巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)課程簡介

該實(shí)驗(yàn)課程原理根據(jù)隧道防火設(shè)計(jì)基本原理及火災(zāi)虛擬仿真計(jì)算，讓學(xué)生選擇不同的火源參數(shù)、隧道參數(shù)和防火等級，掌握隧道火災(zāi)響應(yīng)和應(yīng)急預(yù)案。

該實(shí)驗(yàn)課程包含10個(gè)知識點(diǎn)，分別為（1）隧道火災(zāi)案例；（2）隧道運(yùn)營條件；（3） 隧道火災(zāi)火源；（4）隧道結(jié)構(gòu)；（5）隧道建筑；（6）隧道通風(fēng)排煙；（7）火災(zāi)煙氣運(yùn)移規(guī)律；（8）火源探測；（9）火災(zāi)預(yù)警；（10）人員疏散。

巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)課程定位

該實(shí)驗(yàn)課程通過多手段虛擬仿真教學(xué)，在不同類型隧道火災(zāi)場景中培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力，擴(kuò)展了傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容深度，引入深層次的隧道火災(zāi)防護(hù)減災(zāi)知識，實(shí)現(xiàn)了多種條件、多種工況的模擬，建立與實(shí)際工程的聯(lián)系，虛擬實(shí)現(xiàn)需要但極難實(shí)現(xiàn)、代價(jià)巨大、風(fēng)險(xiǎn)極高的封閉環(huán)境下火災(zāi)實(shí)驗(yàn)過程。

該實(shí)驗(yàn)課程通過線上教學(xué)系統(tǒng)讓學(xué)生選火源參數(shù)、隧道參數(shù)和防火等級，通過后臺的仿真模擬，得到隧道火災(zāi)響應(yīng)和應(yīng)急預(yù)案。使學(xué)生掌握隧道防災(zāi)涉及的火災(zāi)特通風(fēng)與排煙、火災(zāi)監(jiān)控預(yù)警及疏散救援、結(jié)構(gòu)火災(zāi)安全以及災(zāi)害應(yīng)急管理等方面的知識，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平，促進(jìn)學(xué)創(chuàng)造能力的綜合培養(yǎng)。

巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)適應(yīng)專業(yè)

巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)課程適合土木工程類本科大三或大四年級及研究生一年級學(xué)習(xí)。

巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)開設(shè)歷程

2017年9月1日，巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)課程在同濟(jì)大學(xué)上線；

2018年11月1日，巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)課程面向社會開放；

2020年11月24日，巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)課程被中華人民共和國教育部認(rèn)定為“首批國家級一流本科課程”，

巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)服務(wù)規(guī)劃

該實(shí)驗(yàn)課程不斷完善盾構(gòu)隧道、沉管隧道等不同類型隧道形式，增加縱向逃生樓梯等細(xì)部結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生更直觀地體驗(yàn)和學(xué)習(xí)的防火體系。繼續(xù)發(fā)展線上增強(qiáng)體驗(yàn)?；馂?zāi)增強(qiáng)體驗(yàn)單元可以一定程度模擬火災(zāi)真實(shí)效果，模擬人員逃生等實(shí)時(shí)響應(yīng)。視景基于智慧基礎(chǔ)設(shè)施iS3平臺開發(fā)，除可進(jìn)行火災(zāi)消防演練、逃生模擬實(shí)驗(yàn)外，還可分析歸納逃生救援結(jié)果。

巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法

防火體系虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)通過線上虛擬仿真讓學(xué)生選擇不同的火源參數(shù)、隧道參數(shù)和防火等級，通過后臺的仿真模擬道火災(zāi)響應(yīng)和應(yīng)急預(yù)案，使學(xué)生掌握隧道防災(zāi)涉及的火災(zāi)特性、應(yīng)急通風(fēng)與排煙、火災(zāi)監(jiān)控預(yù)警及疏散救援、結(jié)構(gòu)火災(zāi)安全應(yīng)急管理等方面的知識，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新和創(chuàng)造能力的綜合培養(yǎng)。

巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)步驟

巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)記錄

是否記錄每步實(shí)驗(yàn)結(jié)果：是；

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論要求：實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

1、該實(shí)驗(yàn)課程在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)思路方面，體現(xiàn)在培養(yǎng)了學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力，擴(kuò)展了傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容深度，引入了更深層次的隧道火災(zāi)防護(hù)減災(zāi)知識。

2、該實(shí)驗(yàn)課程在教學(xué)方法創(chuàng)新方面，體現(xiàn)在培養(yǎng)了學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力，擴(kuò)展了傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的度，引入了更深層次的隧道火災(zāi)防護(hù)減災(zāi)知識，實(shí)現(xiàn)了火災(zāi)下多種條件、多種工況的模擬，建立了與實(shí)際工程的聯(lián)系。

3、該實(shí)驗(yàn)課程在評價(jià)體系創(chuàng)新方面，評價(jià)依據(jù)真實(shí)、評價(jià)內(nèi)容多元（成果、過程、表達(dá)）、評價(jià)結(jié)論合理（難易有別）。

4、該實(shí)驗(yàn)課程對傳統(tǒng)教學(xué)的延伸與拓展，體現(xiàn)在培養(yǎng)了學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力；擴(kuò)展了傳統(tǒng)的廣度和深度，引入了更深層次的隧道火災(zāi)防護(hù)減災(zāi)知識。

巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)面向高校

巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)服務(wù)以長安大學(xué)為代表的其他高校相關(guān)專業(yè)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目服務(wù)對象為各高校土木工程學(xué)學(xué)院、機(jī)械學(xué)院的相關(guān)本科生和研究生，以每學(xué)期預(yù)計(jì)服務(wù)1000人次以上。

巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)面向社會

巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)基于土木工程防災(zāi)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和土木信息技術(shù)教育部工程研究中心多年積成果開發(fā)而成。巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)提升中國隧道火災(zāi)安全教學(xué)水平，直接面向社會開放。

通過對巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下隧道防火方面的知識：

1、隧道火災(zāi)案例；

2、隧道火災(zāi)特性；

3、防火體系設(shè)計(jì)；

4、應(yīng)急通風(fēng)與排煙；

5、火災(zāi)監(jiān)控預(yù)警；

6、結(jié)構(gòu)火災(zāi)安全；

7、疏散應(yīng)急操作。

根據(jù)以上方面的知識和最新進(jìn)展，可加深學(xué)生對隧道及地下空間以火災(zāi)為代表的主要災(zāi)害的認(rèn)識，培養(yǎng)隧道及地下空間運(yùn)營災(zāi)方面科研及解決實(shí)際工程問題的能力。

• 教學(xué)方法

（1）認(rèn)知模式

通過介紹隧道火災(zāi)案例、隧道運(yùn)營條件、火源、結(jié)構(gòu)、建筑、通風(fēng)排煙、探測預(yù)警、疏散等知識板塊，讓學(xué)生全面了解的危害，以及從發(fā)生到疏散逃生的全部知識。

（2）教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?

通過隧道防火體系設(shè)計(jì)、火災(zāi)監(jiān)控預(yù)警、火災(zāi)應(yīng)急逃生三個(gè)主要模塊訓(xùn)練學(xué)生以在線操作的形式完成隧道防火體系全過體系設(shè)計(jì)通過讓學(xué)生經(jīng)過隧道運(yùn)營條件、火災(zāi)場景計(jì)算、隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、隧道建筑設(shè)計(jì)、隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)、隧道監(jiān)控設(shè)計(jì)、隧計(jì)等過程詳細(xì)了解在隧道防火體系設(shè)計(jì)過程中的要點(diǎn)。隧道火災(zāi)監(jiān)控預(yù)警模塊中通過在監(jiān)控室第一視角對火情控制以及火源判斷讓學(xué)生理解掌握監(jiān)控在隧道火災(zāi)第一時(shí)間發(fā)生時(shí)做出的關(guān)鍵決策。隧道火災(zāi)應(yīng)急逃生則以逃生者第一視角讓學(xué)生理解掌災(zāi)逃生過程中的相關(guān)知識，在遇險(xiǎn)時(shí)做出正確的判斷。

（3）考核模式

該實(shí)驗(yàn)課程采用多種考核模式結(jié)合的方式進(jìn)行，根據(jù)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行考核。在隧道防火體系設(shè)計(jì)模塊中，學(xué)生在交互中進(jìn)行評分，最后出具總成績單，考查學(xué)生對隧道防火體系的掌握情況。隧道火災(zāi)監(jiān)控預(yù)警模塊和隧道火災(zāi)應(yīng)急逃生模塊中終是否達(dá)到成功監(jiān)控預(yù)警和人員逃生來考察學(xué)生對相關(guān)知識的掌握情況。

巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)知識能力

實(shí)驗(yàn)操作者需要學(xué)習(xí)過地下工程概論，地下建筑結(jié)構(gòu)等課程。

巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)材料

隧道橫斷面尺寸、火源規(guī)模、隧道結(jié)構(gòu)、橫通道數(shù)量、隧道通風(fēng)排煙規(guī)模、火源探測方式、人員疏散參數(shù)。

巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)裝置軟件

巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。

巖石隧道防火體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)運(yùn)行條件

（注：表格內(nèi)容參考資料）

李曉軍，同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院教授，從事隧道智能建造、地下空間與工程信息化與數(shù)字化等領(lǐng)域研究工作。

朱合華，同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院特聘教授，從事隧道及地下建筑工程等領(lǐng)域研究工作。

閆治國，同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院副教授，從事隧道與地下空間防災(zāi)與安全、結(jié)構(gòu)材料智能自修復(fù)等領(lǐng)域研究工作。

沈奕，同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院助理研究員。

俞登華，同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院工程師。 2100433B

適應(yīng)專業(yè)

地籍測量與管理三維虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目課程適用經(jīng)濟(jì)管理類專業(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

河南城建學(xué)院結(jié)構(gòu)工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心以工程力學(xué)省級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心為依托，下設(shè)力學(xué)模擬仿真實(shí)驗(yàn)室和虛擬工程實(shí)驗(yàn)室，可為力學(xué)、材料、結(jié)構(gòu)、巖土、施工等教學(xué)科研提供虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺，并具有對外服務(wù)功能。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心用房建筑面積1200平方米。現(xiàn)有人員20人，其中專職實(shí)驗(yàn)人員12人；教授4人，副教授5人，具有博士學(xué)位9人。

結(jié)構(gòu)工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心擁有高性能計(jì)算機(jī)及輔助設(shè)備160臺套，虛擬仿真分析軟件AYSYS、PKPM等5套，與虛擬仿真相對應(yīng)的主要真實(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備70臺套，其中電子萬能試驗(yàn)機(jī)、MTS疲勞試驗(yàn)機(jī)、MTS液壓伺服加載系統(tǒng)、TAW-2000電液伺服控制巖石三軸試驗(yàn)機(jī)等5萬元以上大型設(shè)備26臺套，設(shè)備總值共計(jì)1020萬元。

力學(xué)模擬仿真實(shí)驗(yàn)室開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括拉伸性能測試、振動性能測試、扭轉(zhuǎn)性能測試、巖土力學(xué)性能檢測等力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)，能夠?yàn)榛A(chǔ)力學(xué)、巖土力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、建筑材料等專業(yè)提供教學(xué)和科研服務(wù)。

虛擬工程實(shí)驗(yàn)室以結(jié)構(gòu)工程實(shí)驗(yàn)室為主體，開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括房屋建筑、大跨結(jié)構(gòu)、道路與橋梁等虛擬工程過程實(shí)驗(yàn)，能夠?yàn)樾滦徒ㄖ牧?、工程結(jié)構(gòu)振動理論、地下空間結(jié)構(gòu)等方面的教學(xué)和科研提供技術(shù)保障。

結(jié)構(gòu)工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，立足教學(xué)，滿足科研，面向社會，打造具有城建特色的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺。 2100433B

適應(yīng)專業(yè)

綠色建筑設(shè)計(jì)與節(jié)能性能評價(jià)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目適用建筑類專業(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)。