土木工程教学(3): 本人近6年指导毕业论文经验

   本科生导师制最早出现的是在英国牛津大学，导师在学生的生活经济方面、道德、行为、学业上都给予帮助。每周和同学见面聊天，一次大概一小时，地点有在教室、宿舍，甚至咖啡厅，氛围非常轻松和谐，有句话说在牛津大学，导师向学生喷烟，喷了四年，学生就成了个成熟的学者。

本人科学网的所有内容，可以转载、共享、内容也可以存储。

但对于利用互联网、信息技术、计算机技术等的犯罪分子，若利用本人姓名及本人肖像进行QQ聊天或邮箱传递本人科学网内容的，则视为严重侵犯行为。我所生活的小区就有这样的犯罪分子，住址是江苏省南通市崇川区五山公寓15栋。

  中国最早是在20世纪三十年代，由竺可桢在浙江大学实行过导师制，效果很好，后来新中国成立，仿效苏联，本科生导师制被废除，只存在研究生导师制。

  直到最近十余年，本科生导师制又被重新重视起来，不少学校都实行本科生导师制。但是这与英国牛津大学的导师制相差甚远，学业上主要是由任课教师大课堂讲课。而且由于教师资源、资金、学生人数众多的限制，本科生导师制在中国还没有有效的运转起来，很多只是一种形式。

  在牛津，最初是一对一，后大众化不得不控制本科生入学数量，并实行一对多，但是也只是一对3、4；但在中国，可能就有1对10甚至更多，可能一周都见不到导师。

   原中国科学院副院长，中国科协副主席，中央大学校长，吴有训院士（江西高安人）在清华大学非常注重培养学生，并指导许多届学生的毕业论文工作。他不辞辛劳，诲人不倦，亲自指导查阅文献，以严谨的科学作风培养出许多优秀学生，他毕生致力于中国的科学事业和教育事业。这些方面对我的触动很大，我从中汲取了宝贵的经验。

吴有训院士教书育人心得，请参考博客：http://blog.sciencenet.cn/blog-614989-901209.html(复制到浏览器地址栏)。

本人科学网的所有内容，可以转载、共享、内容也可以存储。

但对于利用互联网、信息技术、计算机技术等的犯罪分子，若利用本人姓名及本人肖像进行QQ聊天或邮箱传递本人科学网内容的，则视为严重侵犯行为。我所生活的小区就有这样的犯罪分子，住址是江苏省南通市崇川区五山公寓15栋。

  在同济大学攻读博士学位期间，导师孙钧院士勉励我们：“有了兴趣，才会肯花时间、精力去钻研，而相应地，只要钻研进去了，你就会从中获得更大的乐趣，取得成绩，从而产生出更大的兴趣，成为你继续深入钻研的动力……”。他还动情地说，“不管学习什么，只要刻苦钻研进去，就会感到知识之广、之深真是浩如烟海，越学越有兴味，钻研与兴趣形成了良性循环。这样，成功也就在向您招手了。”

孙钧院士获国际岩石力学学会会士称号 我国获得这一褒奖的第一人，请参看博客：http://blog.sciencenet.cn/blog-614989-898569.html(复制到浏览器地址栏)。

博士学位照与导师孙钧院士在一起，请参看博客：http://blog.sciencenet.cn/blog-614989-901214.html(复制到浏览器地址栏)。

   从同济大学土木工程博士毕业从事高等教育12年来，我经过多年的积累和历练，取得了一定的经验，形成了自己的风格。

   作为土木工程的一门分支学科，岩土工程具有不确定性、未可知性、灰色性和模糊性，及对其认识过程的复杂性和系统性等特点。因此，具备高度的非线性特征。熊孝波(2011-2014)结合自己的教学与科研实践，运用系统工程方法、灰色理论、模糊数学、神经网络等方法，结合自己的国家自然科学基金项目(40962005)和(2011-k3-36)等省部级课题进行了个人经验式的人才培养，使得受到培养的学生具备了一定的分析复杂工程地质问题的能力。指导学生先后写作发表了10余篇科研论文，有10余人进入985和211等高校进入研究生阶段的学习。

   结合课程设计和毕业设计(论文)等教学环节，有针对性地结合生产、科研实际提出工程地质研究课题，让学生对土木工程问题进行分析，对存在的土木工程问题作出评价，并独立地提出施工设计和解决方案。多年的教学实践表明，这对于提高学生实际工作能力、培养科学的思维方法，效果十分明显。

本人科学网的所有内容，可以转载、共享、内容也可以存储。

但对于利用互联网、信息技术、计算机技术等的犯罪分子，若利用本人姓名及本人肖像进行QQ聊天或邮箱传递本人科学网内容的，则视为严重侵犯行为。我所生活的小区就有这样的犯罪分子，住址是江苏省南通市崇川区五山公寓15栋。

   经过师生多年的磨合和指导经验的积累，本人给师生双方制定了“论文组约定”。

  1.我作为导师会全力以赴进行指导，并且会因才施教；

  2.论文题目由我根据各位的情况进行指定，论文题目、研究内容、基本要求等会替同学考虑，随时进行组内协调；

  3.每个学生研究方向涉及1-2个方面，研究方法为2-3种，具体是边指导边调适(论文的后半程写作过程中，允许学生根据需要进行研究内容和研究方法的适当改进)，同组或他组同学的研究方向和研究方法可以相互探讨；

  4.正确对待论文研究，认识到论文需要付出极大的努力，需要学生勤奋好学，足够的时间保障，做到日积月累；

  5.要求学生考完研究生后，在寒假之前认真按照我的要求完成相应论文研究的相关知识或技能学习；

  6.寒假期间，每个学生能够与我进行联系，我的QQ(1610365310)或电子邮件(xiongxb2009@163.com)；

  7.考研的学生先安心考研，考研复试之前，我会认真指导；

  8.师生双方拟定成为良师益友，导师指导和学生学习相互促进，学生可以提出各种合理的建议；

  9.允许学生请假(家庭重大事情，考研复试，找工作，生病住院等)；

 10. 除休息时间和请假时间外，学生应该按时考勤，毕业论文期间学生应该出现在教室、或图书馆、或与我在一起，特殊情况需要暂时外出或看病，要进行说明，并请假；

 11. 导师为学生创造各种力所能及的条件，希望学生能够成才；

 12. 学生或老师如若发表论文，要经过双方进行商谈确定。

土木工程教学(1): 注重培养学生的思维方法和创新能力

http://blog.sciencenet.cn/blog-614989-894621.html 

土木工程教学(2): 加强当前工程建设热点和实例对教学内容的充实

http://blog.sciencenet.cn/blog-614989-895162.html 

以下是本人近6年指导的部分本科生毕业论文概要：

高速公路边坡植被护坡机理分析

摘 要

   随着社会经济的发展，高速公路已经成为城市间交流的重要基础设施。高速公路的建设是一项巨大的工程，然而由此产生的大量的公路边坡，对水土保持、生态保护、环境保护都产生极其不利的影响。在越来越重视环境保护和人文生活质量和谐发展的今天，如何快速恢复高速公路的植被防护是需要研究和解决的问题。

   本文主要从三个方面研究高速公路边坡植被防护：根系固土的力学基础、边坡防护技术和植被的选配。

   具体内容包括：

  (1)介绍了国内外近十年来高速公路边坡植被防护的研究现状。

  (2)植物护坡机理的研究是个涉及多因素的系统课题，植被护坡有很多的优点，本文拟从根系的力学加筋与锚固作用、茎叶及枯枝落叶的水文效应、植物的蒸腾排水效应3个方面来系统地分析植物稳定边坡的作用机理，详细介绍了高速公路边坡植被护坡的机理。

  (3)分别从工程防护和生态防护介绍了工程领域常用的边坡防护技术，并总结了几种常用生态护坡技术的施工技术。

  (4)植被选配是一项重大课题，根据不同的立地因子选择不同的植被护坡，乔、灌、草的搭配护坡等。

  (5)结合工程实例说明了高速公路边坡植被防护的具体做法。

   关键词：高速公路；边坡植被防护；作用机理；植被选配

南通地区基坑工程技术应用研究

摘 要

自20世纪90年代中期以来，城市地下空间的开发越来越受到重视，从而极大地促进了深基坑工程的发展。土钉支护由于经济可靠和施工快速简便的优点，已在我国得到迅速推广和应用，成为继桩、墙、撑、锚后深基坑支护的又一项成熟的技术。本文以深基坑土钉支护结构为研究对象，基于已有的土钉支护设计理论和灰色理论，对深基坑土钉支护结构中土钉的设计、基坑的变形规律和基坑变形的影响因素进行了研究。

本文介绍了深基坑的主要支护形式，并采用已有的土钉支护设计理论对某一深基坑工程进行了验算，分析了土钉支护的承载机理。同时利用已有的深基坑土钉支护结构有限元程序分析结果，基于灰色关联度模型，对于影响基坑变形的因素：土钉长度，土钉间距，土钉倾角，土体重度，土体黏聚力，土体摩擦角等六个主要影响因素进行了分析，得出基坑X方向上变形各因素影响力从大到小的排列是：土钉间距，土体重度，土体黏聚力，土钉长度，土体摩擦角，土钉倾角；Y方向上变形各因素影响力从大到小的排列是：土钉间距，土体黏聚力，土体重度，土钉长度，土体摩擦角，土钉倾角。最后本文以实际深基坑工程的变形观测结果，基于灰色预测模型——GM(1, 1)和对应的残差模型，建立了基坑变形的灰色预测模型，并结合工程实例进行预测分析，结果表明该模型具有较高的精度，具有一定的理论和实际应用价值。

关键词：深基坑，土钉支护，影响因素，灰色关联分析，支护变形，灰色预测

高真空击密法地基处理及加固机理研究

摘 要

随着我国城市尤其是沿海地区建设的快速发展，软土地基处理已成为一个制约我国工程基础建设的重要技术问题。目前，国内外的软土地基处理方法有很多，本文重点介绍高真空击密法原理、分析方法和工程应用，主要内容包括：

(1)系统地综述了国内外地基处理及复合地基的研究现状和研究方法；

(2)介绍软土地基的种类及其工程特性，进行简要的软土地基处理分析。

(3)阐述了高真空击密法的工法特点、工艺流程、技术要素等重要特色，通过经济性、技术性等对比高真空击密地基处理方法的优越性。

(4)阐述饱和软土渗透固结理论，研究了高真空击密法对饱和软土的加固机理，并应用灰色系统理论和神经网络模型对软土地基变形进行了预测研究。

(5)介绍了高真空击密法的工程成果，并通过南通吕四电厂厂区地基处理的工程实例，通过孔隙水压力监测、静荷载试验、静力触探试验等分析了高真空击密法的优越性。

关键词：软土地基，地基处理，高真空击密法，加固机理，灰色理论，神经网络

岩溶地区隧道工程稳定性模糊综合评判研究

摘 要

宜万铁路处于岩溶地区，地质结构条件非常复杂，是中国最难修建的铁路，其工程的成败及投资的大小与岩体的特性、地下结构受力等诸多因素有关，故需要进行系统的科学研究。本文分以下几个方面进行了研究：

(1)总结归纳了宜万铁路的一些工程资料与数据，并对国内外学者关于宜万铁路岩溶隧道方向的研究进行了总结。

(2)从岩溶分布、岩溶分类、岩溶形态三方面分析了岩溶隧道工程内涵及其特点。

(3)对洞室进行应力分析，并以重庆某在建隧道为工程背景，对围岩在高地应力环境下的破坏规律进行研究。依托某铁路隧道进口开挖，对岩溶条件下隧道工程进行有限元分析。

(4)介绍了神经网络，并依托徐州复式向斜南东翼工程，运用MATLAB软件，建立了BP神经网络模型，对该工程的区域安全性进行了预测。

(5)介绍了模糊数学，并对隧道工程地下水环境负效应的影响因素进行了模糊隶属分析；基于MATLAB软件平台，实现了隧道工程的模糊综合评价。

关键词：岩溶，有限元，神经网络，模糊，综合评价

高速公路绿化工程系统分析及智能研究

摘 要

高速公路是自然环境和人工构造物的结合体，也是实现景观设计研究和环境再造的重要载体。高速公路在建设过程中，会对沿线的自然景观和人文景观产生很大的负面影响，加剧人口、资源与环境的矛盾，增加对沿线生态系统的压力。随着可持续发展观念的深入，对于高速公路的要求已不仅仅满足基本的运输功能要求，如何加大景观、环境心理、生态等元素在高速公路建设中的比重，创建人－车－路和谐的环境体系是当前高速公路建设面临的一个重大课题。本文研究的主要如下：

(1).首先，较为系统地总结了国内外高速公路绿化的发展现状，阐述了道路景观生态学理论，并在此基础上详细列举了高速公路绿化护坡技术。

(2).其次，在全面分析了高速公路景观生态体系之后，阐述了“人－车－路”和谐环境系统理论，初步建立了高速公路景观生态指标，并对其进行了生态指标分析。

(3).最后，本研究以理论与实际工程相结合的方式，选取河南少洛公路和郑州市西南环城公路为研究平台，总结了高速公路景观生态体系所涉及的各方面的要素，构建了一个科学的高速公路景观生态研究体系，并分别采用模糊数学和BP神经网络等方法对两个实例进行了系统的分析。

总的来说，本研究为我国加快生态高速公路建设，推进环境友好型交通基础设施发展提供了一定的价值参考。

关键词：高速公路，景观生态，模糊数学，神经网络，模型分析

岩土工程中应力应变渗流多场耦合分析

摘 要

目前，我国正处在经济飞速发展和高速城市化的进程中，城市生活固体废弃物(MSW)量以年均3%比例增长，“MSW围城”和环境土工问题的形势严峻。当前，MSW处理的主要方式是卫生填埋，填埋场的沉降、渗滤液的排出及对环境的污染等，这些环境岩土工程领域的问题都有待解决，因此，近十多年来MSW填埋场污染质渗流的问题引起岩土界学者极大关注。本文主要从以下几个方面进行了研究：

(1) 通过对MSW填埋场工程性质的研究与分析，深入探讨了影响MSW填埋场渗流、应力、应变及沉降的因素；

(2) 研究了MSW填埋场中渗流的Darcy定律，分析了填埋场中溶质运移的方式；通过建立地下水溶质运移的数学模型，分析了溶质运移规律；

(3) 根据MSW填埋场中溶质运移的数学模型，建立了有限差分方程，并基于MATLAB软件平台编程求其数值解，分析了溶质运移规律；

(4) 利用多场耦合软件(COMSOLMultiphysics)，建立了填埋场几何模型，模拟渗流应力应变多场耦合，研究了MSW填埋场中渗流、应力以及应变三者之间的关系，为解决实际岩土工程问题提供条件。

关键字： MSW填埋场，溶质运移，渗流，应力应变，耦合

临海高等级公路路基深厚软土流变特性研究

摘 要

本文研究的是软土的流变特性，众所周知，我国沿海地区广泛分布软弱粘土层，天然软土的流变性是决定其地基工后沉降和沉降差的主要原因。随着江苏临海高等级公路竣工，许多研究人员致力于连云港软土的研究，对于软土研究，本文分四部分进行。

(1) 查阅相关资料整理出连云港软土的物理力学性质，并得出两者之间的经验关系，针对三轴试验数据，分析软土蠕变特性。

(2) 总结一些经典的软土流变本构模型，分析了理论模型、经验模型、半理论半经验模型优缺点、适用范围，并推导了一个元件模型和几个常用的经验模型。

(3) 重点介绍了BP神经网络原理和建模步骤，Matlab中神经网络工具箱常用函数，并编写程序对连云港地区软土多次进行训练、学习，达到最佳状态后进行沉降预测。

(4) 引入考虑软土蠕变的有限元计算方法，介绍有限元原理，通过Abaqus有限元软件，对连云港段路基沉降进行了考虑流变的有限元分析，验证考虑流变的必要性。

关键词：软土流变，流变本构模型， BP神经网络，有限元，沉降

城市岩土工程渗流问题的有限元数值模拟

摘 要

改革开放三十年来，大规模的工程建设在支撑中国经济快速发展和人民生活水平迅速提高的同时，也引发了众多的地质环境问题，其中城市工程建设引发的岩土工程渗流问题是工程安全性中最重要的问题之一。本文主要对城市岩土渗流问题中的核心问题之一即地下水污染物迁移进行有限差分法和有限元法分析。本文内容主要体现在以下几个方面：

(1)阐述多孔介质的性质和流体的物理力学性质，并对岩土工程中存在的地下水问题进行总结。

(2)阐述稳定流和非稳定流，一维流、二维流和三维流。阐述了地下水运动研究的理论基础——达西定律，以及污染物迁移运动研究的基础——Fick定律。阐述了地下水溶质运移的对流迁移作用、扩散作用和污染物的衰减和转化。

(3)通过有限差分数值方法分析城市岩土工程水渗流和污染物运移的数学模型，并通过MATLAB软件求解地下水污染物运移的有限差分模型。

(4)在有限元法的基础上，根据渗流场的边界条件、初始条件和渗流因素建立了相应的地下水污染物渗透模型，通过COMSOL Multiphysics软件对地下水污染物的运移进行模拟和预测。

关键词：岩土工程，地下水，溶质运移，有限差分，有限元

南通地区挤扩支盘桩基础设计与应用

摘  要

随着我国城镇化进程的不断加快，针对各种不利土质进行工程处理和提高土地资源使用率的要求不断提高，挤扩支盘桩凭借其较高的性价比在工程中应用得越来越广泛。尽管挤扩支盘桩相比于传统的桩型有着较为明显的优势，但由于支盘桩的理论研究并不充分，需要作进一步的研究来阐明该桩型的承载特征和机理。

本课题主要做了以下几项研究工作：

(1)结合现有的国内外支盘桩研究对影响桩基础承载能力的主要因素进行分析，从而确定影响支盘桩承载性能的关键性设计参数；

(2)分析桩基础水平荷载传递机理及其力学分析，有限差分法分析推导支盘桩的水平承载公式；

(3)有限元分析桩周土中化学离子的渗透规律，为桩体受离子侵蚀影响的研究奠定理论基础。

关键词:  挤扩支盘桩，水平承载，有限差分法，渗透性，数值分析

地下工程施工安全分析与灰色系统评价方法研究

摘  要

中国是目前世界上地下空间开发利用的大国，城市轨道交通建设速度位居世界首位。地下工程安全风险研究的必要性和紧迫性是由中国地下工程建设规模大、发展快的客观事实以及地下工程严峻的安全形势所决定的。探索并建立一个符合我国国情的地下工程施工安全评价体系对于完善地下工程风险评估及安全管理工作具有重要意义。

本文对隧道失稳机理进行力学分析以及对影响施工安全的风险因素进行分析。得出建(构)筑物、地表、管线下沉，建(构)筑物裂缝，建(构)筑物倾斜，土体测斜，地下水位，周边位移收敛，隧道拱顶下沉，爆破振动等8项主要影响因素。

采用与以往传统岩土工程确定性研究方法不同的灰色系统理论聚类方法进行研究。现场收集并整理分析工程监测资料，应用灰色白化聚类方法对每个观测对象的多个特征指标进行准确的定量分析。将计算结果分级归类，确定哪些是关键影响因素。以此来调整施工方案使之达到最优，为施工安全管理提供有力保障。

关键词：地下工程，隧道，灰色理论，围岩稳定性，聚类分析

本人科学网的所有内容，可以转载、共享、内容也可以存储。

但对于利用互联网、信息技术、计算机技术等的犯罪分子，若利用本人姓名及本人肖像进行QQ聊天或邮箱传递本人科学网内容的，则视为严重侵犯行为。我所生活的小区就有这样的犯罪分子，住址是江苏省南通市崇川区五山公寓15栋。