Геокриология и механика грунтов (стр. 3 )

Таблица 2

№	Темы	Виды СРС	Неделя семестра	Объем часов
обязательные	дополнительные
Модуль 1
1	Теплофизические процессы в промерзающих и протаивающих горных породах.	Работа с нормативными документами	Написание сообщения по теме. Выполнить электронный отчет	1	2
2	Задача о промерзании и оттаивании горных пород.	Работа с учебной литературой	Написание сообщения по теме. Выполнить электронный отчет	2	2
3	Физические и механические свойства мерзлых и талых пород.	Работа с учебной литературой	Написание сообщения по теме. Выполнить электронный отчет	3	2
4	Основы рационального освоения территорий криолитозоны.	Работа с учебной литературой	Написание сообщения по теме.	4	2
	Итого за модуль 1				8
Модуль 2
5	Теория теплопроводности, закон Фурье, уравнение теплопроводности и автомодельное решение.	Работа с учебной литературой	Написание сообщения по теме. Выполнить электронный отчет	5	2
6	Задача Стефана. Автомодельное решение. Решение задачи Стефана методом ПССС. Оттаивание под насыпью. Оттаивание вокруг скважины методом ПССС.	Работа с учебной литературой. Выполнение домашнего задания	Написание сообщения по теме. Выполнить электронный отчет	6-8	6
7	Мгновенные уравнения состояния и критерии прочности. Временные уравнения состояния и критерии длительной прочности. Критерии разрушения на основе теории трещин	Работа с учебной литературой. Выполнение домашнего задания.	Написание сообщения по теме.	9-11	6
8	Общая система уравнений механики деформируемого твердого тела. Базовые задачи устойчивости горных пород в скважинах	Работа с учебной литературой	Написание сообщения по теме.	12	2
	Итого за модуль 2				16
Модуль 3
9	Оценка устойчивости стенки скважины на основе теории трещин	Работа с учебной литературой	Выполнить электронный отчет	13	2
10	Напряженное состояние и устойчивость анизотропных пород в вертикальных и наклонных скважинах	Работа с учебной литературой	Выполнить электронный отчет	14-15	4
11	Устойчивость стенки скважины при тепло - и массопереносе	Работа с учебной литературой	Выполнить электронный отчет	16-17	4
12	Определение горного давления на крепь ствола скважины		Выполнить электронный отчет	18	2
	Итого за модуль 3:	12
	ИТОГО:	36

4. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

Таблица 3

№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	Темы дисциплины необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1.	Выпускная квалификационная работа	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+

5. Содержание дисциплины

Модуль 1

Тема 1. Введение. Проблемы геокриологии, теплофизики и механики грунтов в нефтегазовых и строительных технологиях. Теплофизические процессы в промерзающих и протаивающих горных породах.

Тема 2. Задача о промерзании и оттаивании горных пород. Постановка задачи о промерзании (оттаивании) однородного грунта с образованием границы раздела фаз (задача Стефана). Постановка задачи о промерзании и оттаивании пород в спектре температур (с образованием зоны промерзания). Постановка задачи о промерзании пород с учетом миграции влаги в промерзающую зону. Методы решения задач и приближенные формулы расчета глубин промерзания (оттаивания) пород. Формулы Стефана и Лейбензона. Приближенное решение задачи Стефана при наличии на поверхности теплоизолирующего слоя. Приближенные формулы для определения теплооборотов и глубин сезонного промерзания (оттаивания) пород.

Тема 3. Физические и механические свойства мерзлых и талых пород. Теплофизические свойства грунтов. Гипотезы Фурье, Фика, Дарси. Основные параметры, характеризующие свойства грунтов. Коэффициент теплопроводности, удельная и объемная теплоемкость, плотности грунта и сухого грунта, скрытая теплота фазовых переходов влаги в грунтах. Воднофизические свойства грунтов: различные виды влажности (суммарная, за счет включений и т. д.), их отличие от применяемой в физике пористых тел насыщенности. Незамерзшая вода. Основные гипотезы. Существующие теории. Основные количественные показатели для различных грунтов.

Тема 4. Общие положения по рациональному использованию мерзлых пород при освоении криолитозоны. Региональные преобразования природной среды при освоении крупных территорий криолитозоны. Принципы использования многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований инженерных сооружений. Методы мелиорации мерзлых пород как оснований сооружений. Принципы расчета оснований и выбор конструкций фундаментов, сооружаемых на мерзлых грунтах. Рациональное использование криолитозоны для целей горнодобывающей промышленности и подземного строительства.

Модуль 2

Тема 5. Теория теплопроводности, закон Фурье, уравнение теплопроводности и автомодельное решение.

Тема 6. Задача Стефана. Получение условия Стефана. Автомодельное решение задачи Стефана. Решение задачи Стефана методом ПССС. Оттаивание под насыпью. Получение зависимости глубины оттаивания от времени. Оттаивание вокруг скважины методом ПССС. Получение зависимости радиуса оттаивания от времени.

Тема 7. Механические свойства грунтов и их связь с теплофизическими свойствами. Мгновенные уравнения состояния и критерии прочности. Временные уравнения состояния и критерии длительной прочности. Критерии разрушения на основе теории трещин.

Тема 8. Общая система уравнений механики деформируемого твердого тела. Базовые задачи устойчивости горных пород в скважинах.

Модуль 3.

Тема 9. Оценка устойчивости стенки скважины на основе теории трещин.

Тема 10. Напряженное состояние и устойчивость анизотропных пород в вертикальных и наклонных скважинах.

Тема 11. Устойчивость стенки скважины при тепло - и массопереносе.

Тема 12. Определение горного давления на крепь ствола скважины.

6. Планы практических занятий

Модуль 1

Тема 1. Теплофизические процессы в промерзающих и протаивающих горных породах (1 час).

Тема 2. Задача о промерзании и оттаивании горных пород (1 час).

Тема 3. Физические и механические свойства мерзлых и талых пород (1 час).

Тема 4. Основы рационального освоения территорий криолитозоны (1 час).

Модуль 2

Тема 5. Теория теплопроводности, закон Фурье, уравнение теплопроводности и автомодельное решение. (1 час)

Тема 6. Задача Стефана. Автомодельное решение. Решение задачи Стефана методом ПССС. Оттаивание под насыпью. Оттаивание вокруг скважины методом ПССС (3 часа)

Тема 7. Мгновенные уравнения состояния и критерии прочности. Временные уравнения состояния и критерии длительной прочности. Критерии разрушения на основе теории трещин (3 часа)

Тема 8. Общая система уравнений механики деформируемого твердого тела. Базовые задачи устойчивости горных пород в скважинах (1 час)

Модуль 3.

Тема 9. Оценка устойчивости стенки скважины на основе теории трещин (1 час)

Тема 10. Напряженное состояние и устойчивость анизотропных пород в вертикальных и наклонных скважинах (2 часа)

Тема 11. Устойчивость стенки скважины при тепло - и массопереносе (2 часа)

Тема 12. Определение горного давления на крепь ствола скважины (1 час)

7. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

7.1 Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

Рабочей программой дисциплины «Геокриология и механика грунтов» предусмотрена самостоятельная работа студентов в объеме 36 часов. В соответствии с «Положением о самостоятельной работе студентов в ГОУ ВПО «Тюменский государственный университет»», под самостоятельной работой студентов (далее СРС) понимается «учебная, научно-исследовательская и общественно-значимая деятельность студентов, направленная на развитие общих и профессиональных компетенций, которая осуществляется без непосредственного участия преподавателя, хотя и направляется им» (П. 1.3).

Студентам предлагаются следующие формы самостоятельной работы:

· самостоятельная домашняя работа;

· чтение текстов профессиональной направленности;

· самостоятельная работа (индивидуальная) с использованием Интернет-технологий;

· индивидуальная и групповая творческая работа;

· подготовка к сдаче зачета.

Результаты самостоятельной творческой работы могут быть представлены в форме доклада по теме или иного проекта.

7.2 Требования к зачету

Заключительный контроль (зачет) проводится в устно-письменной форме. Зачет включает письменную подготовку к ответу на вопрос. Устная часть зачета оценивает полученные знания по дисциплине путем собеседования с преподавателем.

8. Примерные вопросы для зачета

1. Физические, теплофизические и механические свойства мерзлых и талых горных пород.

2. Теория теплопроводности, закон Фурье, уравнение теплопроводности и автомодельное решение.

3. Задача Стефана. Автомодельное решение.

4. Решение задачи оттаивания под насыпью.

5. Решение задачи оттаивания вокруг скважины.

6. Основные принципы строительства на многолетнемерзлых грунтах.

7. Мгновенные уравнения состояния и критерии прочности.

8. Временные уравнения состояния и критерии длительной прочности.

9. Критерии разрушения на основе теории трещин.

10. Общая система уравнений механики деформируемого твердого тела.

11. Базовые задачи устойчивости горных пород в скважинах.

12. Оценка устойчивости стенки скважины на основе теории трещин.

13. Напряженное состояние и устойчивость анизотропных пород в вертикальных и наклонных скважинах.

14. Устойчивость стенки скважины при тепло - и массопереносе.

15. Определение горного давления на крепь ствола скважины.

9. Образовательные технологии

В соответствии с требованиями ФГОС при реализации различных видов учебной работы в процессе изучения дисциплины «Геокриология и механика грунтов» предусматривается использование в учебном процессе следующих активных и интерактивных форм проведения занятий:

· лекции;

· практические занятия;

· работа в малых группах.

10. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

Перечень основной и дополнительной учебной литературы, включая электронно-библиотечные ресурсы (с исходными данными)

Основная литература:

Вакулин, Александр Анатольевич.  Основы геокриологии: учеб. пособие для студентов вузов/ . - Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 20с.

, Механика грунтов. Основания и фундаменты. Учебное пособие. М.: ИД "Юриспруденция", 20 с. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www. *****/book/125466/.

Очнев, Владислав Николаевич. Строительное дело: фундаменты и грунты оснований : учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по спец. "Шахтное и подземное строительство"/ , , . - Санкт-Петербург: Изд-во СПбГТУ, 20с.

Дополнительная литература:

Вакулин, Александр Анатольевич.  Основы геокриологии [Электронный ресурс]: учеб. пособие/ ; ред. . - Электрон. дан. и прогр.. - Тюмень: Изд-во ТюмГУ: Виндекс, 20эл. опт. диск (CD-ROM); 12 см. - (Инновационная образовательная программа ТюмГУ).

Мальцев, Лев Евгеньевич. Кинематическая модель грунта и биоматериалов/ , , . - Санкт-Петербург: Стройиздат СПб, 20 с.

Презентация комплексов лабораторных работ Центра ДО ТюмГНГУ [Электронный ресурс]/ ТюмГНГУ; сост. . - Электрон. дан.. - Тюмень: Изд-во ТюмГНГУ, 20эл. опт. диск (CD-ROM); 12 см.

11. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины

Лекционная аудитория с мультимедийным оборудованием, лекционная аудитория.