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工程地质学

时间:2022-10-14 03:30:37

开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇工程地质学,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

工程地质学

第1篇

工程地质学》之石头(1)

1、滑石是热液蚀变矿物。富镁矿物经热液蚀变常变为滑石,故滑石常呈橄榄石、顽火辉石、角闪石、透闪石等矿物假象。滑石是一种常见的硅酸盐矿物,它非常软并且具有滑腻的手感。人们曾选出10个矿物来表示10个硬度级别,称为摩斯硬度,在这10个级别中,第一个(也就是最软的一个)就是滑石。柔软的滑石可以代替粉笔画出白色的痕迹。滑石一般呈块状、叶片状、纤维状或放射状,颜色为白色、灰白色,并且会因含有其他杂质而带各种颜色。滑石的用途很多,如作耐火材料、造纸、橡胶的填料、农药吸收剂、皮革涂料、化妆材料及雕刻用料等等。

2、白云母(Muscovite)也叫普通云母、钾云母或云母,是云母类矿物中的一种。白云母是良好的电绝缘体和热绝缘体,并且它能够大量出产,因此具有重要的经济价值。一般它产于变质岩中,但也产于花岗岩等岩石中。白云母并非只是白色,它可以是较淡的褐、绿、红色到无色,具有玻璃光泽到丝绢光泽。形状为大板块状,六方晶体或细粒的集合体。

3、角闪石是角闪石族矿物的总称,角闪石属闪石族中一员,是镁、铁、钙、钠、铝等的硅酸盐或铝硅酸盐矿物。与辉石族形态、组成相近,而以含OH为区别。角闪石这个单字(hornblende)本身反映出两种独立的矿物:铁角闪石和镁角闪石,若不用化学试验无法将两者区别开来。

4、黄铁矿因其浅黄铜的颜色和明亮的金属光泽,常被误认为是黄金,故又称为“愚人金”。成分中通常含钴、镍和硒,具有NaCl型晶体结构。成分相同而属于正交(斜方)晶系的称为白铁矿。成分中还常存在微量的钴、镍、铜、金、硒等元素,含量较高时可在提取硫的过程中综合回收和利用。

5、高岭石是长石和其他硅酸盐矿物天然蚀变的产物,是一种含水的铝硅酸盐。它还包括地开石、珍珠石和埃洛石及成分类似但非晶质的水铝英石,因此叫作一它们属于粘土矿物。

6、方解石是一种碳酸钙矿物,天然碳酸钙中最常见的就是它。因此,方解石是一种分布很广的矿物。方解石的晶体形状多种多样,它们的集合体可以是一簇簇的晶体,也可以是粒状、块状、纤维状、钟乳状、土状等等。敲击方解石可以得到很多方形碎块,故名方解石。

7、辉石 (Ca,Mg,Fe,Al)2(Si,Al)2O6 单晶体为短柱状,横切面呈近正八边形,集合体为粒状。绿黑色或黑色。玻璃光泽。硬度5-6。有平行柱状的两组解理,交角应为56。相对密度3.02-3.45,随着含Fe量增高而加大。

8、橄榄石化学式为(Mg,Fe)2(SiO4),是镁橄榄石Mg2(SiO4)和铁橄榄石Fe2(SiO4)固溶体系列的总称,晶体属斜方(正交)晶系的岛状硅酸盐矿物。是制造镁质耐火材料的优质矿物原料,透明绚丽者可用做宝石。

9、绿泥石chlorite一族层状结构硅酸盐矿物。通常所称的绿泥石,指主要为Mg和Fe的矿物种,即斜绿泥石、鲕绿泥石等。它是一些变质岩的造岩矿物。火成岩中的镁铁矿物如黑云母、角闪石、辉石等在低温热水作用下易形成绿泥石。其颜色随含铁量的多少呈深浅不同的绿色。玻璃光泽至无光泽,解理面可呈珍珠光泽。主要是中、低温热液作用,浅变质作用和沉积作用的产物。

10、白云石晶体属三方晶系的碳酸盐矿物1。化学成分为CaMgCO32。常有铁、锰等类质同象代白云石替镁。当铁或锰原子数超过镁时,称为铁白云石或锰白云石。三方晶系,晶体呈菱面体,晶面常弯曲成马鞍状,聚片双晶常见。集合体通常呈粒状。纯者为白色;含铁时呈灰色;风化后呈褐色。玻璃光泽。遇冷稀盐酸时缓慢起泡。是组成白云岩的主要矿物。海相沉积成因的白云岩常与菱铁矿层、石灰岩层成互层产出。在湖相沉积物中,白云石与石膏、硬石膏、石盐、钾石盐等共生。成互层产出。在湖相沉积物中,白云石与石膏、硬石膏、石盐、钾石盐等共生。

第2篇

关键词:学分制;工程地质学;实验教学体系;改革

中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1006-4311(2012)08-0238-02

0引言

目前,为了适应社会对创新型人才的迫切需求[1,2],调整培养方案,采用学分制,势在必行。众所周知,学分制教育模式以选课为核心,教师指导为辅助,通过绩点和学分来衡量学生学习效果,与班建制、导师制合称三大教育模式。学分制于19世纪末首创于美国哈弗大学[3],目前学分制已在国内高校全面推行。工程地质学是土木工程、水利工程、地质工程等专业的专业基础课,实践性较强,实验、实习所占比重较大。积极主动探索学分制下工程地质学实验教学问题,具有重要现实意义。

1目前《工程地质学》教学存在的问题

经过对国内20余所高校土木工程、水利工程、地质工程等专业的《工程地质学》实验教学调研,可将目前《工程地质学》教学存在的问题归结为三方面:

1.1 实验教学资源投入严重不足教学资源投入问题是各高校普遍面临的突出问题, 实验教学涉及问题主要有两个方面:其一是实验设备和场地。随着高校的扩展,对实验设备和场地的需求量很大,需要投入的经费较多,在有限的实验时间,学生人数与台套数完全不成比例;即使购回了仪器,又没有实验场地,以至于部分实验项目无法开设,如重庆市某交通类高校的工程地质学实验课拟开设学生矿物岩石镜下实验,需要学生自己动手掌握切片、磨片、观察全过程,但是由于没有底楼的房间,该实验迄今尚未开出;工程地质学钻探实验也由于没有场地和设备而从未开设。其二是学校对实验室教师的激励问题。尽管培养人才是教师的天职,但在各方面调动教师的积极性对教学质量的提高有显著影响[5],如成都某交通类高校的实验室老师执行的是岗位职,教师在实验室上课的多少跟待遇无关,只跟职称有关,缺乏相应的激励机制,教师多开课程、学生选修人数多等没有得到相应的奖励,虽然学校提倡多开展设计型、综合型和创新型等实验项目,提倡开放性实验,甚至每学期学校都要检查开展情况,但教师没有多承担教学工作量的积极性,同时认为实验室老师是教辅人员,不鼓励教师继续深造,导致很多老师缺乏责任感,知识陈旧,根本不关心理论课教材、学生所属专业,实验教学效果较差。

1.2 实验教学方式死板、时间不灵活工程地质学是一门实践性很强的自然科学,学生仅通过学习书本上的概念、理论,不进行一定的实践,是很难理解很多工程地质学现象的,目前大多数院校的工程地质学室内实验是在教师已准备好的特定条件下,让学生进行已知的造岩矿物与岩浆岩、沉积岩和变质岩的肉眼观察,以观察为主,这种“牵着走”的教学方法容易让学生产生实验简单的错觉[2],结果学生自己思考得很少,少数学生实验时不动脑、不动手、依赖性强。老师的教与学生的学方法单一,不利于学生创新能力的培养;有的高校由于种种原因采用工程地质学集中实验,理论教学与实验教学严重脱节,导致学生学习困难和缺乏兴趣。目前,多数高校的工程地质学实验课实行部分开放作为试点探讨,若实验室不实行开放式实验教学,很难推动高校学分制教学体制改革,很难激发学生的学习热诚,很难培养出学生的创新能力。

1.3 实验教学内容不符合知识的逻辑性工程地质学是一门理论性和实验性很强的专业基础课。在推行学分制下,现行强调“厚基础,薄专业”的课程设置指导思想中,专业课所分配学时数已大幅减少。大多数院校的工程地质学学分少,实验课时少,实验内容陈旧,造岩矿物与三大类岩石的识别,靠一些简单的工具,通过肉眼识别,不便于地质学基本理论的掌握,如沉积岩中的胶结物的类型,岩浆岩中的晶体与非晶体,等粒与斑状结构等区分,靠肉眼鉴别很难,还有地质构造的分析与地质图的分析、地质剖面的绘制等部分,如不通过综合强化训练,很难达到学生创新能力的培养。

2学分制下《工程地质学》实验教学模式

2.1 实验教学管理模式的人性化学校要有激励实验教师的政策,鼓励教师热爱本职工作,善于钻研业务,采用坐班制;工程地质学实验教学管理要具有自动化特点,要有专门工程地质学实验教学中心的网站,把要开设的工程地质学实验课程的时间、教师、教室及时挂在网上,让学生根据自己时间采用网上预约,便于控制学生来上实验课的人数,实验室实现全天后开放,对少数学生希望在学一遍也是允许的,欢迎学生走进实验室,自己动手,与老师探讨问题,激发学生的学习热情,使学生觉得喜欢工程地质学实验课。

2.2 教学内容的全面性和创新性为了适应工科学生创新性人才的培养,以创新型人才培养的系统工程方法论为指导思想[1],将重心调整到重视学生创新能力上来。工程地质学实验内容要涵盖既要常见的矿物岩石和岩石识别鉴定,又要有综合技能的培养如地质平面图分析、图切地质剖面、使用地质罗盘仪测定沉积岩产状等,据此将课程实验教学内容进行优化调整(表1),室内实验学时数增加到16学时,其中验证型实验由原来的70%降低为43.75%,综合型和设计型实验增加到56.25%。

2.3 实验时间的灵活性学分制下教学要突出学生选课和上课的灵活性,实验课采用网上预约,实验室公布提前在网上公布上课的内容、教师和地点。要协调好学生人数,一个实验项目人数不能超过30人。部分学生对难度大的实验内容或学生对实验内容兴趣较浓的内容可以重复预约实验,培养学生创新思维和主观能动性。

2.4 教学方式的引导性和多样性教学要分层次教学,不能一味强调以教师为主体,重心调整为以学生为主体,重在培养学生的动手能力,充分发挥实验教师的引导作用。每次实验课前教师提出实验要求,引导学生预习,下次上课前应考核,给定成绩,不合格者劝其准备好了再来。验证性实验也要组织有序,将室内实验教学分三个阶段进行,以矿物岩石学习为例:

第一阶段:为了满足学生的好奇心,给学生一定的时间用于观察各类标本模型,让学生带有好奇心进行学习,喜欢工程地质实验。

第二阶段:让学生从专业角度去对每一种岩石矿物标本进行特性分析。

第三阶段:列出典型、常见的矿物,要求学生在规定时间内完成其特征描述,指出必须掌握的常见的造岩矿物,为后面掌握三大类岩石的实验打基础,如常见的岩浆岩的造岩矿物,沉积岩的造岩矿物、变质岩的造岩矿物,归类总结,经思考达到更进一步的掌握。

为了检验学生学习效果,实验室教师可以把常见的造岩矿物和三大类岩石放在一起编上号,让学生随机抽查号码来鉴定常见的造岩矿物和岩石,并计入最总的考核成绩。

还可通过讨论的方式加深学生对工程地质学理论内容的理解,提高学生自行设计实验方案,这种“指着走”的教学方法利于激发学生学习的主动性和积极性,开拓学生的思维和提高学生的洞察力培养学生树立严肃认真和实事求是的学风。

2.5 考核方式的系统性对学生的考核要全面,分为预习情况占10%,上课签到占10%,现场随机抽查的矿物岩石鉴定成绩占10%,每位学生在规定的时间内提交一份包括所有实验内容的综合实验报告成绩占70%,最后得到的实验成绩应为按比例组成的总成绩。

3结论

3.1 为了适应当前高等学校创新型人才培养需求,学分制下《工程地质学》实验教学优化改革势在必行。

3.2 目前高校土木工程、水利工程、地质工程等专业的《工程地质学》实验教学存在实验教学资源投入严重不足、实验教学方式死板、时间不灵活、教学内容安排不符合知识的逻辑性等问题。

3.3 从实验教学管理模式的人性化、教学内容全面性和创新性、实验时间的灵活性、教学方式的引导性和多样性、考核方式的系统性等方面,提出了学分制下《工程地质学》实验教学模式。

参考文献:

[1]陈洪凯,唐红梅.高校工科专业创新型人才培养的系统工程方法论.价值工程,2010,29(总第205期):189-190.

[2]刘勇健.工程地质学学教学与创新人才培养的探讨.高等建筑教育,2005,14(4):25-27.

[3]叶四桥,陈洪凯,唐红梅.面向卓越工程师的工程地质学实习教学改革研究.当代教育理论与实践,2011,3(4):104-106.

第3篇

【关键词】:工程地质勘察环境分析人才机遇

工程地质对于工程师来说并不陌生。然而,由于人类工程活动引起地质环境的改变,工程地质问题造成工程建设的被动与失败的若干实例证实,许多人对工程地质又是陌生的。人类历史刚刚翻开新千年新世纪的第一页,一场以高新技术为前导的产业革命却早已开始了,工程地质学科必将在这场革命中获得新生。当然,我们更应该看到技术的每一次革命性进步,都伴随着矛盾与冲突,特别是体制和机制问题,是生产力与生产关系的相互作用,需要协调与适应,改革就成为必然。

当前,工程地质学科正在经历着前所未有的挑战,工程地质专业正面临着新的发展机遇。人类与自然的关系不是斗争而是相互作用和相互影响;人类工程活动不是改造自然而是如何顺应自然。人类赖以生存的地球环境问题,工程地质学家和地质师都要认真关注,并勇敢地承担起应尽的职责。

1 工程地质学科的起源与发展

工程地质学是研究人类工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地球科学。20世纪初,为了适应兴建各种工厂、水坝、铁路、运河等工程建设的需要,地质学家开始介入解决工程建设中与地质有关的工程问题,不断地进行着艰苦的工程实践和开拓性的理论探索,首次出版了“工程地质学”专著,工程地质学开始成为地球科学的一个独立分支学科,工程地质勘察则成为工程建设中不可缺少的一个重要组成部分。二次世界大战以后,全世界有了一个较为稳定的和平环境,工程建设的发展十分迅速,工程地质学在这个阶段迅速成长起来了。经过半个多世纪的工程实践和理论探索,工程地质学大为长进,内涵和外延都焕然一新,成为了现代科学技术行列中的重要分支学科。

中国的工程地质事业在解放前基本上是空白,建国后才有了长足的进步和发展。50年代初开始引进苏联工程地质学理论和方法,走过了我们自己的工程实践和理论创新的辉煌历程,形成了有自己特色的工程地质学体系。举世瞩目的三峡、小浪底等特大型水利枢纽工程及西气东输,南水北调等大型工程的开工建设,充分积累了在各类岩性地区和各种复杂地质条件下进行地质工作的丰富经验,建立了一套比较完整的工程地质勘察规程规范。重大工程建设不断地将数理学科的新成就和高新技术及时吸收进来,极大地丰富了工程地质学科的内容,有力地促进了工程地质学科的发展,使我国工程地质学达到现代科技水准,逐渐成为国际工程地质界的重要成员之一。

今天,工程地质专业学科的内涵已经远远超出了传统工程地质定性描述和定性评价的范畴,发展成为集多种勘探手段去获取基础性地质资料,并对这些资料进行归类汇总、整理分析、定性评价、定量评价、地质预测、工程措施的建议等等既特殊又复杂的综合性专业。任何一个成熟的设计师,都会清楚地意识到工程地质专业在工程设计中的重要位置。无数重大工程成败的实例足以证明工程地质专业在工程建设中的权威性。

2 工程地质的技术进步

工程地质勘察技术近二十年来有了长足的进展。测量、物探、钻探、试验等在仪器、设备、新技术、新方法、新手段方面不断推陈出新,为工程地质提供了强有力的技术依托。由于有了各种新技术的支持,工程地质分析从定性到定量就成为可能。定量分析的新理论层出不穷,在学术界十分活跃。

计算机技术的发展对工程地质来说是一场真正的技术革命,从外业资料收集和内业资料整理的工作程序、工作方法、产品成果、质量标准等等均与传统的工程地质有较大的差异,应用前景振奋人心。“工程地质计算机应用技术协作网”业已正式成立,必将对工程地质技术进步起到积极的推动作用。工程地质计算机应用主要包括六大课题:①数值计算;②制图;③数据库;④文档管理;⑤专家系统;⑥网络系统。这六大课题既是多年来本专业计算机应用的实践,也是我们将继续探讨的主要课题,还需要在今后的实践中赋予新的内涵。

3 工程地质专业的任务与责任

工程地质专业的主要任务是:①选址,选择在地质条件上相对最优的工程建筑地区或场地;②评价,阐明工程建筑区或场地的工程地质条件,进行定性和定量的工程地质评价,准确界定工程地质问题;③预测工程建筑物兴建和运用过程中地质条件的可能变化,为研究改善和治理工程地质缺陷的措施提供依据;④调查工程建筑物所需的天然建筑材料等。归纳起来的表述:为工程建设提供基础性和专门性地质资料,为工程选址、建筑物设计以及不良地质条件的工程处理提供技术依据,同时对地质环境的变化作出预测。

为了完成以上任务,需要针对工程建筑物区进行工程地质勘察和工程地质分析,界定和研究主要工程地质问题。工程地质勘察需要勘察目的明确,工程概念清晰,勘察手段多样,勘探精度满足要求。工程地质分析要求方法正确,计算可靠,参数可信,建议措施符合工程实际。工程设计最关心的是建筑物地基的工程地质条件和物理力学性质,因此工程地质工作的最终体现是工程地质定性和定量评价。

工程地质专业只对提交给设计采用的地质资料负责,其物理力学参数也仅仅是建议值,不在建议值范围之内的设计采用值和不适应地质条件的设计方案,地质师不负责。但是,地质师有责任对不符合或不适应地质条件的设计方案提出质疑,对可能存在的工程隐患要与设计师充分交底,对不良工程地质缺陷有责任提出工程处理措施的建议。一般说来,正规勘测设计院的勘测队伍,已经过几十年工程实践的检验,在正常情况下都可以完成以上任务并尽到地质专业的责任。本文以下章节列出的工程地质工作中存在的若干问题,是归纳了笔者从事工程地质工作十多年来的所见所闻,供地质师们分析问题时参考。

4 工程地质工作存在的问题与对策

4.1 工程地质勘察的质量问题在工程地质勘察过程中,一般问题较多的是工程概念不清,勘探侧重点不明确,针对性不强,方法不当,手段落后;工程地质分析工作中所选择的理论、方法、计算公式等与实际情况有较大出入,其适应条件的物理意义混淆不清;地质报告中基本地质条件不清楚,主要工程地质问题界定不准确或论证不充分,有问题遗漏甚至结论性错误;有些地质报告没有地质结论,也有些工程没有做多少地质工作就先下结论,极不严肃。此类问题往往造成阶段性工程审查不能一次性通过,可能延误开发时机;或者尽管通过了审查,但却给工程留下了隐患,这种情况的危险性更大。

4.2 相关专业的理解问题一种情况是地质师对其它专业不理解,这需要加强跨专业的学习。另一类现象是设计施工等相关专业对工程地质的不理解。有的不懂地质却偏要提出一些不切实际的勘探要求,有的工程由设计人员来布置地质勘探工作;有的设计人员对地质专业知其然不知其所以然,自以为是包打天下,不结合地质条件设计不当;也有的是不尊重自然地质规律,野蛮施工,严重破坏地质体的自然结构,造成重大工程事故。所有这些非地质专业的问题,往往在出了问题之后又向地质专业推卸责任,令地质师们不知所云。工程地质界知名专家学者孙广忠教授指出:“实际上,在地质工程实践中脱离地质实际的实例随手可拾,可以说,地质工程施工中出现事故的绝大部分是设计和施工脱离地质实际的结果,或者是对工程地质条件没有搞清楚或认识不清的结果,如果离开了地质基础,则其理论必将脱离地质实际必将作出错误的结论”。

4.3 勘测周期不合理的问题从工程地质勘察到地质报告的提交需要一定的工作周期,这是再简单不过的道理。但有些工程没有基础性的前期投入,一旦要报项目,立即就要求提交地质报告;还有些工程是今天提交了可研报告,明天就提交初设报告。此类情况多为地方性工程,一般国家投资的大型工程出现这种局面的不多。没有足够的勘测周期所造成的后果是严重的,地质条件不清楚,投资控制不住,施工后修改设计,或由于地质问题造成承包商巨额索赔等等。更可怕的是留下了工程隐患,可能造成重大工程事故。

4.4 人才问题十年造成的人才断层已经出现。有丰富工程实践经验的前辈地质师相继离岗,各勘测设计院明显缺地质总工人才,八十年代期间各院比较整齐的地质副院长和院级地质总工,近年来在一些勘测设计院已经相继断档,或后继无人,或后备人才尚不成熟。勘测行业不景气,社会地位和经济地位与工程地质专业不相适应,工作环境、工作条件的局限,人才资源开发机制的问题,择业行为中的浮躁动机等等,都不同程度地影响着优秀地质师的成长。

高质量高水平的工程地质分析成果,出自于高水平高素质的地质师。有人说二、三年就可以培养出地质专家,实属无知。要培养出一个具有工程地质分析能力,能够解决复杂问题的地质师,没有十年以上的功夫,大量的工程实践,自身的敬业精神,理论联系实际,相关学科专业的学习和渗透,是决不可能的。十年树木百年树人,在地质师的培养过程中可以充分体现出来。培养优秀地质师的难度可以说远远超过培养博士、研究员和教授的难度。社会的发展和日趋激烈的竞争市场,对地质师素质的要求也将越来越高,最好是跨专业的复合型人才。竞争的实质是人才的竞争。勘测队伍要走向市场,必须重视高素质人才的培养,重视人才资源的开发。

4.5 技术管理问题工程地质勘察质量的控制,技术管理是主要环节之一。近年来一些单位提交的勘测设计报告中的地质章节不是地质师写的,报告的编制人中没有地质专业负责人,或地质报告没有院级地质负责人审查把关,报告和图纸中的错误较多。这种情况给总院增加了审查难度,同时也有损勘测设计单位的质量和水平形象,还会延误工程报批的时机。当然也有上级单位工程审查把关不严,助长了这种技术责任心不强的现象。

4.6其它问题前期工作投入不够,有些地方部门长期拖欠勘测经费;体制问题,市场竞争不规范,技术要求和工程地质评价等方面的差异;勘测工作经费仍然按落后的实物工作量计算,造成多勘探多争钱,地质分析多出力多赔本的事实上的不合理现象,长期以来得不到解决。勘测技术的科技含量低,新技术新方法投入少,不能满足现代工程技术发展的要求。

4.7 解决问题的对策解决问题首先要分清责任。规程规范和部分技术管理方面的问题应该由总院负责;勘测周期不合理,前期工作投入不够等问题应该是地方部门或者计划部门负责;质量、人才、相关专业的协调等问题自然应该由勘测设计单位负责;其它问题大家都有责任,但主要还是取决于大环境。

责任分清楚了,落实到要有人来抓,所有问题虽然我们不敢说都能很好地得到全面解决,但至少可以前进一大步。最可怕的是大家都在畅谈必要性重要性,结果都是纸上谈兵,没有实际行动。笔者在这里也就是夸夸其谈而已,不可能提出可以操作的具体解决方案,这种方案也不该我们提,该谁提?当然应该是谁负责抓,谁就提方案追落实精指挥勤检查,最终归结到谁领导的关键问题上。到此为此,我们的对策就算出台了。其实,我们这里列出来的众多实际问题,本质上和深层次的是体制和机制问题,需要通过改革才能从根本上解决。随着勘测设计市场化进程的加快,新技术与旧管理的冲突,老观念与新思想的交锋,既是矛盾又是改革的动力,这是不难理解的。

第4篇

关键词:工程地质学 教学改革 实习教学

Abstract: Engineering geology is one of the important specialized courses for civil engineering. In order to adapt to the rapid-speed development of the civil engineering, satisfy thesociety higher and higher ability request for the students of civil engineering major, and combining with the educational reform of civil engineering major, we have carried out the reform to teaching of this course. Practice has proved that the results of educational reform are satisfied, and is helpful for training students’ project consciousness and the ability of analysing and solving problems.

Keywords:engineering geology; educational reform; practice teaching

中图分类号: H319.1文献标识码:A文章编号:

引言

《工程地质》是一门实践性非常强的专业课程, 是调查、研究、解决与人类活动及各类工程建筑有关的地质问题的科学。近年来,随着大规模工程建设的发展,其研究领域也日益扩大。为了适应这种发展,满足社会对土木工程专业学生综合应用能力越来越高的要求,结合我校土木工程专业的教学改革试点工作,根据该课程的特点,进行了改革探索,取得较好效果。

1教学内容的改革

我们以“立足教材,跟踪发展”为指导思想,在讲授教材基本内容的同时,补充介绍了工程地质学科有关的刊物及最新的技术参考书中涉及到的工程地质新型检测方法等内容[1]。如我们介绍了随着大规模工程建设的发展,其研究领域日益扩大。除了岩土学和工程动力地质学、专门工程地质学和区域工程地质学外,一些新的分支学科正在逐渐形成,如矿山工程地质学、海洋工程地质学、城市工程地质及环境工程地质学、工程地震学。从而使学生能够了解工程地质学科当前新的应用及发展方向。

2实验教学内容的改革

为使学生对地质现象和地质作用有初步的感性认识,我们在加强工程地质常规实验室建设的同时,引进和购置一批先进的教学科研设备,如地质雷达、工程地震仪、直剪仪、数显电子荷载仪、孔隙水压力监测仪、大型多功能泥石流模拟系统、岩石流变仪、土体流变仪等。这些仪器对学生的动手能力和实际能力的提高有很大的促进作用。实验教学为理论教学和野外实习奠定基础。实验教学时丰富的标本模型能够激发学生的识别兴趣,提高学习积极性。但此时,学生很容易把注意力和时间花费在标本的色彩和外形上,忽视对矿物、岩石本质的认识。因此我们对传统实验内容教学方法进行改进,将矿物岩石辨识实验教学内容分四步进行[3]。第一步:给学生一定的时间任其观察各类标本模型,以满足学生的好奇心;第二步:对每一种矿物、岩石标本进行特征分析,此时最好是结合显微镜观察其内部结构,让学生了解矿物、岩石的结构构造特征;第三步:给出典型的、常见的矿物、岩石标本,要求学生在规定时间内完成其特征描述,以验证实验效果;第四步:让学生相互讨论,提出问题,以此加深对工程地质理论内容的理解,提高认识问题分析问题的能力。

不良地质现象形成过程及地质作用过程比较抽象,若采用大量的动画来模拟地质现象和地质作用的实际发生过程,让学生更能了解其发生的原理及本质,这样既提高了教学效率,也增加了学生获得的信息量.

最后为了培养学生的综合能力以及创新思维能力,我们根据工程地质课程内容的要求,结合实验设备仪器及实物。增加了综合性、研究性实验项目,事先由工程地质课堂教学教师和实验指导教师共同设计好不同的实验项目,学生根据自己的兴趣自行选择一个或几个题目进行实验。培养他们解决问题的能力,从而达到学生对科学研究方法进行一定的训练目的,同时也达到了对基本技能的训练。

3 实习教学的改革

工程地质学是一门实践性很强的科学,仅通过书本上的概念理论,而不配合一定的实习,是收不到良好的教学效果的。通过实习让学生直接观察, 增强感性认识.

3.1 做好室内实习中的思想教育, 提升实习教学的作用

室内实习主要是矿物、岩石、土的观察鉴定。有的同学认为:每次实习只是跟几十块岩土标本打交道,枯燥无味, 缺乏新奇感。有的学生来上实验课只是为了考试及格,以为走马观花就能完成实习,有的学生在实习过程中心不在焉,做实习不按实验步骤和要求进行, 应付式填写实习报告,少数学生对实验极不认真的态度和不理想的实验效果令人担忧。针对这些问题, 指导教师必须在实验前作好思想教育工作, 对实验有轻视情绪的学生,动之以情、晓之以理, 进行说服教育。抓好思想教育工作,提升实践性教学的作用和地位[2]。

3.2 做好室外实习前的准备工作, 改进实验方法, 调整实验内容

实习前的准备工作是地质实习不能忽略的环节。首先,做好实习动员工作,让学生们明确实习目的和要求。其次,应准备足够的实习中需要用到的仪器设备, 如地质标本、地质模型、地质图件、罗盘仪、地质锤、放大镜等。改进实验方法,调整实验内容,充分调动学生学习的主动性和积极性,让学生变被动的学为主动的学,达到提高实习教学的质量[4]。在野外的地质实习过程中,让学生多看多听多写多想,注重基本功的训练, 并结合工程实例,加强理论联系实践, 提高分析问题和解决问题的综合能力。教学是一个双向交流、互动的过程。针对地质实习过程中出现的问题,可以由已知物的鉴定改为部分已知物和部分未知物的鉴别。每次实习前指导教师提出实习要求及参考意见,让学生做预习,自行设计实习方案。让他们在实习中充当主角,创造条件让他们发挥想象力和创造力。有利于激发学生学习的主动性和积极性,也有利于老师及时发现实习中存在的问题,进行因材施教,提高教学质量。

3.3 启发学生思维, 建立科学的考核体系

在实习过程中, 老师与学生朝夕相处,是培养学生各种能力的一个好时期。在实习过程中学生们会提出不少问题。对于简单的概念问题, 问什么,答什么;对于比较复杂的问题,先让学生掌握分析问题的方法、弄清问题的分析思路和关键之所在,引导学生充分思考,最后找出问题的正确答案;对于难度较大的问题、模棱两可或具有多难性的问题, 可师生共同研究,找出最合理的答案(方案)。合理的评定实习成绩, 能有效调动学生的积极性, 是直接影响教学质量好坏的一个不容忽视的重要因素。过去,往往是实习报告或凭印象给分,成绩的可信度和区分度均不高,学与不学成绩相差不大。因此,建立科学实习成绩的评定体系十分必要。量化考核指标,我们将实习成绩由三部分组成:第一部分(占30% ),根据学生在实验中的态度、纪律、设计方案、操作能力和实验结果评定;第二部分(占40%)根据学生所完成的实习报告的质量评定; 第三部分(占30% ),根据考试情况决定。采用这种办法评定实习成绩能较客观反映学生对实习的态度和动手、动脑能力,能有效调动学生对实习的积极性。

4 结论

工程地质教学应该课堂讲授与实验室以及野外实习紧密联系。课堂教学是进行知识传授过程,而实验室以及实习教学对于培养学生创新能力,独立工作能力和实践能力能发挥不可替代的作用;也是教学、科研学科建设的结合点。工程地质教学改革是一个复杂的系统工程,只有坚持改革,才能紧跟时展需要,从而培养出更多适合社会需要的高素质创新人才。

参考文献

[1]肖武权.土木工程专业《工程地质》课程实践教学探讨[J].长沙铁道学院学报,2006,7(3)

[2]黄超. 工程地质野外实习与室内实验教学探讨[J].中国科技创新导刊,2011,17:21-23.

第5篇

中,涌现出了各种先进的技术手段和设备,从而为现代的提高现代水工环地质勘查工作的质量和效率打下了坚实的基础。本通过对水工环地质勘查的研究,然后对当前水工环地质勘查中的技术及应用范围进行了深入探析,并且对当前水工环地质勘查中的技术应用进行了详细的阐述,以供同行探讨。

关键词:水工环 地质勘察 技术

1 水工环在地质研究的重要作用

对水文地质学研究的主要内容为:对地下水的起源、形成以及分布规律等进行研究,然后探索出如何能够对其进行科学合理的开发利用;而对工程地质学研究的主要内容是:对岩土工程地地质的性质和工程动力地质作用以及工程地质勘查理论等方面进行研究;环境地质也即是水工环,对环境地质学研究的主要内容是:对自然摘花和环境地质问题以及全球地质变化等方面进行研究。虽然水工环研究工作中各个研究部分所研究的对象有所差异,但是这些研究对象却互相关联,并且对人类社会的生存发展能够起到重要的作用。

就工程地质学发展的实际情况而言,工程地质学起初只是地质学中的一部分,直到90年前才从地质学中分离开来。而工程地质学经过了这90年的快速发展,其早已成为了一门独立,并且具有丰富理论知识和研究内容的学科。随着工程地质学学科的独立,为促进现代工程地质研究工作起到了不可估量的作用。随着我国经济的快速发展,我国的工程地质学的发展速度也随之加快。在我国工程地质学的发展过程中,不断引进国外比较先进的工程地质研究理论,并且结合我国的实际情况,创造出了符合我国国情的工程地质研究新理论。

2 高科技手段不断引入水工环领域

随着科技水平的提高,应用高技术手段对提高水工环地质勘察工作效率具有重要的意义。纵观国内外水工环地址勘察中的技术的发展,我们可以看到整个领域的进步令人振奋,国外的主要进展20世纪90年代后开始的,从GPS仪器引入到水工环领域就开始有了一些新发展。相继推出了多态雷达系统、层析雷达系统。三维雷达技术具有明显提高解决浅层地质问题的能力,但却因耗时费力得不到普遍的应用。为此,FrankLehman等研制出空自动的组合地质雷达激光经纬仪系统。利用该系统,一人可在2h 内完成25m×25m 范围的三维数据采集。三个方向上的定位精度为2.5cm。数据处理、成图可在1h内完成,比传统方法的效率提高5~10 倍。20世纪90年代我国引进了一批地质雷达仪器并将它用于工程和灾害地质调查。近年来,国内地质雷达仪器的研制也取得了较大的进展,适用于矿山防爆要求的DVL 防爆型矿井雷达系列。原电子工业部第二十二研究所相继研究成功了LT-1,2,3 型GPS。航天工业总公司爱迪尔国际探测技末公司推出了商品化的撂地雷达系列产品。国内外生产的多种类型的GPS 仪器,一般都具有较好的性能,可供不同探测目标选用。

3 跨学科、综合性、系统化的应用范围

当今的水文地质、环境地质与工程地质工作,已经发生了一系列重大变化。改革开发以来,以耗竭资源与损害生态环境为代价的掠夺自然的发展道路,危及了人类的生存与发展,促使人类对于自身行为进行反思,终于认识到,人与自然只有协调相处,才能共存共荣。全面、协调、可持续发展的科学发展观,给水工环地质工作提出了新的要求。针对社会经济发展和生态环境保护中不断出现的实际问题,水工环新领域的调查工作越来越多如:环境水文地球化学与地方病和人体健康的研究、生物地球化学与土地资源利用规划农业生态地质研究等。城市水工环地质研究需求增加。城市化是经济发展的结果,城市化水平又是经济发展的标志。城市由于人口高度集中和经济活动的频繁,资源环境问题也非常严峻。伴随着全球城市化进程的不断加快,城市建设和规划中的地质调查评价工作也逐渐成为一项重要任务。其中城市环境污染防治和监测、土地利用规划、工程地质灾害调查和风险评价、垃圾填埋场地质调查等逐渐成为目前水工环地质研究的重要领域之一。地质―――生态学成地质学研究热点。21 世纪地球科学发展的一个重要特点是学科的交叉、渗透和融合不断加强,学科之问的界限逐渐被打破,代表新思想和新方向的边缘学科和交叉学科不断出现。地质学与生态学的交叉正是体现了跨学科、综合性、系统化的研究格局。

4 水工环地质勘察中的技术应用

4.1 G PS卫星定位技术在水工环地质中的应用情况使得节省了时间提高了效率。(1)GPS技术的基本原理。GPS卫星定位的基本原理是将无线电信号发射台从地面点搬到卫星上,组成一个卫星导航定位系统,应用无线电测距交会的原理,便可由三个以上地面已知点(控制站)交会出卫星的位置,反之利用三颗以上卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点(用户接收机)的位置。用户使用GPS接收机在某一时刻同时接收三颗以上的GPS卫星信号, 并解算出该时刻GPS卫星的窄间坐标据此利用交会法解算出测站点的位置。实时动态测量的基本工作方法是在基准站上安置一台GPS接收机,在流动站上,GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时, 通过无线电接收设备, 接收基准站传输的观测数据和转换参数, 然后根据GPS相对定位的原理, 再通过预设的WGS一84 坐标系与地方坐标系的转换参数, 实时地计算并显示出用户需要的三维坐标及精度;(2) 采用差分GPS位置差分、伪距差分、相位差分三类中的相位差分,这三类差分方式都是由基准站发送改正数, 由流动站接收并对其测量结果进行改正, 以获得精确的定位结果。工作原理是将一台接收机置于基准站上, 另一台或几台接收机置于流动站上基准站和流动站同时接收同一时间,相同GPS卫星发射的信号,将基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较,得到GPS 差分改正值,然后将这个改正值及时地通过无线电数据链电台传送给流动站, 以求得流动站较准确的实时位置。流动站可处于静止或运动状态 。数据采集与处理GPS资料由单点采集过渡到连续采集使。GPS技术的应用向前迈了一大步。

实施步骤包括:原始资料编辑和归类、采集波至、利用矿业局的地震层析软件对资料进行层析成像处理绘制速度、衰减及波傲图件以及图像处理等。和数字模拟研究而对GPS 资料解释研究不够的现状, 提出了与GPS资料解释工作有关的基本理论和方法以及一些基本问题的求解。提出的基本问题:包括电磁波在地层中传播的波阻抗她层分界面上电磁波场强的反射与透射系数她层中电磁波速度和反射波的相位以及GPS探测深度等。

4. 2 结合推进“三农”现代化进程建设的需求应开展以下农业地质调查研究工作:一是农业生态地质结构的研究, 即“农作物一生态地质环境系统”运行机制的研究;二是农业生态水文地质的研究,即“农作物水土资源生态地质环境系统”的最佳运行机制的研究;三是农业生态经济地质的研究。通过开展以上工作,为耕地的合理开发利用、农作物的合理布局、名优果品或高效益经济作物的开发、土壤的改良与旱、 涝等自然灾害的综台治理以及为建立高技节水农业等提供地质资料和科学依据。

参考文献

第6篇

1我国现阶段水工环地质研究所面临的问题

1.1科技创新落后技术是一项研究的先决保障,总结前人的教训,积累大量的研究经验,不断的尝试,不停歇的科技研发是必要的长期目标,只有这样才能更加完善地解决日益紧张的全球生态问题,合理地运用好水工环研究来保护好我们赖以生存的环境。但是,由于我国的历史发展所限,国家整体科技实力相对落后,科技创新意识对比西方各国稍显不足。这是一个长期的奋战阶段,我们需要从国民整体来改革,倡导人民的科技创新热情。水工环需要运用到先进的科学技术才可以具体且准确地解决所面临的各种生态与地质问题,这便需要各项新型的科学技术作为硬性的条件支撑。充分发挥计算机网络的优势,重点培养国家科学院和先进科研团队,集中国家的整体力量,切实把人数优势发挥到最大,为新时代的水工环事业的发展建立坚实的后备基础。

1.2相关人才缺乏我国人口基数十分巨大,但是整体受教育的程度相对较低,具有水工环地质研究的专业人士更是凤毛麟角,以至于水工环在中国的研究发展一直受到各种各样问题的阻碍,尽管政府为水工环研究工作投入了大量的经济保障与人员配置,但取得的成效还是比较微弱。不过相信随着中国的逐渐富强,曾经那些大量流失的人才也会慢慢回到祖国的怀抱,也会有更多高技术含量的专业人才迅速崛起。要提高人们对水工环研究工作的认可度与支持力度,广泛的吸收社会的意见建议,增强人们的环境意识,在思想与行动中形成一致,实现人与环境的共同发展,可持续发展。

2工程地质勘察理论分析

工程地质是服务于工程建设的一门实践性学科,通过准确精细的地质勘探来分析地质环境与工程建筑的相互作用,进行项目的规划与建设。运用3S技术来预测可能存在的地质灾害与地质环境变化,这项技术在国内虽然才处于起步阶段,但是它在作用于区域地质环境分析时效果十分的显著。而计算机技术也会有很大的应用,高精度的工程地质分析系统等会用到电脑模拟成像、图形分析处理等的新型网络技术。工程地质研究与现阶段火热的建筑业、交通运输业等也会有很重要的关联性,分析土层结构与稳定性可以很好地规划交通隧道路线,了解地质土壤可以更加快速有效地促进人们生产种植的发展,模拟地质的变化更是可以决定是否为一些工程的最佳选址,为工程的后续建设打好条件基础。通过工程地质勘探研究及其有关专业分析更加能够提前做好一些地质灾难的预防工作,可以减少未来当地的经济损失,更加有利于我们对周围的环境保护有更正确的认识。

3水工环地质未来发展趋势分析

第一,水是生命存在的必要条件之一,孕育万物,滋养大地。但是各种的水资源浪费、各种工业废水的任意排放、有害物质的随意丢弃,都会导致全球水资源的污染,所以我们得尽我们所能在经济、文化与科技进步的同时来保护水资源,使其能有一个健康的持续性发展,从而造福于我们,助益于子孙后代。而水工环更可以让我们清楚地认识到我们现在所生存的环境,了解地球能够承受我们多少的索取与改造,以便实现21世纪全人类所呼吁的可持续发展。第二,各种的工程建设,促进了城市的发展,增强了国家的经济实力与文化内涵,研究一个地区的建筑场区地下水运动的规律及其对工程建筑的影响,形成一套科学的勘察程序、方法和手段,制定出更加准确完善的方案。伴随着工程建设的高速发展,水工环自身的相关专业迅速兴起,不仅是有岩土学,还有工程动力地质学、专门的工程地质学和区域工程地质等,一些海洋工程地质学、城市工程地质及环境工程地质学、工程地震学也借势而火。从而可以推测到,水工环在将来会于航天事业以及海洋资源开发中起到十分巨大的作用,促进我们对海洋资源的认识,增强我们对未知宇宙的了解。第三,水工环实际就是一个时代进步的体现,它代表着我们对水环境的形成理解、分布规律的精巧运用,标志着我国工程地质学在科学研究领域的前行距离,更是象征着我国人民的文化涵养的高度,科技与人文环境的成果展示。相信随着时间发展,水工环地质研究这样的学科会成为所有工程类、地质类、环境保护类的必修科目之一。第四,计算机网络技术也许是水工环地质研究实现下一次大飞跃的基础,能够更精细、更准确地获知我们通常情况下不能得知的地底的矿质、水流系统和岩层的各种细微变化。也许只要一个运行和判断程序,就可以实现简单地得出准确的数据,做到勘探研究的简单化。

4结语

总而言之,就我国水工环地质的现状而言,还处于起步阶段,需要我们所有人的坚持不懈,我国科学技术的不足,要求我们得引进海外的一些先进知识,学习更完善的科学理念。把科学的发展作为一项重要的长期目标,我国才能在短短几十年发生翻天覆地的变化,才能更好地奠定国家在世界的地位,才能更好地促进类似水工环地质等研究的不断进步。

作者:王鹏单位:湖南省地勘局四一八队

第7篇

关键词:工程地质;野外教学实践;杭州

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)17-0077-03

工程地质是地质学中直接面向工程应用的而一个学科分支,是将地质学理论应用于工程实践的一门学科。工程地质学研究人类在工程建设活动中与自然地质环境有关的地质问题,以地质环境与工程建设二者相互制约、相互作用、相互和谐的关系以及由此产生的地质问题为研究对象。包括对工程建筑有影响的工程地质问题和对地质环境影响的环境地质问题。该专业除要求学生拥有扎实的岩石、地质构造、地层学等基本地质知识外,还需要掌握野外工程地质工作的基本技能和方法。为此,中国矿业大学煤矿工程地质研究所(系)利用杭州市区丰富的地质教学资源,开展了多年的大学生工程地质野外实习教学工作,取得了较好的效果,本文结合杭州工程地质野外实习教学的内容进行一些有益的探讨。

一、杭州实习区概况

杭州市及近郊一带位于浙江省北部,处于长江三角洲之南缘、杭州湾西侧,地理坐标为东经120°09′、北纬30°15′。西倚群山,东、北接杭嘉湖平原,南临钱塘江。其自然地理位置属天目山余脉与平原交接处的低山丘陵地带。1.地层。杭州地区东、北部平原区多为第四系地层覆盖,中部及西、南部低山区丘陵区基岩大面积广泛出露,大致以西湖为中心,西、南两侧呈弧形环抱,从向内古生界沉积岩层及中生界火山碎屑岩系由老到新依次呈弧圈型条带状出露。岩浆侵入岩仅上天竺新近发现有辉石闪长岩小岩体局部出露外,主要为中—酸性脉岩零星分布。地层从老至新分布为:奥陶系(仅出露其上统上段文昌组)、志留系(总厚1393m,上、中、下统均有出露)、泥盆系(下、中统在本区缺失)、石炭系(下统地层缺失)、二叠系(本区仅有下统地层出露)、白垩系(区内仅出露下统地层)、第四系(本区下更新统缺失)。

区内岩浆侵入岩分布零星,仅于上天竺附近、公路南东侧见一小岩体,侵入于西湖组地层中,为辉石闪长岩体,深灰色,细粒结构,斜长石、角闪石为主,少量正长石、石英、黑云母及辉石,暗色矿物多为绿泥石或方解石交代。其侵入时代为燕山早期第一阶段,相当于晚侏罗纪,与上侏罗统黄尖组火山岩的地层时代基本一致。据物探及区域资料深部有相当规模的中酸性花岗闪长岩的隐伏岩体存在,出露岩体为其在地表的局部露头,辉石闪长岩应为花岗闪长岩体的分异产物。

2.地质构造。杭州地区大地构造位置属于扬子准地台、钱塘台坳、余杭—嘉兴台陷。区域构造为西湖复向斜。南东侧为北东向肖山—球川深断裂沿富春江、钱塘江一线展布,北西侧为北东向茅草山—石荡隐伏断裂,向斜南西端受北西向孝丰一三门湾大断裂沿留下镇西南横街上—茶科所一线所切割,而北东端为北西向祥符桥—南星桥隐伏断裂所截。褶皱大致以西湖为核心,西、南两侧弧形环抱,呈弧圈型条带状展布,外圈为奥陶系、志留系老地层,核部为较新的下二叠统地层,自外而内由老到新依次出露。断裂主要为北东向断裂、北北西向断裂、北北东向断裂、北东东向断裂以及南北向断裂。区内岩层节理普遍发育,且方向有多组,沿上述各组断层方向均有发育。

3.山水地貌。杭州西郊群山环抱西湖,水光潋滟、山色葱郁,北、东一片广阔平原。杭州山水有湖光山色之盛,山、石、洞、泉之美,地貌类型多样。北东向延伸并向南西扬起的西湖复向斜构造,使杭州地势自南西向北东逐渐降低。区内总体可分为山地、平原两大地貌单元:西湖的西、西南大部分地区为低山丘陵区,北、东、南侧为平原区。低山丘陵区内又可进一步分为低山丘陵与山麓沟谷两个小区。平原区分为西湖及北侧菬溪流域的湖沼冲积平原小区和东南侧钱江流域的冲海积平原小区。

二、工程地质实践教学

工程地质实习是工程地质专业本科教学中十分重要的教学环节,是该专业4年教学中必不可少的实习。是学生在学完土质土力学、岩体力学、工程地质学基础、工程地质勘察等课程理论知识的基础上,按工程地质选址勘察、初步勘察阶段的技术要求,通过对工程地质条件的野外实地考察、测绘和有关勘察手段使用的现场参观和实践,使学生获得工程地质实践的感性知识并巩固和深化理论,促进理论与实际相结合,为今后从事工程地质选址勘察或勘察工作打下初步基础。

1.实习内容和要求。岩石、土的肉眼鉴定,地层剖面观察;褶皱和断裂构造的基本判识;岩体结构面类型、结构体形状识别,野外鉴别和判识不同岩体结构类型,岩体结构面测绘统计;土体结构类型识别;地下水类型及水文地质条件的了解;各种环境地质及不良地质现象(滑坡、溶洞、坍塌等)野外识别、调查、测绘,成因和对场地稳定性影响初步分析和评价;以掌握工程地质测绘工作方法为主,并参观了解静力触探、标贯、钻探编录和取样等工程地质勘探手段;在了解杭州市区区域地层、构造等基础上,以浙江大学附近区为主,通过工程地质测绘,资料收集,编制工程地质剖面图、平面图和选址勘察文字报告。

2.实习教学。实习分为四条路线,路线一为大桥地层剖面路线,六和塔钱塘江大桥北铁路线八卦田玉皇山;路线二为钱塘江岸—南高峰不良地质现象调查路线;路线三为浙大—青芝坞—灵峰—玉皇山—玉泉;路线四为浙大—黄龙洞—蝙蝠洞。

实习内容为系统识别杭州地区地层岩性及其分界标志层;进行岩性描述,对出露岩石的颜色、成分、结构、构造、化石和风化程度等进行观察和描述,掌握观察方法和描述要点并采集岩样标本;岩体结构类型野外判别方法;滑坡识别、形态测绘等;洞穴调查、测绘;落水洞、岩溶塌陷调查;岩体节理裂隙统计;判识地貌单元及确定分区界线等内容。

三、工程地质实践教学方法探讨

工程地质学是一门实践性很强的科学,很多的工程地质现象,仅通过书本上的概念、理论而不配合一定的实习,是收不到良好的教学效果的。正如俗话所说“实践出真知”,充分说明了实验实习教学的重要性。通过实习可以验证、巩固和学习与实验有关的理论知识,加深对学科知识的理解,培养学生符合辩证唯物主义的、实事求是的科学思维和严谨的工作作风,激发和培养学生的创造能力。

1.激发学生对工程地质的兴趣。杭州作为实习基地本身对学生即是很大的吸引力。在实习过程中循循诱导学生对工程地质专业的热爱。启发式教学具有多种功能,通过启发教学,能激励学生的兴趣和探索精神,调动学生的主动性和积极性,从而使学生切实地掌握知识和技能,促进学生智力因素、非智力因素以及思想品德的形成和发展。每一条实习路线,都要在实习前布置好任务;每爬一座山,都要每位同学抱着征服高山的勇气,去翻越它,研究它,并对工程地质现象了然于心。对率先完成任务的小组要给予奖励。在山上野餐时,表演节目活跃气氛。激发同学的实习热情。在实习过程中,老师应该对实习地的风土人情、历史地理有所了解,把地质现象与人文知识、风俗习惯、经济发展联系起来。比如某些特殊地形地貌在古代兵家战争中起过什么作用;一个地区的地层与该地的闻名土特产有什么关系;某些因地质作用形成的湖光山色在当地有哪些民间传说,在旅游业中起到什么作用等。这些都会增强学生对大自然的兴趣,从而也增强对工程地质的兴趣。

2.培养学生的独立观察能力。科学研究是从观察开始的,工程地质学更是如此,有的人对丰富的地质现象熟视无睹,而有的人则善于观察并有所发现,二者的区别在于对观察的重视不够,观察能力不同。野外实习是培养学生观察能力最具体而有效的方式。做到勤于观察、善于观察。勤于观察是指学生能积极主动地进行独立观察。野外实习时,对欲让学生观察的现象,老师一般都作了预习,心中有数。切实而有效的方法是让学生自己去观察、去发现,老师可通过提示、点拨要观察内容。善于观察是指把看到的不同现象进行对比,找出其本质上的成因联系。实习时老师可给学生示范,抓住两至三个现象深入剖析,学生便可举一反三,掌握思路和方法在此过程中,老师应特别注意鼓励学生提出自己的看法和解释,即使错了也没关系。

3.培养学生的团队协作精神。任何工程都是一个系统工程,都需要团结协作、分工明确,在很多情况下,单靠个人能力已很难完全处理各种错综复杂的问题并采取切实高效的行动,所以团队合作精神的训练也是非常重要的。可以通过地层实测剖面和独立填图阶段训练学生团队合作精神,在进行工作前,需按掌图、记录、定点、测量产状和采集标本等任务分工,对最后成果的整理分析也要采用讨论式的方法上各小组的成员都发表意见,集思广益最终完成图件的绘制,杜绝单打独斗。

参考文献:

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[5]李广信,杜修力.土力学教育与教学——第一届全国土力学教学研讨会论文集[C].北京:人民交通出版社,2006.

第8篇

文献标志码:A

文章编号:1009―4156(2014)08―114-02

工程地质条件和工程地质问题是土木工程专业工程地质学教学的核心内容。由于工程地质学的研究对象是变化多样的土体和岩体,其研究方法是将地质分析法、力学分析法、工程类比法与实验方法的紧密结合,即综合定量分析和定性分析相结合的方法。查明工程建设区域的工程地质条件的形成和发展,在工程建筑作用下的发展演化,分析由此可能导致的工程地质问题,并提出防治这些工程地质问题的工程治理方案和措施。由此,通过对工程地质学的学习,学生能准确地把握工程地质学的研究对象和基本任务,具备在各种工程建设的勘察、设计、施工等阶段对工程地质条件进行评价和预测可能发生的工程地质问题的能力,并能提出合理的工程防护和治理措施。另外,在工程地质教学过程中,加强和改进工程地质条件和工程地质问题的教学过程、措施和方法也具有重要的意义。

一、工程地质条件的教学探讨

准确地把握和了解土木工程建设场地的工程地质条件,是工程建设的基础。工程地质条件贯穿于整体工程地质教学的过程之中,包括建设场地及其周边区域的地形地貌、地质构造、地层岩性、水文地质条件、地表地质作用。

(一)地形地貌教学

地形地貌是人类对地球地表形态的直接感受和评价,也是制约工程建设的基本工程地质条件,我国幅员辽阔,地形地貌类型复杂多样。由于学生来自于全国的不同地区,对工程建设可能遇见的地形地貌条件并没有一个整体的认识。因此在教学过程中,通过地形地貌的两种分类方法,即地表形态分类法和地貌成因分类法,并结合各种地貌类型的图片、动画和影像资料直观地展示。加强课堂教学互动,让学生列举出自己曾经到达的地区,并说明该地区的地形地貌条件及类型。结合学校周边的地形地貌类型与工程建设的布局、分布和结构形式,学生直观地理解地形地貌条件对工程建设的作用和影响。

(二)地质构造教学

地质构造是地壳构造运动的产物,不同的地质构造具有各自典型的地质现象和特殊的工程地质条件。地质构造的许多概念与地质特征需要通过比较分析向学生解释概念、现象、特征。然而概念的讲述不能依靠单纯的灌输,更应该注重启发、思考和引导,让学生主动思考、积极参与和分析总结,应用和拓展学生丰富的想象力,将枯燥的基本概念、基本要素和特征构成一个有机联系的整体。比如在讲述褶皱、节理和断层等三个基本地质构造的概念时,着重采用启发、引导的教学方法,由教师提出它们之间的区别与联系。

(三)地层岩性教学

在工程地质中,地层岩性的教学内容,分布于岩石、地质年代与第四纪地质和岩层产状的章节之中。因此,如何将这些章节中关于地层岩性的内容联系起来,让学生能够完整、系统地掌握地层岩性在工程地质条件中的作用和意义至关重要。在教学过程中,采用典型的工程实例教学,列举不同的岩石类型的工程,对比分析不同岩石的结构和构造、岩石的地质年代和岩层产状和接触关系来讲述不同的地层岩性对工程建设可能造成的影响,以及不同地层岩性的有利和不利的工程地质条件。

(四)水文地质条件教学

水文地质条件包括地表水和地下水的地质条件和类型。地表水包括河流和坡面水流的地质作用,而在坡面水流的地质作用中,结合第四纪沉积物分布、形成和堆积特征,比较分析残积物、坡积物、洪积物和河流冲积物的形成条件、堆积位置、颗粒形态特征。让学生形成对坡面水流地质作用沉积物的直观印象,并结合周围环境中的沉积物分布特征以及典型的图片资料使学生能深切理解各种地表水地质作用对工程建设的影响和作用。在此部分内容的教学中,通过在课堂展示典型旅游景区的溶洞、水井的照片,提出这类地下水的来源、分布和变化特征,使学生能够从身边常见的现象来归纳和演绎地下水的基本特征、分布位置和变化规律。

(五)不良地质作用教学

不良地质作用包括风化作用、岩溶作用、斜坡与边坡地质作用、地面塌陷和地面沉降。采用实例讲述法(风化和岩溶)、比较分析法进行讲述。岩石风化程度愈深的地区,工程建筑物的地基承载力愈低,岩石的边坡愈不稳定。岩溶作用的岩体中有许多裂隙、管道和溶洞,在进行水库、大坝、隧道、基坑等工程活动时,如存在承压水并有富水优势断裂作为通道,则可能会遇到地下突水而导致基坑、隧道等工程的排水困难甚至淹没,也可能因岩溶渗漏而造成水库无法蓄水。在斜坡和边坡作用是则需要明确斜坡和边坡的概念、形成机制的差异以及工程防护措施。比较分析地面塌陷和地面沉降产生的机制、类型以及动力条件、治理措施。

二、工程地质问题的教学分析

(一)地基稳定性问题

在工业建筑和民用建筑中地基的强度和变形问题的讲述中,结合近年来在工程建设中出现的住宅楼“楼歪歪”事件以及其他典型的工程事故,分析产生这类事故的原因和工程地质条件。在不良地质作用的地基稳定问题中,结合分析由于地下水的作用导致2009年的上海楼盘倒塌事件。近年来,我国的高铁建设取得高速发展,而高铁建设中对路基稳定性提出更高的要求,通过举例分析在我国不同的地质条件下,对高铁路基稳定的分析和建设措施,增强学生对此部分内容的深刻印象,激发学生的学习积极性。

(二)斜坡稳定性问题

斜坡稳定性是山区工程建设需要面临的工程地质问题,通过我国的地形地貌分布图,展示给学生我国的山区面积占国土面积的2/3,让学生了解斜坡稳定性问题在我国工程建设中的突出地位。通过典型的汶川地震诱发的斜坡灾害,如北川王家岩滑坡、青川东河口滑坡、汶川的牛圈沟滑坡碎屑流等灾害的资料,学生能直观地感受斜坡稳定性问题对山区工业和民用建筑的重要性。通过斜坡地质灾害对公路、铁路毁坏的资料和图件,以及工程建设中的边坡防护等措施,学生可以理解和体会斜坡稳定性对山区交通基础设施建设的重要作用。

(三)洞室稳定性问题

地下工程建设是人类获取更大的生存和活动空间的重要方法,随着大量地下工程的建设和特殊工程地质条件的出现,洞室的稳定问题成为许多重大工程建设中的难点和控制性工程。以目前我国城市地铁建设和长大隧道建设中围岩塌方、地下涌水、地面塌陷等工程事故,让学生了解在工程建设规划和选址时,对不良的工程地质条件进行分析、评价的重要性。并结合典型洞室建设过程中的防护措施和方法,通过讨论和课堂交流,使学生明确这些措施和方法对洞室稳定性的作用。

(四)区域稳定性问题

区域稳定性的概念是学生在开始接触时不容易理解和掌握的工程地质问题。在课堂的教学中,结合2011年日本东海岸的大地震,导致距离地震震中一百多千米远的福岛核电站发生事故,导致核泄漏;地震、震陷、液化和活断层对大型水电工程、地下工程以及建筑密集的城市地区可能导致的灾害,使学生了解和认识区域稳定性对工程建设的主要作用和采取的工程措施。

第9篇

城市环境地质学是环境地质学的一个分支学科,是应用地质学原理、方法和地质资料对城市地区、城市密集区、城市群地区进行规划、管理和治理的一门学科。其主要内容为城市建筑环境,地基的稳定性调查与区域稳定性评价,供水条件的调查,地质灾害的预防和处理,建筑材料矿产的圈定,废物排放、水土污染等问题及其处置,以及与城市地质环境有关的其他问题的研究。

一.城市环境地质问题

(1)水资源问题

随着经济发展与人口的增多,城市供水量也再不断的加大,城市的水资源也对城市发展有所影响。由于水资源的逐渐匮乏,从而引发了诸多环境问题,既而才受到世界的关注。由于地下水的过度开采,许多城市都出现了地面塌陷、路面沉降、饮用水源枯竭、海水倒灌等现象。供水资源与供水条件的保护,主要在于地下水的水源选择、分析、评价;地下水的合理开发、保护、管理;地下水科学的调节利用。因此,利用工程地质学对城市的水资源进行综合分析、研究、评价,制定合理、科学的城市规划方案,既可以节约资金,也会对水资源保护,起到关键的作用。

(2)城市垃圾

城市垃圾主要分为生活垃圾、工业废料。伴随着经济的发展,城市的扩大,人口的增加,从而生活垃圾与工业垃圾迅速激增,成为了城市的一个直接的或潜在的危害。垃圾所产生的危害会对地表产生污染,改变土地性质等,从而引发植物的枯萎,水源遭到破坏,大气受到影响,酸雨的形成,既而形成连锁反映,对人类的生活、财产造成严重危害。

(3)地基问题

地基的勘察不要有:岩土体结构、物理化学性质、微地貌、水文地质条件等方面。我国软土分布在国内沿海城市,特殊土的分部具有区域性特质。软土有空隙比大、强度低、松软、压缩性高等特点,由此对于施工与软土层上的工程项目经常会出现一些质量问题,例如地面裂缝、墙体开裂、建筑物不均匀沉降、桩基位移、基坑边坡塌落等。而地下水发生变化时,易改变土壤的物理力学性质。既而查明地基土质的物理力学性质、结构特征、水文地质等条件至关紧要,由此才能保证建筑的使用安全、地基的稳定性。

(4)旧城区人为因素

在旧城区内,热力场、重力场、地电场、声场、辐射场、地震效应场、地磁场等自然物理场,将受人类的经济活动、资源消耗等人为因素影响而发生改变,从而影响到水资源、大气圈、氧气含量等自然环境问题,危害旧城区内所有生物的健康。

二.工程地质的流程、方法

(一)工程地质调查绘图:环境地质图与工程地质图,都能很好的反映出工程环境与地质环境间的关系,从而模拟真实情况。

1.依据制图内容,例如工程地质分区图、地质图等。从地质灾害角度考虑,研究、分析与场地相关的地质自然灾害,对其进行评价、研究地质环境所引发的不利影响,从而分析、制定预测防治措施。制图前,需要研究、调查、分析城区范围内的环境工程地质。

2.根据目的,如台山核电站等为某个特定工程提供资料。

(二)工程地质评价

1.隐蔽工程评价。

2.场地稳定行与适应性评价。

3.边坡稳定性评价。

4.工程地质地震评价。

5.河流环境工程评价。

6.区域地壳稳定性评价。

(三)应用摇感技术

摇感技术在环境工程地质研究与评价时,有着重要的作用。它具有成图成本低、技术块、质量好等优势,可对区域地质、场地地形、动力地质现象动态、地质构造、河流水质、土地利用等方面情况进行环境检测与环境质量评价,编制各种资料信息图件,而随着计算机技术的提升,将摇感技术与计算机相结合,使其更电子信息化管理、操作,既而提高速度与灵活度,提高效率,更方便的掌握各方面信息。

三.环境工程地质的作用

环境工程地质,是一切工程项目施工前的必要条件,是通过工程地质的环境评价、研究、分析,预测不良环境地质作用对城市建筑安全、人类的生命健康的影响及后果,并制定、落实科学合理的应对方案与防治措施,依照环境工程地质学对场地开展全面的、综合的评价,为获得更合理、科学的施工方案、规划设计,提供资料。或以上述措施为前提,预测、研究人类活动对环境地质的影响,突显人类对自然环境所造成的破坏与影响,以及经过这些影响与破坏后,反过来对人类生命安全、生活环境、建筑安全等方面产生的危害与影响。例如,山林过度的砍伐,造成山体地质不牢固而引发山体滑坡、泥石流;地下煤矿资源过度开发,导致地面塌陷、地下水污染等,实行环境工程地质的主要意图,就是为了防治人类活动对环境质量的过度影响、破坏,同事防治自然环境对人类财产安全的威胁,为合理、科学的利用保护地质环境,提供最有力的依据。当发生地震、洪水、山体塌方等自然灾害时,依据环境工程地质相关勘探、分析、评价后,所做的对应方案,可迅速、及时、有序的开展救援等应急措施。

第10篇

一、水工环地质勘察中的问题

我国的水工环地质勘察开展相对较晚,虽然在很多方面已经取得了很好的成果,但是还是存在一些不足。水工环地质勘察工作中主要出现以下问题。

1、我国水工环地质勘察队伍不健全

我国地质勘察随着经济的发展,也在不断进行转变,由原来的资源型勘察逐步向环境型方面进行转变。我国的相关部门也加大了水工环地质勘察队伍的建设,同时建立了国家水工环部门,意在加大水工环地质勘察能力。但是我国需要进行勘察的水工环项目非常重,现有的地质勘察队伍水平低、素质差、能力差、根本无法满足我国水工环地质勘察工作的需求。水工环地质勘察的质量和数量都要进行一定程度上的提高。

2、国家投入的资金和力度不足

水工环需要进行很多项目的勘察工作,很多的领域和项目都要涉及到,国家需要投入大量的人力和物力,增加水工环的资金投入力度。但是在实际工作中,我们发现了水工环的投入层次还是比较低,在资金方面不能满足相关的勘察开支,很多重要的设备紧缺,限制了水工环的勘察。对于力度方面,我国的水工环勘察建设还存在一定的差距,很多方面还没有健全,需要进行进一步的提升。

3、水工环勘察结果需要加强转化

我国为了提高水工环地质勘察的有效性,组织进行了多项重大任务的勘测工作,例如“塔里木盆地地下水水资源调查”“黄河中下游水质环境调查”等项目,我国的地质勘察在这些方面取得了很好的效果,能够对我国的水工环建设有很好的作用。但是这些项目取得的成果并没有展示给社会公众,这些项目的探究成果还处在实验室的研究阶段,并没有转化为实际的生产力,转化效率非常低下,严重限制了水工环地质勘察的效果。

二、水工环地质勘察问题防治措施

1、加大国家投资力度

我国已经注意到了水工环在建设中的重要作用,并且不断的加大投资力度进行水工环的勘察。国家要建立相关的水工环地质勘测中心,派遣专业的人员统一规划水工环的资源勘察工作,增强水工环地质勘察的战略性和方向性。国家要投入资金,保证水工环相关工作可以顺利开展,对于重要的关键设备,国家要不惜重金进行购置,提高水工环勘察的精确性。

2、提高水工环勘察队伍建设

水工环地质勘察队伍还存在一定的缺陷,国家要加强水工环勘察队伍的建设,积极培养水工环地质勘察的专业人才,鼓励这些人才进入到水工环地形勘察工作中。水工环地质勘察比较辛苦,国家要加大工作人员的薪资待遇,提高人员的从业愿望,保证地质勘察人员工作的积极性。国家要派遣专业的人才进行培训造就更多的专业水平人才,提高水工环地质勘察的队伍素质。

3、加强水文地质防治

我国人口基数大,对水资源的要求严格。随着我国居民用水和工业用水的不断增加,水资源也得到了严重的恶化,地下水也失去了往日的平衡。在水资源缺乏的地区,进行水工环地质勘察要认真查明各类水层的丰富程度和地下水的埋藏条件,并且给出相应的建议,确定供水良好的富水区。进行水工环的地质勘察的时候,还要对水资源的开发利用进行合理的规划,随时关注地下水的状况和含量,禁止过分开采地下水,水位下降严重的地区要进行人工回灌等措施,保证地下水得到合理的利用。

4、加强工程地质的防治

工程地质具有很强的危险性,隐蔽性非常强,岩溶、滑坡、泥石流、地震等情况很难进行全面的检测,对工程的使用和安全就有很大的影响。在进行工程地质防治的时候,要事先做好地质勘探,了解相关地区的地质构造,尤其是经常发生地震的区域,要客观的评价地壳的运动,查找地形地质的特征,摸清相关的规模和发育程度,做出稳定性能评价。还要对岩土的成因、岩土的岩性、地质时代、工程地质特征进行划分。主要是进行预防为主,采取防治结合的方式,根据不同的地质进行不同的防治。

5、加强环境地质的防治

近些年来由于自然环境遭到了严重的破坏,自然灾害频繁发生,环境地质受到了很大的损害。在进行环境地质防治的时候,要注重自然地质环境的危害,确定建筑材料、旅游景点等的布置,做出正确的评估。对区域环境能够做出趋势预测和总体评价,尤其是重点防治的地区,要考察环境的脆弱性,收集相关的资料,进行相关环境的指标分析,采取相应的对策,降低环境的污染。例如唐山的曹妃甸在工业发展中出现了严重的污染问题,在进行环境地质防治的时候,要做好相关的地面沉降分成标,完善已经具有的沉降监测网,并且进行地面的沉降记录监控。在环境防治过程中,要进行工业固体废物和生活废物的处理工作,进行客观的评价之后,进行一定的趋势预测,合理的选择工业区的地点和产业结构。

第11篇

【关键词】水工环地质;岩土工程;运用;发展

水工环地质与岩土工程理论属于岩土工程学领域的一部分,早期的两种理论比较分散,分为水文地质和工程理论,后来经过不断的发展形成了现在的水工环地质与岩土工程理论[1]。并且这个理论在近年得到了很大的发展,由理论发展出的施工技术也越发成熟,已经形成了一个完整的理论体系,有力的指导着岩土工程施工建设。

一、水工环地质理论

(一)水文地质核心理论的形成

1856年发表的达西定律被认为是水文地质理论形成的雏形,后来在不断的发展过程中逐渐成熟,到现今已经拥有了悠久的历史[2]。我国的水文地质起步较晚,主要是因为我国限制条件较多,这些限制条件也阻碍了水文地质的发展步伐,我国相关学者经过不断努力,在1952年终于将水文地质理论引进地质学院进行研究,在20世纪60年代,我国研究出适合我国国情的水文地质教材[3]。

(二)工程地质核心理论的形成

随着经济的发展,工程地质也加快了其发展步伐,我国的工程地质理论不断完善,现今已基本成熟,这也表示我国工程地质工作已经走上了正轨,已经有能力指导我国的工程建设。工程地质的发展促进了我国经济的有序发展。成熟的工程地质理论有力的推动着工程地质工作的发展,也被广泛应用于水利工程、铁路工程和电力工程等领域。

(三)环境地质核心理论的形成

20世纪80年代是国际上的环境地质理论正式形成的时期,我国的环境地质理论紧随世界潮流,跟上了世界环境地质理论的发展进程[4]。我国由于改革开放的发展,环境问题不断加剧,一定程度上阻碍了我国经济的全面发展。环境地质工作就是全面调查分析这些环境问题出现的原因,从而制定出相应的应对方案,解决这些环境问题。我国曾在召开的地质环境大会中将我国的环境问题进行了展示,同时也展示了解决这些环境问题的方案,这些方案以地质学科体系为基础,显著提高了问题的解决效果,向世界展示了我们的成果。

二、岩土工程地质核心理论

世界岩土工程地质理论的发展具体来说可以分为4个阶段[5],第一个阶段要追溯到数十万年前岩土工程出现的时候;第二个阶段的发展出现在英国,在19世纪60年代;第三个阶段的发展以太沙基土力学名著为标志;第四个发展阶段是由于世界经济的发展,科学技术的进步,推动了岩土工程地质理论的快速发展。在我国,改革开放后我国岩土工程地质核心理论开始形成,这个时期的理论结合了工程地质环境与岩土工程,以生态岩土工程的形成为基础,全面结合了水文地质学、工程地质学、岩体力学、土力学等学科的理论最终形成了独立的岩土工程地质核心理论。

三、水工环地质及岩土工程理论体系应用与发展

(一)水文地质理论体系的应用与发展

从我国水文地质理论体系的发展进程来看,20世纪70年代该理论体系的标准已经趋于成熟,并且这些理论开始被应用于实际工程的建设中,同时不断的应用也推动了理论的发展与完善。水文地质理论体系对各个领域都适用,我国作为一个农业大国,农业发展的好坏对我国经济发展非常重要,因此水文地质理论体系被应用于指导农业生产的各个方面,这个理论的应用使得农业生产中对地下水资源的应用更加合理,保证了农业生产不再缺水,农产品的回报率显著增加,农民的收入也相应得到了增加。我们都知道,要做好环境保护工作,保护好地下水资源是关键,因此我们必须做到节约用水。

随着水文地质理论的发展,其应用已经不仅仅在于本学科相关领域,逐渐延伸到了其他领域,《现代水文地质学》一书的发表将我国传统的水文地质理论转变到了标准目标体系,使得水文地质学紧密结合其他学科,这些结合不仅促进了其他学科的发展,也促进了水文地质学的发展。水文地质理论通过结合其他学科创造了数值模拟方法,将研究的主要内容延伸到水资源,将定性研究的水文地质学发展为定量研究。数值模拟方法能够直观的了解到水文数值,还能够了解社会经济效益系统关系。

(二)工程地质及环境地质理论体系的应用与发展

环境地质最早应用工程地质理论体系,应用效果明显。工程地质理论随着社会的发展进程得到了较大的发展,理论体系的内容更加丰富,工程地质理论为推动我国的经济发展发挥了重要的作用,缓解了我国经济发展与环境破坏的矛盾。改革开放以来,我国工程地质理论的发展已经实现了质的飞跃,在这个发展阶段中,经济建设一直是我国发展的重点,导致人口问题以及环境问题被忽略,矛盾的突出使得工程地质及环境地质理论体系得到了有效的应用。

(三)岩土工程理论体系的应用与发展

随着改革开放的不断深入,土木工程领域得到了较大了发展,为了实现土木工程领域的更好发展,促进我国经济的进步,我国开始逐渐将岩土工程理论应用于土木工程领域中,岩土工程理论的应用提高了工程建设的效率,确保了工程建设的质量。岩土工程作为一类新型学科,学科性质强,同时也与其他学科联系紧密,同水文地质和工程地质学科一样,同属于基础学科,被广泛应用于各类工程建设中,随着学科间的融合,才逐渐发展成为体系化的岩土工程。工程建设对于岩土工程理论的应用促进了该理论的不断发展和完善,一些与岩土工程相关的下属学科也不断出现。岩土工程理论被应用于岩土工程建设中,对于建设中发现的理论上的问题,相关学者专家进行了及时的纠正,然而目前该理论在利用过程中仍然出现了很多不足。其中包括地下水在工程建设时受到不同程度的污染,岩土结果出现问题,这些问题的存在使得安全事故的发生率更高。而之所以出现这些问题,主要是因为施工时由于没有掌握足够的水文地质资料,对地下水的变动情况未能得到足够的了解,这些问题的出现告诉人们在应用某些理论时,不仅要满足社会生产需求,还要具有足够的科学性,只有兼备这两点,经济的发展才能在真正意义上得到促进。

【结束语】

综上所述,完善的水工环地质与岩土工程理论体系对岩土工程的施工建设具有重要的指导作用,不断研究这些理论的应用与发展,有助于拓宽理论的应用领域和应用效果,从而促进工程的建设、经济的发展。我们必须加紧对这些理论的研究,及时发现其中的不足并进行改善,保证理论能长久有效的指导实践。

【参考文献】

[1]朱聪林.水工环地质与岩土工程理论体系的运用[J].地球,2015,(6):65-65. [2]姚永亮,贾丽娜.水工环地质及岩土工程理论体系应用与发展[J].黑龙江科技信息,2014,(12):11-11.

[3]王媛媛.解析当代水工环地质及岩土工程理论体系应用与发展[J].地球,2013,(11):61-61.

第12篇

作者:王晚中 李为民 龙文韬 单位:潞安矿业集团公司 中国矿业大学 湖南省煤田地质局

构造地质学在工程地质中的应用在工程地质中,把地质体内的各种构造变形,如褶皱、断层、节理、劈理,还有其他各种面状和线状构造,称之为结构面,其基本特征、相互关系及现代活动性决定了该区域内的区域稳定性、岩(土)体稳定性及地下水渗流条件等,所以,地质构造控制着工程地质环境和工程地质条件。因此,构造地质学在地基稳定性、斜坡稳定性、地下洞室稳定性、区域稳定性等工程地质问题和滑坡、矿井突水、水库渗漏、地裂缝等地质灾害问题中都有着极其重要的应用。下面着重从区域地壳稳定性、大型工程场地选址、斜坡稳定性评价、地下洞室稳定性等方面,阐述构造地质学在工程地质中的具体应用。

在区域地壳稳定性评价中的应用近年来,根据现代构造地质学研究中的大陆动力学理论和岩石断裂力学理论,一些学者提出了区域稳定性动力学理论。区域稳定性动力学理论在区域稳定性评价过程中,能够使大陆地壳动力学过程、构造和地震活动性与岩土体的工程地质条件得到有机统一,最终实现大到区域地壳、小到场地地基的稳定性合理评价。区域深层地壳的稳定性决定于地壳深部的变异层带的性质特征,按结构和流变性特征,大陆岩石圈分为四套动力学子系统[1]。第一套动力学子系统是在上地幔顶部流变层。上地幔顶部的软流圈和低速高导层之间夹着较硬的层位,在全球构造应力的作用下,软层通过流动作用使硬层发生变形,在这个过程中能产生热效应和力学效应,从而引发地壳各圈层间的拆离、剪切、增温、加厚或减薄,从而导致岩浆作用和构造作用的发生。第二套动力学子系统是在壳幔过渡流变层。地壳和地幔沿该壳幔过渡流变带容易发生较大尺度的水平位移,从而造成大规模的造山带挤压碰撞和逆冲叠覆及裂陷区的地壳减薄伸展。第三套动力学子系统在地壳软弱层。大陆地壳按流变性、能干性、持力性等可以分为软弱层和持力层两大类,其中软弱层自上而下还可以分为沉积盖层与浅变质层间的拆离面、上地壳浅变质岩层与深变质基底间的拆离面、上地壳10km处的低速高导层、中地壳25~30km处的低速高导层等。这些软弱层面构成了地壳内大尺度的水平滑脱层,常常作为造山带的逆冲推覆、伸展垮塌、拆沉作用、变质核杂岩的拆离出露边界,在拉张区中,也常常作为伸展成盆地迁移和滑动边界。第四套动力学子系统在地壳持力层。地壳持力层在横向上多被断裂所切割,其与软弱层交界处形成脆韧性过渡带,该过渡带地震易发;而孕震条件及机理决定于持力层与软弱层之间形成的动力学作用耦合关系和活动协调性。

在大型工程场地选址中的应用大型工程场地一般都位于造山带、盆地构造、盆岭构造这三类构造区带上,它们是由于近地表上地壳的挤压推覆、扩张伸展和剪切走滑的构造变形作用所形成的[2]。造山带一般都作为重大能源工程场地选址区域,资源开发、灾害防治和环境保护等工程的进行决定于造山带的结构、演化和动力学特征。根据造山带的形成机制,其可以分为逆冲推覆型、伸展型和走滑型三大类。其中,逆冲推覆构造中形成的前锋带、冲起块体和飞来峰等构造,它们的变形最强烈,形成的断裂最密集,节理最发育,岩体最破碎;伸展构造的滑覆体前缘和滑来峰的稳定性较差。在进行工程选址时,应尽量避开这些构造不稳定地区。盆地是人类主要聚居区,故其选址更为的重要,在一些大型水利工程或者地震灾后重建的居民选址工作中,比如三峡移民工程、汶川大地震中灾后重建工程、以及舟曲重大泥石流灾后的重建工程等等,需要特别注意盆地中的不稳定区域、隐伏的活动性断裂等。按成因可将盆地分为压陷盆地、走滑盆地、伸展盆地。其中压陷盆地较为稳定,除了邻近造山带一侧活动性较强;受地壳剪切走滑的影响,走滑盆地活动性较强,一般较不稳定;伸展盆地由于盆地中心地壳减薄、浅层破裂较发育,而盆地边缘则受边界活断层的影响大,所以伸展盆地的中心和边缘稳定性最差。还有,盆地的上下不一致常常导致其转换处发生地震;盆地内部的隐伏断裂常常导致地表发生地裂缝,直接威胁工程建筑的安全稳定,比如大同地裂缝的形成,是由于新生代以来,同盆地受来自青藏高原和太平洋方向的侧向挤压,而导致右旋剪切拉张以及地幔上隆,区内地壳减薄,基底地壳断裂发展到上地幔,再伴随着断陷作用而发生地震和地裂缝。盆岭构造是大陆浅层构造中的重要类型,其由正断层形成地堑、地垒、掀斜和犁式断层等组成,其中隆起区为稳定区,沉降区为非稳定区。

在斜坡稳定性评价中的应用我国是个多山区的国家,每年都会因为斜坡地质灾害的发生而造成人员的伤亡和财产的损失,因此,做好灾前的斜坡稳定性评价十分的必要。滑坡、崩塌、泥石流等是斜坡地质灾害中最常见的三种,它们发生的主要因素都是来自自然方面的地形地貌、地质构造、地层岩性、岩土体结构特性、新构造活动及地下水条件等。其中,地质构造控制着中国山体的总体格局,新构造活动的强弱反映该地区地壳的稳定性,而地貌与构造共同控制着滑坡、崩塌、泥石流灾害的发育程度。所以,滑坡、崩塌、泥石流的形成与断裂构造之间有着密切的关系,断裂的性质、破碎带宽度、节理裂隙的发育程度及其组合特征等都是影响斜坡地质灾害的重要因素。在工程地质学中,通常根据岩体的结构面发育类型及程度将其分成Ⅰ~Ⅴ5个等级,不同等级的结构面的性质与组合形式不同,以此来判断岩土体的稳定性与变形破坏方式,从而进行斜坡的稳定性评价。工程地质学中的结构面就是构造地质中的构造结构面,指岩体中具有一定方向、力学强度相对较低、两向延伸的地质界面(或地质带),例如岩层层面、节理、软弱夹层以及各种成因的断裂、裂隙等,反映了在长期内外动力作用下的地质构造现象。滑坡的形成与发展受地质构造的影响表现为两个方面:第一,滑坡往往沿断裂破碎带成群成带的分布形成;第二,滑动面的空间展布及滑坡的范围受到岩层面、断层面、节理面、片理面及不整合面等各种软弱结构面控制。因此,在斜坡稳定性评价中,必须先根据结构面确定滑动面的总体形态和空间展布,从而确定其规模,以此来采取相应的预防措施。地质构造对崩塌的控制作用也表现在两个方面:第一是断裂构造对崩塌的控制作用。具体表现在,当陡峭的斜坡走向与区域性断裂平行或大致平行时,沿该斜坡发生的崩塌一般较多;而大型崩塌往往发生在几组断裂交汇的峡谷区;在断层密集分布区,岩层较破碎,坡度较陡的时候,斜坡常发生崩塌或落石。第二,褶皱构造对崩塌的控制作用。褶皱核部岩层变形强烈,大量垂直层面的张节理在核部形成,而且在多次构造作用和风化作用的不断影响下,破碎岩体往往产生一定的位移,从而形成潜在崩塌岩体,当褶皱轴向与坡面方向垂直时,斜坡一般多产生落石和小型的崩塌;当褶皱轴向与坡面平行时,在高陡边坡上就容易产生规模较大的崩塌。由于构造作用形成的高差大、高坡度及大面积的流域沟谷等地形地貌,新构造运动下形成的岩体变形与构造结构面,为泥石流的发生创造了必要条件。因此,可以从构造角度分析泥石流的产生条件,提前做好预防措施,可以达到杜绝灾害发生或者减少灾害损失的目的。#p#分页标题#e#

在地下洞室稳定性维护中的应用地下洞室开挖后,如果不加以支撑和维护,则洞室围岩绘制地应力的作用下发生变形或破坏,在采矿界这种现象称之为地压显现[3]。在矿井事故方面,由地压造成的危害主要有顶板下沉和垮落、底板隆起、岩壁垮帮、支架变形破坏、采井冒落、岩层错动、煤与瓦斯突出及岩爆等等。这些事故发生的主要原因取决于围岩的岩性和结构,特别是当岩体的地质构造发育充分而且复杂的情况下,洞室开挖后,容易形成构造应力集中区。比如在断层、软弱破碎岩墙或者岩脉等软弱结构面附近,往往容易形成应力集中区,若不加以防范,则很可能发生事故。通过对矿井地质构造的分析,根据构造纲要图对锚杆支护方式提供指导,可以取得良好的支护效果,保证安全生产。比如,在煤矿开采过程中,当掘进到向斜、背斜的轴部转折端或断层、陷落柱时,地质人员根据收集到的顶煤厚资料和煤层的节、劈理、产状及含水情况以及巷道冒顶情况,准确地绘制出构造纲要图,然后综合分析影响巷道支护的地质构造因素,用所得出的结论预测巷道掘进前方可能遇到地质构造,从而采用合适的支护方式。

由上面的分析可知,构造地质学在工程地质中有着十分重要的作用,特别是在山区,一些工程地质问题中甚至起着决定性的作用;离开构造地质学搞工程地质,不仅使得工作将变盲目,可能浪费很多的材料与人力,而且容易引发新的地质灾害,造成人员的伤亡和财产的巨大损失。例如,汶川地震灾后重建的县城,在灾后第二年的暴雨之后又被泥水所掩埋,不仅造成了极大的经济损失,而且给当地的灾民造成更大的心理阴影,不利于社会的和谐稳定发展。所以,在今后的工程地质工作中,一定要首先从构造地质学的角度认真分析拟建工程所在场地的整个区域的稳定性,确定稳定之后或者采取相应的措施可以维持稳定之后,再结合当地具体的地质构造分布情况,对工程进行详细设计、施工,最终达到安全、经济、效益的统一。