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1、平安监测技术课程教学大纲课程英文名称：Safety Detect i ng Techno I ogy课程编号：HZ190210课程类别：个性化教育课程课程性质：选修课学 分：2学 时：32 （其中：讲课学时：32实验学时：0上机学时：0 ）适用专业：采矿工程开课部门：环境与资源学院矿业工程系先修课程：矿山地质学、工程力学HD1、工程力学HD2、矿山流体力学、岩石 力学A、弹性力学基础、矿山电工与电子技术，爆破工程A。后继课程：矿山平安与环境保护、矿山设计原理、数字化矿山、采矿工程专业实 验、毕业设计（论文）。一、课程目标通过本课程的教学，使学生具有以下能力：1、 熟悉平安监测技术开展趋势，明确
2、平安监测的目的意义，掌握误差的表示方式，能进行相应的误差分析与处理，掌握测试数据的基本处理 方法。能对监测信号进行辨识分类，能进行时域与频域分析；掌握监测 系统的静动态特性参数；掌握常见平安检测传感器的原理、分类，能够 根据测试要求选择恰当的传感器；掌握测试数据误差分析与经验公式建 立的分析处理方法。2、 掌握常见的矿山或岩体工程监测工程的监测方法；能熟练运用矿山或岩体工程监测的基本理论进行振动、变形应变，声波无损监测；能编 写现场监测方案进行现场监测组织与方案实施，能分析现场监测数据并 对工程施工提出有益的建议。0二、课程目标与毕业要求的对应关系课程目标指标点毕业要求14.3能够科学合理地分
3、析与解释实 验数据，能够通过信息综合得到合 理有效的结论。4,研究：能够基于科学原理并采用科学 方法对复杂采矿工程问题进行研究，包 括设计实验、分析与解释数据、并通过 信息综合得到合理有效的结论。25.3能够综合运用采矿工程基本原 理、信息技术工具与现代工程工具 对复杂采矿工程问题进行预测和 模拟，并能够理解其局限性。5.使用现代工具：能够针对复杂采矿工 程问题，开发、选择与使用恰当的技术、 资源、现代工程工具和信息技术工具， 包括对复杂采矿工程问题的预测与模 拟，并能够理解其局限性。三、课程目标与教学内容和教学方法的对应关系、课程的主要内容序 序 号平安监测技术平安监测技 术实验教学内容教学
4、方法课程 目标实验 工程课程 目标教学环节训练环节1平安监测技术基础及传感器原理授课8学时案例分析112平安监测工程的实施方法授课4学时13振动、变形应变监测技术授课3学时 讨论1学时24声波监测技术授课3学时 讨论1学时案例分析225无损监测技术授课5学时 讨论1学时案例分析326平安监测信息反应技术及监测的 组织实施授课4学时17测量误差分析与数据处理授课1学时 讨论1学时案例分析41Ui（一）理论学时局部第1单元 平安监测技术基础及传感器原理（8学时，支撑课程目标1）知 识 点:地下工程监测和检测的必要性，地下工程监测和检测技术的课程内 容，地下工程监测和检测技术的开展与现状，监测、检测
5、、测试基本 概念，测试系统基本概念，测试系统的基本组成，测试系统的基本类 型，测试系统的基本特性，传感器的定义与组成，传感器的分类，传 感器的常用技术性能指标，传感器性能基本要求，弹性敏感元件，电 阻式传感器，电容式传感器，电感式传感器，压电式传感器，测试记 录仪的概述，数据采集系统简介，动态信号记录仪，数字示波器，无 纸记录仪，测量系统的标定，测试系统的抗干扰技术。重 .点:地下工程监测和检测技术的开展与现状，测试系统的基本组成，测 试系统的基本特性，传感器的定义与组成，传感器的分类，数据采集系统简介， 动态信号记录仪，测量系统的标定。难 点:测试系统的基本特性，动态信号记录仪，测量系统的标
6、定。基本要求1、识 记：监测，检测测量，测试，计量，传感器、调理电路、数据采 集、微处理器、模拟式测试系统、数字式测试系统、微机化测试系统、频率响应、 传感器的分类、传感器性能的基本要求、电阻式传感器。2、领 会：测试系统的要求，测试系统的基本特性。3、简单应用：采样率，采集时长，触发值量程的设置。4、综合应用：测量系统的选择和标定。第2单元 平安监测工程的实施方法（4学时，支撑课程目标1）知 识 点:地下工程的主要特点，地下工程的主要施工方法，平安监测的目的， 平安监测的国内外现状，平安监测中存在的问题，平安监测仪器，安 全监测传感器，地下工程主要监测工程，监测控制标准确实定，常规 的平安监
7、测方法，远程平安监测系统，光纤传感系统。重点:平安监测中存在的问题，监测控制标准确实定，常规的平安监测方法，远程平安监测系统，光纤传感系统。难 .点:常规的平安监测方法，远程平安监测系统，光纤传感系统。基本要求1、识 记：平安监测仪器，平安监测传感器，地下工程主要监测工程。2、领 会：监测控制标准确实定。3、简单应用：确定监测工程与控制标准。4、综合应用：选择恰当的平安监测系统。第3单元 振动、变形与应变监测技术（4学时，支撑课程目标2）知 识 点:振动测试原理，振动的参量，波形的特征量，惯性式拾振器，振幅 频率响应曲线，相位频率响应曲线，随机振动测量数据的分类，随机 波的表示法，功率谱，相应
8、谱，频谱分析的应用，工程建筑物变形监 测，变形监测的周期及其精度，建筑物的倾斜监测，建筑物裂缝与挠 度监测，电阻应变计的构造及分类，电阻应变计的工作原理，电阻应 变计的工作特性，电阻应变计的粘贴和防护，电阻应变仪的分类，电 阻应变仪测量电路的工作原理，电阻应变仪的电路结构，电阻应变仪 的主要技术指标，动态应变测试系统，动态应变测量的标定，岩石和 混凝土中爆破动应变测量，动态应变数据处理。重 .点:拾振器选择，放大电路选择，测振系统标定，拾振器现场安装，振 动测量结果处理，收敛计测量原理，位移测点布置，位移量计算，钻 孔位移测试步骤，钻孔位移计算与数据整理，位移测试结果与应用， 电阻应变计的粘贴
9、和防护，电阻应变仪的主要技术指标，动态应变测 量的标定。难 点:电阻应变计的工作原理，动态应变测试。基本要求1、识 记：振动的运动学参量，振幅，频率，振动持续时间，爆破地震 效应，惯性式传感器，磁电式速度传感器，压电式加速度计，灵敏度，安装谐振 频率，横向灵敏度，频率响应，收敛，岩体变形类型，绝缘电阻，横向效应，温 度效应，动态特性，线性度，极限应变，零漂，蠕变，疲劳寿命，应变片类型， 静态电阻应变仪，动态应变仪，超动态应变仪，应变花。2、领 会：振动测试原理，位移量计算，拾振器的工作原理，收敛计测 量原理，岩体变形机理，电阻值和灵敏系数的选择。3、简单应用：拾振器选择，拾振器现场安装，位移测
10、点布置，应变片粘贴 工艺。4、综合应用：振动测量结果处理，测振系统标定，钻孔位移计算与数据整 理、位移测试结果与应用，应变片粘贴工艺及应变采集仪参数设置。第4单元 声波监测技术（4学时，支撑课程目标2）知识点:弹性涉及波动方程，岩体特性对声波的影响，换能器，发射机的工 作机理；，接收机的工作原理，声波探测的方法，震相识别的方法， 振幅衰减测试，换能器的选择和耦合，测点布置，滞后延时校正及孔 距校正，声波探测中的干扰波，声波探测仪器的调节，声波波速的岩 体分类，围岩松弛带的测定，声波探测技术评价爆破方法重 点:声波探测的方法，震相识别的方法，换能器的选择和耦合，声波探 测仪器的调节，围岩松弛带的
11、测定，声波探测技术评价爆破方法。难 ,点:震相识别的方法，声波探测仪器的调节。基本要求1、识 记：声波，瑞利波，勒夫波，波速，波长，声能密度，波场，波 前，射线，球面波，柱面波，平面波，波的反射，波的透射，入射波，反射波， 透射波，直达波，绕射波，波的散射。2、领 会：声波速度与岩体密度的关系，声波速度与弹性常数的关系， 声速与岩体抗压强度的关系。3、简单应用：声波速度与岩体类型和结构关系，声波振幅特性与岩体特性 的关系。4、综合应用：声波探测技术评价爆破方法。第5单元 无损监测技术（6学时，支撑课程目标2）知 识 点:回弹法检测，超声波检测，超声回弹综合检测，地质雷达监测技术, 常见特殊地质
12、体的地质雷达图像特征。重 .点:地质雷达监测技术，常见特殊地质体的地质雷达图像特征。难 .点:地质雷达监测技术，常见特殊地质体的地质雷达图像特征。基本要求1、识 记：回弹值的测量，超声值的测量。2、领 会：超声波传播时间，测区声速值计算，回弹值的测量与计算， 超声值的测量与计算。3、简单应用：混凝土强度的评定，结构构件混凝土强度推定值。4、综合应用：地质雷达图像解释。第6单元 平安监测信息反应技术及监测的组织实施（4学时，支撑课程目标1） 知识点:信息反应的目的，信息反应的内容，监测反应的程序，收敛约束法, 参数控制法，工程类比法，有限元法，反分析法，钻爆法施工的围岩 支护结构稳定技术措施，盾
13、构法施工时围岩与支护的稳定措施，明挖 施工时地层与围护结构稳定措施，监测方案的编制，监测的组织与实 施，监测资料的整理与分析。重 .点:钻爆法施工的围岩支护结构稳定技术措施，盾构法施工时围岩与支 护的稳定措施，明挖施工时地层与围护结构稳定措施。难 ,点:钻爆法施工的围岩支护结构稳定技术措施，盾构法施工时围岩与支 护的稳定措施，明挖施工时地层与围护结构稳定措施。基本要求1、识 记：信息反应的目的，信息反应的内容，监测反应的程序。2、领 会：收敛约束法，参数控制法，工程类比法，有限元法，反分析 法。3、简单应用：监测方案的编制。4、综合应用：监测的组织与实施，监测资料的整理与分析。第7单元 测量误
14、差分析与数据处理（2学时，支撑课程目标1）知识点:误差的分类，精密度、准确度和精度，误差估计，误差的分布规律, 可疑数据的舍弃，处理结果的表示，多变量数据的处理，数据分布， 误差的来源和分类，测量数据的合理性检验，最小二乘法，一元线性 回归，一元曲线回归，多元线性回归。重 .点:测量数据的合理性检验，最小二乘法。难 点:最小二乘法。基本要求1、识 记：误差，一元线性回归，一元曲线回归，多元线性回归。2、领 会：数据分布，回归分析，测量数据的合理性检验。3、简单应用：声波速度与岩体类型和结构关系，声波振幅特性与岩体特性 的关系。4、综合应用：最小二乘法。学时分配序号知识单元理论学时1平安监测技术
15、基础及传感器原理82平安监测工程的实施方法43振动、变形应变监测技术44声波监测技术45无损监测技术66地下工程监测的信息反应技术及监测的组织实施47测量误差分析与数据处理2合计32五、教学方法与手段1、运用理论联与实际结合的教学方法，通过引入工程实例，不断提高学生 发现、分析和解决问题的能力。2、教学内容安排要突出重点和难点，积极应用多媒体教学、视频演示，尽 可能把抽象的理论转化为具体的图像，使复杂的理论变得简单、直观，力求化难 为易，努力提高学生的学习兴趣。3、注重应用启发式教学、开展课堂讨论等教学方法，引导学生积极思考问 题、分析问题，拓展学生的思维。4、注重课后练习，大力培养学生动脑、
16、动手、独立解决问题的能力。六、考核要求、方式与成绩评定考核要求：需覆盖各章节全部教学内容考核形式：考查。成绩评定：采用结构评分制，案例分析50%,期末书面笔试成绩占50%。期 末书面笔试采用开卷考试形式。结构评分分值分布评价环节评估课程目标对应毕业要求案例分析(50%)案例分析1课程目标24.1、5.3案例分析2课程目标25.3案例分析3课程目标24.1、5.3案例分析4课程目标14.1期末考试(总分的50%)模块一课程目标14.1模块二课程目标25.3七、选用教材、讲义和主要参考书1、教材地下工程监测和检测理论与技术，周晓军编著，科学出版社,2013. 10。2、主要参考书平安检测技术(第二版)，张乃禄编著，西安电子科技大学出版社， 2012. 02 o(1)平安检测监控技术，高洪亮主编，中国劳动社会保障出版社， 2009.09o(2)平安检测与监控技术，陈海群主编，中国石化出版社。(3)现代平安检测技术，赵建华编著，中国科学技术大学出版社， 2006. 08 o 八、大纲说明本大纲是根据采矿工程专业2019版培养方案制定的，适合于32学时课堂教 学需要。