案例分享 | 滑坡堰塞体渗流稳定测试与评价虚拟仿真实验

近年来极端天气频发，滑坡堰塞险情不断出现。堰塞体是岩土工程中常见的地质灾害，通常由斜坡或边坡上的岩土体因地震、降雨等原因引发山崩、滑坡，截断山谷形成。

随着工程理论与技术的提高，基于国民经济发展的需求，是否可以“转灾为宝”——利用堰塞体作为土石坝，是近年来全球的土木工程师一直关注的热点问题。

背景与痛点

为培养优秀的堰塞体及重危滑坡稳定安全评估领域的相关土木工程从业者，需要安排其完成有关实践认知与操作，以对堰塞体的性质和稳定性测试与评估方法有充分了解。

然而，堰塞体材料在时空分布上存在一定随机性，大多是非稳定的，现场实验测试存在诸多风险，已破坏或处置的堰塞体也无法再现。学生在校内学习和校外实习过程中无法经历堰塞体的形成、变形、裂隙发展与溃决全过程。从而使得教学相关培养过程存在以下不足——

传统教学仅能在特定的室内课堂环境下进行理论学习或通过观看视频进行感官认知，对满足相关课程的重要实践属性需求具有明显局限性。

课堂平面教学环境存在片面性，对堰塞坝安全评估受降雨量、堰塞库水位、堰塞体组成差异等动态变化的参数影响很难表达，仅靠课堂讲解甚至是固定环境的实景观摩，无法实现对现场复杂变化条件下相关工程问题测试和分析的有效理解和合理处置。

堰塞坝安全评估影响因素众多，如仅从文案教学视角，相关评估结论受相关从业者的主观因素影响较大，易造成受培训的学生所接受信息存在主观性。

解决方案

为克服上述传统教学不足，恒点虚拟仿真与河海大学合作，基于实际工程数据，设计《滑坡堰塞体渗流稳定测试与评价虚拟仿真实验》项目。

将堰塞体工程测试分析与室内虚拟仿真操作相结合，通过“互联网+虚拟仿真+灾害预防”，依托重现堰塞灾害的虚拟场景与仿真的实验过程，在保证安全的条件下，使学生能够借助虚拟仿真手段去体验堰塞体的探索、测试、分析过程。

通过虚拟仿真实验，学生能够充分感知不同地质环境、天气条件、时空演变的动态环境对山体滑坡形成堰塞体稳定性的影响，引导其学习相关知识、掌握堰塞体失稳机理、稳定要素、实验方法、稳定计算与分析，从而对堰塞体稳定性做出较为合理的监测与判断，以便在后续的研究与工作中合理处置堰塞险情，减少次生灾害或者对堰塞体进行合理利用。

设计亮点

《滑坡堰塞体渗流稳定测试与评价虚拟仿真实验》融合土力学、岩石力学、土力学实验、岩土工程测试、测量学、工程地质等的系列专业综合知识，将晦涩的专业名词定义用更易接受的形式（图片、动画等）加以生动展现。

依托新工科对数值建模能力的培养，强化学生对相关岩土工程专业知识的理解；学会对理论、参数、现象关联性的探究，提高对岩土工程特别是堰塞体工程安全问题的分析能力，训练学生对重大工程问题合理处置的能力，深化人才培养的高阶性。

为了更好实现“专业课程”向“课程思政”教育模式的转变，知识角模块提供了丰富的滑坡堰塞案例，如舟曲堰塞湖应急救灾、永嘉堰塞湖溃决成功抢险等，能够显著提高学生防灾减灾意识，增强当代工程师厚重的使命感。本虚拟仿真实验的教学能够让学生在对岩土参数有更加直观的理解的同时，提高学生操作相关现场仪器、量测数据的熟练度，加强突发情况临场处置判断能力，固化学习者的工程责任意识和伦理认知，促进学习者形成正确的工程观。

结语

南京恒点信息技术有限公司突破传统教学，运用虚拟仿真技术夯实专业基础，鼓励学生创新与挑战，并坚持育教融合、立德树人的理念，强化学生社会责任感、使命感，为社会培养卓越的土木工程师人才。