本虚拟仿真实验实验目的如下：
（1）地基处理施工
可使学生了解和掌握地基处理过程中岩土工程勘察、土层性质分析、地基处理方式选择、地基处理方式实施方案、地基处理效果评价等主要内容，让学生体验道路地基处理的实施过程，提高学生运用岩土工程专业知识设计和解决实际地基处理问题的能力。
（2）路面施工
可使学生了解和掌握路面面层施工中所采用的施工设备、工艺流程、技术措施等，提高学生运用合理的施工技术解决路面工程实施过程中遇到难点的能力。
（3）道路交通设施设计与施工
可使学生了解道路交叉口交通设计的步骤与注意事项，并通过虚拟仿真实验的方式让学生重点掌握交叉口车道划分、标志标线设置、信号配时等核心内容，从而提高学生解决道路交通设施设计与施工中的技术难点的能力。
虚拟仿真实验知识点逻辑框架图
（1）岩土工程勘察：了解岩土工程勘察的目的和意义，熟悉勘察设备和要求。
（2）土层性质分析：分析地层资料，掌握土体物理力学性质。
（3）地基处理方式选择：根据地层条件，选择适合于本工程的地基处理方式，如堆载预压、PCC桩地基处理法、水泥土搅拌桩、预制管桩等。
（4）地基处理方式实施方案：根据所选取的地基处理方式，选择地基设计参数，以堆载预压为例，选择适宜的堆载高度、堆载时间、堆载次数等设计参数来决定相应的实施方案。
（5）地基处理效果评价：根据地基沉降控制要求、承载力控制要求、经济成本控制要求等三个指标评价地基处理方案的优劣。
（6）路面工程施工后场：选择和设计拌和、运输过程中的关键技术参数。
（7）路面工程施工前场：选择和设计摊铺、碾压过程中的关键技术参数。
（8）道路及交叉口交通设施设计步骤：道路及交叉口车道划分与转向设置、标志标线设计，交叉口信号配时方案设计。
（9）道路及交叉口交通设施设置原则和依据：道路及交叉口车道划分、交叉口进口车道转向设置、道路交通标志与标线设置、交叉口信号配时设计等。
（10）道路交通运行特征参数计算：道路及交叉口交通运行饱和度、车辆运行延误、通行能力、服务水平等。
实验教学过程与实验方法如下：
“地基处理施工”环节通过虚拟可视化技术系统地展现了岩土工程现场勘察、土体性质分析、地基处理方式选择、地基处理方式实施方案、地基处理效果评价等全过程环节，并设置四种不同的地基处理方式供学生选择，当学生选择其中一种地基处理方式后，根据该地基处理方式的特点，提供地基处理设计的主要影响因素供学生考虑。学生可以作为地基处理方案的设计者和施工者进入道路地基处理现场，分析解决工程中遇到的问题，并通过最终的地基处理效果评价，全面提升学生解决地基处理工程问题的综合能力和创新能力。
“路面施工”环节以沥青混凝土路面面层施工为例，通过虚拟可视化技术展现混合料的拌合、运输、摊铺、碾压等全过程，并在施工过程中设置温度、时间、力学控制指标、施工机械参数等关键施工控制参数选项。学生作为技术管理人员进入路面虚拟施工现场解答施工技术中的关键点和难点，并在施工过程结束后，得到全方位的综合评价。
“道路交通设施设计与施工”环节以十字型交叉口信号配时设计为例，学生通过选定信号相位、设计交叉口信号周期、黄灯时间、主支路各相位绿灯时间等关键参数，借助虚拟实验平台模拟的运行视频，直观的反映该交叉口交通运行效果，并借助自动生成的实验报告来定量反映该交叉口设计效果，从而评价学生对知识点的掌握程度。
学生交互性操作步骤说明如下。
1）地基处理施工
道路地基处理施工包括“岩土工程现场勘察”、“地基处理方式选择”、“地基处理方式实施方案步骤”、“地基处理现场施工”、“地基处理效果评价”共五个实验步骤。虚拟实验过程可让学生掌握道路地基处理施工中的关键技术和方法，并根据学生实验操作生成相应的评价报告。
步骤1：岩土工程现场勘察。如图1所示，根据场地情况，进行岩土工程现场勘察。
图1 岩土工程现场勘测界面
步骤2：地基处理方式选择。根据场地土体性质，选择合适的地基处理方式，如堆载预压、PCC桩处理法、水泥搅拌桩法、预制管桩法等。
图2 地基处理方式选择界面
步骤3：地基处理方式实施方案。根据所选择地基处理方式的问题，选择与该地基处理方式相关的影响参数进行设置。
图3 地基处理方式实施界面
步骤4：地基处理现场施工。根据地基处理方式实施方案，进行场地的现场施工后结果展示。
图4 地基处理现场施工界面
步骤5：地基处理效果评价。根据地基沉降控制要求、承载力控制要求、经济成本控制要求等三个指标评价地基处理方案的优劣。
图5 地基处理效果评价界面
2)路面施工
路面施工部分包括“沥青混凝土拌和”、“路面材料运输”、“路面摊铺”、“路面碾压”共4个实验步骤。虚拟实验过程可让学生掌握路面施工中的关键技术与方法，并可按照学生实验操作自动生成评价报告。
步骤6：沥青混凝土拌和。根据拌和施工工序提出的问题，选择和设计合适的施工技术。
图6 沥青混凝土拌合施工界面
步骤7：路面材料运输。根据运输施工工序提出的问题，选择和设计合适的施工技术。
图7 路面材料运输界面
步骤8：路面摊铺。根据摊铺施工工序提出的问题，选择和设计合适的施工技术。
图8 路面摊铺施工界面
步骤9：路面碾压。根据碾压施工工序提出的问题，选择和设计合适的施工技术。
图9 路面碾压施工界面
3)道路交通设施设计与施工
道路交通设施安装部分包括“交叉口车流量设置”、“车道及转向设置”、“人行横道与安全岛设置”、“交通标志设置”、“交通信号配时”共5个实验步骤，整个实验过程交互性强、学生体验度高，并可按照学生实验操作自动生成实验报告，从而在保障实验教学质量的前提下提升教学效果。
步骤10：交叉口车流量设置。分别输入交叉口各进口道、各转向车流量，作为道路交叉口交通设施设计与安装的参数输入条件。
图10 交叉口车流量输入界面
步骤11：车道及转向设置。结合输入的交通流量，对各进口道车道数进行划分，并对各进口车道的转向车道数量进行设置。
图11 交叉口车道及转向设置界面
步骤12：人行横道与安全岛设置。根据车道划分情况设置人行横道与行人过街安全岛。
图12 人行横道与安全岛设置界面
步骤13：交通标志设置。在道路上分别设置机动车与非机动车分隔标志，限速、禁鸣标志，注意行人等相关交通标志。
图13 交通标志设置界面
步骤14：交通信号配时。结合之前输入的交通流量和车道划分情况，借助交通信号配时理论方法，分别计算交叉口信号周期、各相位绿灯时间，并利用基于VISSIM的仿真视频判别交叉口信号配时效果。如果效果不理想，可重新调整并优化配时方案。
图14 交通信号配时界面
图15 基于VISSIM仿真的交通信号配时方案效果验证界面