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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篇工程地质学论文,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。
关键词:工程地质;教学内容;教学方法;土木工程
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2012)05-0106-02
改革开放三十多年来,各行各业大兴土木,城市建设日新月异。要保证项目建设安全,需要对建设场地进行工程地质条件勘察,才能进入设计、施工、建设阶段。纵观世界各国的建筑工程事故,以地基基础事故为主。地基基础是建筑物的地下隐蔽工程,费用约占总造价的20%~25%,一旦出现事故不易觉察,修补处理较为困难,所需费用较高。实践证明,地基基础问题在相当程度上与工程地质问题相关,是涉及人的生命和财产安全的大问题。而土木工程专业的毕业生大多从事工程设计、施工、监理等工作,也有人进入相关领域从事工程地质勘察设计、规划和管理工作。可见,具有良好的工程地质知识对他们以后所从事的工作意义重大。
工程地质学课程的特点
工程地质学是研究人类的工程活动与地质环境相互关系的学科。它的任务是为各类工程建筑的规划、设计、施工提供地质依据,以便从地质条件上保证工程建筑的安全可靠、经济合理、使用方便、运行顺利。为大型项目工程建设提供可行性研究报告,对拟建工程场地进行工程地质条件评价,为地基基础设计提供合理建议,对于场地存在的地质问题在深入分析的基础上提出处理措施,为地基加固工程的设计和施工提供依据。同时,还要研究评价由于工程兴建引起的环境地质问题,以及可能诱发的地质灾害对工程建筑本身及周围环境的影响、如何及时消除安全隐患等问题。
对于土木工程专业而言,工程地质学是一门专业基础课程,主要培养学生阅读地质资料、查明和分析工程地质条件、解决工程地质问题的能力,工程技术人员必须能够看懂地质资料,必须清楚建设范围内的地质条件,了解可能出现的地质问题及应该采取的防治措施。只有这样,才能进行正确的设计和施工,才能有效保证建筑物的安全和稳定。为后续的土力学、基础工程等专业课程的学习奠定基础,为以后所从事的工程建设工作提供相关专业知识。课程特点表现为:(1)教学内容多,涉及多个学科。仅就土木工程专业而言,工程地质学讲授的主要内容包括矿物与岩石、地质作用和地质年代,地质构造,岩、土体的工程地质性质,地下水,地貌及第四纪松散堆积物,不良地质条件下的工程地质问题,岩体工程稳定性问题,岩土的工程地质分级分类,工程地质勘察等。该课程涉及矿物学、岩石学、构造地质学、土质学、土力学、岩石力学、动力工程地质学、区域工程地质学、工程地质勘察、地基处理等相关内容。(2)概念多,实践性强。工程地质学涉及许多名词概念及专业术语,许多理论知识比较抽象,直接理解往往有一些困难,需要通过实验、实习、实训的途径加以解决,表现出较强的实践性。(3)学时不多。一般土木工程专业只有30~40个课时。由于教学内容丰富、教学难度大,要上好这门课具有挑战性。
土木工程专业工程地质学教学现状
重视不够 工程地质学作为土木工程专业的基础性学科,学生还没有感觉到它的重要性,以为不是主要专业课程,在专业中的作用不大,导致学生不具备工程地质方面的专业技能和专业素质,对以后所从事的工作造成不良影响。
部分内容比较枯燥 初次接触本课程的学生感觉比较陌生,由于工程地质基础知识理论性较强,概念多,与工程实际联系较少,学生会感觉乏味,学习兴趣降低。
野外地质实习基地缺乏 工程地质学实践教学包括室内实验和野外实践实训教学。室内实验涉及土工方面的实验及各类矿物、岩石标本实验室、地质构造模型室等,大部分高校都有。一般地质类的工科高校都有野外固定的地质实习基地,而对于大部分土木工程专业的高校来说,野外实习基地相对比较匮乏。由于实践教学条件不足,使大部分土木工程专业的学生在短时间内具有地质学方面的感性知识往往是很困难的。
综合利用多种教学
方法和手段提高教学质量
随着社会的发展和科学技术的不断进步,多媒体、网络技术已成为人们日常学习、生活、工作交流的工具之一。传统的授课方式也在逐渐发生改变,充分利用各种教学资源,采取多种教学方法和手段提高学习兴趣和教学质量成为关键。笔者通过多年教学实践总结出以下几点。
结合专业需要优化教学内容、精选整编教材 首先,应结合土木工程专业方向和专业需要,以及土木工程专业的学生以前从未接触或很少接触过工程地质的有关知识的特点,通过本课程的学习,使学生能读懂地质资料,能够利用地质资料完成工程项目的设计、施工、监理等工作。教学内容不仅应包括工程地质的基本理论知识,同时要重点突出实践性教学环节, 要在知识覆盖面、深度、广度上下工夫,不断完善工程地质学的教学内容,保证学生在工程地质学方面的专业素质,构建优良的教学体系结构。任课教师可以根据教学内容设计优选教材。教材是教学的基础,是教育思想、教学观念、教学内容、教学方法与手段的载体,是人才培养的依据,只有使用高质量的教材才能培养出高素质的人才。由于工程地质学教材很多,且各有特点,从中选出适合土木工程专业的理想教材至关重要。一本好的工程地质学教材,不仅要涵盖工程地质领域的基础知识,还要通俗易懂、重点突出,将整个工程地质领域众多基本理论和方法浓缩成系统性和专业性兼顾的知识体系。由于土木工程专业教学计划的限制,适合自身专业特色的工程地质学教材不多,因此,授课内容不能仅仅局限于教材。优化教学的方法是在查阅大量参考文献基础上,对教材内容进行重新组织、加工精练、补充提高,及时汲取最新的研究成果和工程实例,加入工程地质勘察新技术、新规范,积极整合优秀教改成果,做到理论知识恰如其分地与具体工程实际紧密结合,使学生不出课堂就能够把主要知识点与实际工程无缝对接,在有限的时间内获取尽可能多的知识。坚持以提高学生整体素质为基础,以培养学生综合能力,特别是创新能力和实践能力为主线,对教学内容进行整合。
合理运用现代多媒体、网络技术提高教学效果 应用多媒体技术可以大大提高学生的学习兴趣与效率,增加信息量。比如,在讲“矿物与岩石”这一章节时,若仅采用传统板书教学,很难讲清楚,而且学生也难以理解、想象出各种矿物与岩石的特征,而利用多媒体将常见的矿物和岩石的真实图片放在大屏幕上讲解后,再进行室内实习,学生很容易就能识别出常见矿物与岩石标本。同理,把地质图的阅读、地质灾害的形成、预防与处理、地形地貌、地质构造、常见工程事故及处理措施、工程地质现场勘察技术等内容采用图片、声音、动画、文字、录像的形式展现出来,可使学生有身临其境的感觉。可见多媒体教学不仅可以扩大课堂教学的信息量,而且还能增强教学的直观性、主动性,提高教学质量。应构建课程教学网站,将教学内容、教学大纲、教学方法、教学课件、录像、实纲、作业练习、在线测试、交流、答疑等挂在校园网上供学生随时查阅,为学生提供一个交互、开放式的理论与实践结合的教学环境。同时,也为学生自主学习提供良好的教学平台,弥补课堂教学课时少的缺点。
将理论教学与案例教学相结合 单纯理论教学不能充分调动学生学习的积极性,因为听课时间稍长,学生就容易疲惫,导致精神不集中。只有理论与案例教学结合,才能调动学生思维能动性,使学生在不知不觉中由传统教学中的被动接受知识变为积极运用知识,有效提高学生的理论水平和实践能力。将理论知识实践化,其捷径是采用工程实例分析,即案例教学。在教学中有针对性地运用适宜的工程实例资料,通过学生的独立思考与集体协作,对具体实例进行分析、研究和讨论。案例教学具有参与性、启发性和时效性的特点。如对于常见的地震等地质灾害,先采用多媒体课件讲授地震等地质灾害的成因、发生、发展以及结果和危害等,再通过如“5.12汶川地震”等地质灾害进行案例教学,学生会对授课内容产生强烈的共鸣,并在短时间内铭记于心。
创建完善的教学实习基地,加强实践性教学环节 工程地质学是一门实践性比较强的课程,实践性教学环节是该课程的重要组成部分,良好的实习条件是教学质量的重要保证。实践教学的基本任务就是让学生亲自接触各种真实的地质现象及工程地质问题,并利用已学到的理论知识来考察、辨析它们,进而加深对课堂教学内容的理解。可根据实纲要求,安排校内实验与野外实习。校内实验主要包括实验室矿物与岩石标本观察和地质图的阅读等,是为了培养学生对常见矿物和岩石的识别能力,训练学生地质图的读图能力。实验内容为:观察标本、鉴别区分常见的造岩矿物与常见三大类岩石(岩浆岩、沉积岩和变质岩);通过阅读地质图,要求学生讲述图上所表示的地形、地貌、地质构造、地层岩性及其产状、接触关系等。每次实验前根据实纲要求,教师制定实习任务,让学生做预习,设计实验方案。实习时以教师现场指导、教学示范、学生自主探究方式进行。比如,对矿物、岩石的鉴定及描述等方面,通过实物介绍、实习操作示范等,使学生在短时间掌握要领,顺利完成实习任务。野外实习也是必不可少的教学环节。野外实习的内容主要是进行各种地质构造的野外观察、地质绘图、工程地质勘察,地质资料的现场记录整理等。教师在野外现场对实习内容要点反复讲解,示范操作要领、步骤;要求学生必须做到勤思考、勤动手、勤问、勤记录,即勤于动手考察地质现象、勤于思考产生这种地质现象的内外因素、勤于对某些问题进行较深入探索和研究。通过野外实践环节锻炼学生对自然地质现象的观察识别、动手能力、分析问题和解决问题的能力以及对原始数据资料的收集和编录的能力,能够让学生懂得野外地质工作的基本方法,在加深理解的基础上学会分析土木工程与地质的密切关系,熟悉土木工程建设中常见的地质问题及处理方法,及时消化和巩固所学的基本理论知识。此外,走出校门进行野外地质实习,还可以培养土木工程专业学生吃苦耐劳、遵守纪律、团结协作等优良品质,有利于增强学生体魄和意志力。
改变现有成绩考核办法 工程地质成绩分为两个部分,即理论教学与实习、实训成绩。理论教学成绩考核应多方面考核评定学生成绩。其中,考试成绩占60%(理论知识的考核应结合工程地质学课本,以闭卷的形式考核基本知识、基本理论,要求学生在规定的时间内完成);平时成绩占40%,其中,课堂教学成绩考核占平时成绩的15%(主要考查上课表现);课后作业及论文等占平时成绩的25%。这种考核方式注重学习过程的考核,可避免学生考前突击记忆,考完后很快忘记的弊端,提高学习效果。在实习成绩考核中,实习纪律占20%(考察学生实习是否缺席、迟到、早退等),集中实习占60%(其中原始记录及实习表现占20%,实习报告占40%),同学之间相互考评成绩占20%。这种考核方式有利于对实习全过程进行考评,促进学生的学习积极性。
多年来的教学实践证明,在教学过程中不断完善教学内容,改进教学方法与手段,充分利用现代科技成果服务于教学,针对专业需要进行课程教学设计,坚持理论联系实际,加强实践性教学环节,改革考核办法有利于增强学生学习的兴趣,有利于培养学生的动手能力和工程地质方面,专业素质,为土木工程专业学生从事工程建设工作奠定良好的基础。
参考文献:
[1]孙家齐,陈新民.工程地质[M].武汉:武汉理工大学出版社,2007.
[2]白明洲,王勐,刘莹,巩慧.工程地质课程教学改革[J].高等建筑教育,2006,(2).
[3]刘起霞,邹剑峰.工程地质学中的虚拟现实技术[J].中国地质教育,2006,(2).
基金项目:教育部新世纪优秀人才支持计划项目(ncet-11- 0406)
作者简介:荣冠( 1971- ),男,武汉大学水利水电学院副教授,博士,主要从事岩体稳定性研究及工程地质教学工作,(e-mail)rg_mail@163.com。
摘要:工程地质是水利类本科生的一门重要专业基础课,课程教学内容和环节丰富,难点较多,实践性强。如何在课堂教学和野外实践教学中有效提高教学质量是一个值得探讨的问题。文章详细分析了水利工程课程中的难点及教学中存在的问题,从课堂教学、实践教学、英文教学及课程考核等方面全面介绍了课程教学经验及改革探索。提出课堂教学应注重理论紧密联系工程实际,实践教学应注重培养学生动手技能和发现、分析、解决工程地质问题的能力,开展英文教学是培养国际人才的必然趋势,考核机制应全面反映学生的综合能力等观点。
关键词:工程地质; 水利专业; 教学研究; 理论教学; 实践教学
中图分类号:tv135;g642421文献标志码:a文章编号:10052909(2013)05011007工程地质是研究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质科学,是以地学学科的理论为基础,应用数学与力学理论和工程技术及方法解决与工程规划、设计、施工和运营有关的地质问题[1]。工程地质课程是水利类本科专业的一门重要专业基础课程。水利水电工程建设是人类在认识自然的基础上改造自然并为经济建设服务的活动,进行水利水电工程建设首先必须了解自然环境和工程条件,而环境地质条件是与水利水电工程关系最密切、最重要的自然条件。
当前,中国工科高等教育人才培养主要目标是:培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才[2]。工程地质课程作为水利类专业中一门实践性强的课程在凸显人才培养目标方面,更加突出工程地质理论和实践教学的必要性与重要意义[3-4]。
工程地质课程的教学分为课堂理论教学部分与野外地质实习部分。课堂理论部分主要讲授矿物岩石、地质构造、地质作用、地下水、岩体工程特性,边坡、坝基、洞室围压稳定性评价,工程地质勘察等知识。野外地质实习部分主要进行岩石及地质构造认识,风化、卸荷及河流地质作用研究,地下水及其作用研究,水利枢纽工程地质条件与问题分析评价等。
由于工程地质课程涉及的相关课程较多(矿物学、岩石学、构造地质学、地史学、地貌学、水文地质学、材料力学、岩石力学、土力学等),且这些课程多为地质专业课程。同时,工程地质课程实践性很强,但学生又缺乏实践经验和实践机会。因此,在有限的理论教学和实践教学时间内,如何合理安排教学环节,使学生扎实掌握工程地质相关概念及基本原理,并使学生初步具备分析工程地质条件及解决工程地质问题的能力,是一个很值得探讨的问题。根据笔者多年从事工程地质教学的经验,针对水利类本科专业工程地质教学,首先介绍学校工程地质课程的设置,然后分析课程教学的重点及难点,再从课堂教学、实践教学、英文教学、考核方式4个部分探讨理论与实践教学的改革思路,以期在提高教学效果、培养学生分析工程地质条件和解决工程地质问题能力方面有所收获。
一、水利类工程地质课程介绍
(一)水利工程地质课程设置
武汉大学水利水电学院最早可追溯至1928年创建的国立武汉大学工学院土木系水利组,学院现已成为国内水利水电高级人才培养的摇篮和科学研究的重要基地。一直以来,工程地质课程为水利各专业(农田水利、水电工程、河流泥沙、水文水资源)的重要专业基础课程。工程地质课一般在第五学期或第六学期开设,包括48 学时课堂教学和1 周的野外实习。课堂教材主要使用天津大学主编的《水利工程地质》(第四版)[1],实验及野外实习采用武汉大学编写出版的实习教材[5]。
(二)水利工程地质课程内容
水利工程地质主要是研究水利水电工程建设中的工程地质问题。主要内容包括岩石及其工程性质,地质构造及区域稳定性,地表水流的地质作用及河谷地貌,地下水、岩溶及库坝区渗漏地质条件分析,岩体工程特性,坝基、边坡及洞室围岩稳定性分析,水利水电工程地质勘察等。
高等建筑教育2013年第22卷第5期
荣冠,等水利类专业工程地质课程教学研究与改革探索
课程的教学分为课堂教学与实践教
两部分。课堂教学主要讲授地质学基础知识和水利三大类岩体(边坡、坝基及洞室围岩)稳定性分析基本理论。通过课堂教学力求使学生掌握工程地质学基本概念、工程地质分析基本原理和岩体稳定性评价基本方法。实践教学通过野外现场典型岩体、地质构造、地质作用等的直接观察和分析来增强感性认识、理解并深化工程地质理论知识,使学生初步具备分析工程地质条件和解决工程地质问题的能力。水利类工程地质课程教学基本内容可总结为地质学基础知识和岩体稳定性分析两方面,核心主线则是工程地质条件及工程地质问题的分析研究。课程室内外教学均是围绕该主线开展的。
二、水利工程地质课程中的难点及问题
(一)工程地质相关概念不易理解和掌握
对于水利专业的学生来说,工程地质课是他们第一次接触地质学知识。多数学生,尤其是来自平原地区的学生,缺少对地质现象的感性认识,这使他们更不易理解相关地质现象和地质作用。水利工程地质课程的开始部分主要讲述地质学基本概念,包括矿物和岩石的成因、成分及分类,内外力地质作用概念,产状、节理、断层、褶皱等地质构造,地层地史,地质图分析,区域稳定等。这些内容涉及矿物学、岩石学、地层古生物学、构造地质学等知识。这些概念和相关课程知识对于初学者来说完全是陌生的。例如:在分析沉积岩的石英砂岩与变质岩的石英岩区别时,一般学生很难从沉积作用和变质作用的成因角度深刻理解其矿物结晶程度、颗粒大小、矿物纯度、孔隙率等方面的差异。在现场分析褶皱构造时,不少学生容易把现代地形与褶皱形态混为一谈。实际上起伏的山脊为背斜,剥蚀的山谷为向斜往往是不对的,反过来,背斜核部易形成河谷低地,向斜核部则可能形成山脊。准确定位褶皱应根据现场垂直岩层走向观察结果,若有岩层按新老次序有规律地对称出现时,则可肯定有褶皱。然后根据岩层新老组合关系的分析确定褶皱的基本类型(背斜或向斜),进一步依据两翼岩层产状、轴面产状以及地层层序判断褶皱的剖面类型和平面类型。但现场地层及其年代的划分,对于水利专业初学者而言是难以掌握的,况且岩层的产状及地层的划分往往又具有隐蔽性,因此,地质学基础概念往往是水利工程地质课程开始阶段学习的难点。(二)工程地质条件难以全面和深刻理解
工程地质条件指的是与工程建设有关的地质因素的综合,是自然历史发展演变的产物。对大型水利工程而言主要包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、物理地质现象(滑坡、崩塌、泥石流、风化、卸荷、侵蚀、岩溶、地震等)及天然建筑材料等6个方面。工程地质条件直接影响工程建筑物的安全、经济和运营管理。兴建大型水利水电工程,首先都要查明枢纽及库区的工程地质条件。不同地区的地质环境差异及水工建筑物类型的不同,对水利工程的影响也不同。教学中发现,学生对工程地质条件的复杂性认识不足,难以全面理解工程地质条件的内涵,这样自然导致对工程地质问题的把握不准。例如:西南水电工程主要集中在川、藏、滇、青等省区河流的深切河谷地区。该区域的自然地质环境十分复杂,相应地在此建高坝大库的工程地质条件也十分复杂。深切河谷往往首选高拱坝方案,此时地形地貌就是关键的地质条件,将直接影响工程高边坡的稳定与安全,同时影响并制约水工建筑物的布置、施工安排等。在西南深切河谷且为深覆盖层坝区,从坝基防渗及挡水建筑物安全的角度考虑多采用当地材料坝型,坝体防渗多为混凝土面板而非粘土心墙方案,这主要就是从天然建筑材料经济合理的角度考虑。
(三)对工程地质问题缺乏认识和实践经验
工程地质问题指的是工程地质条件与工程建筑物之间存在的矛盾或问题。对大型水利工程而言主要包括坝基和坝肩抗滑稳定问题,坝基渗漏和渗透稳定问题,边坡稳定性问题,地下洞室围岩稳定性问题,水库渗漏、水库淤积、库周浸没、库岸再造,水库诱发地震等问题。工程地质学简单说就是分析工程地质条件,解决工程地质问题。因此,工程地质问题是课程的最终落脚点。不同水工建筑物由于对场地条件要求存在差别,其相应的工程地质问题也存在差异。实际工程中,全面揭示工程地质问题是有难度的,尤其是深层隐伏的地质问题,更是从浅表很难观察确认。目前对水利专业,工程地质课程一般在水工建筑物等专业课之前开设,许多学生对水工建筑物知之甚少,对水工建筑及枢
纽区可能会出现哪些地质问题更是难知一二。
例如:对水利工程三大坝型工程地质问题的分析。土石坝主要由粘土、碎石、块石等散体堆积而成,坝体允许产生较大的变形,它对坝基工程地质的要求较低,可以在软基和工程地质条件复杂的坝基上兴建。由于坝基河床地质条件多变,易出现过大沉降引起坝体裂缝、坝基渗漏和渗透变形问题,以及粉细沙层震动液化等问题。重力坝主要依靠坝身自重与地基间摩阻力来保持稳定。重力坝对坝基要求高,一般要求修在弱风化下部的岩基上。该类坝型最主要的问题就是过大变形或不均匀变形导致坝体裂开,软弱结构面组合形成深层滑移块体。拱坝主要通过拱作用传递荷载到坝肩,所以拱坝对两岸岩体的要求较高,而对河床坝基岩体要求相对要低。两岸拱座岩体应新鲜完整、无大断层,狭窄对称的“v”字形河谷是首选地形条件。此时应特别关注顺河向软弱结构面切割形成的滑移块体。由于学生在这一阶段对水工建筑物不熟悉,同时缺乏对三大坝型的现场感性认识,导致他们较难在合理评价相应工程地质条件的基础上深入分析潜在的工程地质问题。
(四)工程地质分析方法不易理解和熟练运用
由于工程岩体结构特征及力学特性的复杂性和不确定性,针对岩体变形与稳定性的工程地质分析方法主要是定性与定量结合,总体上是半经验半理论性的。针对实际工程,在较大程度上是以现场经验为前提,然后通过工程地质定性分析结合定量计算综合确定。工程地质的分析方法主要有工程地质类比法、图表法、室内外实验方法、力学模型定量计算法等。各方法都有一定条件和适用范围,即存在各自的优缺点。实际应用中宜将几种方法结合,互相补充。针对不同的工程地质问题,刚学习课程的学生对怎样合理选择分析方法缺乏经验,熟练掌握困难更大。
现以岩质高边坡稳定性评价为例,简要讨论工程边坡稳定性评价的基本思路。总体上边坡稳定性的影响因素包括地形地貌、岩体结构、地质构造、风化卸荷、水的作用、地震及构造运动和人类工程活动等。首先从经验上判断其稳定性主要从坡形坡高、岩体强度、坡体结构等直观判断,此时工程地质定性方法(如赤平投影)就是较好的方法。对于边坡浅表的变形及破坏情况,则主要考虑岩体的风化和卸荷程度,及其卸荷裂隙等的组合情况。对于边坡的整体及长期稳定性,则需通过详细的地质勘探,确定潜在的破坏模式和滑移边界,采用如三维极限平衡方法、有限元应力应变方法等计算其变形和稳定性。边坡变形模式及边界、结构面和岩体力学参数的确定是关键,同时还应合理考虑地下水及地震等因素的影响。所以对岩石边坡采用工程地质方法合理评价其稳定性是一项较复杂的工作,对于初学者来说是不易全面和熟练掌握的。
(五)工程地质实习和工程实践时间不足
工程地质教学来源于实践并回归于实践,其最鲜明的特点就是实践性强。教学实习和工程实践是巩固和加深地质理论知识的有效途径,是理论联系实际培养学生掌握科学方法和独立能力的重要渠道。地质实践教学的任务主要是让学生亲自接触各种真实的地质现象及工程问题,用已学到的理论知识观察分析现象,提出解决问题的方法与措施。例如:断层是工程地质学中的基本概念,但学生要理解断层的规模与工程特性、现场鉴别方法及其对工程的影响是较困难的。通过现场露头可以较直观地了解断层的三种形态类型及其基本特征,对较大规模的断层可引导学生从地形地貌不协调、地层的重复或缺失、伴生构造及构造岩、地表地下水的异常分布等方面来认识。在此基础上分析断层的级别、特征及其对工程的影响学生就容易理解和熟悉,然而由于教学时间及经费的限制,学生在实习和实践方面的机会相对较少。在有限的实习和实践时间内,如何合理安排教学实习路线及教学内容,让学生能够较好地掌握基本概念和原理,并初步具备分析和解决问题的能力,是目前水利工程地质实践教学中的一大难题。
三、水利工程地质课程改革探索
(一)课堂教学改革 1.突出重点分解难点
由于水利工程地质课程涉及较多概念和方法,同时关联较多课程,是一门综合性很强的课程。由于教学课时有限,要将所有内容都面面俱到地深入讲解,显然是不可取的。这就要求在讲授时有的放矢,合理安排教学内容,做到突出重点、解剖难点,始终把握地质学基本概念和岩体稳定评价两个主要内容,抓住工程地质条
和工程地质问题两条主线。这样可以使学生从较多的概念和方法中理清思路,把握课程主体框架。例如:在地质构造部分,阅读和分析平面地质图是重点,同时也是难点。平面地质图的阅读要求熟悉地层年代、产状、褶皱、断裂、地史等理论知识,同时需要结合具体工程分析不利条件及可能存在的问题。为此需要结合教学图件,详细分析褶皱、断裂等存在的依据,并讨论作为坝基或洞室的地质条件可能存在的不良地质问题。这样学生才能较快掌握地质图的分析方法及工程应用。
2. 理论联系实际
工程地质学的理论性较强,各种概念及分析方法较多。这些内容均源于地质作用和工程实践,在讲授课程时如只照本宣科,学生很难对一些抽象的概念及方法感兴趣,这样教与学的效果均较差。在教学过程中注重理论联系实际将是提高教学效果、提高学生学习兴趣的最好手段。例如:在讲授岩石和地质构造内容之后,学生对三大类岩石的特性及现场鉴别、具体的断层和褶皱构造的理解和分析仍是模糊的。笔者则以珞珈山为例,该地质体即为学生大学生活的环境,引导学生探寻珞珈山的岩石类型,以及是否存在断裂和褶皱。几乎所有学生都对此感兴趣,并乐于了解校园的地质情况。由此对珞珈山地层岩性进行介绍,在此基础上分析褶皱、逆断层及平移断层分布等。学生惊叹常在身边出露的岩石就是典型的石英砂岩,而校园内的樱花大道竟是一条逆断层。通过这个实例很好地将基本地质概念与周边的实际环境联系起来。
3. 传统与现代教学结合
水利工程地质课程内容较多、实践性强,而且课时有限,因此要求将传统教学与现代教学相结合,这样可以很好地发挥各自的优势。重要的概念及分析方法以黑板演绎并详细讲解,使学生的注意力集中,有利于学生对重点难点内容的深入理解和掌握。例如:在介绍层状岩层产状时,宜采用教学图件分步讲解,使学生切实理解走向、倾向、倾角的真实含义及实际意义。在讲解赤平投影原理时,则需按投影方法介绍点、线、面等的投影过程,使学生理解空间点、线、面与赤道平面投影的关系,这样结构面的空间产状与赤平投影图间的关系也就清楚了,后续运用其分析边坡稳定性也就简单易懂。水利工程地质课程涉及许多地质作用、地质现象及工程实例。此时多媒体演示则显示其优势,多媒体课件可提供大量信息,形象生动地展现自然现象及复杂事物,其效果是口头表达难以达到的,同时也可提高学生学习兴趣,节省讲解时间。课余时间鼓励学生通过国内外各种网络资源(特别是高校工程地质课教学资源)了解和学习相关工程地质知识,也可以用即时通讯方式解答学生的不同问题,利用现代网络资源最大限度地开展教学互动,让学生扎扎实实学好工程地质课程。
(二)实践教学改革
实践教学环节是保证和检验水利工程地质课程教学效果和质量的关键。要真正熟悉和掌握水利工程地质的知识及方法,各种不同类型的实习实践教学是必不可少的。以下从室内实验、校内现场教学及水利枢纽地质实习3个环节来介绍实践教学。
1.强化室内实验教学
武汉大学水利水电学院较早建成工程地质实验室。实验室主要有各种矿物、三大类岩石、古生物化石、构造模型、典型水利枢纽岩石、各种地质图件及影像资料。同时还配有偏光显微镜、gps 、电子罗盘、gis等设备和工具软件。目前实验室可以满足水利类专业本科教学要求。室内实验教学主要安排造岩矿物、岩浆岩、沉积岩及变质岩的认识。同时还讲授地质图阅读、罗盘及gps使用等教学内容。
以三大岩石的认识为例,这对于学生来说是难点,仅通过课堂讲解学生很难掌握岩石的特征和鉴别方法。在课堂讲授造岩矿物及三大岩类后,需要进行三大岩类认识的室内实验教学:学生按5人一组进行分组,每组学生提供三大类岩石标本各一盒。教师先复习岩石的成因、矿物组成、结构构造及分类等,然后以3种典型岩石为例分析矿物及结构特征,再分析其成因和类别。在此基础上让学生仔细观察各种岩石标本,由各组学生相互讨论以寻找鉴定矿物和岩石的规律和技巧。对学生的具体问题教师现场答疑,对相似矿物的鉴别、结构的理解等共性问题由教师总结分析。通过室内实验课教学环节基本可以使学生掌握常见岩石特征和鉴别方法,对后续现场实习具有重要意义。
2. 重视校内现场教学
武汉大学地处东湖之滨,校园内有珞珈山和狮子山,存在不少良
好的地质露头、各类地质构造较丰富。为配合基本地质理论知识讲授,笔者充分利用武汉大学校园内的珞珈山地区进行现场教学。该地区发育有志留系、泥盆系、石炭系、二叠系及第四系等沉积岩,地层呈有规律的东西向条带状分布,呈现节理、断层、褶皱等地质构造。武汉大学水利水电学院从20世纪50年代开始,在珞珈山地区安排校内地质现场教学,实习路线从北向南横跨珞珈山,要求学生现场观察珞珈山地区岩石岩性、产状、风化、卸荷、隐伏岩溶、地下水露头、节理、断层、褶皱等现象。通过现场地质调查,学生可以理解地层划分及年代概念,熟悉产状的概念及测量方法,节理、断层及褶皱的鉴别和分析方法,最后独立完成简要的珞珈山地质调查报告。通过该单元的校内现场地质教学,可以进一步深化学生对基础地质概念和理论理解,培养学生独立分析和解决问题的能力。
3. 完善野外地质实习
(1) 水利枢纽地质实习目的与安排。工程地质野外教学实习是课程教学实践的最重要环节,目的在于巩固课堂所学的理论知识,使理论与实践紧密结合。通过对水利枢纽区地层、岩性、地质构造、地下水及外动力地质作用等的调查研究,使学生初步掌握野外地质工作的一般方法,了解水利枢纽工程地质条件及主要工程地质问题,熟悉地质报告编写及地质图件绘制的方法。实习教学包括路线教学、专题调研、现场讨论、内业整理等环节。通过现场调查、专题问题讨论、面试考查、实习报告编写等过程,培养学生野外地质工作能力和分析解决工程地质问题的能力。 (2) 野外实习区域及路线的选择。良好的实习区域与路线是满足工程地质野外实践教学要求的基础。实习区域应选择岩石类型及地层较丰富,河流地貌及水文地质现象发育良好,具备地质构造发育和风化、卸荷及边坡变形等外动力地质作用发育的地带。同时应具备典型的水利枢纽工程以便进行水利水电专业工程问题的分析讨论。在此基础上根据地层岩性及地质构造、河流地貌与地下水、边坡变形及稳定性分析、水利枢纽地质条件及工程问题等选择4~5条典型路线作为教学单元。路线选择注意地质现象的典型性及易识别性等特点,同时注意地质现象与工程实践的密切联系。
以武汉大学为例,从20世纪50年代开始,陆续建立了陆水实习基地、丹江口实习基地、韶山灌区实习基地等。2010年三峡工程建成后,又建立了湖北秭归三峡库区实习基地,选择茅坪至链子崖(郭家坝)、高家溪、泗溪、副坝大坝及永船等线路进行教学。三峡库区具有大量典型意义的地质露头,同时能够结合具体的水利工程建筑物(如大坝、副坝、高边坡等)进行工程地质条件与问题的分析。主要路线地层出露及地质构造较为齐全,风化、卸荷等动力地质作用和河流地质作用,以及地下水、岩溶等地质现象均有出露,能够满足水利类专业野外工程地质实习的要求。
(3) 野外实习环节及质量控制。整个实习期间每个教学单元要求有明确的教学内容。总体上要求完成:①典型剖面地层野外观察和描述,包括岩性、接触关系、产状及测量、岩浆岩和沉积岩及变质岩小构造观察、风化作用、地形图的使用等。②河流地貌及水文地质调查,包括河流侵蚀、堆积,河床、河漫滩及阶地观察,河谷边坡卸荷及变形,潜水露头,岩溶水,岩溶地貌等。③边坡变形及稳定性分析,包括典型卸荷拉裂体、崩塌体、滑坡体的现场调查,变形及破坏特征,边界条件,稳定性影响因素及评价,变形破坏成因,工程防护及治理方案等。④水利枢纽教学单元,主要侧重水利枢纽主要建筑物的组成及功能,大坝、副坝、高边坡、水工隧洞等主要工程地质问题分析。⑤资料整理及报告编写,主要是对现场观察的内容进行分析整理,按要求编写实习报告。
野外地质实习以小组为单位进行,实习过程要求分工明确、团结合作,现场特别强调纪律和安全。实习成绩评定综合考虑思想表现、组织纪律、操作技能、野外纪录、面试讨论及实习报告等。
(三) 英文教学探索
1. 工程地质英文教学意义
英语教学或中英文双语教学是目前本科教学改革的重要内容。基于高等学校培养具有国际视野和国际竞争力、面向未来的新型高素质人才的要求,高校对主要课程实行英文教学十分必要[6]。随着中国基础建设及能源等领域大规模工程的开展,在相应学科进行学术和业务交流已是基本要求。水利行业早已走出国门,承接或合作国际科研和工程项目。这就
求学生不仅有较高专业造诣,而且需要具备较好的英文文献阅读能力、语言表达和交流能力。
2. 工程地质课程英文教学实施
(1) 选定英文教材。工程地质英语教学,首先应选择合适的英文原版教材。国外出版的工程地质书籍较多,但适合国内水利专业使用的工程地质英文教材较少。这主要是国外很少有专门针对水利类的工程地质教材,多数教材是针对工程地质专业编写的。考虑到初学及课时情况,笔者建议采用tony waltham编著的《foundations of engineering geology》 (third edition)[7],这本教材包括岩石、地质构造、物理地质作用、地下水、岩土力学特性、边坡、隧洞及采空区等,内容简洁,通俗易懂。其次,推荐f. g. bell编著的《engineering geology》(second edition)[8]作为主要参考书。这本教材内容较全面,包括岩石、地质构造、物理地质作用、地下水、岩土工程特性、地质勘查及洞室、边坡、坝基等内容。在工程地质英文教学过程,建议学生使用网络资源,国外知名大学有不少工程地质课程资料[9]可供参考,同时从《engineering geology》和《rock mechanics and rock engineering》等国际学术刊物学习有关论文及知识。由于专业需要,学生还需使用中文版的水利工程地质教材作为对照读物。
(2) 英文课件及教学。英语课堂教学主要采用多媒体方式,可提高讲授速度和效率。在制作英文教学ppt时,应尽量简洁明了、图文结合,英文一定要规范。对一些专业性强的知识(如专业术语)可适当加中文注释。授课语言主要为英语,对不易理解的内容可用中文解释。为了保证教学效率,要求学生课前进行适当预习。课堂上采取师生互动形式,提高学生英语表达能力。平时作业、小测验及期末考核均要求采用英文进行。授课教师自身英文必须熟练,首先是专业概念及术语的准确表达,其次是发音的准确。
(四) 课程考核方式
为更好开展工程地质教学工作,其中一个重要环节是课程考核。课程考核目的是考察学生掌握知识的情况及分析问题的能力,科学有效的考核方式可以充分发挥学生的主动性和能动性,从而提高教学效果和质量。目前水利工程地质课程包括室内教学和野外实习两个部分,一般是独立考核。其中室内教学部分主要考察地质基本知识及水利工程相关岩体稳定性评价方法的掌握情况,成绩主要由平时作业、课堂小测验、专题讨论及期末闭卷考试组成,要求学生以掌握地质知识和工程问题分析方法为主,鼓励平时交流讨论,避免考试突击的学习方式。野外实习考核主要考察学生基本技能的掌握情况,侧重考核问题的分析理解能力,从现场主动性、操作技能、综合分析、面试讨论、实习报告及组织纪律等方面综合评定。
文章总结笔者多年教学实践经验及课程改革探索供高校同行参考,以期在提高水利工程地质教学质量,提高学生学习积极性和培养学生创新能力方面发挥积极作用。
参考文献:
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[7]tony waltham. foundations of engineering geology[m]. third edition, spon press, 2009.
[8]f g bell. engineering geology[m]. second edition, butterworth-heinemann press, 2007.
[9]missouri university of science and technology courses[eb/ol]. http://web.mst.edu/~rogersda/
research and reform exploration on teaching methods of engineering
geology for water conservancy specialty
rong guan, zhou chuangbing, chen yifeng
(school of water resources and hydropower, wuhan uni
iversity, wuhan 430072, p. r. china)
abstract: engineering geology, with rich teaching content and strong practicality, is one of the fundamental courses for students majoring in water conservancy. it is worthy to be deeply discussed on how to effectively improve the quality of teaching in the classroom and the field geological practice. difficulties of the course and practical problems in teaching were analyzed in detail. meanwhile, teaching experience and reform exploration were comprehensively introduced from the point view of classroom teaching, practical teaching, bilingual teaching and course assessment, respectively. it is proposed that in classroom teaching, theory should be closely tied to the engineering practice. in practical teaching, the ability of students on how to discover, analyze and solve engineering geological problems should be emphasized. carrying out bilingual teaching is an inevitable trend to train international talent and students’ comprehensive ability should be fully disclosed in assessment system.
[关键词]山区公路;滑坡治理;抗滑桩;应用分析
中图分类号:TU936 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)35-0136-01
在二十一世纪国家经济社会全面发展的今天,国家正在大力推城镇化和新农村建设,让山区的公路建设迎来了重大的发展机遇,尽管在山区公路建设时会提前进行选址和优化,同时也会对公路滑坡进行预测和考虑,但是,在进行工程建设施工中,还是出现了许许多多的滑坡现象,而对这些滑坡的原因进行分析可以看出,大部分都是因为在建设施工的过程中破坏了山体原有的稳定性造成的,因为,一旦出现滑坡,要延缓工期,增加工程造价,如何有效的解决山区公路滑坡是一个重大的现实问题,如何快速有效的解决公路滑坡已经是施工人员和施工单位面临的重大技术难题之一。在当前的滑坡治理方案中,抗滑桩是应用的最为广泛,治理效果被普遍认为最好的一种治理山区公路滑坡的有效方式之一。该治理方式特别的适用于流速性强的公路滑坡。下面将以西部地区一公路位列,对如何治理公路滑坡进行综合分析。
一、工程概况
该山区公路处于西部地区,地质构造极为复杂,岩石碎体较多,地质变形严重,受制于地质条件的影响,施工工期较长,部分滑坡治理效果不理想等多种因素的影响,最终在常年积累下,形成了山体滑坡,该滑坡位于下部地区一经济欠发达地区,并且是属于挖方路基。该山区公路的斜面高度在一百五十米以上,而斜坡的角度达到了六十度以上,在地下水以及常年降水的双重影响下,该山区公路出现了多次的特大规模的山体滑坡。公路检修和维护部门采取了削坡以及构建挡土墙等诸多处理方式进行治理,但是最后的无济于事,没有得到有效的治理,该问题始终存在,对过往的车辆以及行人的安全带来了严重的威胁。
根据对该地段进行实地考察,翻阅相关的参考文献得出:下伏同向缓倾以及上腹残积层两种岩石构成,并且是节理发育,岩石层的厚度在两米上下不等,每一层之间的隔着一定厚度的土,其破体的结构大致可以分为下面几种,坡积碎石土层,厚度大约在一米上下,强风化岩层,其厚度大约在二到十米不等,中风化岩层也整个地形的外表有一些少量的外露。其滑动的主要层面就是表层以及中层,其中主要以岩石夹杂泥土为主,并且是受雨水累计和子流水长期作用力的影响。
二、滑坡出现的原因
由于在山区公路建设时,通常是最先挖掘地基,而挖掘地基通常都是最先从路基的底部开始挖掘,这样一来,就形成了高陡的垂直坡面,最终造成破体的下部根基被挖空,承受能力受到严重威胁,在雨水的冲刷以及在山体水分的影响下,进而产生了底部小幅度滑坡,然后再慢慢的变成了整体的大规模山体滑坡。
三、滑坡产生的机理
根据对该滑坡的现场进行考察,分析出该滑坡的性质以及主要现状,最终总结出产生该滑坡的主要原因有以下几点:(1)不科学的工程地质是其主要原因,在对滑坡的清理过程中,发现该滑坡的路线走向以及岩层形状大约在四十五度上下,同时更接近于层状岩,节理也十分的密集,岩石破碎程度较大,大气降水等都流入其中,形成了强大的膨胀力,进而降低了滑动面的摩擦力,最终造成了滑坡的出现。(2)出现滑坡的另一个主要原因就是在建设公路时,山体的路基遭受到了严重的破坏,将山体的底部挖空后,其支撑力和稳定性的急剧减弱,最后造成山体滑坡,该原因为山体滑坡提供了强大的动力。
四、治理滑坡的方案
治理工作组首先对滑坡的现场进行了多次的实地考察和分析,组织了一直由设计单位、施工单位、地质勘察人员、监理单位等多个部门组成的联合工作组进行探讨分析,根据该滑坡的地质条件、造成原因、滑坡量、滑坡高度、稳定性等多种未来可以遇见的趋势进行分析,最后决定采取以下的措施进行治理:(1)筋混凝土抗滑桩处理措施。在前缘的坡脚小,根据滑坡的大体量程,近距离的设计抗滑桩对滑坡的物体进行控制。(2)对坡面进行斜载,降低整个滑坡的能量。对于已经较为松散的表皮坡面,采用人工和机器的形式进行全面的清理,将其全部清理掉。(3)完善和增设排水设施。该路段发生滑坡的重要原因之一就是山体的水分太多,因此,针对这一情况,完善好排水设施,进行充分的排水是一项重要的治理方案。在整个山体的上方设立一条横向的水流沟,保障其上部的水流不向下流,这一减少了上部水量对下部的影响,然后再根据情况,从上部向下部设计垂直的水沟,将其分成多个排水区域。这样才能有效的保障整个边坡的稳定性。
五、总结
在经济总量已经成为全球第二大经济体的今天,国内的基础设计建设正在以快速的步伐前进,建设山区公路一方面拉动了经济的发展,另一方面也完善了农村、山区的出行交通,改善了农村面貌,是一项极为重要的工程。因此,在建设山区公路的过程中,应当对该路段的地质情况地理环境等进行全面的考察和分析,让整个公路建设具备科学性。其别需要注意的是,面对容易发生上体滑坡的路段时,应当根据路段特点,设立好排水系统,在挖掘路基时注意保护山体自身的稳定性,尽量减少滑坡的处理,如果出现了滑坡,那么应当及时有效的采取诸如抗滑桩的治理方法进行科学治理。进而切实的推动山区公路建设迈向一个更高的台阶。
参考文献
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关键词 工程地质 复合人才 培养模式 石家庄铁道学院
办学特色是评价一所高校办学水平与质量的重要标准,人才培养特色是衡量高校是否有办学特色的根本依据。因此,培养特色人才已成为高校改革与发展的热点问题。石家庄铁道学院在半个多世纪的办学过程中,面向土木交通行业和全国建筑的发展,优化学科结构,深化教育改革,形成了土木类专业和工程地质专业之间的相互交叉、相互渗透、相互拓展的办学特色,为社会培养输送了大批复合型应用性的工程地质高级人才。地质技术经济复合型人才,是指既懂工程地质技术,又懂土木工程的复合型高级专业人才,培养工程地质复合型人才是社会对地质类专业高等教育提出的新要求。
一、工程地质复合型应用人才培养课程体系的探讨
学生的知识结构是学生所掌握的各门类知识及其诸要素的相对稳定的组合。知识结构的形成并不是各门知识或诸要素的简单叠加,而是一种相互联系相互渗透的有机结合所形成的知识整体。作为工程地质复合型人才,应懂得工程地质的有关知识,能担当起一定的技术工作,同时懂土木工程,能在土木交通的不同领域之间架起一座桥梁。由于工程地质的技术领域多种多样,而每一个技术领域有包括不同的工作内容或工作过程,如规划、勘察、设计、施工、管理等。随着生产的社会化和专业化,一方面,各个领域的分工越来越细,需要技术人员具有较深的专业知识,能独立承担某个领域的技术工作。
另一方面,只有各个领域、各个不同的工作过程协调有序得当,才能发挥知识的最佳整体效益。这就需要掌握不同领域、不同工作内容或过程中的基本知识,懂得如何协调方方面面,能够把整体利益作为工作的最高目标,这一任务需要地质技术经济复合型人才。因此工程地质复合型人才应全面具有技术、土木和交通的合理的知识结构,能适应社会需要和市场的变化。
培养符合社会需要的高素质的专业技术人才是高等学校教学改革的主要目标,人才培养的知识结构是通过一系列的课程设置来实现的。合理的课程体系应该门类合理、配合得当、符合教学规律,有利于学生形成理想的知识结构。随着地质教育改革的发展,课程体系在不同的历史时期有不同的特点。
一是以工程地质技术为主兼顾土木工程的课程体系,这类专业以工程地质类专业为基础,通过适当压缩技术课程,增设了土木、交通等基础理论课程和隧道、桥梁、工程项目投资管理等课程。
二是以土木交通为主兼顾工程地质技术的课程体系,这类专业以桥、隧、交通为基础,适当增设工程地质学等基础理论课程和工程地质行业必需的专业技术课程。
三是“基础+模块”的课程体系,采取基础课和规定的专业课作为必修课,对其它部分专业基础课和专业课,根据不同的专业方向设置几个模块供选择。这类课程设置方法基础设置齐全、学时多,学生基础扎实,适应广、后劲大。
四是复合型人才课程体系,以工程地质技术专业为依托,构架土木工程课程体系,注意渗透结合知识与技能各层次间的相互衔接,使技术、基础类课程成为相互衔接、环环相扣的有机整体。
在增设新的课程的基础上,进一步拓宽课程内容,增加案例分析和实践教学环节的课时,使土木交通专业学生能够较为系统地学习和掌握有关工程地质的理论和方法,改变学生以往习惯了的思维模式,拓宽他们的思路。二是适当增加选修课门类,扩大了学生选课自主权。根据社会需要,开设一定数量的多学科相互渗透的选修课程,培养学生独立思考能力和创新精神,鼓励学生跨学科选修和兼修专业的课程。三是增设系列专题讲座,有组织有目的地聘请有关专家、学者进行专题讲座,使不同专业的学生了解跨学科、专业的前沿动向,了解地质、土木交通的发展动态以及一些相关的热点问题,培养学生对不同学科的专业兴趣、拓宽学生的知识面。四是利用假期或课余时间开展社会实践活动,要求学生结合当前经济管理等问题进行实际调查和研究,并提出相应的解决方法,进一步巩固所学的理论知识,培养学生多元化的思维方式。
二、工程地质复合型应用人才培养模式的探讨
第一、优化学科专业结构,构建以学科融合为核心的教学平台。为实现培养复合型应用人才”这一目标,我们加强教学基础建设,推出了一系列教学改革举措,在全校范围内实施,并在实践中不断提升、完善。
1、是优化学科专业结构,促进学科专业交叉融合。在发展工程地质学类学科专业同时,积极发展相关专业,增强工科对其他学科的支撑力度,努力发展交叉学科专业。同时,认真开展专业建设与改造,强化工程地质与土木交通的复合,促进工程地质在其他学科专业中的渗透以及理、工、经、管等学科的交叉融合,为培养复合型应用人才创造良好的学科专业结构环境。
2、是强化实践教学体系,注重实验室与实习基地建设。从应用人才这一培养目标出发,在培养计划中大幅度增加实践教学的内容与课时,注重实践教学内容与体系的改革与优化。
3、是构建两大公共基础平台,开设跨学科门类选修课。所有理工科学生都须修读至少4学分的土木交通基础方面的选修课,所有土木类、交通类学生都须修读至少4学分的地球科学技术和工程地质基础方面的选修课。
4、是开展课程群建设,创建网络教学平台。针对教学内容与课程体系改革这个教育教学改革的重点和难点,开展了一系列课程整体优化为主要目标的课程群建设工作,建立起学校公共性的网络教学平台,营造良好的知识与能力建构环境。
5、是实行学分制,推进制度创新。全面推行学生自主选择教师、课程、时间、学习进程的选课制,并制定了一系列配套的规定与办法。绝大部分公共基础实验室和专业实验室实行全天候开放,学生自主
选择实验时间及项目。添置适合本校学分制需要的学生网上选课系统、排课系统和网络学籍管理系统,为学分制的顺利实施提供了有效的必要条件。
6、是完善教学质量标准,强化质量监控机构。为各教学环节制定了较为完善的教学质量标准,强化了质量保证与监控机制。通过每学期在全体学生中开展“学评教”活动、学生选课选教师、督导专家听课、职能部门组织不定期检查等多种方式,促进教师教学水平与质量的不断提高。
第二、提高学生实践能力,构建以创新教育为核心的实践平台。以学生处、团委和科技处为主要负责部门,构建以创新教育为核心的学生课外科技文化活动,把它作为培养学生创新思维和创新能力的重要阵地。一是开展学生早期进入科研训练活动。在指定导师的指导下,为每个学生制定个性化的早期科研训练计划,让学生尽早参与部分教师承担的创新项目及企业合作项目的研究,使学生了解到不同学科的实验技术、科研方法,开阔学科视野,拓宽思维空间。二是开设“创新学分”,纳入公共选修课学分。鼓励、支持学生参加省级和全国性的科技文化活动。学生在各级科研、文体等比赛中取得各种奖励者:凡在省级以上学术杂志发表学生论文;参加系列学术讲座等等都可获得相应的学分。三是建立综合社会实践基地,融校外实习、见习以及就业、三下乡等活动为一体,把基地作为学校教育功能的扩展,使通过社会实践培养学生的实践能力的教育活动规范化、制度化,增强教育过程中的操作性和指导性。
三、工程地质技术复合型应用人才培养质量分析
我院在人才培养上求真务实,积极探索,合理定位人才培养目标,大力推进教学基础建设,扎实开展教育教学改革,在提高人才培养质量方面做了大量工作,取得了可喜的成绩。学生质量总体符合我院设定的复合型应用人才的培养要求。近年来我院学生获得全国“挑战杯”系列竞赛奖70项,其中国家奖9项,省级奖61项。在2003年至2005年的全国大学生数学建模竞赛中,我院学生获全国一等奖2项、二等奖6项;获河北省一等奖11项、二等奖5项。参加全国大学生英语竞赛获奖53项,其等奖1项、一等奖4项、二等奖15项、三等奖31项。参加河北省“世纪之星”等英语演讲比赛获奖18项,其中一等奖1项、二等奖6项、三等奖10项。参加全国大学尘电子设计竞赛获河北赛区奖励6项,获河北省省级以上体育竞赛大奖81项。
学生科技协会“带着课题去实践”取得了良好的效果,几年来学生参加“南水北调中线工程水源地一湖北丹江口市社会调查”、“生态脆弱区生态安全与保护一内蒙古科尔沁沙化区生态保护社会实践”、“贫困地区如何因地韦,宜建设社会主义新农村一河北省涞源县下北李庄村周边社会实践”等系列活动13次。学生依托学校设立的“大学生科技基金”开展自主科研活动,取得了显著的成绩。自2004年开始立项159项,涉及经济、管理、地质、环境、社会、法律、教育、电子、信息等领域,选题越来越丰富。学生在各类公开学术刊物上60余篇(其中核心期刊16篇),发明制作实物4件,撰写研究报告上百份。
四、工程地质技术复合型应用人才培养进一步努力的方向
我院在培养工程地质复合型应用人才方面进行的探索与实践,已取得了较明显的成效,但总体上说这些成效还属于阶段性成果。我们将在优化人才培养条件和加大教育教学改革力度等方面不断开拓创新,为培养高素质的复合型应用人才而不懈努力。
继续优化培养复合型应用人才的条件。大力加强学科专业建设,加大对重点学科、专业和实验室建设的经费投入,在巩固现有学科专业建设成果的基础上,扎实开展专业建设与结构调整工作,加强多学科结合,促进多学科协调发展,形成覆盖面宽、多学科交叉的综合优势。与此同时,进一步加强教学基本建设,完善复合型应用人才培养的软硬件条件。
另一方面,进一步加大教育教学改革力度。加大课程体系与教学内容改革力度,适当缩减专业课时,提高修读跨学科门类课程的学分要求,进一步加深专业培养计划的“复合度”。进一步做好工程设计与训练工作,通过产、学、研相结合,在实际工程技术项目和施工真实环境中更有效地培养复合型应用人才。继续探索主辅修制,加大学分制改革力度,不断创新教学管理制度。
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关键词:损伤张量,有限元,数值模拟
0. 引言
岩石属于典型的准脆性材料,其内部存在空洞、裂纹、晶粒、胶结等细观结构,损伤力学从岩石内部的节理、裂隙着手,分析其各向异性,为解决节理岩体损伤破坏机理的研究提供新思路。
岩石损伤的数值研究常采用有限元法、离散元法、边界元法、拉格朗日法等数值计算方法。现今已有很多学者致力于这方面的研究,并取得一定的成果[1]~[7],本文用有限元方法来研究岩石渐进损伤破坏过程,并对长方体花岗岩平板单轴压缩实验过程进行模拟。
1.岩石损伤张量
假设岩石损伤裂隙平面形状为多边形,破坏的单元是空间六面体,破坏形式是沿六面体的一个四边形破坏断面,则损伤张量为:
[8](1)
其中表示张量并乘, 为损伤面在j轴方向的单位矢量,为损伤面积比,假设此种损伤形式是沿着损伤面贯通整个截面,则此时的。。
有效应力形式: (2)
称为损伤变量,这是目前通用有效应力的表现形式。
有效应力的矩阵对称化公式为:
(3)
2.有限元程序
有限单元法能方便地处理各种非线性问题,本文采用弹脆塑性损伤的程序流程。先是应用了一般弹塑性的有限元计算方法进行弹塑性有限元计算部分,计算出单元的应力增量,之后主要是用初应力的方法进行增量迭代的计算,得出的有效应力用Tresca准则和Mohr-Coulomb准则对单元进行破坏判断,得出的损伤部分的引起的荷载和位移,最后和弹塑性部分进行迭加.
3.长方形花岗岩平板单轴压缩实验的数值模拟
试件是有孔的长方形花岗岩平板,试件大小:30×15×3mm 。
模拟模型的基本参数:选用模型是:30×15㎜的长方形,中间有直径是3mm圆孔。考虑圆孔周围的应力集中问题,模型划分为1200个单元。。弹性模量:68GPa ,泊松比:0.24 ,粘聚力:31MPa,内摩擦角:,单轴拉伸强度:20MPa , 均质度系数:m=6.0。整个加载过程采用的是位移控制的加载方式,模拟实验机的工作方式。加载总步数40步,每步的加载位移是0.0005㎜。。
图1加载第25步时的模拟图图2 加载第30步时的模拟图图3 加载第40步时的模拟图
在模拟长方体花岗岩实验时,采用的是位移控制的加载方式,共加载40步,从整个加载过程可以看出,当加载进行到第25步时开始出现裂纹,模型是沿着圆孔周围最先破坏的,随着加载步数的增加,裂纹沿着与加载平行的方向在孔边向两边逐步增大,最后贯通界面破坏, 模拟的图像与实验图像相对比较,整体裂纹的方向、大小相差不大,基本上模拟了实验的情况。
4.结语
根据模拟的图像可以看出,模拟的图像和得出的轴向荷载位移曲线基本反映了模型破坏的形式、裂纹方向,满足模拟破坏过程的要求,从而验证了所编的二维弹塑性损伤程序的可行性。
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关键词: 顺层边坡;溃屈失稳;压杆原理;材料力学
中图分类号:U213.1+3 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)01-0100-02
0 引言[1]~[3]
随着工程建设规模的不断扩大,在交通、矿山、港口码头以及国防工程等领域都涉及到边坡工程问题,其中顺层岩质边坡是工程实践中经常遇到也是较容易产生破坏的一类边坡。自然界中具有层状构造的沉积岩占陆地面积的2/3(我国占77.3%),许多变质岩也具有层状构造特征,所以在人类工程活动中将遇到大量的层状岩体稳定问题。由于对层状裂隙岩体的工程特性缺乏深入了解而造成重大事故的工程屡见不鲜,如1963年意大利瓦依昂(Vaiont)水库近坝段的巨型滑坡就是沿层面发生的;我国葛洲坝工程则因层状岩体中的软弱夹层而使工程几度停工,进行补充勘察、重新设计,工程投资增长十几倍;黄河小浪底工程,无论是坝址选择、坝轴线选择以及水工建筑物布置,还是工程造价、施工进度等,都在很大程度上受控于层状岩质边坡稳定和洞室顶拱层状围岩稳定问题;京珠高速公路韶关段K98工点路堑为顺层边坡,施工期间发生沿软弱层面的滑动,滑坡灾害影响工期15天;雅砻江二滩水电站上游霸王山滑坡系层状岩体发生的溃屈破坏;南芬露天矿、峨口露天矿等国内的一些矿山在开采过程中,采场局部边坡失稳破坏的类型亦属顺层面滑动。
1 模型的建立及稳定性分析[4]
设顺层岩板沿X轴方向的总长度为L,沿Y轴方向的长度为b,岩板弯曲段的长度为a,则滑动部分长度为L-a;岩板为等厚度,其值为h,坐标系如图1所示。其中α为岩层的倾角,P为滑动部分对弯曲部分的推力,G为岩板弯曲段的自重。下层岩体对上层岩体的支持力为Fy,若岩层间的粘聚力为c,内摩擦角为φ,则推力P可以表示为:
P=(L-a)[γh(sinα-cosαtanφ)-c]b(1)
岩板是一种脆性材料,不能承受太大的变形,因此,在此次计算弯曲段自重时,忽略其弯曲变形,按直板情况来求解,则重力G可以表示为:G=abhγ(2)
2 应用压杆原理进行分析[5]
假定边坡只发生沿层间的表层滑动和弯曲,上部在作用力P和重力G的作用下产生滑动,在发生溃屈位置可以自由滑动及转动,可看作是铰支。下部由于底部岩层的阻力,不能产出滑动及转动,因此可看作是固定端,压杆模型如图2所示。根据压杆的约束情况,其挠度线性状如图所示。在上端支承处,除力P和Gx外将有水平力Fy作用,因此,杆的任意x横截面上的弯矩为:
M(x)=(P+Gx)ω-Fy(a-x)(3)
将M(x)带入杆的挠曲线近似微分方程,简化得
压杆理论一般应用于细长杆,且杆的变形为弹性变形,但在实际工程中,层状岩质边坡具有一定的厚度,岩石多为脆性材料,其抗拉强度远远小于抗压强,如果将其当作弹性材料来考虑将会产生很大的误差。但在其抗拉强度满足要求时,岩层没有发生破坏,变形为弹性变形,即可以用压杆原理来进行计算。当抗拉强度不满足要求时,岩层将发生拉裂破坏,因此,岩层是否满足压杆原理可以作为衡量岩层是否破坏的标准。
满足压杆原理的条件:
参考文献:
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[3]黄洪波.层状岩质边坡的稳定性分析[D].浙江大学硕士论文,2003.
关键词:地质;建筑;滑坡;泥石流;断层;勘查
Abstract: the geological will directly affect the construction of the ground facilities, this chapter focuses on the influence of various facilities geology on the ground, including roads, houses, bridges etc.. Through the geological considerations, more design and construction to help ground facilities, save manpower and material resources, guarantee the ground facilities, durable, and achieve the prevention of earthquakes and landslides role.
Keywords: geological; construction; landslide; debris flow; fault; exploration
中图分类号:P5文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
常见的地质问题及对地面设施的影响
1.1滑坡现象的影响及产生原因
当斜坡上的岩体或者土体由于各种原因,在重力的作用下沿着薄弱结构层面整体顺坡下滑就会产生滑坡现象。地质问题中常见的地质灾害之一就是滑坡,滑坡的发生会堵塞交通、破坏道路、掩埋村庄、损害耕地、对地面设施构成严重威胁,对国家的经济也会造成严重的损失。在雨季或者春季冰雪融化时滑坡经常发生,它的出现对地面各种设施的建设构成严重的阻力,给施工人员造成严重的人生威胁。包括建筑场地的开挖、自然山体的开裂、公路工程的施工、降雨等现象的发生都是致使滑坡出现的原因。人为活动和自然现象致使斜坡体前面出现滑动的空间,在两侧形成切割面,在重力的作用下,于是形成滑坡。另外,地震等自然灾害也会引发严重的滑坡。在一些地势陡峭的区域,振动作用下容易出现表面土壤的滑动和崩落等,加剧滑坡现象的发生。
1.2泥石流现象的影响及产生原因
泥石流多发生在山区。也是公路等地面设施中常见的一种地质问题。它是大量泥沙、石块等固状物在降雨的作用下形成的洪流现象。泥石流从沟谷上游奔泻而下的速度极快,历时短暂,但是破坏力很大。泥石流对地面设施的破坏是极大的,尤其对公路工程。它通过埋塞冲刷,撞击等方式损害公路路基及其附属设施。除此之外还会堵塞河流使河流水位上升,致使主河槽流向改变,同时冲刷对岸路基,对设施造成毁坏。山体绿化不够,矿产采集不合理,以及天气多变等多是其产生的原因。比如,2010年发生的甘肃舟曲泥石流事件就是由于山体的绿化不够加上降雨导致了特大地质灾害。
1.3岩溶现象的影响及产生原因
岩溶主要可引起路基沉陷、路面平整度被破坏、路基稳定性被破坏等地质现象。若地下存在溶洞,暗河、在附加荷载的作用下,溶洞会突然坍塌,会导致地面设施突然下沉。另外溶洞等自然形态会致使公路基面起伏变化,影响路基的分布;若基础埋置在基岩上,它周边的溶沟、竖向岩溶裂缝等会使基础下的岩层向薄弱的结构层面滑动,造成新的地质问题。除了自然因素外,在选址前对设施场区的调查和分析的缺乏都是岩溶等地质问题产生的原因。
1.4崩塌现象的影响及产生原因
在较陡斜坡上的岩石及土体在重力下,突然脱离主体崩裂、滚动、堆积在坡底的地质现象就是崩塌。在地面设施建设中出现的崩塌会严重影响工程的进一步实施,严重影响工期,其中以公路工程为主。产生崩塌现象的原因主要是人类的不合理工程活动以及地震、降雨、过量开采地下水等,另外,路基的开发不当使斜坡的外形发生改变,在附加荷载作用下也会发生崩塌现象。崩塌具有突发性和隐蔽性的特点,所以无论是岩溶塌陷还是采空塌陷,都可能造成塌陷现象的发生。
1.5断层和砂土液化对地面设施的影响
地面的破裂,断层上的房屋建筑等地面设施的错开都是断层的体现。根据断层的力学性质,受张力作用引起的断层的破碎带宽度比较大,对工程建筑物的影响最大的是新构造运动的断层发生阶段,稳定性最差的是饱水的断层面。液化现象则是由于地下水位偏高,疏松的砂质土中的水份无法及时排出,致使孔隙水急速上升,降低了砂质土的有效应力,使得土壤失去抗剪能力。河滩地、海滩地、湖边等地带是常见砂质液化的地区,它们可能造成地面设施不均匀沉陷。所以在地面设施工程开展之前,通过地质勘察对地质进行全面勘察,找出影响地面设施质量、安全等非稳定性的因素,并提出具体的勘察技术应用建议很有必要。
排除地质对地面设施的影响——勘查
2.1地质勘查的任务要求
2.1.1勘查出不良的地质类型以及地质形成的原因、地质的发展规律和危害性,并提出具体的整治方案。
2.1.2分析地面设施及建筑范围内的各层地质类型、分布和工程性质,确定地基的稳定性、承载力与均匀性。
2.1.3根据地质变形的数据,对建筑设施的变形特征进行预测。
2.1.4查明地下水的埋藏情况,并且根据地下水的情况判断对建筑物地质的腐蚀程度已达到预防的作用。
2.2公路勘查
公路工程的场区的地质、水文条件和特点对公路环境地质问题都有关系。因此,要加强地质勘查工作,结合纵断面,设计出切合实际的路基。在雨水较多的地区,雨水量过大容易引起边坡出现不稳定现象,因此,要仔细地考虑地表水和地下水地面公路的影响,做好排水工作,确保边坡的稳定性。曾经发生过地质灾害的路段要查清楚所发生的灾害的规模和灾害性质,研究导致该灾害产生的原因,从而提出合理有效的工程避灾措施和施工技术。
防治地质对地面设施造成的不利影响
3.1以防为主,防治结合
防治地质对地面设施的不良影响16字口诀“以防为主,防治结合,全面规划,综合治理。”根据天气变化和常年天气的规律性变化做好及时的防治工作。严禁乱砍滥伐、乱采滥挖等行为,多鼓励植树造林,多做规划研究,降低地质灾害对公路工程等地面设施建设的损害。
3.2建立完善的施工管理系统
在进行地面工程施工时,要建立一个完善的施工管理系统。根据施工场区的地形,提前考虑施工过程中可能出现的地质问题,最大程度的降低其危害性,从而在施工阶段避免地质问题的出现。对于地质灾害诱发可能性大的地区,提前建设好配合地质灾害治理工程。
3.3加强监测预报工作
调查部门要组织专业队伍有针对性地开展地质灾害调查研究工作,对各种高位边坡和重点施工路段进行充分仔细地调查,对存在潜在地质灾害的地质和路段进行监测,做好预报工作,另外,可以结合运用地理信息管理系统和计算机先进技术提高监测水平。
结语
地质问题对地面设施及工程的建设有很大的影响。若处理不好,不仅会增加工程造价,还会延长施工工期,严重的还会造成一些施工事故,甚至人员伤亡,这些都是我们所不愿看到的。本文对地质问题做了简要的探析,希望对提高工程质量有所帮助。如文章所说,断层、地面坍塌、滑坡、泥石砂、砂土液化等地质灾害都会影响地面设施的建设和使用。通过对地质灾害的实地调查研究,了解地质灾害并对地质灾害进行有效地防御以及对地质进行改善,保护一方地质条件很有必要。
参考文献:
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[4]牟顺.公路路基地质灾害识别系统研究[D].长安大学硕士学位论文.2010.
[5]JTGC20-2011,公路工程地质勘察规范[s].北京:人民交通出版社,2011.
【关键词】:岩土勘测;技术问题;提高方法;
【 abstract 】 : geotechnical investigation is the important foundation of the construction project, the survey for the accurate or not, decided the engineering construction safety and investment efficiency. In this paper, we introduced the geotechnical engineering survey problems of technology and puts forward improving the method of geotechnical engineering survey.
【 key words 】 : geotechnical survey; Technical problems; Improve methods;
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
0. 引言
岩土工程勘察其主要作用是为设计配套服务,提供设计需要的勘察资料,工程勘察体现的主要是认知作用,通过必要的勘察手段和工作,认识地基岩土的物理力学属性,为设计提供必要的依据。对工程地质条件作出正确的评价分析,将直接影响到工程的安全性及工程造价的高低,故在勘察过程中,要选择最为适合及全面的勘察方法。
1. 我国岩土工程勘测发展现状
在建国初,我国开始引进国外的勘测技术,把只负责查明工程场地的地质、评估地质条件等等的工程地质勘察演变为岩土工程勘察,由原来的不参与解决工程实际问题或具体办法的状态,逐渐转变为勘察工作报告中还要涉及拟定工程地基基础的合理方案、相关的注意事项、选定施工方案的理由等等工作。因此,它既不作出指导性的建议,也不用走进基层工作中,导致其工程勘察工作范围比较狭隘,其发展也比较缓慢,“重前期轻后期”的现象令勘测工作与工程设计和工程实际施工不相符,也令勘察成效在工程整体操作流程中不能有效的发挥作用,但在当时国内岩土工程体系已经逐渐形成。
2. 岩土工程勘测中存在的技术问题
20世纪以来,岩土工程技术作为近代科学中的一部分,被广泛应用于社会建设的各个领域,得到了较大发展,也存在许多不足。岩土工程技术是实践性很强的一门年轻学科,发展至今还是一门不够严谨、不够完善、不够成熟的技术学科。因其难度大,发展潜力也更大,需要广大岩土工程师的继续努力和不断实践,为祖国的现代化建设多做贡献。随着我国国民经济不断高速发展,众多基础建设项目和现代化超高层建筑物不断兴建,基础和基坑开挖深度越来越深,各种公共建筑物的建筑风格迥异。其平面和立面变化大,给结构和勘察专业带来诸多的新课题,采用传统的勘察方法和传统的勘察手段已经很难满足设计的需要,存在着许多急需解决的岩土工程勘察技术问题。这些问题主要以下几个方面:
2.1界面划分问题
由于我国地域辽阔,地质形态也较为多样,各省市、地区的地质、地形、地貌、岩层等都有较大的差别.因此,在岩土工程勘察技术应用和管理中普遍会面临界面划分的问题。岩土界面的划分主要是依据岩土体和岩石风化程度等,并且使用勘察仪器、设备。以及实验室检测技术对于地质构造和软弱结构面进行判定结,进而才能准确对岩土层面进行科学的划分。但是由于技术管理中存在操作、数据采集、资料分析、综合处理等方面的问题,进而导致所得出的岩土参数与实际不符,进而影响到勘察工作的整体效果。
2.2地质形态问题
主要有不明地下物体、空洞及其分布形态、埋藏位置和埋藏深度的确定。
2.3岩土参数问题
主要是那些难于取到原状岩土样和难于进行室、内外试验的岩土层即粗颗粒土、残积土和风化岩等。其岩土设计参数(承载力、变形指标等)难于确定。
2.4综合能力问题
主要表现在一部分勘察技术人员缺乏对勘察各专业的野外和室内原始资料的整理、分析、利用的能力,缺乏如何辨别真伪、去伪存真、补充印证、归纳总结的能力,缺乏建筑、结构设计方面的知识,常造成勘察的目的性不明确,所提供的资料不能满足设计的需要。
2.5技术素质问题
目前,国内岩土工程勘察技术应用和管理中,技术人员数量不足、专业素质相对较差、操作水平薄弱、数据综合分析能力不强等问题是客观存在的,也是影响勘察技术实际应用效果的重要因素。目前,我国仅有部分综合性高等院校开设了岩土工程勘察专业,而培养出的专业人才数量和综合素质与实际工作要求仍然存在一定的差距,这是造成国内勘察技术水平低于西方国家的因素之一。同时,在岩土工程勘察工作中,技术人员对于野外及室内相关地质数据、资料的整理和分析能力较差,难以及时、准确为工程项目设计方提供科学、可靠的地质数据,进而导致设计、施工工作的延误。
3.提高岩土工程勘测技术的方法
3.1实用新型设备并控制其管理质量水平
伴随着电子、电子计算机技术的飞速发展,近十几年来,工程物探专业根据弹性波理论、电磁波理论和电学原理发展了许多新的工程物探方法并相应发展了一大批集适时采集处理,软、硬件功能于一体的工程物探探测设备,它具有采样密度大、速度快、成本低、信息量大等特点。可以利用工程物探可连续加密测点的办法来获得连续的地质界面。从而有效的解决传统钻探手段以点带面划分地质界面时常带来的漏判、划分不准确等缺点;并且可以利用综合工程物探方法有效地解决传统勘察手段难于解决的诸多岩土工程问题,如地下不明物体、洞穴、软弱结构面、滑动面、断层、破碎带等在地下的分布特征、形态、埋藏深度、位置。并且可以提供许多工程建设所需的岩土动力参数和设计地震动参数。相对传统的钻探方法,工程物探技术使用时受场地、地形条件的限制较少,具有节省时间、节省费用、勘探精度高等特点。但是,各种工程物探方法的有效性决定于它对探测对象的适用性,物性条件的适用性越强,解决问题的可靠性越大,因此,为了有效地解决某些复杂的岩土工程技术难题,必须采用多种工程物探手段和钻探联合使用的方法,起到互相补充、互相验证的作用。合理地选择、运用工程物探技术与传统勘探手段相结合,无疑是解决岩土工程勘察中存在的主要问题的有效手段之一。
加强勘察设备的生产监管力度,严格监督和检查勘察仪器设备的质量水平。对于不符合规范和要求的设备,严禁出厂。另外,应严肃、严格地核查各企业现有勘察仪器设备,一旦发现不合格的仪器设备,要求其立即更换,并处以相应的惩罚。从仪器设备的生产厂家到仪器设备的使用单位,都要进行设备质量的大普查。
3.2加强对于新型勘察技术的应用
加强室内、外测试新技术(比如多功能静力触探头、标准贯入试验、波速测试、静载荷试验等)和施工检测、监测技术的使用,通过其所获得的数据和资料,经过分析、对比,建立它们之间的经验关系,并通过工程施工检测、监测所获取的实测资料反算得到的参数作为对比依据,确保所提供的岩土工程设计参数的可靠性。
3.3加强勘察技术人员的培训和管理
随着现代电子计算机及网络技术的不断发展.岩土工程勘察工作对于技术人员的素质要求已经由单纯的地质知识向综合能力提升的方向转变,特别是在部分地质条件较为复杂区域的勘察工作中,技术人员往往需要借助装配专业软件的计算机进行承载力、受压层深度、土压力、基坑支护等项目的数据分析和处理。因此,勘察技术人员必须掌握较强的计算机和相关软件的实际操作能力。同时,岩土工程勘察单位也要定期组织技术人员进行岗位培训。并逐渐选拔和构建一支业务精湛、野外适应能力强的高素质勘察队伍,以便能够从容应对较为复杂的岩土工程勘察工作。
4.结语
总而言之,岩土工程勘察是岩土工程的一项基础性工作,也是整个岩土工程工作的重要组成部分之一。进行岩土工程勘察工作时,应根据工程建设各勘察阶段的要求,查明地质灾害和不良地质作用,正确反映工程地质条件,精心分析,精心勘察,提出评价正确、资料完整的勘察报告,供设计、监理和施工使用。对于当前岩土工程勘察技术管理中存在的问题,应严格对待,提出相应的解决办法,以便于岩土工程勘察技术管理的提高和完善。
参考文献
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论文关键词:金子沟泥石流,形成条件,防治措施,危险趋势分析
1 金子沟泥石流形成条件
按照泥石流的形成条件,金子沟泥石流频发的主要原因主要有以下几个条件。
1.1 物源条件
流域内土体结构松散,沟两侧坡体稳定性差,浅表层塌滑,滑坡,崩塌发育强烈。沟床松散物质广。
1.1.1 崩塌、滑坡等地质灾害补给
通过野外调查分析,金子沟泥石流主要的物源之一来自金子沟及支沟新村沟两岸的滑坡、崩塌物质。滑坡储备的泥石流物源的方量约330×104 m3。崩塌位于矿山沟上游沟左岸,多为块石、漂石等;崩塌体可直接参与泥石流活动方量约为30×104 m3。
1.1.2 沟床堆积物
沟床堆积物是金子沟泥石流的另一物质来源,矿山沟沟床在海拔2 800 ~4 000 m左右,多为土质沟床,物源区、流通堆积区沟床内多为漂石、块石、砾石、粉土等,暴发大规模泥石流时这些物质可参与泥石流活动,据估计,可直接参与泥石流活动方量约20×104 m3。
1.1.3 活动性冲沟
冲沟是新村沟泥石流固体松散物质的又一主要来源之一,主要存在于下冽冰沟。下冽冰沟沟右岸较缓,松散物质厚度较厚,沟长200~2 000 m不等,活动固体物质总储量约10×104 m3,基本上活动性冲沟内部的物质都可直接参与泥石流活动。
1.2 地形地貌条件
流域内以高中山侵蚀地貌为主,地势西高,东低。其中在海拔3 200 m以上两岸陡峻,沟床坡降变化较大,是泥石流松散固体物质最集中的坡段,在海拔3 200 m以下到海拔近2 800 m区域两岸相对较缓,坡度20 °~40 °,浅表层塌滑、崩塌、滑坡等地质灾害发育。在海拔2 800~2 600 m为泥石流的堆积区,沟段两侧山坡较陡,地形坡度以45°~60°为主,活动性冲沟、滑坡一般发育,属于松散固体物质相对较少地段,作为诱发泥石流的水源补给区;海拔2 600 m以下沟段主要沟床为缓坡,坡降变化小,是主要的堆积区,沟道内存在以往泥石流堆积物,在下铁厂村附近及以下段为泥石流的堆积消亡区,物质多为砂卵砾石。
1.3 水文条件
金子沟旱季多无水,仅在个别冲沟内有少量水源,雨季雨量较大,沟内水量除取决于大气降水外,还与金子沟源头处冰雪融化量有关,常见强降雨过程,并汇集冰雪融水,产生洪流,在狭窄沟深的沟谷中产生较大的动能,这为泥石流的产生提供了动力。
2 危险性分析
这里采用刘希林提出的单沟泥石流危险度评价方法以及模糊理论方法进行评价。
2.1 单沟泥石流危险度评价方法
单沟泥石流危险度评价方法采用7个评价因子,除主要因子泥石流规模和发生频率外,次要因子分别是流域面积S1、主沟长度S2、流域相对高差S3、流域切割密度S6和不稳定沟床比例S9。
单沟泥石流危险度计算公式为:
H=0.29M+0.29F+0.14S1+0.09S2+0.06S3+0.11S6+0.03S9
根据公式,金子沟泥石流的危险度为H=0.论述国家的基本权利和义务88,可知金子沟泥石流属于极高危险的泥石流沟。
2.2 模糊综合判别法
泥石流其形成、发展直至消亡受到很多因素的影响。该判别法为这种具有不确定性的事物提供了新方法, 计算各因子权重时,由于不同的因子对应不同的量纲,首先要对各种数据进行初始化,去掉量纲,其原理为:
若某因子的原始数据为:x0(F),F=1,2,….,n,其均值化序列为:
x(k)=x0(k)/k=1,2,3,…,n
式中=将初始化的数据代入r0i=oi(K),计算后得出各因子的关联度如下:r(x0,x1)=0.63,r(x0,x2)=0.64,r(x0,x3)=0.83;x0为泥石流沟平均比降作为主导因子对泥石流危险度影响最大,按照该方法确定金子沟泥石流沟泥石流的危险度属高度危险泥石流。
3 泥石流危险性趋势预测
结合该泥石流现状,按照泥石流刘希林等提出的方法运用多元回归分析方法及Gis软件对该泥石流未来20年的活动趋势进行预测。泥石流再次发生的最大堆积长度、堆积宽度、堆积厚度和堆积面积等有如下关系:
a L d
其中:a为一次泥石流堆积面积(km2);L为最大堆积长度(km);d为一次性堆积厚度(m);Q为一次泥石流过程总量(此文取值20年一遇22万m3);G为最大坡降;F为流域面积(31.23 km2);γ为泥石流沟最大容重(1.67 g/cm3)。
计算结果:a(km2)=4.935;l(km)=2.346;d(m)=1.52
通过以上分析计算,为了验证该公式的有效性, 在GIS平台下对流域进行坡度分析,主要是针对坡度<10°区域的顶点作为泥石流可能堆积区的堆积扇顶点;在Gis软件下量出流域的流通堆积区顶点即为再次发生泥石流堆积扇的顶点,将流域最高点和堆积扇顶点用直线连接,得到连线与水平线的夹角大小,即堆积扇扇顶角(β);通过下式确定泥石流冲出角(α)的大小,并在平面图上以流域顶点为起点画出α角值,其连线与流域下游主沟的交点即是泥石流堆积的终点; 在Gis下量出堆积扇顶点和堆积扇终点的距离即为泥石流可能冲出的最远距离。
α=0.826β+ω;
式中:α为泥石流堆积终点和流域最高点连线与水平方向的夹角(锐角)=23°;β为泥石流开始堆积点(沟道坡度小于10 °处)和流域最高点连线与水平方向的夹角(锐角)=28 °;F表示流域面积(km2);ω为流域面积系数,根据F大小确定=0.55。 最终取值=2.562 km。
再次发生后,泥石流堆积主要堆积与金子沟中下游及支沟新村沟下游沿线,最终受灾范围2.562 km,是主要的受灾区。
4 结语
通过以上分析,证明金子沟泥石流属高危重度泥石流,在雨季点暴雨及沟水冲刷侧蚀作用下,可能诱发两岸更大规模的边坡、崩塌等不良地质灾害发生,并启动原有沟床堆积物,为泥石流提供充足的物源,导致再次形成大规模泥石流灾害,故该泥石流再次发生的可能性大,危险性大,急需进行治理,尽量消除隐患。
参考文献
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摘要:土木工程专业英语是土木工程专业的一门专业基础课,本文给出了该课程开设的背景,学习的必要性。根据教学实践经验,从重视程度、师资力量、教学方法和教材四方面对土木工程专业英语课程中存在的问题进行了阐述,并给出了相应的改进方法。
关键词:土木工程;专业英语;改进
中图分类号:TUH319 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)29-0204-02
土木工程专业英语是专门用途英语中的一种,用于介绍和传播土木工程相关领域的科学技术知识,一般是在大学第五、六学期开设的一门专业基础课。学生在学习专业英语前已经接受了两年多大学基础英语的教学,按教学大纲的要求,已经具有较强的阅读能力和一定的听、译、写的能力。另外,从二年级开始,大部分学生已经参加了大学英语四、六级的考试,并且过级率也逐年上升,进一步提高了学生的基础英语能力。到第五、六学期,学生已经学习了一些专业基础课程。以建筑工程方向的学生为例,到第五学期已经修完了力学、土木工程材料、混凝土结构设计原理、钢结构、工程地质学等相关专业课程,具备了一定的专业知识。在此基础上开始学习专业英语,是使学生以英语为工具,学习获得专业所需要信息的本领,达到学以致用的目的,并且也能进一步提高学生的英语水平。土木工程专业毕业的学生参加工作后有可能从事一些国际项目的设计、施工、管理或经济评价的工作,这就需要和一些国外单位接触,查阅相应的英文专业资料,对相关人员的专业英语水平有一定的要求。另一方面,一部分学生在大学四年级会选择考研而不是直接就业,研究生阶段的学习对专业英语的要求比较高,学生需要紧跟学科前研,阅读大量的英文文献、查阅相关英文版本的专业书籍、参加国际会议、投寄国际刊物。所以,在本科阶段开设专业英语的课程是很有必要的,不仅提高了学生的英语水平,而且为学生毕业后从事相关专业工作和进一步深造打下了相应的专业英语基础。根据笔者从事专业英语教学的实践,对土木工程专业英语的教学进行了一定的思考和探讨,主要有以下四方面。
一、重视程度
对于专业英语这门课,从学生到教师重视程度都还不够。对于学生,对于这门课的学习兴趣淡薄,一些学生认为没有必要开设专业英语这门课,一些学生认为这门课对自己的专业来说不重要,将来不会用到。对于教师,很多教师也认为相对于一些主体专业课来说,专业英语这门课并不是很重要,可有可无。所以说,从教师层面就要首先重视这门课,在平时上课的过程中向学生讲述这门课的重要性,不断思考改进教学方法,提高学生的学习兴趣,不断积累相关英语基础知识和专业知识,提高教学质量。对于学生,要从考核方式的上强调和改进,来促进对这门课的重视。传统的考核方式是期末的试卷考核,比较单一,学生只有到了最后考核阶段才用点力,平时都比较松懈。可以⒖己朔绞礁奈平时考勤、平时提问、课堂参与、课后作业和最后考核几个部分,各占一定比份。这样可以使学生自始之终都比较重视每一个部分,能够投入一定的时间去完成各项任务,有所提高和改进。
二、师资力量
现阶段,土木工程专业英语这门课的讲授一般是由土木工程学院相关专业课教师担任,并不是由基础英语教师担任,这是有一定道理的。因为专业课教师往往在担任专业英语这门课的同时还担任学生一些专业课程的讲授,并且这些教师一般也都是土木工程专业毕业并且从事相关专业方向的研究工作,对一些专业课程的基本概念、基本原理、基本方法和理论、结论和应用范围都是比较熟悉的,所以这些教师担任专业英语课的讲授时,对于相关的专业内容才能够讲解到位,突出重点。该英语课并不是能把相关的词语认识,语法理解,按词面意思进行翻译就能够把所学知识都理解的。当然,相对于基础英语专业的教师,这些教师他们的英语语法知识、语句结构分析能力及发音音准方面还是有所欠缺的。为了提高专业课教师的这些能力,相关专业课学院可以和外语学院合作,对这些教师进行短期的培训;任课教师可以从有留学经历、出国经历的教师中选取。另外,相关教师也要积极申报出国访问、多投国际期刊论文切实提高自己的英语水平。
三、教学方法
现有专业英语教学方法大多数仍然是传授式的,教师对相关内容进行阅读,翻译,讲解,学生被动式的接收。这种方法是比较乏味的,学生学习兴趣不高,能学到的东西也不多。经过实践,笔者发现互动式的教学能提高学生的参与积极性和学习兴趣。主要方法是将学生分组,一组大概是三到四人,每组布置一个题目,相关内容要与土木工程相关,由学生小组自主定讲解方式,时间一般是十五分钟,由学生在课堂上进行英语讲解,教师进行点评和提问,其他同学也可以向该组进行提问,回答由没有参与演讲的成员来完成。为了提高同学们的重视程度,认真对待,对于没有很好完成的组要给予批评,可以有一次改正机会,虽然这种情况比较少。大多数组完成情况较好要给予肯定以增加学生的信心。在作业布置方面上,也不再局限于传统的英语单词抄写,翻译。可以在课堂根据讲授的内容,布置一个题目,让学生下去查资料,给出相应的看法,作业点评时仍然要对其优点予以肯定,相应的缺点也要及时指出。在课堂上,根据所讲授内容可以给定一个问题,让大家思考讨论,积极回答,相应的回答也要记下来,做为一种平时成绩的参考。对于课堂上所讲授的内容,主体内容是和本专业相关的专业知识,但是为了进一步提高学生的基础英语能力和撰写英文文章的能力,对于土木工程中常用到的一些语法和句型也要进一步的讲解,比如英语语法的特点是:非人称的语气和客观的态度,常使用it…结构;较多使用被动语态;长句比较多,但一般比较简洁清晰;省略语比较多;大量使用名词化结构;大量使用后置定语;常使用非限定动词;复合词与缩略词使用较多。英译汉中常用到的翻译方法是:主干翻译法、分句法和合句法。单句的四种基本句型。英语中复合句的基本句型:名词性从句、状语从句和定语从句。只有在上课的过程中针对相应的讲授内容把这些语法分析和句型分析方法穿插讲解,才能使学生对相应的英语知识进行了很好的巩固,也能更好地学习相关专业知识的英语表达方式。
关键词:土木工程;结构检测技术;发展状况
Abstract: this paper, based on the working practice, this paper analyzes the current civil engineering the main structure of testing technology, and introduces mainly in civil engineering structure detection technology in the process of the development of the perfect discriminate the damage index, improve the detection correctness, optimizing the sensor's arrangement, enhance inspection reliability and nonlinear diagnosis technology of the application, meet the practical situation and so on the concrete application development trend. We hope that relevant personnel to reference and thinking, civil engineering structure detection technology research, thus discusses the optimal structure more determination technology development plan, to safeguard the quality of civil engineering.
Keywords: civil engineering; Structure detection technology; Development status
中图分类号: V448.15+1文献标识码:A文章编号:
土木工程结构检测在工程建设中具有很重要的经济效益和社会效益。结构检测技术在土木工程中的应用不仅涵盖了工程地质学、结构力学和建筑材料学等理论,还和工程的施工工艺、评估标准以及质量要求等有着密切的联系。土木工程结构检测技术随着科技的不断进步,逐步实现了现代化,在土木工程的混凝土结构、砌体结构和钢结构的检测上得到了广泛的应用。下面,就主要从三种结构的检测技术进行分析,并简要探讨整个结构检测技术的发展趋势:
一、 土木工程结构的主要检测技术
1、 混凝土结构检测技术
混凝土结构检测技术通常是采用钻芯法、超声法和回弹法。钻芯法比较可靠直接,但是对整个土木工程的建筑结构存在一定的损伤,通常没有得到业主认可和容易产生严重后果的前提下,都不会采用这种检测方法。而超声法则是一种比较先进的检测技术,它是利用超声波在混凝土结构中的传播参数来对整个混凝土的结构进行检测,由于混凝土中的材料成分复杂,对超生波的衰减和吸收的差异性较大,当整个混凝土结构对整个超声波传播中产生的具体参数变化情况一定时,就可以根据具体的监测数据进行内部结构是否出现裂缝或空洞的情况进行确定,检测出内部结构的缺陷状态。钻芯法则是目前土木工程中最常用的检测方法,它是通过回弹仪来测定整个混凝土的强度。一般都是采用专门的水冷式钻机,在整个混凝土结构构建上进行采样,然后在开始混凝土结构的抗压强度的实验,进而推断出整个混凝土内部的结构缺陷情况。
2、 砌体结构检测
国内很多的土木工程都是采用的砌体结构,由于它本身的自重较大,加上强度和粘结度较低的缺点,当收到强大的外力作用时很容易出现损坏的情况,因此对砌体结构进行检测对整个砌体建筑的质量保证有着积极的意义。砌体结构的检测技术主要分为动态检测和静态检测。同时材料的不同也决定了砌体结构检测技术的不同,当砌体是石块,通常采用钻芯法进行检测,当砌体是砖体是通常采用回弹法以及回弹发和钻芯法结合的方法。自重砂浆轻度是整个砌体结构检测中的重要参数,一般都是采用的筒压法和推出法。筒压法通常是将样本砂浆进行碾碎、烘干,然后分成具有级配的砂浆颗粒,然后装到承筒中进行筒压法,然后再断定砂浆的强度是否达到质量的要求。推出法则是利用推出仪在砌体结构的墙体上面推出砖块,然后结合水平推力和推出砖块西表面砂浆的饱满度来进行检测,进而达到检测砌体结构的目的。
3、 钢结构检测
钢结构的检测通常都是指钢构件的性能会质量的检测。另外,钢结构的检测可以细分至构件的变形损伤。尺寸偏差以及构造和涂装还有构建材料的连接和性能测定等项目,在检测过程中必要时可以对钢构件的性能进行实载检测和动力测试。和混凝土结构。砌体结构相比,钢结构具有自重轻、强度高、材质均匀且韧性和塑性良好的优点,这样在土木工程中的应用就更加具有优势。随着钢结构在土木工程中的应用越来越广泛,钢结构的检测技术也在不断进步。目前,钢结构的主要检测技术有超声波检测、射线检测、渗透检测、磁粉检测以及涡流检测等,结合这些先进的检测技术,整个钢结构内部的缺陷情况能够比较精准地检测出来。但是钢结构检测技术在国内的发展还在不断前进中,不具备成熟的检测技术,今后还有待进一步的完善和改进。
二、 土木工程结构检测技术的发展趋势
1、 完善损伤判别的指标,提高检测正确性
现有的土木工程结构检测技术在损伤指标的判别上已经形成了科学系统的体系,在主要检测参数的设置和分类上也取得了很大的进步。但是,国内土木工程结构检测技术和国外的相比还存在一定的问题,需要对损伤判别的指标进行不断的完善,以提高整个结构检测的全面性和正确性。在选择特征量方面,通常都利用一些在损伤情况时结构中的一些变化参数来来进行诊断的,这些特征量能够反映出整个土木工程结构中的抗压、抗剪以及材料的结合力等变化情况,进而通过这些指标的综合分析来诊断结构内部是否出现了裂缝或者空洞情况。随着我国土木工程建设的技术不断进步,在质量方面的要求也逐步提高,整个检测技术应该围绕着工程建设的质量要求来进行改进,在损伤判别的指标选定和完善上面,要进行不断的完善,最终满足整个土木工程的建设要求,提高检测技术的科学性、准确性。
2、 优化传感器的布置,提高检测的可靠度
传感器的数量、位置和类型对整个土木工程的检测技术起到了决定性的作用。随着土木工程的建设复杂性与日俱增,在结构检测的诊断过程中对传感器的优化工作也提出了新的要求。在今后的土木工程结构检测技术的发展过程中,传感器的布置应该得到有效的优化,进而提高整个检测技术的可靠性。传感器的优化应该在结构总体分析的模型基础之上,利用广义的遗传算法来进行,从而确定传感器的优化布置工作。另外,在传感器的数量布置上,也应该进行科学的优化,利用噪声信号系统的正确运作来实现信息的最有采集工作,将优先的传感器数量设置进行最佳的合理安排,进而实现传感器优化布置。在今后的发展过程中,土木工程结构检测技术在传感器的优化布置上应该投入更多的精力,实现检测技术的精良应用。
3、 非线性诊断技术的应用,满足实际情况
土木工程的结构大体上都是非线性的结构,在检测技术的应用上应该结合整个结构的非线性特点进行非线性诊断技术的应用,从而体现整个结构检测技术的科学性。虽然目前在土木工程结构检测技术中非线性诊断技术的应用存在一定的困难,相较于线性诊断而言,这种技术更加需要复杂的计算算法和技术操作,但是非线性诊断技术更加贴近实际。在今后的结构检测技术发展中,非线性技术的研究和应用应该成为一个重点,考虑到遗传算法、小波分析和神经网络在非线性分析和数据处理上所具有的优势,在结构损伤的辨识上面非线性结构诊断技术有着很大发展空间和前景。非线性结构检测技术在发展中应该不断针对土木工程的建筑结构作出调整和优化,改进和完善整个非线性结构诊断技术的应用。
三、 结语
综上所述,目前我国的土木工程结构检测技术还处于一个不断发展的阶段,在混凝土结构、砌体结构和钢结构的检测技术上还有很大提升空间。针对这些结构检测技术进行研究,能够拓展整个土木工程检测技术的发展空间。土木工程检测技术的不断改进和优化,能够为整个土木工程建设领域带来很大的影响,能够更好地保障整个工程的建设质量,符合社会的发展要求。
参考文献:
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作者简介:
关键字:岩土工程;基坑降水;地面沉降;影响
中图分类号:P313 文献标识码A
引言
今年来随着科技的飞速发展,岩土工程在城市建设中发挥着巨大的作用,同时它在各种工程建设中都占据着举足轻重的地位,可见岩土工程是我们必须要好好掌握并要达到学以致用的一门学问。另外由于越来越来越多的高楼建设和各地蒸蒸日上的地铁事业,关于深坑工程的建设也越来越多,基坑降水作为岩土工程重要的组成部分,对岩土工程的发展有着至关重要的作用。在岩土工程中,有时会遇到地下水丰富的地带,这就导致绝大多数基坑开挖时会由于地下水的渗透作用而导致基坑被破坏或者坍塌,基坑坍塌就会导致基坑周围地面沉降,会导致一系列的问题出现,让人应接不暇。因此我们要在基坑开挖之前就做好一系列降水措施,以保护基坑的完整性和解决基坑周围地面的问题。那么这就要求我们要好好掌握基坑降水的机理、方法和基坑降水对周围地面沉降会有什么影响。另外基坑降水对周围地面沉降的影响一般是针对潜水降水,下面我们就对基坑降水对周围地面沉降的影响进行一下分析。
一、岩土工程概述
岩土工程是指在有关工程建设的项目中对岩石和土的使用、整治或者进行改造等手段的科学技术,它指的是土木工程中涉及到岩石、土、地下、水中等的部分。随着我国经济实力的增强和科学技术的发展,如雨后春笋般拔地而起的各类建筑工程,例如高楼随处可见、水库处处皆是。因此在土建工程中,岩土工程是一项非常重要的项目,它凭借土力学、岩体力学和工程地质学作为理论基础,然后运用各种勘测技术对岩土体进行综合的整治改造和利用而进行的一系列的系统性工作。据资料统计表明,岩土工程包括岩土工程勘测,岩土工程设计,岩土工程的实验,岩土工程施工和监测,即涉及工程建设的全过程。并且在房屋、市政、水利、管道的建设中,都有十分重要的意义。其主要的研究方向包括城市地下空间与地下工程,边坡与基坑工程,地基与基础工程等几个方面。
二、基坑降水沉降机理
将地下水抽取出来后,会不可避免的导致地面的沉降,但是如果在某一时段内,其抽取水的量值相对较小,则不足以对周围环境产生危害。抽水期间影响地面沉降的因素有两方面:一是含水层通过被压缩而导致变形。由于含水层中砂石微粒的强度较高,另外又由于颗粒周围存在有带压力的水,在水位降低减小时沙粒之间的位置难以得到平衡,在宏观上表现为压缩的量很小,且很快就会趋于稳定。二是上部粘性土的阶层的会释放水且会压缩水的密度,当然这个过程将会遵循太沙基一维的固定理论。由于降水期间的抽水时间有限,在降水的这段时间内粘性土的固定结合度一般在0.2左右,释水压密的压缩模量一般在1.3cm左右。在抽水过程中,排水会使得承压含水层的孔隙水压降低,且减小的孔隙水压会转变成有效应力增量,即这个有效应力使得水层压密。伴随着抽水的持续,承压含水层的压密逐渐趋于平衡,随后,上部的隔水层开始释水压密。当然要使水位恢复到原有状态是要经过一段时间的。总之,抽水引发的地面沉降既会发生在含水层也会发生在粘性土层,只是在不同的阶段各自占的比例不同主次不同而已。
三、基坑降水对周围地面沉降的影响
3.1地下水处理不当对地面沉降的影响
在基坑降水过程中,如果地下水处理不当会导致基坑坍塌、边坡失稳等事故,这也就相应的会引起基坑周围地面的坍塌、毁坏等现象。因此地下水处理不当时对基坑周围地面沉降的影响,可分析如下。
在基坑开始挖掘时,在排水过程中边坡会产生较大的水力坡度,导致地下水向坡内渗透产生积水,从而产生管涌现象;由于降水井的结构不合理或者是在洗井的时候操作不够规范,使得在抽取地下水时带走大量的土或岩石颗粒,导致土体被掏空,从而引起地面塌陷或者开裂;另外可能由于坑外的围护防水性太差,而导致土颗粒流失;基坑底板以下存在承压水,坑底到承压含水层之间土体所能承受的压力要小于承压水的顶托力,导致坑底出现突涌、流砂等现象;水质的变化也是很重要的一点,特别是处在沿海城市的地域,特别容易出现海水入侵等现象,导致淡水资源咸化。
其实对于以上由于地下水处理不当而对地面沉降造成的不良影响,只要在岩土工程勘探中进行详细的勘察,给以足够的认识,还要在设计方面做到科学、严谨,在施工方面做到合理规范,同时做好施工管理和监测方面的工作,加强各方面的规范性,然后尽量做到信息化施工,那么以上各个危害既使不可以避免也是可以得到及时解决的,这样可以使得对工程的不良影响降到最低。对于地下水处理不当而对地面沉降引起的不良影响,只要在勘察过程中个部门的人员进行相互合作,配合密切、默契,就会将不良影响降到最低甚至避免这些问题的发生。
3.2降水对地面沉降的影响
在基坑降水中除了上面所讲到的地下水处理不当对地面沉降的不良影响外,另外水位降落引起的地面沉降,是地下水对地面沉降的另一种形式的影响。基坑降水导致周围地面下降,同时抽水也会带走很多土粒,再加上基坑挖土,就会引起基坑周围地面不同程度的沉降。若处理不当,严重者将会导致基坑附近建筑物、地下管线产生移位、沉降和破坏。
另外,降水量的多少对基坑周围地面的沉降有很大的影响,如果在大量降水时期,对基坑保护不周到,会导致基坑内部大量积水,导致基坑坍塌、滑坡,就会引起基坑周围地面的不同程度的变化。基坑坍塌会引起基坑周围地面下陷,导致地面下沉,同样对附近的建筑物可能造成不同程度的损坏;基坑滑坡会导致基坑周围一定范围的地面产生水土流失,造成地面沉降,导致这块土地会存在许多的安全隐患。另外这些问题都会导致基坑损坏,这样就浪费了大量的人力物力和财力,最后结果还是竹篮打水。
那么要解决这些问题对基坑降水的影响,最简单的就是要避免人为操作对基坑造成大量的积水,一定要保证基坑内的水保持在安全位置,对于一些人为降水行为要进行严格的控制和监测,不能出现一丝纰漏;对于非人为的一些因素如降雨、降雪等气象原因,我们一定要做好防护措施,保证基坑的安全,尽量减少甚至避免天气等降水因素对基坑周围地面沉降的影响。虽然说不能做到万无一失,但是我们可以尽量做到更好、更周到。
结语
随着城市建设的迅速发展,各地高楼拔地而起、地铁处处通畅,导致岩土工程越来越受关注,同时岩土工程的开展为人类生活带来很大的便利,所以我们要认真学习并掌握好岩土工程。然而基坑降水作为岩土工程中极其重要的组成部分,也是不容忽视的。在各种项目的建设中基坑降水是一个很重要的方面,无论在那个地域都会有地下水的存在,丰富的地下水对基坑有很大影响,甚至会导致基坑下陷、坍塌和毁坏,在基坑坍塌或者毁坏后必然会引起基坑周围地面的沉降,这会引起地面产生一系列的问题。因此,研究岩土工程中基坑降水对周围地面沉降的影响是非常有意义的,它有助于我们做好防护工作,保护好人民的共有财产和维护人民利益。
参考文献
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