一种检测方法，天线中心频率不同，探测深度及分辨率，随之改变，可根据具体情况选择不同天线。该方法可用于基础处理的质量监理，地下异物，地下洞室开挖的预报测深。
2.4 高密度电法
高密度电法原理与普通电法相同，是利用地下介质的电性差异，人工供电测量一次场分布的探测方法，但它集中了剖面法和测深法的功能，施工效率高，信息量大。可用于管线调查，物探找水，采空区、岩溶、滑坡等灾害的物探调查。
1、2：中国兵器工业北方勘察设计研究院
2.5 瞬变电磁法
瞬变电磁法是观测二次场，具有体积小，受地形影响小，纵向分辨率高，工作效率高等优点，可用于判断地质体的电性、产状、规模。
2.6 工程测井
是利用钻孔作地下物探的一种方法。在孔内放置各种传感器，接收采集孔内地球物理信息，进而分析推断孔壁的地质特征，可划分地层，地质剖面，区分岩性；确定岩石的物理参数，研究孔壁及孔内技术情况（裂隙、岩溶、孔径、孔斜等地质问题，以及砼离析、空洞等施工问题）。目前常用的测井方法有：电测井、波速测井、声波测井、电磁波测井、放射性测井，井中电视；井径、流量测井等。
2.7 工程CT
工程CT是在其它方法获取大量信息基础上，利用代数重现，联合迭代，反褶积等计算方法，重视被测体的二维或三维图象。可用于多种物理探测的资料处理。
2.8 设备
改革开放前，我国物探设备相对较简陋，主要是来自前苏联及东欧以及国内仿制设备。20世纪八十年代后，引进了欧美等西方国家的先进设备，以及随着我国经济及科技水平的高速发展，涌现出的大量的高性能国产物探设备。国产设备在数据采集记录，处理分析等方面有了突破性进展，极大地促进了物探技术的发展与进步。目前我们使用较多的仪器有北京水电物探所生产SWS多波工程勘探仪；武汉岩海生产的桩基检测仪，声波仪，载荷仪；重庆地质仪器厂生产的地震仪高密度电法仪；徐州建工所生产的载荷仪，还有中科院岩土所、物化探所、力学所生产的各种仪器和传感器等，这些设备的性能已接近或达到国外仪器的水平，为物探技术的继续发展铺设了道路。
3应用及发展
3.1 应用
工程物探的服务对象已从过去的工程地质、水文地质发展到现今的岩土工程。如今已作为岩土工程勘察、施工、检测过程中的一种手段，为勘察、设计施工、检测提供数据。
工程物探相对于其它勘察手段来说，探测速度快，信息量大（测点连续），在成本上有较大优势，和其它勘察方法结合起来解释可以达到较高的解释精度，勘察中常用到高密度电阻率法，浅层地震法，瞬态面波法，井中电磁波法检层波速测试等，有效地协助岩土工程师圈定岩溶，追索构造，划分岩性，确定基岩埋深，查找各类不良地质体，提供岩土层物理力学参数等，且成果直观，易于非专业人员判读。
在施工中,可以帮助监理工程师控制施工质量,如：基础处理效果的实时测试,基桩灌注前入岩深度,沉渣厚度以及垂直度的确定,有了物探技术的支撑,工期及施工质量将得以保证。
在施工质量检测方面，工程物探检测技术是主要手段。地基加固可以用瞬态面波法，地质雷达进行施工前后的对比分析，结合其它手段判定处理效果。桩基检测中，无损检测技术则作
为主要检测手段，主要是因为动测成本低、周期短，可以加大检测比例，更全面的了解施工的质量。
3.2 今后物探技术的应用及发展主要表现在以下几个方面：
3.2.1 工程物探技术要适应岩土工程勘察不断发展的要求，进一步提高物探技术人员的素质，特别是针对不同工程条件合理选用综合物探方法和对各种物理参数的解释能力。
3.2.2 进一步研究各种物探技术方法对不同地球物理前提的适用性，避免滥用。针对一般情况下岩土工程勘察勘探深度不大，但分辨和定量解释精度要求高的特点，推广使用面波、多道瞬态面波技术与高密度电法、地下管线探测等方法，并加强电磁、地震波成像技术的研究和工程应用。
3.2.3 开展综合物探技术在岩土工程勘察勘察中的应用,研究提高各种物探手段勘察精度的方法。
3.2.4 研究开发适合城市和城市周边建筑区勘探要求的、具有较大勘探深度和较高精度物探方法，加强适合城市环境背景条件（高噪声、多其它干扰）下有效的水、油、气管网测漏仪器的研制及准确定位方法的研究。
3.2.5 进一步加强对基桩动测技术的研究，在基桩完整性检测中，由定性向定量发展；在基桩承载力检测中，通过动、静试验的对比研究，提高对承载力的测试技术和数据处理水平。
3.2.6 进一步加强工程物探中计算机技术的应用，并注意软硬件的适用性和采用的数学模型、物理力学参数的准确性和代表性。提高技术人员的应用水平和成果的可信度。
综上所述，由于电子技术，计算机技术的广泛应用，工程物探技术在勘察精度和勘察能力方面有了较大提高，已经从定性分析发展为定量、半定量分析，另外加上工程物探技术本身探测速度快，检测点密度大，成本低，所以工程物探技术已成为解决工程建设问题必不可少的非常有效的高科技手段。
由于工程物探是无损检测、间接探测。在工作中，我们要充分考虑到岩土体的不均匀性、不可视性、被测物体分布的复杂性以及测试资料的多解性。要本着从已知到未知的原则,用已知资料解释未知资料，未知资料经验证后成为新的已知,如此往复,积累经验,不断提高。只要我们物探工作者长期努力探索，实践下去物探技术会在更多的领域占有一席之地。
第五篇：编织袋的生产原料及在岩土工程中的应用
编织袋的生产原料及在岩土工程中的应用
编织袋在我们生活中被广泛使用，包括很多行业，如轻工业，重工业，航天，农业，工程等，这些无不显示出它不可替代的作用。
编织袋厂家的生产需要严格执行众多的生产标准，而且在在很多环节上都需要着重注意，以达到客户最满意的状态，它的使用范围也越来越广泛，下面小编就为您简单介绍一下它在岩土工程的应用。
从80年代开发土工布以来，拓宽了塑料编织物的应用领域，广泛用于小水利、电力、公路、铁路、海港、矿山建筑、军事的工程建设中。在这些工程中，土工合成材料具有过滤、排水、加强、隔离、防渗等功能，塑料土工布就是合成土工材料的一种。
编织袋厂家的生产自然离不开编织袋的加工原料，塑料编织袋是一种中型散装容器，主要以起重机或叉车就可以实现集装单元化运输，它便于装运大宗散装粉状物料，具有容积大，重量轻，便于装卸等特点，是一种常见的包装材料之一。下面小编就为您进行编制袋的原料介绍。
编织袋是以聚乙烯或聚丙烯树脂为主原料，加入少量辅料，混匀后经挤出机熔融挤出塑料薄膜，切割成丝，在低于树脂熔融温度下进行拉伸，通过分子定向与热定型制成高强度、低延伸率的扁丝，再经整经、织造、复膜制成塑料编织布作基布，与吊带、围带缝合后制成柔性集装编织袋。
其中，吊带也是经混料、抽丝、织造等工艺制成，目前一种由开裂丝织造成的吊带正得到日益广泛的应用，它具有克重低、抗拉强度高、美观等特点。
好了，今天就为大家介绍这么多关于编织袋吧，在以后的时间里会陆续介绍编织袋的。
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