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篇1

關(guān)鍵詞:工程地質(zhì)、巖土工程、發(fā)展、關(guān)系

中圖分類號(hào)：F416文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

一、引言

本文從工程地質(zhì)以及巖土工程的特點(diǎn)，介紹了工程地質(zhì)與巖土工程的區(qū)別，指出兩者之間的關(guān)系，進(jìn)一步介紹兩者的發(fā)展，方便讀者更好地去理解工程地質(zhì)與巖土工程兩個(gè)概念。

二、工程地質(zhì)與巖土工程的區(qū)別

工程地質(zhì)是研究與工程建設(shè)有關(guān)地質(zhì)問題的科學(xué)。工程地質(zhì)學(xué)的應(yīng)用性很強(qiáng),各種工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行都要做工程地質(zhì)研究,才能使工程與地質(zhì)相互協(xié)調(diào),既保證工程的安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、正常運(yùn)行,又保證地質(zhì)環(huán)境不因工程建設(shè)而惡化,造成對工程本身或地質(zhì)環(huán)境的危害。工程地質(zhì)學(xué)研究的內(nèi)容有:土體工程地質(zhì)研究、巖體工程地質(zhì)研究、工程動(dòng)力地質(zhì)作用與地質(zhì)災(zāi)害的研究、工程地質(zhì)勘察理論與技術(shù)方法的研究、區(qū)域工程地質(zhì)研究、環(huán)境工程地質(zhì)研究等。

巖土工程是土木工程中涉及巖石和土的利用、處理或改良的科學(xué)技術(shù)。巖土工程的理論基礎(chǔ)主要是工程地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)和土力學(xué);研究內(nèi)容涉及巖土體作為工程的承載體、作為工程荷載、作為工程材料、作為傳導(dǎo)介質(zhì)或環(huán)境介質(zhì)等諸多方面;包括巖土工程的勘察、設(shè)計(jì)、施工、檢測和監(jiān)測等等。

由此可見,工程地質(zhì)是地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支,其本質(zhì)是一門應(yīng)用科學(xué);巖土工程是土木工程的一個(gè)分支,其本質(zhì)是一種工程技術(shù)。

三、工程地質(zhì)與巖土工程的關(guān)系

雖然工程地質(zhì)與巖土工程分屬地質(zhì)學(xué)和土木工程,但關(guān)系非常密切,這是不言而喻的。有人說:工程地質(zhì)是巖土工程的基礎(chǔ),巖土工程是工程地質(zhì)的延伸,是有一定道理的。

工程地質(zhì)學(xué)的產(chǎn)生源于土木工程的需要,作為土木工程分支的巖土工程,是以傳統(tǒng)的力學(xué)理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。但單純的力學(xué)計(jì)算不能解決實(shí)際問題,從一開始就和工程地質(zhì)結(jié)下了不解之緣。與結(jié)構(gòu)工程比較,結(jié)構(gòu)工程面臨的是混凝土、鋼材等人工制造的材料,材質(zhì)相對均勻,材料和結(jié)構(gòu)都是工程師自己選定或設(shè)計(jì)的,可控的。計(jì)算條件十分明確,因而建立在材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)上的計(jì)算是可信的。而巖土材料,無論性能或結(jié)構(gòu),都是自然形成,都是經(jīng)過了漫長的地質(zhì)歷史時(shí)期,在多種復(fù)雜地質(zhì)作用下的產(chǎn)物,對其材質(zhì)和結(jié)構(gòu),工程師不能任意選用和控制,只能通過勘察查明,而實(shí)際上又不可能完全查清。巖土工程師不敢相信單純的計(jì)算結(jié)果,單純的計(jì)算是不可靠的,原因就在于工程地質(zhì)條件的不確知性和巖土參數(shù)的不確定性,不同程度地存在計(jì)算條件的模糊性和信息的不完全性。因而雖然土力學(xué)、巖石力學(xué)、計(jì)算技術(shù)取得了長足進(jìn)步,并在巖土工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮了重要作用,但由于計(jì)算假定、計(jì)算模式、計(jì)算方法、計(jì)算參數(shù)等與實(shí)際之間存在很多不一致,計(jì)算結(jié)果總是與工程實(shí)際有相當(dāng)大的差別,需要進(jìn)行綜合判斷?！安磺笥?jì)算精確,只求判斷正確”,十分強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì),已是巖土工程界的共識(shí)。

綜合判斷的成敗,關(guān)鍵在于對地質(zhì)條件的判斷是否正確。既然巖土體是地質(zhì)歷史長期演化的產(chǎn)物,研究其規(guī)律性,對關(guān)鍵性的問題進(jìn)行預(yù)測和判斷,就只能靠工程地質(zhì)專家了。譬如要建造一條隧道,沒有工程地質(zhì)專家?guī)椭?土木工程師只能“望山興嘆”。即使進(jìn)行了鉆探,面對一大串巖芯、土木工程師雖然能夠辨別哪一段硬,哪一段軟,哪一段完整,哪一段破碎,但難以建立整體概念,“只見樹木、不見森林”。而有經(jīng)驗(yàn)的工程地質(zhì)專家,通過地面地質(zhì)調(diào)查,就可大致判斷地下地質(zhì)構(gòu)造的輪廓,就可預(yù)測建造隧道時(shí)可能發(fā)生哪些工程地質(zhì)問題。再根據(jù)需要,采用物探、鉆探、等手段,由粗而細(xì),由淺而深,構(gòu)造出工程地質(zhì)模型,明確哪些地段條件簡單,哪些地段條件復(fù)雜,哪些地段可能冒頂,哪些地段可能突水。沒有深厚的地質(zhì)基礎(chǔ),哪能識(shí)別斷層的存在,軟夾層的空間分布,哪能搞清結(jié)構(gòu)面的優(yōu)勢方向,地下水的賦存和運(yùn)動(dòng)規(guī)律,哪能說清巖溶、膨脹巖,初始地應(yīng)力對工程的影響等等?？梢哉f,在地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū),巖土工程師離開了工程地質(zhì)專家將寸步難行。譬如醫(yī)療、工程地質(zhì)專家的任務(wù)是協(xié)助醫(yī)生對病情做出正確的診斷,并提出治療的建議。診斷是否正確是治療能否成功的關(guān)鍵,這是人所共知的。

四、工程地質(zhì)與巖土工程的發(fā)展

關(guān)于工程地質(zhì)與巖土工程今后發(fā)展的方向和重點(diǎn),已有不少專家通過不同方式發(fā)表了意見,本文不擬具體涉及。從大方向觀察,筆者認(rèn)為,工程地質(zhì)與巖土工程這兩個(gè)專業(yè),既不會(huì)逐漸歸為一體,也不會(huì)逐漸分離,而是像兩條纏繞在一起的鏈子,在互相結(jié)合,互相滲透,互相依存中發(fā)展。

1.地學(xué)與力學(xué)的結(jié)合

地質(zhì)學(xué)和力學(xué)是巖土工程的兩大支柱。地質(zhì)學(xué)有一套獨(dú)特的研究方法,通過調(diào)查,獲取大量數(shù)據(jù),進(jìn)行對比綜合,去粗取精,去偽存真,由此及彼,由表及里,找出科學(xué)規(guī)律。這是一種歸納推理的思維方式,側(cè)重于成因演化,宏觀把握和綜合判斷。巖土工程是以力學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的,力學(xué)以基本理論為出發(fā)點(diǎn),結(jié)合具體條件,構(gòu)建模型求解。這是一種演繹推理的思維方式,側(cè)重于設(shè)定條件下的定量計(jì)算。但是,工程地質(zhì)學(xué)家如果不掌握力學(xué),則對工程地質(zhì)問題難以做出定量而深入的評價(jià),難以對工程處理發(fā)表中肯的意見;巖土工程師如果不懂得地質(zhì),則難以理解地質(zhì)與工程之間的相互作用,也難以對癥下藥,提出合理的處置方案。這兩種思維方式有很好的互補(bǔ)性,應(yīng)互相滲透,互相嫁接,必能在學(xué)科發(fā)展和解決復(fù)雜巖土工程問題中發(fā)揮巨大作用。

2.抓住機(jī)遇,努力創(chuàng)新

半個(gè)世紀(jì)來,無論工程地質(zhì)還是巖土工程,我國取得的巨大成就和科技創(chuàng)新是有目共睹的?，F(xiàn)在的中國,一方面是工業(yè)化尚待繼續(xù)完成,城市化和新鄉(xiāng)村的建設(shè)正在加速進(jìn)行;另一方面,保護(hù)環(huán)境,使社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展的任務(wù)已經(jīng)擺在我們的面前。21世紀(jì)對中國,將是水利、水電、道路、橋隧、高層建筑和地下工程并駕齊驅(qū)的世紀(jì),工業(yè)化、城市化、鄉(xiāng)村現(xiàn)代化、保護(hù)和改善環(huán)境等并舉的世紀(jì)。我國地質(zhì)條件異常復(fù)雜,環(huán)境特別脆弱,對工程地質(zhì)和巖土工程帶來了許多世界級的難題,也為創(chuàng)新提供了空間和機(jī)遇。希望工程地質(zhì)專家和巖土工程師抓住機(jī)遇,在完成工程任務(wù)的同時(shí),發(fā)揚(yáng)創(chuàng)新精神,提出更先進(jìn)的科學(xué)理論和實(shí)用技術(shù)。要結(jié)合重大工程問題創(chuàng)新,結(jié)合中國特點(diǎn)創(chuàng)新,更要在原創(chuàng)性和概念創(chuàng)新方面狠下功夫。只有原始創(chuàng)新,從概念上突破,才能領(lǐng)導(dǎo)國際潮流,將我國工程地質(zhì)和巖土工程的科技水平推向新的高度,走在世界前列。

3.關(guān)于專業(yè)人才的培養(yǎng)

過去設(shè)置工程地質(zhì)專業(yè),培養(yǎng)了大批工程地質(zhì)人才,是學(xué)習(xí)蘇聯(lián)和計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的結(jié)果?，F(xiàn)在高校本科撤消了工程地質(zhì)專業(yè),大批工程地質(zhì)人員轉(zhuǎn)向巖土工程,是向市場經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌和工程建設(shè)的需要。但絕不是巖土工程可以替代工程地質(zhì),不再需要工程地質(zhì)人才了。今后的巖土工程師主要來自土木系,他們雖然學(xué)過工程地質(zhì),但深度是有限的。投入工作后,側(cè)重點(diǎn)和注意力主要放在工程問題的處理上,很難下功夫修補(bǔ)地質(zhì)學(xué)功底,遇到復(fù)雜地質(zhì)問題還得請教地質(zhì)學(xué)家。中國的地質(zhì)條件如此復(fù)雜,工程建設(shè)規(guī)模如此巨大,沒有高素質(zhì)的工程地質(zhì)專門人才難以設(shè)想。因此,高校應(yīng)將工程地質(zhì)和巖土工程作為重要二級學(xué)科,培養(yǎng)相應(yīng)的碩士和博士,作為技術(shù)骨干,不斷充實(shí)到建設(shè)隊(duì)伍中去。

五、結(jié)語

綜上所述，工程地質(zhì)是地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支，其本質(zhì)是一門應(yīng)用科學(xué);巖土工程是土木工程的一個(gè)分支,其本質(zhì)是一種工程技術(shù)，兩者有本質(zhì)上的區(qū)別。因此，筆者希望通過本文的介紹，能夠讓讀者認(rèn)清工程地質(zhì)與巖體工程的關(guān)系，認(rèn)清這兩個(gè)不同的概念。

參考文獻(xiàn)：

官善友 朱銳 高振宇：《地質(zhì)條件對武漢市地下空間開發(fā)的影響及分區(qū)評價(jià)》，《黑龍江科技信息》，2011年09期

篇2

關(guān)鍵詞：巖土、工程、特點(diǎn)

中圖分類號(hào)：P642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、巖土工程是一門既古老又先進(jìn)的專業(yè)技術(shù)，其實(shí)，早在上古時(shí)代，人們挖渠、修路、建造居室，就已經(jīng)跟巖石和土打上交道了，而在近代工業(yè)化的過程中，建設(shè)廠房，開采礦山，興修鐵路以及水利等土木工程的實(shí)踐當(dāng)中，又涉及到了許多與巖土有關(guān)聯(lián)的問題，但是，巖土工程真的當(dāng)做一門獨(dú)立的專業(yè)來說，還不到半個(gè)世紀(jì)，傳進(jìn)我國也只有二十年，對巖土工程的含義，以及巖土工程師的職業(yè)范圍等，到現(xiàn)在依然有不同的認(rèn)識(shí)。

《巖土工程基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)》定義為:”土木工程中涉及巖石和土的利用,處理和改良的科學(xué)技術(shù)”中國大百科全書定義為:“土木工程的一個(gè)分支,以工程地質(zhì)學(xué),巖石力學(xué),土力學(xué)與基礎(chǔ)工程為理論基礎(chǔ),涉及巖石和土的利用,整治和改造的一門技術(shù)科學(xué)”，也有專家定義為:”土木工程的一個(gè)分支,研究巖土體(包括其中的水)作為支承體,荷載,介質(zhì)或材料,必要時(shí)對其改良或治理的一門工程技術(shù)?！?/p>

二、巖土工程的外延巖土工程的實(shí)踐性很強(qiáng),從工程實(shí)踐角度,包括下列范圍:1、巖土作為支承體2、巖土作為荷載或自承體3、巖土作為材料4、地質(zhì)災(zāi)害的防治5、環(huán)境巖土工程。

三、巖土工程和結(jié)構(gòu)工程的關(guān)系。巖土工程和結(jié)構(gòu)工程關(guān)系密切,這是顯而易見的。無論房屋結(jié)構(gòu)或橋梁結(jié)構(gòu),都建造在地基上。地基是否穩(wěn)定,直接影響結(jié)構(gòu)的安危;地基是否會(huì)產(chǎn)生過量變形,直接影響結(jié)構(gòu)的功能,產(chǎn)生的次應(yīng)力可能使結(jié)構(gòu)超過設(shè)計(jì)極限。地基出了問題又很難補(bǔ)救。因此結(jié)構(gòu)工程十分關(guān)心地基的穩(wěn)定和變形?，F(xiàn)在,一般地基設(shè)計(jì)均由結(jié)構(gòu)工程師考慮上部結(jié)構(gòu)要求統(tǒng)一完成,只有復(fù)雜地基基礎(chǔ)問題或需專門處理的地基才要求巖土工程師參與。同樣,巖土工程師在進(jìn)行地基的勘察設(shè)計(jì)時(shí),必須詳細(xì)了解結(jié)構(gòu)的型式,荷載及其分布,特別是基礎(chǔ)的型式和剛度,了解對地基變形的限制要求,以便有的放矢。巖土工程師與結(jié)構(gòu)工程師的密切配合至關(guān)重要。還有，巖土工程與工程地質(zhì)的關(guān)系。首先說明工程地質(zhì)與巖土工程的區(qū)別。工程地質(zhì)是地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支,是研究與工程建設(shè)有關(guān)地質(zhì)問題的科學(xué)。工程地質(zhì)學(xué)的產(chǎn)生源于土木工程的需要,其本質(zhì)是一門應(yīng)用科學(xué);巖土工程是土木工程的一個(gè)分支,其本質(zhì)是一門工程技術(shù)。從事工程地質(zhì)的是地質(zhì)專家(地質(zhì)師),側(cè)重于研究地質(zhì)現(xiàn)象,地質(zhì)成因和演化,地質(zhì)規(guī)律,地質(zhì)與工程的相互作用;從事巖土工程的是工程師,關(guān)心的是如何根據(jù)工程目標(biāo)和地質(zhì)條件,建造滿足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解決工程建設(shè)中的巖土技術(shù)問題。因此,無論學(xué)科領(lǐng)域,工作內(nèi)容,關(guān)心的問題,兩者都是有區(qū)別的。 另外，巖石和土的主要特點(diǎn)有以下幾點(diǎn) 1、巖石的裂隙性巖石總是或稀或密,或?qū)捇蛘?或長或短地存在著各種裂隙,這是巖石區(qū)別于混凝土的主要特點(diǎn)。這些裂隙有的粗糙,有的光滑;有的平直,有的彎曲;有的充填,有的不充填;有的產(chǎn)狀規(guī)則,有的規(guī)律性很差。裂隙的成因多種多樣,有巖漿凝固收縮形成的原生節(jié)理,有沉積間斷形成的層理,有構(gòu)造應(yīng)力形成的構(gòu)造節(jié)理,有表生作用形成的卸荷裂隙和風(fēng)化裂隙,還有變質(zhì)作用形成的片理,劈理等等。 2、土的孔隙性。土是一種散體材料,存在孔隙。對于飽和土是固,液兩相;對于非飽和土,是固,液,氣三相。于是產(chǎn)生了有效壓力和孔隙壓力;孔隙壓力又有孔隙水壓力和孔隙氣壓力。有效應(yīng)力原理成了土力學(xué)區(qū)別于一般材料力學(xué)的主要標(biāo)志,在土工計(jì)算中產(chǎn)生了總應(yīng)力法和有效應(yīng)力法兩種原理和方法。在飽和土中,由于孔隙水壓力的增長和消散,不同的加荷速率地基承載力不同;是否及時(shí)支撐,對軟土基坑穩(wěn)定有不同的表現(xiàn)。 四、對自然條件的依賴性和條件的不確知性

巖土工程作為土木工程的分支,是以傳統(tǒng)力學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。但很快發(fā)現(xiàn),單純的力學(xué)計(jì)算不能解決實(shí)際問題。原因主要在于對自然條件的依賴性和計(jì)算條件的不確知性。試與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較,結(jié)構(gòu)工程師面臨的材料是混凝土,鋼材等人工制造的材料,材質(zhì)相對均勻,材料和結(jié)構(gòu)都是由工程師在設(shè)計(jì)時(shí)選定,是可控的,計(jì)算條件十分明確,因而建立在力學(xué)基礎(chǔ)上的計(jì)算是可信的。而巖74I拜技博羌土,無論材料還是結(jié)構(gòu),都是自然形成,不能由工程師選定和控制,只能通過勘察查明而又不可能完全查明。因而存在條件的不確知性和參數(shù)的不確定性,不同程度地存在計(jì)算條件的模糊性和信息的不完全性。因而雖然巖土工程計(jì)算方法取得了長足進(jìn)步,發(fā)揮了重要作用。五、巖土工程的測試可以分為室內(nèi)試驗(yàn),原位測試和原型監(jiān)測三大類,還有各種模型試驗(yàn),極為多樣,各有各的特點(diǎn)和用途。同一種參數(shù),又因測試方法不同而得出不同的成果數(shù)據(jù)。選用合理的測試方法成為巖土工程計(jì)算能否達(dá)到預(yù)期效果的重要環(huán)節(jié)。例如土的模量有壓縮模量,變形模量,旁壓模量,反演模量。土的抗剪強(qiáng)度室內(nèi)試驗(yàn)有直剪和三軸剪;直剪又有快剪,固結(jié)快剪和慢剪;三軸剪又有不固結(jié)不排水剪,固結(jié)不排水剪,固結(jié)排水剪和固結(jié)不排水剪測孔隙水壓力;原位測試有十字板剪切試驗(yàn)和野外大型剪切試驗(yàn)。由于試驗(yàn)條件不同,試驗(yàn)結(jié)果各異。用哪種試驗(yàn)方法合理,由巖土工程師根據(jù)具體條件確定。這種測試方法的多樣性,也是巖土工程區(qū)別于其他工程技術(shù)一個(gè)重要特點(diǎn)。巖土工程分析計(jì)算時(shí)注意計(jì)算模式,計(jì)算參數(shù)和安全度的配套,而其中計(jì)算參數(shù)的正確選定最為重要。 巖土工程具有不嚴(yán)密性。不完瞢性和不成熟性 地質(zhì)學(xué)和力學(xué)是巖土工程的兩大理論支柱,兩者互助補(bǔ)充,互相滲透,互相嫁接。力學(xué)是以基本理論為出發(fā)點(diǎn),結(jié)合具體條件,構(gòu)建模型求解。特點(diǎn)是從一般到特殊,嚴(yán)密,是一種演譯推理的思維方法。地質(zhì)學(xué)是在調(diào)查研究取得大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,分析,綜合,對比,找出科學(xué)規(guī)律,從特殊到一般,是一種歸納推理的思維方法,側(cè)重于分析成因演化,宏觀把握,綜合判斷。由上可知,巖土工程迄今還是一門不嚴(yán)密,不完善,不夠成熟的科學(xué)技術(shù),處在”發(fā)展中”的一門科學(xué)技術(shù),因而存在相當(dāng)大的風(fēng)險(xiǎn)性。沈珠江院士說:土力學(xué)發(fā)展到現(xiàn)在,是”從學(xué)步走向自立”,巖石力學(xué)發(fā)展更晚,成熟程度還要低一些。 六、巖土工程崇高概念設(shè)計(jì),狹義的概念設(shè)計(jì)可以理解為框架設(shè)計(jì),從總體上勾劃出設(shè)計(jì)框架,以備進(jìn)一步細(xì)化。廣義的概念設(shè)計(jì)可以理解為一種設(shè)計(jì)思想概念設(shè)計(jì)大體上可以概括為:在充分了解功能要求和掌握必要資料的基礎(chǔ)上,通過設(shè)計(jì)條件的概化,先定性分析,再定量分析,提出～個(gè)框架,從技術(shù)方法的適宜性和有效性,施工的可操作性和質(zhì)量的可控制性,環(huán)境限制和可能產(chǎn)生的負(fù)面影響,經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行論證,從概念上選擇一個(gè)或幾個(gè)方案,進(jìn)行必要的計(jì)算和驗(yàn)算,通過施工檢驗(yàn)和監(jiān)測,逐步完善設(shè)計(jì)。廣義的概念設(shè)計(jì),不僅在設(shè)計(jì)的初始階段是必要的,而且要將概念設(shè)計(jì)的思想貫徹工程的始終。做概念設(shè)計(jì),必須對原理有深刻的理解,有豐富的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),有靈活的運(yùn)作能力,總攬全局,掌握影響工程成敗的關(guān)鍵,對設(shè)計(jì)的實(shí)施效果要有基本正確的估計(jì)。七、根據(jù)巖土工程的特點(diǎn),技術(shù)控制可分為三個(gè)層面:第一層面,涉及人身健康,工程安全,環(huán)境保護(hù)等公眾利益,國家利益的,應(yīng)訂入技術(shù)法規(guī),由國家制訂,強(qiáng)制執(zhí)行,嚴(yán)格監(jiān)管。包括勘察設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則,各種災(zāi)害的防治,有害物質(zhì)擴(kuò)散的限制等等第二層面,屬于大量重復(fù)型的技術(shù)規(guī)則,如術(shù)語,符號(hào),分類,常用測試方法,常用分析法等,宜制定具體而統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),供工程師采用。第三層面,需因地制宜,結(jié)合具體工程處置的問題,諸如勘察工作的布置,巖土工程設(shè)計(jì)方案等,規(guī)范只對基本準(zhǔn)則作出規(guī)定,具體問題由巖土工程師根據(jù)具體情況,發(fā)揮自己的學(xué)識(shí)和經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行綜臺(tái)判斷,并承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任 參考文獻(xiàn)：

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篇3

建構(gòu)主義知識(shí)觀、認(rèn)識(shí)論和教學(xué)觀

建構(gòu)主義是目前最為先進(jìn)的教育方法之一。建構(gòu)主義理論教學(xué)源于瑞士心理學(xué)家皮亞杰(JPiaget)的建構(gòu)論。皮亞杰提出了建構(gòu)主義的知識(shí)觀，他認(rèn)為主體對客體的活動(dòng)應(yīng)與主體的知識(shí)結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，智慧與知識(shí)的發(fā)展在本質(zhì)上是主體轉(zhuǎn)變客體的結(jié)構(gòu)性動(dòng)作。皮亞杰還認(rèn)為主體的認(rèn)知結(jié)構(gòu)是動(dòng)作的一般協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)及其內(nèi)化的產(chǎn)物，是隨著主體活動(dòng)的發(fā)展而不斷建構(gòu)發(fā)展的。建構(gòu)主義的教育教學(xué)觀念中，認(rèn)為人類對世界的認(rèn)知不是終極真理，只是對客觀世界的一種解釋，這種解釋會(huì)隨著人類社會(huì)不斷發(fā)展及其認(rèn)知手段的不斷提高而被超越和取代，而對于個(gè)體來說這個(gè)過程是建構(gòu)不斷更新的過程。建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)生是知識(shí)的主動(dòng)構(gòu)建者，他們在學(xué)習(xí)過程中以已有的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過在實(shí)踐和學(xué)習(xí)中與外界相互作用來建構(gòu)對知識(shí)新的理解。而傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，教師往往是向?qū)W生傳遞知識(shí)的中介，學(xué)生處于被傳授、灌輸知識(shí)狀態(tài)，在學(xué)習(xí)過程中屬于被動(dòng)者，這與建構(gòu)主義理論相悖。建構(gòu)主義的教學(xué)觀認(rèn)為，學(xué)生的認(rèn)知是主動(dòng)學(xué)習(xí)的過程，他們以自身已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，在實(shí)踐和再學(xué)習(xí)過程中主動(dòng)改造和重建原有經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建新的知識(shí)建構(gòu)，而新的知識(shí)建構(gòu)則在新一輪的認(rèn)知過程中變更為新的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，知識(shí)建構(gòu)呈動(dòng)態(tài)的階梯狀上升。以建構(gòu)主義為教育指導(dǎo)思想，應(yīng)當(dāng)打破傳統(tǒng)教學(xué)中以“教”為主、教師主宰課堂的狀況，使學(xué)生從被動(dòng)的“信息接受者”變?yōu)橹鲃?dòng)的“知識(shí)建構(gòu)者”。

建構(gòu)主義指導(dǎo)下“石油與天然氣地質(zhì)學(xué)”教改原則

把建構(gòu)主義作為教學(xué)指導(dǎo)思想，應(yīng)當(dāng)遵循自主、真實(shí)、基礎(chǔ)、全局、靈活等原則。自主學(xué)習(xí)是構(gòu)建主義教育觀提倡的方式，即鼓勵(lì)學(xué)生對整個(gè)問題或任務(wù)擁有自主支配權(quán)。傳統(tǒng)的教學(xué)方式通常設(shè)置固定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，而這個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)通常很難被學(xué)生接受，學(xué)生們只關(guān)心是否能夠順利通過課程考試，而不關(guān)心是否真正掌握知識(shí)精要，沒有將其融入自己的知識(shí)系統(tǒng)進(jìn)行重新建構(gòu)，這樣很難達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。究其原因，主要在于制訂的教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境中的目標(biāo)不符合。鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，增加其對問題和任務(wù)的自，教師可以同學(xué)生通過討論獲取、優(yōu)選具體問題和任務(wù)，讓學(xué)生感覺到其在課程學(xué)習(xí)中的主動(dòng)性，感覺確定的問題是他們本人的問題，從而對學(xué)習(xí)任務(wù)產(chǎn)生足夠的興趣。真實(shí)性是建構(gòu)主義教育觀中對教育環(huán)境的要求，即為教學(xué)提供貼切現(xiàn)實(shí)生活、生產(chǎn)實(shí)際等真實(shí)情境和學(xué)習(xí)任務(wù)。真實(shí)的活動(dòng)是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的重要特征。真實(shí)的活動(dòng)可以使學(xué)生不依賴于問題表面特征，將所學(xué)的知識(shí)更有效的運(yùn)用到實(shí)際中去。課堂教學(xué)中使用貼近生產(chǎn)實(shí)際、真實(shí)的、復(fù)雜的任務(wù)，有助于學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的積極性，使他們意識(shí)到學(xué)習(xí)知識(shí)的意義所在。在“石油與天然氣地質(zhì)學(xué)”教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)把貼近油田勘探、開發(fā)的實(shí)際復(fù)雜實(shí)例放入課堂討論中，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)讓他們在學(xué)習(xí)過程中有的放矢，明白學(xué)習(xí)、認(rèn)知過程的現(xiàn)實(shí)意義。

建構(gòu)主義十分注重基礎(chǔ)知識(shí)結(jié)構(gòu)對學(xué)習(xí)的影響，具備必需的得基礎(chǔ)知識(shí)后，才能夠針對具體問題實(shí)現(xiàn)新知識(shí)建構(gòu)。教學(xué)的本質(zhì)并非純粹的知識(shí)傳授，而在于教師和學(xué)生互動(dòng)，共同構(gòu)建、發(fā)展學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。然而針對不同的認(rèn)知對象，應(yīng)有區(qū)別地分析他們已經(jīng)具備什么樣的基礎(chǔ)，還有哪些基礎(chǔ)知識(shí)不具備。同一課程，對于不同專業(yè)、不同年級的學(xué)生而言，因?yàn)槠浠A(chǔ)知識(shí)的差異而必須區(qū)別對待。“石油與天然氣地質(zhì)學(xué)”課程是地質(zhì)工程本科四年級專業(yè)限選課程，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”、“盆地分析”、“沉積巖石學(xué)”等相關(guān)課程并具備此類基礎(chǔ)，對學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)研究之后，適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充欠缺的基礎(chǔ)知識(shí)，如有機(jī)地球化學(xué)、生油理論等，使其具備完善的基礎(chǔ)知識(shí)，達(dá)到能夠獨(dú)立思考、討論現(xiàn)實(shí)問題，并進(jìn)行認(rèn)知體系的自我建構(gòu)，從而改善教學(xué)質(zhì)量。學(xué)習(xí)任務(wù)的制訂應(yīng)當(dāng)具有全局觀念。“石油與天然氣地質(zhì)學(xué)”課程的教學(xué)和學(xué)習(xí)中，應(yīng)當(dāng)首先將該課程的整體框架介紹給學(xué)生，保證學(xué)生明確具體學(xué)習(xí)任務(wù)和整體教學(xué)目標(biāo)之間的關(guān)系。每個(gè)具體教學(xué)任務(wù)完成之后，應(yīng)當(dāng)和學(xué)生討論總結(jié)，明確該學(xué)習(xí)活動(dòng)在復(fù)雜任務(wù)中的地位和作用，促進(jìn)學(xué)生理解各學(xué)科間的基本結(jié)構(gòu)和聯(lián)系。沒有哪種教學(xué)方法可以放之四海，針對不同內(nèi)容、不同的教學(xué)對象，要懂得靈活施教。在具體的教學(xué)環(huán)節(jié)中，應(yīng)當(dāng)尋找教學(xué)內(nèi)容的性質(zhì)和學(xué)生的個(gè)體差異，教學(xué)方式因人而異，學(xué)生中心取向和教師中心取向可以交叉、混合使用，以求達(dá)到最佳的教學(xué)效果。“石油與天然氣地質(zhì)學(xué)”課程中的認(rèn)知對象包括概念知識(shí)體系、復(fù)雜問題實(shí)踐和行業(yè)規(guī)范內(nèi)容等，三者性質(zhì)差異較大，需采取完全不同的學(xué)習(xí)方法和教學(xué)模式。

建構(gòu)主義指導(dǎo)下的教學(xué)改革設(shè)計(jì)

根據(jù)煤炭院校特征以及學(xué)生的專業(yè)知識(shí)背景，合理編排教學(xué)內(nèi)容，以求達(dá)到最佳教學(xué)效果。教學(xué)要精簡結(jié)合。河南理工大學(xué)地質(zhì)專業(yè)的“石油與天然氣地質(zhì)學(xué)”非主干課程，其課時(shí)量為32課時(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于石油類院校，因此必須在遵循教學(xué)內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的條件下將該課程的內(nèi)容進(jìn)行刪減和融合。“石油與天然氣地質(zhì)學(xué)”基本內(nèi)容包括了油氣藏基本特征、油氣藏形成理論、油氣分布規(guī)律、油氣田地質(zhì)勘探4部分內(nèi)容，其中前3部分內(nèi)容為原理的討論，第4部分內(nèi)容實(shí)踐性較強(qiáng)。由于課時(shí)量有限，將第4部分內(nèi)容刪減掉，而在具體原理介紹中加入勘探實(shí)例分析。另外，根據(jù)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)背景，合理設(shè)置課程內(nèi)容的授課方式，這樣有助于學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的重新組構(gòu)。比如，在油氣藏形成理論的講授中，應(yīng)當(dāng)對比“煤地質(zhì)學(xué)”中煤演化生烴過程進(jìn)行講授，和學(xué)生討論分析煤演化和油氣演化的異同；而在油氣田分布規(guī)律的教學(xué)活動(dòng)中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)與“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”、“沉積巖石學(xué)”、“盆地分析”相關(guān)內(nèi)容的類比；在油氣藏基本特征中，有關(guān)油田水特征的內(nèi)容與“水文地質(zhì)學(xué)”內(nèi)容進(jìn)行對比授課。強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識(shí)系統(tǒng)化。“石油與天然氣地質(zhì)學(xué)”是一門知識(shí)銜接比較緊密的一門學(xué)科，各章節(jié)間聯(lián)系緊密，在授課過程中應(yīng)當(dāng)重視知識(shí)系統(tǒng)化。例如，油氣生成理論授課中，首先介紹傳統(tǒng)生成理論的模式以及不同階段的特征，其間可以對比學(xué)生在“煤地質(zhì)學(xué)”等專業(yè)課程中掌握的煤演化過程，對比兩者存在的差異和相似處，掌握沉積有機(jī)質(zhì)向煤、石油、天然氣轉(zhuǎn)化的異同點(diǎn)；再分析不同油氣生成理論在勘探歷程中的應(yīng)用和地位，找出傳統(tǒng)油氣生成理論如何指導(dǎo)油氣田勘探，而未成熟-低成熟油、煤成油和天然氣生成等理論與傳統(tǒng)油氣生成理論的區(qū)別，在油氣田勘探過程中起到什么樣的推動(dòng)作用；最后介紹現(xiàn)在油氣生成理論的完整模式，使學(xué)生能從發(fā)展的角度去認(rèn)識(shí)“石油與天然氣地質(zhì)學(xué)”理論內(nèi)容，從而有利于幫助學(xué)生建構(gòu)系統(tǒng)、完善的知識(shí)體系。實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐并舉，培養(yǎng)綜合分析能力。#p#分頁標(biāo)題#e#

教師應(yīng)該給學(xué)生提供復(fù)雜的真實(shí)問題，讓學(xué)生利用已掌握的認(rèn)知結(jié)構(gòu)解決實(shí)際問題。在具體的實(shí)施過程中，將我國部分油田在勘探開發(fā)中遇到的實(shí)際問題納入課堂討論內(nèi)容中，給出問題發(fā)生前的所有地質(zhì)參數(shù)供學(xué)生分析，討論方案確定后將解決問題后新獲取的地質(zhì)參數(shù)作為驗(yàn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行二次討論，討論過程中同學(xué)們積極回顧已經(jīng)學(xué)過的相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)問題所在，尋求解決問題的有效途徑。這樣，在解決問題的同時(shí)增加學(xué)生對該學(xué)科的興趣，完成認(rèn)知結(jié)構(gòu)的更新發(fā)展。另外，積極利用我校已經(jīng)具備的開放實(shí)驗(yàn)室制度。我校與石油相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室有河南省生物遺跡與成礦過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中心地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室等，擁有大量常規(guī)地質(zhì)儀器和大型地質(zhì)儀器，學(xué)校鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)有余力的情況下免費(fèi)申請不同儀器的開放實(shí)驗(yàn)。由于“石油與天然氣地質(zhì)學(xué)”實(shí)驗(yàn)課時(shí)較少，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生在開放實(shí)驗(yàn)課題中選擇石油、天然氣相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行練習(xí)。例如：在烴源巖質(zhì)量分析過程時(shí)，鼓勵(lì)參與烴源巖TOC測定、鏡質(zhì)體反射率Ro測定、干酪根類型識(shí)別等實(shí)驗(yàn)；在油源對比課程教學(xué)時(shí)，鼓勵(lì)參與源巖抽提物和原油氣相色譜、質(zhì)譜分析實(shí)驗(yàn)；在儲(chǔ)層特征識(shí)別時(shí)，要充分利用大型偏光顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀等進(jìn)行觀察；在油氣運(yùn)移授課時(shí)，鼓勵(lì)利用不同精度顯微鏡觀察不同類型巖石中裂縫組構(gòu)，鼓勵(lì)利用熱臺(tái)-熒光顯微鏡觀察油氣包裹體各項(xiàng)參數(shù)；在油氣藏類型授課中，鼓勵(lì)學(xué)生參與大型地震解釋軟件的使用，進(jìn)而識(shí)別大型油氣藏的類型。

在實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)啟發(fā)學(xué)生解決問題的多解性，激勵(lì)學(xué)生對問題解決存在多種觀點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和綜合能力的培養(yǎng)。制訂合理的學(xué)習(xí)目標(biāo)和任務(wù)，合理安排教學(xué)內(nèi)容及其順序；針對不同內(nèi)容，確定具體的教學(xué)方式、方法。根據(jù)學(xué)生的具體情況，制訂合理的學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)，學(xué)習(xí)內(nèi)容的難度設(shè)為中等，主要以基本概念、基礎(chǔ)評價(jià)方法為主，涉及油田水特征、油氣的物理化學(xué)性質(zhì)、油氣成藏靜態(tài)要素組成及評價(jià)方法、油氣演化模式和過程、油氣運(yùn)聚原理、圈閉形成及油氣藏類型、油氣富集控制因素、主要的油氣田勘探方法概況等，其間穿插一些實(shí)例分析。教學(xué)內(nèi)容的順序也大致如上述，由簡入繁、循序漸進(jìn)。課程開始前，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生了解整體的學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)，而在各章節(jié)開始時(shí)應(yīng)明確該章節(jié)所處整個(gè)課程體系中的地位和重要性。對于“石油與天然氣地質(zhì)學(xué)”內(nèi)容的學(xué)習(xí)，應(yīng)當(dāng)提倡區(qū)別對待知識(shí)差異。對于油氣演化過程、油氣運(yùn)聚原理、圈閉的形成和有效性等基本理論框架，可以啟發(fā)學(xué)生找出差異，進(jìn)行知識(shí)結(jié)構(gòu)的自我完善。而在具體的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)他們主動(dòng)去尋找問題癥結(jié)所在，鼓勵(lì)他們在解決問題中的相互協(xié)作精神。明確教學(xué)目標(biāo)，調(diào)查學(xué)生已具備的基礎(chǔ)，找準(zhǔn)適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)切入點(diǎn)。教學(xué)過程應(yīng)當(dāng)以學(xué)生為中心，聯(lián)系他們原有的認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)，找出與該教學(xué)單元相關(guān)的切入點(diǎn)。比如，在講解油氣生成理論時(shí)，應(yīng)當(dāng)用到構(gòu)造沉降、煤巖熱演化模式等相關(guān)知識(shí)；而在講解油氣藏特征時(shí)，會(huì)用到構(gòu)造地質(zhì)學(xué)中斷裂系統(tǒng)、穹隆、褶皺以及沉積巖石學(xué)中的多種沉積相類型等相關(guān)知識(shí)。這些相關(guān)內(nèi)容都可以作為新內(nèi)容的引子和切入點(diǎn)，進(jìn)而引起學(xué)生的求知興趣。如果對于新知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生們欠缺必要的基礎(chǔ)知識(shí)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)當(dāng)先補(bǔ)充基礎(chǔ)知識(shí)，然后進(jìn)行新知識(shí)的學(xué)習(xí)，杜絕學(xué)生因基礎(chǔ)不足而喪失學(xué)習(xí)積極性的情況發(fā)生。設(shè)置真實(shí)教學(xué)情境，引出研究問題。人們通常對于具體的、可聞可見的事物比較感興趣，容易快速進(jìn)入正題，而對于抽象的事物則相反。“石油與天然氣地質(zhì)學(xué)”是地質(zhì)工程專業(yè)接觸到的唯一含“油味”課程，所見所聞較少，面對初次涉及的抽象課程，學(xué)生們往往興趣不大。

這種情況下，應(yīng)當(dāng)想方設(shè)法吸引他們的目光，除了講授基本理論和原理之外，應(yīng)結(jié)合國內(nèi)外能源局勢及油氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀，結(jié)合我國油氣勘探開發(fā)規(guī)劃及其對人才的需求，吸引學(xué)生注意力的同時(shí)，讓他們認(rèn)清能源形勢；在不同授課部分，結(jié)合油氣田勘探生產(chǎn)中的具體問題，開設(shè)討論、習(xí)題課堂，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)學(xué)生自覺回顧先前的知識(shí)內(nèi)容，討論課一般占總課程的1/3。這些方法啟發(fā)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題所在，提高學(xué)生們學(xué)習(xí)油氣地質(zhì)的興趣和熱情。為學(xué)生提供真實(shí)的教學(xué)意境。通過學(xué)習(xí)，消除矛盾，實(shí)現(xiàn)新、舊知識(shí)系統(tǒng)的改進(jìn)和更替。學(xué)習(xí)的過程包括對新信息的吸收和對舊知識(shí)系統(tǒng)的改進(jìn)重組兩個(gè)方面。學(xué)生們對地下水、構(gòu)造地質(zhì)、沉積學(xué)、盆地結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)知識(shí)方面均有零碎的舊知識(shí)系統(tǒng)，而在“石油與天然氣地質(zhì)學(xué)”的學(xué)習(xí)和反復(fù)揣摩中這些舊知識(shí)得到不斷的應(yīng)用，通過對油氣藏生、儲(chǔ)、蓋理論的學(xué)習(xí)，可以將這些知識(shí)碎片完全吸收、消化并對其系統(tǒng)化，進(jìn)而完成認(rèn)知系統(tǒng)的意義建構(gòu)。組織實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)基本技能和能力。“石油與天然氣地質(zhì)學(xué)”是一門具有很強(qiáng)應(yīng)用性和實(shí)踐性的課程，多種實(shí)踐活動(dòng)是幫助消化知識(shí)、構(gòu)建認(rèn)知系統(tǒng)的有效手段，這項(xiàng)活動(dòng)不能被課堂授課所代替。例如，儲(chǔ)層類型的識(shí)別、蓋層封蓋能力的鑒定、生油巖演化程度的判斷、生儲(chǔ)蓋組合的判斷等等，都必須在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中進(jìn)行，進(jìn)而鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，促進(jìn)認(rèn)知系統(tǒng)的更新和重構(gòu)。然而，這項(xiàng)工作在煤炭類院校常常被忽略，建議加大實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐課時(shí)；而同學(xué)們也可通過選修相關(guān)的開放實(shí)驗(yàn)課題來完成部分實(shí)踐課程。完善建構(gòu)主義教學(xué)測評體系。教學(xué)測評應(yīng)分教師和學(xué)生分別進(jìn)行。

對于教師的測評主要在于以下幾個(gè)方面：①是否從權(quán)威授課者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生認(rèn)知的合作者或輔導(dǎo)者；②是否鼓勵(lì)學(xué)生解決問題的多解性；③有沒有給學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，使他們可以通過實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行獨(dú)立探索或者協(xié)作完成學(xué)習(xí)內(nèi)容；④是否給學(xué)生提供了真實(shí)、復(fù)雜的實(shí)踐問題供學(xué)生分析、研究；⑤是否從學(xué)生已有知識(shí)結(jié)構(gòu)出發(fā)，進(jìn)行引導(dǎo)。另外，對于學(xué)生的測評方法也應(yīng)當(dāng)有所改變，不應(yīng)以學(xué)生記住知識(shí)的多寡來衡量，而應(yīng)當(dāng)以學(xué)習(xí)中主動(dòng)參與程度、協(xié)作中的貢獻(xiàn)大小、意義建構(gòu)水平等因素進(jìn)行綜合評價(jià)。對學(xué)生的測評內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括：①學(xué)生是否積極地進(jìn)行認(rèn)知結(jié)構(gòu)的重建和理解；②學(xué)生是否積極地參與教師、同學(xué)的協(xié)作，解決真實(shí)問題；③學(xué)生是否主動(dòng)承擔(dān)了更多的管理學(xué)習(xí)任務(wù)。通過同學(xué)和教師反饋的信息，學(xué)生們能夠真實(shí)地認(rèn)識(shí)自我、完善自我，更加積極地參與到協(xié)作、認(rèn)知結(jié)構(gòu)自我構(gòu)建中來，進(jìn)而達(dá)到增強(qiáng)學(xué)生們自我教育能力和水平的目的。將建構(gòu)主義思想運(yùn)用到“石油與天然氣地質(zhì)學(xué)”教學(xué)中去，遵守自主學(xué)習(xí)、真實(shí)性、基礎(chǔ)性、全局性和靈活性等原則，因地制宜地將授課、討論、實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐相結(jié)合，預(yù)期在教學(xué)上取得以下成果：教師的基礎(chǔ)知識(shí)授課，可使同學(xué)們了解“石油與天然氣地質(zhì)學(xué)”的基本理論、概念和評價(jià)方法。復(fù)雜問題的課堂討論，增加大量的自主學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，將大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使其積極回顧已有的基礎(chǔ)知識(shí)，自學(xué)相關(guān)未知領(lǐng)域知識(shí)，由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，同時(shí)課堂討論使學(xué)生們能夠自主分析油氣田勘探開發(fā)中遇到的真實(shí)、復(fù)雜的實(shí)際問題，而不僅僅是“紙上談兵”。開放實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)課的訓(xùn)練，將大大提高學(xué)生的動(dòng)手能力，學(xué)會(huì)如何利用實(shí)驗(yàn)去解決實(shí)際問題。整體性的教學(xué)方式使學(xué)生明白整個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容為一有機(jī)結(jié)合體，各部分內(nèi)容皆有銜接和相互作用，同時(shí)和自己已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)存在大量聯(lián)系，在不斷碰撞、思考、實(shí)踐、更新認(rèn)知中完成新知識(shí)系統(tǒng)的自我建構(gòu)。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生將體會(huì)到建構(gòu)主義教學(xué)方式的科學(xué)性，在未來的學(xué)習(xí)生活中學(xué)會(huì)如何自我學(xué)習(xí)。#p#分頁標(biāo)題#e#

篇4

提要：

礦區(qū)水資源保護(hù)和礦山防治水這兩個(gè)互相矛盾又緊密聯(lián)系的問題給傳統(tǒng)的礦山水文地質(zhì)學(xué)帶來了更多的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，迫切需要新理論、新技術(shù)的發(fā)展。為了更好的實(shí)現(xiàn)礦區(qū)未來地下水資源的開采、利用與保護(hù)以及采煤安全和區(qū)域水資源可持續(xù)利用，本文選擇長治盆地為重點(diǎn)研究區(qū)，從采動(dòng)引起的覆巖移動(dòng)入手，在資料分析的基礎(chǔ)上，采用相似材料模擬、綜合物探、野外監(jiān)測、現(xiàn)場注（壓）水試驗(yàn)的方法，運(yùn)用水文地質(zhì)學(xué)原理研究了采煤引起含水層結(jié)構(gòu)變異厚度及其滲透性變化特征；在此基礎(chǔ)上，以長治盆地集中開采區(qū)水文地質(zhì)條件和野外監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立了區(qū)域地下水流場三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)臺(tái)，為研究含水層結(jié)構(gòu)變異后的地下水循環(huán)機(jī)理和水資源重新分布提供技術(shù)支撐；本文同時(shí)指出了我國礦山水文地質(zhì)研究目前存在的問題和面臨的挑戰(zhàn)，分析了礦山水文地質(zhì)學(xué)科的發(fā)展趨勢，展望了未來相關(guān)分支學(xué)科和關(guān)鍵核心技術(shù)的發(fā)展方向與前景。

關(guān)鍵詞：

礦區(qū)；采煤驅(qū)動(dòng)；水文地質(zhì)；研究進(jìn)展；發(fā)展方向

煤炭是我國可持續(xù)發(fā)展最可靠的能源支柱，由于特定的國情和條件，未來幾十年內(nèi)能源結(jié)構(gòu)不會(huì)有根本的改變，預(yù)計(jì)高峰產(chǎn)量38～40億噸，同時(shí)伴隨大量的資源枯竭礦井閉坑。特殊的地理地質(zhì)環(huán)境，決定了我國煤礦水文地質(zhì)條件與世界其他國家相比，是極其復(fù)雜的，我國煤炭資源的開采受水害的威脅嚴(yán)重，尤其是隨著開采深度、開采強(qiáng)度、開采速度、開采規(guī)模的增加，以及新的大型能源基地的建設(shè)，水害威脅愈來愈嚴(yán)重，礦山水文地質(zhì)問題越來越復(fù)雜據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國重點(diǎn)煤礦已有上百億噸受水害威脅的儲(chǔ)量，給煤礦防治水工作和實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)造成了更大的困難和更為艱巨的任務(wù)。我國礦山水文地質(zhì)學(xué)科經(jīng)過多年發(fā)展，出現(xiàn)了眾多成績斐然的學(xué)者和一系列的研究成果，尤其是在煤層頂板巖移、采區(qū)應(yīng)力分布及演化、突水風(fēng)險(xiǎn)判別、導(dǎo)水裂隙發(fā)育、涌水量計(jì)算、礦井水保護(hù)與利用等方面取得了較為突出的成就，為礦區(qū)建設(shè)和區(qū)域發(fā)展起到了及其重要的作用。值得注意的是，礦井水文地質(zhì)學(xué)科仍然存在許多問題急需我們投入更多的精力和時(shí)間展開研究。礦區(qū)水資源保護(hù)和礦山防治水這兩個(gè)互相矛盾又緊密聯(lián)系的問題給傳統(tǒng)的煤田水文地質(zhì)學(xué)帶來了更多的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，迫切需要新理論、新技術(shù)的發(fā)展。本文以長治盆地煤礦集中開采區(qū)為核心研究區(qū)，針對采煤條件下的頂板含水層結(jié)構(gòu)變異與地下水流場演化開展了系列研究。

1研究區(qū)概況

長治盆地是一個(gè)相對獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組為盆地內(nèi)主要含水層，位于煤層以下。而兩個(gè)主采煤層之間及以上依次展布著石炭系太原組裂隙巖溶含水層組，下二疊統(tǒng)山西組及上、下石盒子組砂巖裂隙含水層組，基巖風(fēng)化帶與第四系松散含水層組等三個(gè)主要含水層組。其中基巖風(fēng)化帶含水層由粗－細(xì)粒砂巖組成，富水性因地而異，第四系松散含水層主要由中－細(xì)砂組成，厚度一般為60～130m，富水性較好，具有重要的供水價(jià)值。在這種水、煤資源共生的特定水文地質(zhì)條件下，大規(guī)模采煤就成為地下水資源破壞的主要原因。長治盆地煤炭資源蘊(yùn)藏豐富，含煤面積占到盆地總面積的2／3（圖1），煤礦開采完全改變了天然狀態(tài)下的水文地質(zhì)條件，原有的含水層空間結(jié)構(gòu)已經(jīng)嚴(yán)重變異，地下水循環(huán)演化模式發(fā)生根本性的變化。本文選擇長治盆地為整體研究對象，同時(shí)選擇文王山斷裂和二崗山斷裂之間這塊相對獨(dú)立且煤礦開采劇烈的區(qū)域?yàn)楹诵难芯繀^(qū)，有利于研究問題的系統(tǒng)解決。

2礦區(qū)水文地質(zhì)研究方法及數(shù)據(jù)采集

采煤過程中覆巖有規(guī)律的垮落、破裂、下沉，形成導(dǎo)水裂隙帶，含水層結(jié)構(gòu)發(fā)生變異。研究含水層圖1長治盆地水文地質(zhì)簡圖Fig．1SimplehydrogeologicalmapofChangzhiBasin結(jié)構(gòu)變異的方法較多，國內(nèi)外專家采用的方法包括物理模擬試驗(yàn)法、地球物理勘測法、現(xiàn)場觀測法、鉆孔漏漿觀測、抽（壓）水試驗(yàn)、理論推算法和經(jīng)驗(yàn)公式法等。本文根據(jù)長治盆地地質(zhì)背景和開采情況，選擇了室內(nèi)模擬試驗(yàn)、綜合鉆探、地球物理勘測、現(xiàn)場監(jiān)測、抽水試驗(yàn)等多種方法有機(jī)結(jié)合，對長治盆地煤礦開采條件下覆巖含水層結(jié)構(gòu)變異情況進(jìn)行了研究。

2．1覆巖含水層結(jié)構(gòu)變異物理模擬試驗(yàn)

本模擬試驗(yàn)的地質(zhì)原型是山西余吾煤礦，主要模擬S1202工作面，工作面對應(yīng)的地面標(biāo)高為＋932m，工作面標(biāo)高為298m。工作面走向長1400m，工作面寬度為295m，煤層平均厚度為6m，主要開采3＃煤層，平均埋藏深550～600m，最大埋深超過800m。位于山西組下部，上距K8砂巖19．80～37．41m，平均31．85m，上距K10砂巖100m。工作面煤層傾角為3°～5°，試驗(yàn)采取高密集點(diǎn)陣法進(jìn)行覆巖變化精細(xì)化研究，見圖2。

2．2地球物理勘測

地球物理勘測區(qū)域選擇在S1202工作面及相鄰S1204工作面區(qū)域，主要目的是通過瞬變電磁高密集布點(diǎn)提高分辨率方法，宏觀掌握礦區(qū)采煤條件下含水層分布范圍、發(fā)育規(guī)模、埋深以及賦水狀態(tài)等基本信息，查明含水層結(jié)構(gòu)垂向變異特征和組合關(guān)系等。物探測線布置見圖3。

2．3井下仰孔鉆探及注水試驗(yàn)

井下鉆探采用一個(gè)原巖孔注水試驗(yàn)（在未采動(dòng)區(qū)域打孔）和兩個(gè)采動(dòng)孔注水試驗(yàn)（在采動(dòng)后區(qū)域打孔）對比方式進(jìn)行。注水試驗(yàn)場地選在王莊礦區(qū)某工作面進(jìn)風(fēng)巷道內(nèi)布置。鉆孔布置圖如圖4所示。仰孔鉆探注水試驗(yàn)結(jié)果顯示（見圖5），開采前后上覆巖層變異范圍內(nèi)兩端巖體透水能力有明顯變化，首先壓水量從變異微弱區(qū)進(jìn)入嚴(yán)重變異區(qū)時(shí)壓水量迅速增大，之后壓水量有明顯開始下降，當(dāng)工作面推進(jìn)到Z2－4、Z3－4區(qū)段范圍時(shí)壓水量明顯區(qū)別于之前區(qū)段，但仍大于原巖狀態(tài)鉆孔所測數(shù)值，此時(shí)鉆孔推進(jìn)垂向高度約85m，當(dāng)推進(jìn)進(jìn)尺超過Z2－4、Z3－4區(qū)段范圍時(shí)，壓水量又有了明顯下降，接近原巖鉆孔Z1所測數(shù)值，認(rèn)為這部分巖層不屬于巖層變異區(qū)。由此，可以確定試驗(yàn)工作面上方變異含水層厚度約90m。

2．4地下水位野外監(jiān)測

含水層結(jié)構(gòu)的變異必然引起區(qū)域地下水流場的變化，野外監(jiān)測包括采區(qū)沉降及水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測和現(xiàn)場抽水試驗(yàn)。采區(qū)水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測主要布置了一眼潛水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測井和20個(gè)地表沉陷動(dòng)態(tài)監(jiān)測點(diǎn)，其中5號(hào)監(jiān)測點(diǎn)與水井監(jiān)測點(diǎn)連線垂直走向，二者相距13m。共監(jiān)測了15個(gè)月，頻度為每天一次。采區(qū)水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測點(diǎn)布置如圖6所示。抽水試驗(yàn)準(zhǔn)備工作總共調(diào)查了研究區(qū)內(nèi)的水位波動(dòng)帶中的186口水井，經(jīng)過綜合分析選擇了其中19口水井作為抽水試驗(yàn)水井。具體試驗(yàn)水井分布位置見圖7。

2．5區(qū)域地下水流場三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)

覆巖結(jié)構(gòu)變異引起了含水層流場的變化，頂板含水層一旦受到導(dǎo)水裂隙破壞，水位將急劇下降，引起大面積的地下水疏干，但具體疏干邊界很難界定，本文針對這一問題專門研發(fā)了區(qū)域地下水流場三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了物理模擬試驗(yàn)研究。試驗(yàn)裝置見圖8。

3煤層頂板含水層結(jié)構(gòu)變異規(guī)律

3．1煤層頂板含水層結(jié)構(gòu)變異物理模擬分析

利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對10條測線210個(gè)測點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，得到圖9聚類分析樹形圖。結(jié)合試驗(yàn)過程中觀測到的巖層破壞程度，測線2和測線3位于模擬工作面垮落帶中，因此工作面上覆巖層的垮落帶高度大于30m。測線4、測線5、測線6和測線7位于模擬工作面裂隙帶中，其中的巖層破壞與下伏垮落帶中的破壞巖層雜亂無章，具有明顯的規(guī)律性，尤其在其頂部測線7附近具有明顯的層理性，這是裂隙帶頂部列些成層狀的明顯特征。因此確定模擬工作面的裂隙帶高度為94m，即上覆巖層變異高度為94m。測線8、測線9和測線10，其中的巖層位移量與前述兩帶中的巖層位移量有明顯差別，且其中巖層破壞不甚明顯，裂隙發(fā)育與采動(dòng)前沒有明顯的差異性，規(guī)律具有明顯的相似性，這是彎沉帶明顯特征。結(jié)合模擬工作面水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，煤層上覆K8含水層距煤層約為30m，K8含水層位于垮落帶之中，采動(dòng)過程中該含水層完全破壞。模擬工作面上部K10含水層距離煤層頂板約為90m，巖層變異帶高度大約為94m，該層位地下水會(huì)被疏干或半疏干，從而確定該含水層也發(fā)生了變異。

3．2煤層頂板含水層結(jié)構(gòu)變異物探分析

對比礦區(qū)水文地質(zhì)條件和煤層開采進(jìn)度分析物探結(jié)果，從垂向來看，煤礦開采對煤層頂板覆巖破壞和影響范圍一般為250m～300m，影響范圍從下到上逐漸變小，影響強(qiáng)度從下到上逐漸變?nèi)?。受到劇烈影響的頂板覆巖厚度約為整體影響范圍的1／3，厚度約為90～120m，基本與裂隙帶發(fā)育高度吻合。物探結(jié)果顯示，高阻異常區(qū)（即裂隙帶）分布有約150～200m厚的次高阻異常區(qū)，該區(qū)域完全位于采空區(qū)上方，從下往上呈現(xiàn)逐漸減小趨勢。分析認(rèn)為該區(qū)域?yàn)榱严稁獠康姆沁B續(xù)裂隙變化區(qū)或裂隙微小變異區(qū)（圖10）。

3．3頂板含水層結(jié)構(gòu)變異厚度的確定

錢鳴高等人研究認(rèn)為關(guān)鍵層位置對于導(dǎo)水裂隙帶高度影響十分明顯。通常認(rèn)為堅(jiān)硬巖層是剛性的，而軟巖具有塑性。如果工作面推進(jìn)長度較大時(shí)，堅(jiān)硬巖層多沿垂直層面方向斷裂；而于軟巖層多數(shù)只發(fā)生塑性變化，不會(huì)產(chǎn)生裂隙，故軟巖頂板不易發(fā)生突水。當(dāng)關(guān)鍵層的懸露距離小于其極限跨度時(shí)，導(dǎo)水裂隙帶不會(huì)向上進(jìn)一步發(fā)展；而軟巖層的下部自由空間高度小于其最大撓度時(shí)，軟巖層能夠保持塑性狀態(tài)不發(fā)生破壞，此時(shí)導(dǎo)水裂隙帶不向上繼續(xù)發(fā)展，即變異含水層高度得以確定，由此我們提出關(guān)鍵隔水層的概念。即當(dāng)某一隔水層滿足公式υwmax≥Δi時(shí)（υwmax覆巖最大撓度；Δi自由空間高度），該隔水層即為關(guān)鍵隔水層，煤層至該隔水層的距離即為變異含水層厚度。以關(guān)鍵隔水層為界，可以劃分為水位波動(dòng)帶和水位驟降帶。水位波動(dòng)帶特征：水位波動(dòng)，水資源未明顯漏失，巖層彎曲；水位驟降帶特征：水位驟降，水資源明顯漏失，巖層發(fā)生冒落、裂隙發(fā)育。

4含水層結(jié)構(gòu)變異滲透性分析

4．1水位波動(dòng)帶含水層滲透性分析

試驗(yàn)結(jié)果顯示，采煤前抽水井ZL－01測得滲透系數(shù)為0．58m／d，采煤過后（CZ－06）的滲透系數(shù)為3．14m／d，是采前的5．41倍；另一組抽水井相距稍遠(yuǎn)，ZL－02井抽水試驗(yàn)測定滲透系數(shù)為0．58m／d，CZ－14井抽水試驗(yàn)測定滲透系數(shù)為4．69m／d，采后的滲透系數(shù)是采前的8．09倍。由此可知，采煤在改變地面形態(tài)的同時(shí)也使得潛水含水層的滲透性增大。采掘工作面推進(jìn)過后使得采空區(qū)含水層滲透性明顯增大現(xiàn)象，且采空區(qū)上方距開采邊界20～70m范圍內(nèi)的永久裂隙區(qū)滲透性最大，其次是采空區(qū)中部裂隙閉合區(qū)，總體而言采動(dòng)過后使得滲透性比采前增大約5～15倍。這對于礦區(qū)潛水循環(huán)將會(huì)產(chǎn)生積極意義（JiangHui，2011）。見表1。

4．2水位驟降帶含水層滲透性分析

采煤后頂板水層結(jié)構(gòu)性分布差異導(dǎo)致了滲透系數(shù)的變異不均衡性，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可將煤層覆巖含水層變異帶劃分為4個(gè)區(qū)，見圖11。①垮落儲(chǔ)水區(qū)：該區(qū)域巖塊大小不一，排列無序，巖塊間縫隙多且寬，連通性好，研究區(qū)內(nèi)一般厚20～30m，在煤壁附近垮落儲(chǔ)水區(qū)發(fā)育較高，采空區(qū)中部垮落儲(chǔ)水區(qū)發(fā)育較低。②裂隙滲透區(qū)：位于垮落帶之上，與垮落帶直接連通，垂向裂隙和層間裂隙發(fā)育，研究區(qū)內(nèi)一般發(fā)育到煤層頂板以上90m，試驗(yàn)時(shí)注水量約為原巖注水量的10～20倍。③裂隙強(qiáng)徑流區(qū)：靠近煤柱部位的裂隙滲透區(qū)兩端是大角度張開裂隙發(fā)育密集區(qū)。從注水試驗(yàn)中可明顯看到這部分區(qū)域發(fā)育上緣距煤層頂板約115m，裂隙強(qiáng)徑流區(qū)的注水量約為原巖注水量的20～100倍，本區(qū)對地下水將會(huì)起到導(dǎo)通作用，是發(fā)育高度范圍內(nèi)的含水層相互連通，水量交換的良好通道。④離層管流區(qū)：離層主要發(fā)育在裂隙帶以上部分巖體中，它數(shù)量不多，順層展布，連通性極好，具有時(shí)效性，隨煤層開采往往經(jīng)歷開裂發(fā)育閉合消失的過程。離層裂隙對地下水的意義主要表現(xiàn)為順層輸水。煤層的開采是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，應(yīng)力場會(huì)隨煤層的開挖而不斷發(fā)展變化，因此動(dòng)覆巖滲透特性也不是一成不變的。當(dāng)工作面推進(jìn)一定距離時(shí)，覆巖被當(dāng)時(shí)的應(yīng)力場改造，此時(shí)的滲透特性適應(yīng)當(dāng)時(shí)應(yīng)力作用下的覆巖結(jié)構(gòu)。隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)，應(yīng)力場發(fā)生了改變，覆巖結(jié)構(gòu)層隨之變化，原有的張開裂隙變?yōu)殚]合，原來的完整覆巖開裂。覆巖的滲透特性隨之而變，原本滲透特性好的張開裂隙變化導(dǎo)水性質(zhì)較差的閉合裂隙，原不透水的原巖轉(zhuǎn)化為導(dǎo)水巖體的一部分。

5煤礦開采區(qū)地下水流場演化特征

5．1伴隨煤層開采地下水動(dòng)態(tài)變化特征

5．1．1水位波動(dòng)帶地下水動(dòng)態(tài)變化特征

根據(jù)野外監(jiān)測結(jié)果，煤層采動(dòng)過程中，潛水位下降與地表沉陷不完全一致，潛水位下降略滯后，采煤影響初期，地表沉降速度較小，沉降緩慢，監(jiān)測井內(nèi)水位未有變化。這是因?yàn)榈叵滤哂刑烊徽{(diào)節(jié)能力，當(dāng)?shù)孛娉两邓俣刃∮谥車畬訉Τ料輩^(qū)補(bǔ)給速度時(shí)，就觀測不到水位變化。在地面沉降的活躍期內(nèi)，觀測井水位變幅速度的趨勢與地面沉降速度的變幅趨勢相同。當(dāng)?shù)孛娉料葸M(jìn)入衰退期，沉降速度明顯放緩，潛水開始恢復(fù)，潛水水位動(dòng)態(tài)曲線與地面沉陷動(dòng)態(tài)曲線開始呈現(xiàn)完全不同的變化趨勢。監(jiān)測200d后，監(jiān)測井水位趨于穩(wěn)定，但是水位沒有恢復(fù)到采煤前位置，這說明含水層雖然受到采煤擾動(dòng)，但是含水層結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變異；水位未恢復(fù)到采煤前位置，分析認(rèn)為采動(dòng)后黃土受到擾動(dòng)與下伏含水層越流增大（圖12）。綜上所述，伴隨采煤活動(dòng)推進(jìn)，地表沉陷盆地逐漸形成，沉陷區(qū)內(nèi)的潛水位出現(xiàn)下降，而沉陷盆地以外潛水位沒有明顯變化，兩者之間形成水力梯度，使得盆地內(nèi)潛水位逐漸恢復(fù)，使得沉陷盆地內(nèi)水位形成了先下降后上升的波動(dòng)現(xiàn)象。

5．1．2水位驟降帶地下水位變化特征

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)工作面距離監(jiān)測井35m左右時(shí)監(jiān)測井中的水位尚未發(fā)生明顯變化，繼續(xù)推進(jìn)水位開始出現(xiàn)明顯的下降，此時(shí)下降幅度較小；當(dāng)工作面推進(jìn)到監(jiān)測井上方時(shí)水位繼續(xù)下降，下降幅度未有發(fā)生明顯變化；當(dāng)工作面推進(jìn)超過監(jiān)測井約24m時(shí)，水位發(fā)生了明顯的變化，水位埋深變?yōu)?37．1m，繼續(xù)推進(jìn)水位發(fā)生了不同程度的驟降。當(dāng)工作面推過44．4m時(shí)，水位降至－147．52m；當(dāng)工作面推過監(jiān)測井50．3m時(shí)，水位降至－150．3m；當(dāng)工作面推過監(jiān)測井57．9m時(shí)，監(jiān)測井水位降至孔底－213m，孔內(nèi)地下水完全漏失。繼續(xù)監(jiān)測到工作面距離監(jiān)測井200m，仍未見到水位（圖13）。從上述水位變化過程來看，采動(dòng)過程上覆巖層變異帶內(nèi)的含水層水位隨工作面的推進(jìn)水位發(fā)生了緩變到驟降到消失的過程，水位的變化實(shí)際上反映了上覆巖層變異過程。水位的緩變過程反映了采動(dòng)過程中上覆巖層裂隙逐漸增大，但是巖層尚未發(fā)生破斷。工作面推進(jìn)到距離監(jiān)測井35m，水位開始發(fā)生緩變，說明采動(dòng)對上覆巖層側(cè)向影響邊界范圍大約35m。工作面推過監(jiān)測井24m，水位發(fā)生了驟降，說明上覆巖層發(fā)生了破斷，同時(shí)由此可以推斷當(dāng)?shù)夭擅褐芷趤韷撼^59m．從水位發(fā)生緩變開始，水資源漏失到礦坑內(nèi)，含水層近于疏干，完全反應(yīng)了采動(dòng)過程中上覆巖層的變異過程，也反應(yīng)了變異帶內(nèi)水位動(dòng)態(tài)特征：緩變—驟降—消失。

5．2覆巖含水層流場影響范圍的確定

通過區(qū)域地下水流場三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)，可以得出煤層開采后地下水水位變化與地下水影響邊界時(shí)空變化的規(guī)律（圖14），直觀的再現(xiàn)了地下水流場的變化情況，其變化規(guī)律主要有以下幾個(gè)方面：①從流場變化顯著性來看，開采區(qū)的上游、下游及兩翼都表現(xiàn)出了隨著開采長度和面積的增長，地下水位和降深變化曲線曲率變化由小變大，最終趨于穩(wěn)定值。②從不同開采模式流場穩(wěn)定后呈現(xiàn)形狀來看，開采工作面中心處都呈現(xiàn)出了“水滴”型，但隨著工作面面積增長會(huì)演變?yōu)椤胺派洹毙?。③長治地區(qū)3號(hào)煤開采區(qū)上游地下水影響邊界最大值為929m，兩翼地下水影響邊界逐漸增大，從929m逐步增長至約1200m。④、煤礦開采覆巖含水層疏干半徑與地下水流向密切相關(guān)，上游影響半徑最小，側(cè)向影響半徑由上至下逐漸增大，下游影響半徑最大。

6礦區(qū)水文地質(zhì)研究發(fā)展方向

6．1深部礦區(qū)水文地質(zhì)研究亟待加強(qiáng)

上世紀(jì)末與本世紀(jì)我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展促進(jìn)了礦產(chǎn)資源的劇烈開發(fā)，開采活動(dòng)大多集中在500m以內(nèi)的淺部，相應(yīng)的地質(zhì)和水文地質(zhì)研究工作也大多集中在500m以淺。近年來，我國淺部礦產(chǎn)資源逐漸枯竭，西部豐富礦產(chǎn)資源受到交通運(yùn)輸和脆弱生態(tài)環(huán)境約束等外部條件限制，加大中、東部礦區(qū)深部和下組煤煤炭資源開發(fā)和生產(chǎn)強(qiáng)度，是滿足我國國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對能源需求的必然選擇。2008年國土資源部了《關(guān)于促進(jìn)深部找礦工作指導(dǎo)意見》，到2020年，發(fā)現(xiàn)一批具有宏觀影響的深部礦床，顯著增加已有礦山接續(xù)資源儲(chǔ)量，明顯延長礦山服務(wù)年限。開展主要成礦區(qū)帶地下500m至2000m的深部資源潛力評價(jià)，重要固體礦產(chǎn)工業(yè)礦體勘查深度推進(jìn)到1500m?？梢灶A(yù)計(jì)，在未來20年我國東部礦區(qū)許多礦井將逐步開采1000～1500m深度的礦產(chǎn)資源。目前，深部水文地質(zhì)研究的滯后已經(jīng)嚴(yán)重制約深部礦產(chǎn)的開發(fā)，急需加強(qiáng)：深部礦區(qū)水文地質(zhì)研究提供相應(yīng)的技術(shù)理論支撐（KangHongpuetal．，2007）。

6．2關(guān)閉礦山水文地質(zhì)研究將逐步興起

我國許多老煤炭基地，在經(jīng)歷30余年的高強(qiáng)度開采后，煤炭資源趨于枯竭，已經(jīng)進(jìn)入閉坑期。礦山開采過程中形成的地下水降落漏斗，其波及范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過礦井邊界，直接改變了區(qū)域的水循環(huán)與水動(dòng)力場；礦井關(guān)閉后，地下水位將快速上升，原有的礦區(qū)地下水運(yùn)動(dòng)、循環(huán)條件和賦存環(huán)境再次遭受破壞，采空區(qū)的水文地質(zhì)條件和水文地球化學(xué)環(huán)境將徹底改變，關(guān)閉礦井將成為重大污染源，不僅采礦活動(dòng)留下的各種污染物進(jìn)入地下水系統(tǒng)，同時(shí)，礦井、采場、含煤地層、相鄰含水層的有害物質(zhì)也將進(jìn)入地下水系統(tǒng)，嚴(yán)重污染和破壞地下水資源。伴隨我國煤炭產(chǎn)業(yè)開展的大規(guī)模資源整合，加之當(dāng)前去產(chǎn)能政策要求，加速了煤礦廢棄過程，廢棄煤礦帶來的地下水環(huán)境問題也將更加突出，成為了老礦區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。關(guān)閉礦山產(chǎn)生的一系列地質(zhì)環(huán)境問題與原生地質(zhì)條件下礦山地質(zhì)環(huán)境問題有較大差異，基本屬于一個(gè)全新的礦山水文地質(zhì)領(lǐng)域，急需開展深入系統(tǒng)的研究為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展解決難題，提供助力（SunXiaohua．2010）。

6．3礦區(qū)水文地質(zhì)與生態(tài)環(huán)境安全交叉是礦區(qū)水文地質(zhì)學(xué)的重要發(fā)展方向之一

從目前國內(nèi)外礦山開發(fā)來看，資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境破環(huán)一對共生矛盾體，礦山開發(fā)無一例外地對礦區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境造成破壞。地下水作為礦區(qū)生態(tài)植被生長的基本要素，其動(dòng)態(tài)變化直接影響著生態(tài)植被的生長，與礦區(qū)生態(tài)環(huán)境安全緊密相關(guān)。研究礦區(qū)地下水與地表植被生態(tài)之間的相互作用過程和機(jī)制，是采前生態(tài)環(huán)境保護(hù)、采后生態(tài)環(huán)境重建的基礎(chǔ)性工作，是礦區(qū)生態(tài)環(huán)境安全保障必然要求，也是礦區(qū)水文地質(zhì)學(xué)的豐富和拓展。

6．4礦山水文地質(zhì)試驗(yàn)技術(shù)方法研究需要引起專家和學(xué)者的重視

我國水文地質(zhì)學(xué)者和相關(guān)技術(shù)人員針對礦山水資源保護(hù)和防治水等問題進(jìn)行了大量的研究，發(fā)表了一系列成果，或多或少都涉及部分礦山水文地質(zhì)現(xiàn)場試驗(yàn)的技術(shù)方法，但缺乏系統(tǒng)闡述和列舉實(shí)例，不夠通俗易懂，反倒是礦山技術(shù)人員由于具體問題倒逼走在了前面，對于礦山水文地質(zhì)物理模擬由于難度大更是較少涉及，礦山水文地質(zhì)數(shù)值模擬由于缺乏大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)支持無法逼真擬合失去了礦山工作人員的信任，讓本應(yīng)占據(jù)重要地位的礦山水文地質(zhì)試驗(yàn)陷入了尷尬的境地。目前的大型水文地質(zhì)模擬試驗(yàn)技術(shù)方法尤其落后，急需相關(guān)學(xué)者投入精力與時(shí)間開展相關(guān)研究。

6．5礦區(qū)水文地質(zhì)相關(guān)技術(shù)設(shè)備研發(fā)前景廣闊

相對于發(fā)達(dá)國家而言，由于起步較晚和政策導(dǎo)向等原因，我國在礦區(qū)水文地質(zhì)技術(shù)設(shè)備方面的研發(fā)差距較大。近年來，國家對高精尖裝備的研發(fā)政策導(dǎo)向越來越明顯，了一系列鼓勵(lì)發(fā)明創(chuàng)新的政策，而日益發(fā)展的礦山水文地質(zhì)問題和安全需求對相關(guān)技術(shù)設(shè)備也提出了更高的要求，可以預(yù)見，未來幾十年將是我國水文地質(zhì)相關(guān)技術(shù)裝備飛速發(fā)展的黃金時(shí)期，值得相關(guān)專業(yè)人才和團(tuán)隊(duì)投入精力，開發(fā)出屬于擁有世界先進(jìn)水平的國產(chǎn)裝備，把我國礦山水文地質(zhì)行業(yè)研發(fā)水平推向世界前列。

6．6全國礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題形成規(guī)律有待開展系統(tǒng)的研究

我國水文地質(zhì)學(xué)者根據(jù)問題性質(zhì)、礦種類型、礦山開發(fā)階段等對我國礦山地質(zhì)環(huán)境問題類型劃分，發(fā)表了一系列成果，但缺乏系統(tǒng)闡述、較為空泛，其提出的防治措施也沒有針對性。我國地域遼闊，各地區(qū)各類型礦山開發(fā)方式、所處的地質(zhì)環(huán)境等因素造就了我國礦山地質(zhì)環(huán)境問題的復(fù)雜性，急需開展深入系統(tǒng)的研究：結(jié)合我國不同地區(qū)、不同時(shí)代、不同類型礦種聚集規(guī)律，①分析不同礦種地質(zhì)環(huán)境問題特點(diǎn)，找出不同礦種之間地質(zhì)環(huán)境問題的差別；②分析各類礦種地質(zhì)環(huán)境問題在區(qū)域上的分布規(guī)律；③針對地質(zhì)環(huán)境問題聚集規(guī)律，提出有針對性的防治措施，編制不同地區(qū)不同類型礦山地質(zhì)環(huán)境防治區(qū)劃。

7討論

（1）本次研究過程中，研究水位驟降帶的滲透性、水位動(dòng)態(tài)和儲(chǔ)水能力時(shí)，仍然沿用傳統(tǒng)水文地質(zhì)學(xué)的原理，實(shí)際上它完全有別與以往的對未被破壞的原始地質(zhì)條件下地下水系統(tǒng)，也有別于由于人類過渡開采而引起的地下水系統(tǒng)改變，需要更新傳統(tǒng)水文地質(zhì)理論，甚至發(fā)現(xiàn)新的水文地質(zhì)理論才能全面闡釋水位驟降帶內(nèi)水文地質(zhì)學(xué)原理。

（2）礦區(qū)水文地質(zhì)監(jiān)測工作亟需加強(qiáng)，目前采動(dòng)過程中水資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測點(diǎn)少，監(jiān)測周期短，尤其采煤后水位驟降帶動(dòng)態(tài)監(jiān)測幾乎空白。加強(qiáng)這項(xiàng)工作有利于準(zhǔn)確研究采動(dòng)過程及采煤結(jié)束后礦區(qū)水資源特征。

（3）項(xiàng)目研發(fā)的區(qū)域地下水流場三維動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)臺(tái)由于技術(shù)和資金等原因，處于初級研發(fā)階段，對復(fù)雜區(qū)域流場及群礦集采區(qū)流場等模擬尚具有一定的困難，需要進(jìn)一步的技術(shù)改造升級和完善，以滿足礦區(qū)水文地質(zhì)科研的現(xiàn)實(shí)需求。

（4）隨著我國礦業(yè)變革和后礦業(yè)時(shí)代的來臨，現(xiàn)行的礦山水文地質(zhì)學(xué)加快發(fā)展以適應(yīng)國家發(fā)展需要時(shí)代的需求，如深部礦山水文地質(zhì)、關(guān)閉礦山水文地質(zhì)、礦山水文地質(zhì)生態(tài)地質(zhì)交叉學(xué)科、水文地質(zhì)行業(yè)高精尖設(shè)備等相關(guān)分支學(xué)科將逐步興起，需要相關(guān)從業(yè)人員和學(xué)生引起足夠的重視。

8結(jié)論

本文從采動(dòng)引起的覆巖移動(dòng)入手，在資料分析的基礎(chǔ)上，采用相似材料模擬、地球物理勘測、現(xiàn)場注（壓）水實(shí)驗(yàn)、野外觀測的方法，研究了采煤引起含水層結(jié)構(gòu)變異及其滲透性變化特征；在此基礎(chǔ)上，研究了采煤引起地下水流場演化特征，從水文地質(zhì)角度出發(fā)將采空區(qū)上覆含水層重新劃分為水位驟降帶和水位波動(dòng)帶，確定了不分層位含水層滲透系數(shù)的分布規(guī)律，掌握了煤礦群采區(qū)地下水流場的演化機(jī)理，為研究煤礦群采區(qū)含水層結(jié)構(gòu)變異后的地下水循環(huán)和水資源重新分布提供技術(shù)支撐，對礦區(qū)未來地下水資源的開采、利用與保護(hù)以及采煤安全和區(qū)域水資源可持續(xù)利用具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。

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篇5

關(guān)鍵詞：水工環(huán);圖件類別;編制方法

cartography of hydrological-engineering-environmental geology maps

dong hua,zhang fa-wang,cheng yan-pei,gao yun

(the institute of hydrogeology and environmental geology,cags,shijiazhuang 050061,china)

abstract:it′s a good means to trace global environmental change,address cross-border regional hydrological-engineering-environmental geology issues and find rules and characteristics of large systems by intercontinental and cross-border mapping with small scales.the study of groundwater resource,geological environment and the harmonious development of human activities for one nation or major economic areas (zones) is also the truth.in order to provide the straightforward hydrological-engineering-environmental geology information with 4-d to the readers, the classification,main contents of hydrological-engineering-environmental geology maps have been elaborated in this paper based on the multi-level,multi-objective,multi-factor characteristics of the maps, which is of great significance in enhancing the integration of major geological survey forms to better meet the needs of the community.

key words: hydrological-engineering-environmental geology；map classifications;cartography

水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)（簡稱：水工環(huán)）系列圖件，是該領(lǐng)域研究成果的重要表現(xiàn)形式，其服務(wù)領(lǐng)域十分廣泛，是一個(gè)龐大的多目標(biāo)、多層次、多因素疊置的多維研究體系。高俊院士把地圖定義為：地圖是用符號(hào)表示的地面的概化了的圖形，它必須經(jīng)過數(shù)學(xué)變換來建立在平面上。地圖作為人們認(rèn)識(shí)和研究客觀存在的結(jié)果，可以反映各種自然、社會(huì)現(xiàn)象的空間分布，也當(dāng)作人們認(rèn)識(shí)和研究客觀存在的工具，去獲得新知識(shí)［1］。地圖不僅是地學(xué)、生物和環(huán)境科學(xué)等區(qū)域性學(xué)科調(diào)查研究的成果的重要表現(xiàn)形式，而且是各學(xué)科、各部門總結(jié)規(guī)律、分析評價(jià)、預(yù)測預(yù)報(bào)、區(qū)劃規(guī)劃和決策管理的重要手段［2］。地圖表達(dá)的時(shí)空跨度大，既有全球性、區(qū)域性和局部性層次區(qū)別，也有古地史與現(xiàn)代時(shí)域上的差異；從服務(wù)對象上又可分為科普性、管理與規(guī)劃性和應(yīng)用性；圖件有大、中、小比例尺的區(qū)分，其表現(xiàn)形式上，既有紙介質(zhì)的平面圖、剖面圖、統(tǒng)計(jì)圖，又有電子數(shù)字圖、可視化圖等種類繁多。由于水工環(huán)圖件種類繁雜，服務(wù)層次有別、對象不同，編圖內(nèi)容和表現(xiàn)形式也不同。地圖學(xué)專家廖克指出：地圖學(xué)是一門技術(shù)性較強(qiáng)的學(xué)科，容易忽視理論的研究與探索。地圖學(xué)的理論與方法往往來源于地圖編制實(shí)踐，但必須從大量的地圖編制實(shí)踐中，將所積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過系統(tǒng)總結(jié)和概括提煉，形成一定的原則和規(guī)則，又用其指導(dǎo)地圖編制實(shí)踐［3］。因此，有必要探討水工環(huán)圖件的類別劃分、編圖主題與內(nèi)容，圖層要素的邏輯關(guān)系，文字報(bào)告與附圖、插圖以及圖件與說明書的匹配關(guān)系。闡述大區(qū)域、大尺度與大系統(tǒng)小比例尺水工環(huán)系列圖的編制的意義，提升重大地質(zhì)調(diào)查成果的集成表現(xiàn)形式，對于國家的宏觀決策、不同行業(yè)的需求和促進(jìn)學(xué)科發(fā)展是十分必要。

1 水工環(huán)圖件的類別劃分

按地圖內(nèi)容可分為普通地圖和專題地圖兩大類，前者又分為地形圖和普通地理圖。后者分為自然地圖和社會(huì)經(jīng)濟(jì)地圖（人文地圖），必要時(shí)還可分出介于上述二者之間的環(huán)境地圖。環(huán)境地圖包括環(huán)境污染與環(huán)境保護(hù)、自然災(zāi)害、疾病與醫(yī)療地理等部門專題地圖。水工環(huán)圖件在地圖大類中屬于專題地圖。由于水工環(huán)工作在社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展與環(huán)境的和諧關(guān)系中非常重要，隨著水工環(huán)研究工作的不斷深入，各學(xué)科間交叉滲透，對水工環(huán)圖件用途和內(nèi)容提出多方面要求，成果圖件名目在增多，水平要求更高，服務(wù)的領(lǐng)域也在擴(kuò)展，長期以來，缺乏系統(tǒng)分類，編者感到迷茫與困惑，用圖者來至于不同方面存在認(rèn)知上的差異。因而，圖件類別的劃分對編圖選題與應(yīng)用效果都會(huì)有幫助。

1.1 分類原則

水工環(huán)圖件的科學(xué)性，是以圖形表征水工環(huán)學(xué)科內(nèi)涵與外延，學(xué)科間的交叉滲透，創(chuàng)新與發(fā)展；其實(shí)用性主要是針對用戶的需求而言，按服務(wù)對象，讀者層次給予區(qū)別，提出下列分類原則。

①科學(xué)性與實(shí)用性目標(biāo)明確的原則。

②基礎(chǔ)性與專題性有別的原則。

③用途與內(nèi)容一致系統(tǒng)分明的原則。

④圖面層次有序邏輯性強(qiáng)的原則。

1.2 水工環(huán)圖件的類別劃分

面對大量的水工環(huán)圖件，按照上述分類原則、編圖內(nèi)容和服務(wù)性質(zhì)與層次，做出如下5種分類。

①基礎(chǔ)性圖件。是以傳統(tǒng)地學(xué)為基礎(chǔ)，編制的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)基本內(nèi)容為主的圖件，闡述各自主題條件類型，分布規(guī)律及主要特征，包括：巖相古地理圖、第四紀(jì)地質(zhì)地貌圖、巖土體類型圖、可溶巖類型圖、水文地質(zhì)圖、工程地質(zhì)圖、環(huán)境地質(zhì)圖、巖溶環(huán)境地質(zhì)圖［4-7］…等。

②專題性圖件。是強(qiáng)調(diào)突出與深入地反映某種或多種要素和現(xiàn)象，以專門性水工環(huán)研究為出發(fā)點(diǎn)，體現(xiàn)水工環(huán)調(diào)查評價(jià)結(jié)果為主，選題具有一定的獨(dú)立性，更注重于資源與功能的針對性，在應(yīng)用方面更側(cè)重于工程開發(fā)、建設(shè)與區(qū)劃的專項(xiàng)論證，具有一定參考價(jià)值，主要有：地下水資源圖、地下水富水程度圖、水文地質(zhì)參數(shù)分區(qū)圖、地下水供水適宜性圖、地下水等水位線及埋深分區(qū)圖、地下水開發(fā)利用程度圖、地下水潛力圖、地下水應(yīng)急供水水源地、土壤包氣帶埋深分區(qū)圖、地下含水系統(tǒng)調(diào)蓄能力圖、地下水水質(zhì)評價(jià)圖、水文地球化學(xué)圖、地下水化學(xué)類型圖、地?zé)豳Y源圖、熱礦水分布圖，工程地質(zhì)分區(qū)圖，巖土體結(jié)構(gòu)圖、地下空間資源開發(fā)及保護(hù)圖、建筑地基地質(zhì)環(huán)境適宜性圖、建材資源圖、特殊類土分布圖、礦山環(huán)境地質(zhì)圖，地質(zhì)旅游景觀資源圖［4-8］…等。

③特殊性（問題）圖件。是指與人類工程活動(dòng)有關(guān)的環(huán)境地質(zhì)負(fù)面效應(yīng)的圖件,具有警示作用，具體反映地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境地質(zhì)問題等的分布、成因、發(fā)育發(fā)生規(guī)律及其評價(jià)，預(yù)警與防治措施等方面的內(nèi)容。主要包括：地下水誘發(fā)危害圖、土壤與地下水污染圖、土地荒漠化圖、土壤鹽漬化圖、地下咸水分布圖、原生特殊化學(xué)元素（氟、碘、鐵錳、砷、酚、氰、鉻、亞硝酸鹽、氡等）分布圖，地質(zhì)災(zāi)害（崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、海水入侵等）易發(fā)性分區(qū)圖、地質(zhì)災(zāi)害分布圖［7］…等。

④資源與環(huán)境安全保障性圖件。評估反映地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣、資源數(shù)量多少，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的保障程度，為國土規(guī)劃與整治、生態(tài)建設(shè)、功能區(qū)劃、區(qū)位經(jīng)濟(jì)發(fā)展功能定位提供決策依據(jù)。包括：地下水保障程度圖、地下水合理開發(fā)利用圖、地下水防污性能圖、地下水供水安全保障圖、地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性圖、地質(zhì)災(zāi)害評估圖、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測預(yù)報(bào)圖、土地利用地質(zhì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測圖、地質(zhì)旅游景觀資源開發(fā)與保護(hù)圖、地質(zhì)環(huán)境功能區(qū)劃圖…等。

⑤政府宏觀決策性圖。是為國家和各級政府及行業(yè)部門服務(wù)的圖件,大致包括：國土規(guī)劃與地質(zhì)環(huán)境和諧建議圖、地下水合理開發(fā)利用與保護(hù)建議圖、資源開發(fā)利用與環(huán)境恢復(fù)建議圖、經(jīng)濟(jì)區(qū)（帶）與地質(zhì)環(huán)境功能和諧建議圖、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與地質(zhì)環(huán)境管理建議圖、環(huán)境地質(zhì)遠(yuǎn)景工作建議圖、水工環(huán)（階段）工作部署圖［11］…等。2 編圖主題與內(nèi)容及圖層要素的關(guān)系

根據(jù)上述水工環(huán)圖件的類別，傳統(tǒng)的基礎(chǔ)性圖件編圖主題明確，表示內(nèi)容及方法規(guī)范；而專題性、特殊性圖件選題存在多元化問題，應(yīng)該以問題為導(dǎo)向，需求為目標(biāo)，表達(dá)內(nèi)容廣泛形式多樣；資源與環(huán)境安全保障性圖和政府宏觀決策性圖，是在專題性圖件基礎(chǔ)上，經(jīng)過對問題的歸納分析綜合概括，提升到為更高層次服務(wù)為目的，要具有前瞻性。針對專題性、特殊性圖件及其編圖主題與內(nèi)容及圖層要素的關(guān)系，作出以下分析與探討，以便提高用圖效果。2.1 選題方法

水工環(huán)系列圖的選題應(yīng)本著問題為導(dǎo)向，目的優(yōu)先，服務(wù)對象層次有別，即：找準(zhǔn)問題、科學(xué)評價(jià)、用戶對口、警示未來、保障持續(xù)為選題原則。編制水工環(huán)系列圖是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),它包容了不同內(nèi)容、不同功能、不同設(shè)計(jì)階段、不同部門所需要的水工環(huán)資料、評價(jià)結(jié)論和決策建議圖件,其數(shù)量多少和選擇的圖件種類完全取決于實(shí)際需要,原則上以能回答和解決規(guī)劃和設(shè)計(jì)方面提出的問題為準(zhǔn)。其編圖選題內(nèi)容也不盡一致，有圍繞全球水循環(huán)與地下水形成與演化為目的，研究水-巖相互作用、水文地球化學(xué)特征、地下水環(huán)境演化…等；有圍繞地下水資源及其開發(fā)利用與保護(hù)為目的，研究地下水合理開發(fā)利用、地下水防污性能、人類活動(dòng)對地下水的污染、地下水誘發(fā)危害…等；還有圍繞國家和地方各類工程建設(shè)，開展巖土工程地質(zhì)適宜性評價(jià)，地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)，地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測，地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測預(yù)報(bào)…等。

2.2 編圖主題與內(nèi)容

水工環(huán)系列圖是由系統(tǒng)的專業(yè)數(shù)據(jù)資料，通過水工環(huán)專業(yè)內(nèi)容與測繪信息、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換與連接，基于各類空間數(shù)據(jù)的地圖編輯，來豐富其內(nèi)涵與外延，拓展系統(tǒng)功能和圖面表現(xiàn)形式，反映出資料數(shù)據(jù)化，平臺(tái)多元化，形式多樣化，從中提取命題所涵蓋的各層次的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)主題突出，內(nèi)容鮮明的圖件，才會(huì)有所創(chuàng)新。例如:地下水環(huán)境系列圖，大致可以歸納為:地下水的環(huán)境優(yōu)劣、質(zhì)量的好壞與利用適宜程度評價(jià),地下水環(huán)境與人類活動(dòng)相互作用引發(fā)的負(fù)面效應(yīng),地下水環(huán)境時(shí)空演變等綜合研究結(jié)論。不同編圖主題目標(biāo)可以編制出不同內(nèi)容、尺度和形式的地下水環(huán)境圖件，往往出現(xiàn)主題與內(nèi)容不符，容易混淆不清，僅就一下幾種圖作出簡要提示，如：地下水化學(xué)環(huán)境圖，是在不同的水文地球化學(xué)作用條件下，所形成的水化學(xué)類型及其水中化學(xué)組分總量空間分布特征和規(guī)律；地下水水質(zhì)圖，是以《飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》或《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》評價(jià)出地下水質(zhì)量級別，衡量水的質(zhì)量優(yōu)劣；地下水污染圖，是水質(zhì)現(xiàn)狀與背景值比較，評價(jià)地下水遭受污染的程度，與地下水水質(zhì)圖概念是有嚴(yán)格區(qū)別的。地下水防污性能（脆弱性）圖，所強(qiáng)調(diào)的應(yīng)該是淺表層巖性的阻隔污染物質(zhì)進(jìn)入含水層的能力，還有地下水的自凈能力為主要內(nèi)容；地下水供水質(zhì)量適宜性圖，則是參照我國不同供水目的所對應(yīng)對的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從適宜性與安全性及利用方式作出評價(jià)。

2.3 圖面形式與圖層要素的關(guān)系

水工環(huán)專題圖件必須在明確主題及專題內(nèi)容的前提下，以專題內(nèi)容提取成圖信息，了解用圖者的需求，研究不同層次讀者對圖的理解和接受程度與視覺效果，經(jīng)過歸納整理轉(zhuǎn)化成圖形語言，設(shè)計(jì)圖例系統(tǒng)，確定圖層要素主次關(guān)系，圖層屬性與圖面表達(dá)形式在邏輯關(guān)系上要一致，并且有系統(tǒng)完整的數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)支撐，才能滿足不同層次用圖者的需求，圖面內(nèi)容既簡捷、易讀、易懂、感染力強(qiáng)，又有屬性明晰和數(shù)字內(nèi)涵豐富的數(shù)據(jù)庫支撐系統(tǒng)，更便于信息的提取，重組生成新的圖件，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理的效果。

3 小比例尺水工環(huán)系列圖編制展望

3.1 洲際與跨界水工環(huán)系列圖編制

李廷棟院士在歸納國際地質(zhì)編圖特點(diǎn)和發(fā)展趨勢時(shí)指出:一是由專業(yè)性圖件向?qū)嵱眯詧D件發(fā)展；二是由單一地質(zhì)類圖件向多學(xué)科系列圖件發(fā)展；三是由地區(qū)性、國家級圖件向洲際及全球性圖件發(fā)展［8］。

自20世紀(jì)90年代開始,隨著世界對全球變化所指的環(huán)境問題的日益關(guān)注，當(dāng)前生態(tài)環(huán)境的惡化也達(dá)到了前所未有的程度，土地荒漠化、生態(tài)環(huán)境惡化與災(zāi)害事件頻發(fā)的記錄，水資源嚴(yán)重短缺。亞洲存在許多重大地質(zhì)環(huán)境問題，急需開展洲際地質(zhì)環(huán)境問題研究，編制地質(zhì)環(huán)境系列圖件，如：周邊國家水資源開發(fā)造成咸海嚴(yán)重萎縮，中東為水而戰(zhàn)；水污染事件頻發(fā)，引起各國普遍關(guān)注，水、土污染導(dǎo)致生物多樣性的減少等不和諧現(xiàn)象，已經(jīng)構(gòu)成人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)重障礙，需要從地質(zhì)環(huán)境功能做出科學(xué)判斷；研究氣候變化對亞洲地下水資源及其環(huán)境影響；周邊國家人類工程活動(dòng)礦業(yè)開發(fā)的環(huán)境地質(zhì)問題；跨界水資源開發(fā)的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，需要作出戰(zhàn)略性對策研究。因此，探索水工環(huán)學(xué)科新的學(xué)科增長點(diǎn)和結(jié)合點(diǎn)，拓寬研究領(lǐng)域，編制多維的現(xiàn)代水工環(huán)系列圖,都存在跨界綜合編圖的問題。即：從地域上有全球、洲際、國際跨境流域、國家、地區(qū)、大流域、城市群到經(jīng)濟(jì)功能區(qū)…等的跨界；從構(gòu)造地貌，地質(zhì)結(jié)構(gòu)而言，又存在不同地層單元，乃至地下含水層的跨界；時(shí)間系列上又有地質(zhì)時(shí)期、古代、現(xiàn)代的跨界等。同時(shí)，還有學(xué)科之間跨界的橫斷科學(xué)。

跨邊界含水層作為全球地下水資源中的重要部分，自20世紀(jì)末提出以后，國際水文地質(zhì)界開始重視和研究［10］。國際跨邊界含水層資源管理計(jì)劃（isarm）在執(zhí)行計(jì)劃的5年中，將跨界含水層的研究歸納為5個(gè)最值得關(guān)注的領(lǐng)域，包括自然科學(xué)—水文地質(zhì)學(xué)、法律、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、制度和環(huán)境5個(gè)方面［3］。韓再生教授在跨界含水層研究中指出:自然科學(xué)—水文地質(zhì)學(xué)方面的研究內(nèi)容包括:跨界含水層的特征，水文地質(zhì)參數(shù)的空間分布和與地下水水力學(xué)相關(guān)的問題［10］。因此，相應(yīng)的跨界含水層編圖問題就值得研究，這類圖件主題明確，涉及領(lǐng)域與服務(wù)對象廣范，需要兼顧社會(huì)屬性，應(yīng)編制跨界含水層分布圖、跨界地下水資源圖，跨界水環(huán)境安全保障圖，跨界水資源開發(fā)利用建議圖等系列圖等［12］。

3.2 展望水工環(huán)系列圖的編制

展望水工環(huán)系列圖的編制歸納為以下3個(gè)方面趨勢。

①水工環(huán)系列圖件不同于文字報(bào)告，是提升重大地質(zhì)調(diào)查成果集成的重要表現(xiàn)形式，簡捷明了，概括地反映水工環(huán)時(shí)空特征規(guī)律，是評價(jià)影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展基本問題狀況的重要依據(jù)，是制定國土總體規(guī)劃的必不可少的參考資料，開展洲際與跨界水工環(huán)系列圖編制,具有很好的現(xiàn)時(shí)和深遠(yuǎn)意義。

②水工環(huán)系列圖件服務(wù)領(lǐng)域擴(kuò)展，表現(xiàn)形式多樣，隨著信息時(shí)代的迅猛發(fā)展，編圖信息多元化，為數(shù)字編圖開辟出新河，對于科學(xué)利用地質(zhì)資源、減輕和防治地質(zhì)災(zāi)害、保護(hù)環(huán)境、警示人們合理利用與保護(hù)資源,反演過去，科學(xué)預(yù)測未來，編圖研究領(lǐng)域與應(yīng)用服務(wù)前景非常廣闊。

③信息傳輸媒介不僅僅局限于平面二維紙介質(zhì)圖，基于計(jì)算機(jī)gis系統(tǒng)，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量大，信息查詢檢索、復(fù)雜的量算和空間分析、多為可視化、地圖制圖等更加精準(zhǔn)便捷。多維電子圖形圖像技術(shù)更顯示出更強(qiáng)的優(yōu)勢，動(dòng)漫可視化發(fā)展趨勢明顯，吸引公眾科普意識(shí)的視覺。

參考文獻(xiàn):

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[關(guān)鍵詞]GIS水文地質(zhì)信息系統(tǒng)C#

中圖分類號(hào):TP7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)1210089-01

一、前言

水文地質(zhì)學(xué)研究地下水在周圍環(huán)境(巖石圈、大氣圈、生物圈)以及人類活動(dòng)影響下,數(shù)量和質(zhì)量在空間上的變化規(guī)律,并運(yùn)用這一規(guī)律有效地利用地下水和調(diào)節(jié)控制地下水以興利弊害[1]。地下水的水位變化和水質(zhì)變化直接影響到居民生活用水,及建筑設(shè)施的穩(wěn)定性。因此,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的監(jiān)測地下水的變化成為工作中的重點(diǎn)。水文地質(zhì)信息的獲取主要靠鉆孔來獲得,所獲得的信息通常以文字的形式、圖表的形式和卡片的形式存儲(chǔ)起來,而未被充分利用。這樣不僅占用了大量的空間來存放,而且為以后的資料查詢和更新帶來困難。

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,簡稱GIS)作為信息科學(xué)與空間科學(xué)的交叉性學(xué)科,以計(jì)算機(jī)軟件、硬件為平臺(tái),以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),支持空間數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、管理、檢索、分析和輸出,為以后的工程規(guī)劃和工程施工提供了決策支持[2]。GIS技術(shù)具有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理和屬性數(shù)據(jù)管理,被應(yīng)用到各種領(lǐng)域,并得到了快速的發(fā)展,但在水文地質(zhì)上的應(yīng)用發(fā)展緩慢。GIS技術(shù)可以使水文地質(zhì)數(shù)據(jù)的管理更加科學(xué)化、規(guī)范化和系統(tǒng)化,實(shí)現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。地下水環(huán)境的復(fù)雜性使得一般的GIS軟件不能滿足水文地質(zhì)專業(yè)分析與應(yīng)用的需求[3]。因此,開發(fā)基于GIS的水文地質(zhì)空間分析模型已經(jīng)成為水文地質(zhì)工作的重要任務(wù)。

基于水文地質(zhì)的實(shí)際應(yīng)用,開發(fā)水文地質(zhì)空間管理系統(tǒng),構(gòu)建水文地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫,建立水文地質(zhì)的數(shù)據(jù)模擬模型、分析模型,更加形象和直觀的表達(dá)出地下水的狀態(tài)變化,為地下水的分析和評價(jià)提供決策。

二、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

(一)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

“水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)復(fù)雜且數(shù)據(jù)量大,根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并結(jié)合實(shí)際工作的要求,確定系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則:

1.實(shí)用性:系統(tǒng)能夠滿足用戶的應(yīng)用需求,易于管理和維護(hù),提高工作效率。

2.先進(jìn)性:盡可能采用先進(jìn)的技術(shù)、方法、設(shè)備等,提高系統(tǒng)的技術(shù)水平。

3.安全可靠性:作為一個(gè)大規(guī)模的、關(guān)鍵性信息系統(tǒng)應(yīng)用,安全可靠性至關(guān)重要。

4.開放與共享性:系統(tǒng)具有良好的開放性,可以支持符合國際標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)接口,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的兼容與互通。同時(shí)可以將已有的各種格式轉(zhuǎn)換為目前的數(shù)據(jù)格式,保護(hù)已存在的資源。

5.可擴(kuò)展性和靈活性:在計(jì)算機(jī)技術(shù)日益成熟和完善的今天,任何一個(gè)系統(tǒng)都不是孤立存在的。在設(shè)計(jì)和規(guī)劃系統(tǒng)之初,應(yīng)從宏觀、全局、長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來統(tǒng)籌考慮。同時(shí)注重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整性與技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化,易于進(jìn)行大范圍推廣。

(二)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

信息系統(tǒng)的開發(fā)方法很多,常用的比較典型的開發(fā)方法有:結(jié)構(gòu)化生命周期法(SDLC)、快速原型法(PROTOTYPE)、面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法(OO)及計(jì)算機(jī)輔助軟件工程(CASE)[4]。將采用面向?qū)ο蟮姆椒▽ο到y(tǒng)進(jìn)行開發(fā),結(jié)合GIS本身的特點(diǎn),系統(tǒng)的開發(fā)實(shí)施包括系統(tǒng)的可行性研究、現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)查、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施和維護(hù)與評價(jià)等。具體的開發(fā)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程

(三)系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)與工具

系統(tǒng)主要采用以下開發(fā)平臺(tái)和工具:

1.數(shù)據(jù)庫平臺(tái)采用Oracle;

2.系統(tǒng)中有大量的圖形數(shù)據(jù),故采用ArcSDE9.2空間數(shù)據(jù)庫引擎將圖形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Oracle中;

3.采用C# +ArcGIS9.2 ArcObjects開發(fā)地質(zhì)圖形編輯系統(tǒng);

4.采用C#.NET作為開發(fā)語言。

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

(一)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

水文地質(zhì)信息系統(tǒng)是以GIS技術(shù)為支持,以水文地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)對水文地質(zhì)空間信息的采集、存儲(chǔ)、管理、更新、合成、查詢、分析與評價(jià)、可視化表達(dá)等功能的空間信息系統(tǒng)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括圖形管理、數(shù)據(jù)庫管理、空間分析和決策與評價(jià)四個(gè)大系統(tǒng)和與其相應(yīng)的子系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能如圖2所示。

圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

(二)系統(tǒng)功能分析

1.圖形管理功能。系統(tǒng)具備的圖形管理功能,主要包括圖形的輸入、輸出、查看(放大、縮小、漫游)及圖層的刪除等基本功能,還具備制作專題圖的專業(yè)功能,如插入文字說明、圖例、指北針及地圖方格網(wǎng)等,并且可以進(jìn)行邊界線、陰影及圖形邊框的設(shè)置。由于圖形的格式多種,因此,系統(tǒng)支持不同圖形數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換,同時(shí)兼容多種圖形數(shù)據(jù)文件,如Arcview SHP文件,ArcInfo Coverage文件,CAD文件等。

2.數(shù)據(jù)庫管理功能。數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理的最高層次。水文地質(zhì)數(shù)據(jù)庫區(qū)域內(nèi)一定水文地質(zhì)及其相關(guān)特征以一定的方式組織存儲(chǔ)起來的相關(guān)空間數(shù)據(jù)的集合。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的管理功能主要包括水文地質(zhì)圖、地形圖的管理和屬性數(shù)據(jù)的管理。屬性數(shù)據(jù)的管理主要包括空間數(shù)據(jù)的賦值和描述等。數(shù)據(jù)庫的管理功能將實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的鏈接,使得空間數(shù)據(jù)更加直觀易懂。

3.空間分析功能?？臻g分析功能是GIS的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域,它主要功能是研究各地理要素之間的空間關(guān)系,它是GIS區(qū)別其他的系統(tǒng)的一個(gè)重要標(biāo)志。它的主要操作包括緩沖區(qū)分析、疊加分析、拓?fù)浞治龊途W(wǎng)絡(luò)分析[5]。

4.水文地質(zhì)決策與評價(jià)功能。系統(tǒng)包含了空間統(tǒng)計(jì)模型、地下水量計(jì)算與評價(jià)模型、地下水流數(shù)值模擬模型、水質(zhì)與地質(zhì)生態(tài)環(huán)境綜合評價(jià)與分析模型等四大類模型。通過這四種模型來模擬地下水的運(yùn)動(dòng)及水質(zhì)的變化,從而為更合理的開發(fā)利用水資源和工程建設(shè)提供輔助決策支持。

四、結(jié)束語

GIS作為一門科學(xué)和技術(shù),并且能更直觀的和詳細(xì)的顯示空間信息,為水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展帶來帶來新的動(dòng)力。系統(tǒng)在很大程度上改善了水文地質(zhì)數(shù)據(jù)的管理,但在地層的三維顯示和虛擬環(huán)境模擬方面有待于以后的深入學(xué)習(xí)和研究。

參考文獻(xiàn):

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篇7

（1）一定的研究生規(guī)模和良好的結(jié)構(gòu)比例。盡管學(xué)校有很多困難，特別是空間困難，但是，研究生規(guī)模不僅不能縮小，而且應(yīng)該盡一切可能適當(dāng)擴(kuò)大，特別是要擴(kuò)大博士生、免推研究生和學(xué)術(shù)型碩士生規(guī)模與比例。博士生、免推研究生和學(xué)術(shù)型碩士生不僅能產(chǎn)出大量SCI論文，而且是科學(xué)研究的重要力量。（2）全國百篇優(yōu)秀博士論文和北京市優(yōu)秀博士學(xué)位論文的數(shù)量。全國百篇優(yōu)秀博士論文是衡量研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要標(biāo)志。北京市優(yōu)秀博士學(xué)位論文評選雖然起步較晚，但是程序規(guī)范，要求標(biāo)準(zhǔn)高，競爭激烈，是全國百篇優(yōu)秀博士論文的預(yù)選賽。作為從研究生教育起家、以培養(yǎng)研究生為重要特色的中國地質(zhì)大學(xué)（北京）必須長期不懈地重視百篇優(yōu)秀博士論文和北京市優(yōu)秀博士學(xué)位論文的產(chǎn)出，這既是研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要標(biāo)志，也是培養(yǎng)“杰出青年基金”獲得者的前奏。（3）SCI論文的數(shù)量與質(zhì)量（影響因子和引用率）。盡管對SCI論文有不同的看法，但是中國地質(zhì)大學(xué)（北京）現(xiàn)在依然沒有超越SCI階段。為了提高學(xué)校的核心競爭力，必須下大力氣重視SCI論文的數(shù)量和質(zhì)量。當(dāng)每個(gè)研究生都可以發(fā)表高水平的SCI論文時(shí)，我們才有資格討論SCI論文是否重要。SCI論文目前依然是人才培養(yǎng)、學(xué)科建設(shè)、研究團(tuán)隊(duì)建設(shè)、科研成果評獎(jiǎng)的重要基礎(chǔ)。中國地質(zhì)大學(xué)（北京）不能再走僅重視SCI論文數(shù)量的老路，而要更加重視SCI的質(zhì)量，催生高影響因子SCI論文的產(chǎn)出，才能后來居上，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。（4）發(fā)明專利數(shù)量與轉(zhuǎn)化率。中國地質(zhì)大學(xué)（北京）有一定數(shù)量的工科研究生，除了鼓勵(lì)研究生產(chǎn)出高水平的SCI論文外，還應(yīng)鼓勵(lì)研究生多獲得國家發(fā)明專利，特別是具有廣闊市場前景、易于轉(zhuǎn)化的發(fā)明專利。（5）國際化程度與水平。研究生教育的國際化不僅有利于提高研究生的培養(yǎng)質(zhì)量和國際化視野，而且為擴(kuò)大學(xué)校影響提供了重要平臺(tái)，也會(huì)大大促進(jìn)學(xué)?？蒲兴缴吓_(tái)階。中國地質(zhì)大學(xué)（北京）要實(shí)現(xiàn)地球科學(xué)領(lǐng)域世界一流大學(xué)的長遠(yuǎn)辦學(xué)目標(biāo)，提高研究生培養(yǎng)的國際化程度和國際化水平是必由之路。

研究生培養(yǎng)面臨的挑戰(zhàn)

遙想當(dāng)年，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）在地學(xué)研究生培養(yǎng)方面獨(dú)領(lǐng)，成為中國地質(zhì)教育戰(zhàn)線一道亮麗的風(fēng)景。近年來雖然學(xué)校發(fā)展很快，但研究生培養(yǎng)出現(xiàn)了新的困難，面臨著新的挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面。（1）師資力量有限，每個(gè)教師帶的研究生偏多。學(xué)?，F(xiàn)有專任教師866人，其中具有正高級職稱教師191人，副高級職稱269人。2012年學(xué)校實(shí)際報(bào)到碩士研究生1743人，博士研究生377人。如果這些研究生全部由學(xué)校的教師來指導(dǎo)，具有正高級職稱教師平均每人指導(dǎo)2名博士研究生，具有正、副高級職稱的教師平均每人指導(dǎo)3.8名碩士研究生。按研究生學(xué)習(xí)時(shí)間為3年計(jì)算，每個(gè)具有正高級職稱教師平均指導(dǎo)6名博士研究生和11.4名碩士研究生。相對于師資力量來說，我校研究生規(guī)模偏大，每個(gè)教師指導(dǎo)的研究生太多，特別是傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科每個(gè)教師帶的研究生太多，負(fù)擔(dān)太重，壓力過大，疲于奔命，不僅影響了指導(dǎo)教師的身心健康，影響了研究生培養(yǎng)質(zhì)量的進(jìn)一步提高，也使學(xué)校一些管理政策失靈。（2）研究生的生源質(zhì)量有待改善，非地質(zhì)專業(yè)的研究生偏多。研究生報(bào)考有一個(gè)就高不就低的基本規(guī)律，即學(xué)生要么選擇自己的學(xué)校，要么選擇比自己學(xué)校聲望高的教學(xué)或研究單位，很少有學(xué)生選擇比自己學(xué)校聲望低的教學(xué)或研究單位讀研究生。30多年前，由于各種原因，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）是地學(xué)研究生的首選之地，不光長春地質(zhì)學(xué)院、成都地質(zhì)學(xué)院、河北地質(zhì)學(xué)院、西安地質(zhì)學(xué)院的學(xué)生青睞中國地質(zhì)大學(xué)（北京），而且北京大學(xué)、南京大學(xué)、浙江大學(xué)、中山大學(xué)的學(xué)生也紛紛加盟。加上當(dāng)時(shí)招生人數(shù)很少，招生優(yōu)中選優(yōu)，生源很好。經(jīng)過30年的發(fā)展，學(xué)生報(bào)考研究生對學(xué)校的選擇范圍越來越大，研究生報(bào)考就高不就低的現(xiàn)象越來越明顯。近幾年中國地質(zhì)大學(xué)（北京）的研究生中幾乎見不到北京大學(xué)、南京大學(xué)、西北大學(xué)、浙江大學(xué)和中山大學(xué)的畢業(yè)生。另一方面，由于就業(yè)的導(dǎo)向作用，近年我校傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科研究生生源比例明顯下降，跨專業(yè)研究生比例明顯提高，非優(yōu)勢專業(yè)研究生比例增長過猛，導(dǎo)致研究生培養(yǎng)效率下降?？鐚I(yè)研究生的成才率太低，對學(xué)校核心競爭力的貢獻(xiàn)率不高，非傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科研究生對學(xué)校核心競爭力的貢獻(xiàn)率也不高。（3）培養(yǎng)環(huán)節(jié)需要進(jìn)一步改善。目前中國地質(zhì)大學(xué)（北京）研究生培養(yǎng)在課程教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和科研成果產(chǎn)出與轉(zhuǎn)化等方面管理都比較粗放，體現(xiàn)學(xué)校的意志不夠，需要進(jìn)一步改善。（4）研究生學(xué)習(xí)研究長期與科研儀器脫鉤，導(dǎo)致動(dòng)手能力不強(qiáng)，發(fā)展后勁不足。這個(gè)問題其實(shí)也可以歸結(jié)到研究生培養(yǎng)環(huán)節(jié)中。之所以將這個(gè)問題單獨(dú)拿出來，是因?yàn)檫@個(gè)問題太突出了。留學(xué)生的實(shí)踐表明，中國人對書本知識(shí)的學(xué)習(xí)能力絕不比外國人差，直到碩士階段都不明顯輸給外國人，但在博士階段實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手能力普遍不高。這與我們的研究生學(xué)習(xí)研究長期與科研儀器脫鉤不無關(guān)系。（5）鼓勵(lì)創(chuàng)新型、拔尖型人才脫穎而出的政策體系不夠完善，一些政策執(zhí)行不到位，大鍋飯現(xiàn)象盛行，耗費(fèi)了學(xué)校大量優(yōu)質(zhì)資源，影響了拔尖人才的培養(yǎng)和標(biāo)志性成果的產(chǎn)出。（6）國際化程度與國際化水平不高，主體限于國內(nèi)辦學(xué)，雖有一定的國際交流，但規(guī)模不大，水平也有限。（7）研究生管理多為按部就班的服務(wù)，創(chuàng)新不多，特別是對全局具有帶動(dòng)作用的創(chuàng)新不多。

研究生培養(yǎng)的出路

篇8

關(guān)鍵詞：工程；地質(zhì)勘察階段；地質(zhì)體；測試方法

中圖分類號(hào)： E271 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

工程地質(zhì)學(xué)有著較長的發(fā)展歷史，隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及施工技術(shù)的進(jìn)步，施工地的地質(zhì)情況也變得較為復(fù)雜，施工前的勘察工作變得更為重要。針對不同工程環(huán)境下的地質(zhì)條件，勘察階段的名稱或者內(nèi)容等會(huì)存在一定的差異，但是在勘察階段地質(zhì)工作的開展是必然的要求，并且保證該種地質(zhì)體測試工作的準(zhǔn)確性和合理性。對于工程擬建設(shè)范圍內(nèi)的地質(zhì)體進(jìn)行充分的測試，為建筑工程設(shè)計(jì)等相關(guān)工作的開展提供更為充分的材料，保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性。此外，對于工程的地質(zhì)勘察測試而言，是一個(gè)逐步深入細(xì)化的過程，在測試中應(yīng)探明各種影響地質(zhì)勘察工作的因素，為勘察以及工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升提供依據(jù)。

1 目的和任務(wù)隨勘察不同階段而改變

地質(zhì)勘察工作可以對工程施工地的地質(zhì)情況有更為清楚準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，在很大程度上提高工程設(shè)計(jì)和施工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在勘察工作開展中，能夠獲得更多的地質(zhì)數(shù)據(jù)，通過對該種數(shù)據(jù)的整理分析，為工程的設(shè)計(jì)提供有利的參考依據(jù)，并且可以為前期設(shè)計(jì)施工圖的修正等提供更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料。上述地質(zhì)勘察任務(wù)完成之后會(huì)進(jìn)入到地質(zhì)測試階段，而地質(zhì)測試的基本目的以及任務(wù)等會(huì)隨著工程內(nèi)容以及勘察階段的不同要求而有所變化。

巖土試驗(yàn)時(shí)地質(zhì)勘察中常用的測試方法，在具體的實(shí)踐中，它是以動(dòng)靜觸探的方式，貫入測井以及快速實(shí)驗(yàn)的方式來獲得關(guān)于巖土基本性能的資料。試驗(yàn)中所獲取的數(shù)據(jù)資料可以為工程施工區(qū)域內(nèi)巖土成分的分析以及巖土性質(zhì)的判斷等提供一些強(qiáng)度以及可壓縮性等方面的資料，便于設(shè)計(jì)和施工方案的制定以及選擇。巖土試驗(yàn)中，對于言行地質(zhì)特征的分析以幅值的形式來表現(xiàn)，并且將抗壓強(qiáng)度以及抗壓的極限等內(nèi)容進(jìn)行指標(biāo)化分析，使其能夠一種更為直觀的形式呈現(xiàn)給測試資料的使用者，并且根據(jù)不同的勘察階段，對于巖土測試值的幅度等進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以保證其有效性。

2 工程地質(zhì)單元指標(biāo)值的計(jì)算

在地質(zhì)體的測試中，單元指標(biāo)的計(jì)算是常用的方法之一。這里所指的計(jì)算單元通常是地質(zhì)體中由一種或者是多種礦物成分的不同巖土所形成的，依據(jù)相應(yīng)的計(jì)算條件，從綜合的角度來反應(yīng)不同工程地質(zhì)要素的一個(gè)指標(biāo)值，或者是以一個(gè)具體工程地質(zhì)單元來完成相關(guān)的計(jì)算工作。對用于工程地質(zhì)作用計(jì)算的指標(biāo)值進(jìn)行加權(quán)平均是單元指標(biāo)值計(jì)算中常用的一種方式，其應(yīng)用與具體工程的實(shí)際要求以及內(nèi)業(yè)條件等有著一定的關(guān)系。

一般情況下，計(jì)算單元是以內(nèi)業(yè)條件為基礎(chǔ)通過地質(zhì)單元而編制出的。而工程地質(zhì)單元所指向的是由一種巖性所組成的工程地質(zhì)體，在不同的環(huán)境下，以計(jì)算的具體要求為依據(jù)來選擇具體的指標(biāo)值等。這種工程地質(zhì)單元的劃分會(huì)有形狀以及大小的區(qū)別，在不同的勘察階段，應(yīng)結(jié)合工程的實(shí)際情況以及地質(zhì)勘察工作的基本任務(wù)和目標(biāo)等對相關(guān)的地質(zhì)資料進(jìn)行選擇應(yīng)用。對于內(nèi)業(yè)條件下的該種單元?jiǎng)澐郑瑧?yīng)該勘察的巖性資料數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，然后完成該種單元的劃分。

3 利用測試結(jié)果劃分工程地質(zhì)單元和特征

在不同的地質(zhì)勘察階段，地質(zhì)體測試的結(jié)果對于工程地質(zhì)單元及其特征的分析有著積極的作用。地質(zhì)體測試是在一定的深度范圍內(nèi)所進(jìn)行的，它能夠更好的反應(yīng)地質(zhì)環(huán)境對于工程整體的影響，該種測試結(jié)果對于工程設(shè)計(jì)施工方案的制定以及后續(xù)的修訂工作等都會(huì)起到積極的作用。從工程整體上講，施工的不同地段地質(zhì)條件會(huì)有所不同，為保證工程設(shè)計(jì)施工的科學(xué)性和合理性，要注重對每個(gè)施工地段的地質(zhì)條件的勘察，以掌握有效的地質(zhì)資料，為設(shè)計(jì)的完善和優(yōu)化提供參考依據(jù)。

地質(zhì)體的測試工作中，通過巖土圖樣的分析等方式來選定分類的具體指標(biāo)，并且嚴(yán)格遵守工程施工的標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范，實(shí)現(xiàn)對巖土的強(qiáng)度以及可壓縮性等的測試。地質(zhì)體的測試工作更多的是在野外來完成，當(dāng)選定建筑物施工的位置后，還應(yīng)對地基的最終確定進(jìn)行必要的計(jì)算，完成施工設(shè)計(jì)的編制工作。為了保證施工計(jì)劃的科學(xué)性應(yīng)該對工程周圍的地質(zhì)構(gòu)造以及地質(zhì)環(huán)境等進(jìn)行充分的勘察分析，獲取更為詳細(xì)的地質(zhì)資料。地質(zhì)勘察中，除了應(yīng)用野外試驗(yàn)的方式外，還應(yīng)包括相關(guān)工程測試的內(nèi)容，通過對工程施工范圍內(nèi)巖層斷面的巖土分級巖性的測試以及對于巖土性質(zhì)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)資料等的獲取和分析，保證地質(zhì)體測試工作的有序開展，實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)體以及工程地質(zhì)體的劃分等，為工程的設(shè)計(jì)和施工提供參考。

4 地質(zhì)勘察的資料應(yīng)滿足建立計(jì)算圖示的需要

工程地勘察工作的開展除了獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)資料外，還應(yīng)該從計(jì)算圖示的角度出發(fā)來為其提供充分的資料。通常情況下，計(jì)算圖示更多的是一種相互影響區(qū)的垂直斷面模型，對于巖土測試而言，其任務(wù)是獲取影響工程區(qū)域的計(jì)算斷面巖土性的相關(guān)資料。以工程的設(shè)計(jì)圖為基礎(chǔ)，通過看他、鉆探等方式來進(jìn)行地質(zhì)體的測試，其具體的布置上應(yīng)該將工程的軸線以及工程預(yù)定的影響區(qū)域作為主線，以保證獲取的地質(zhì)斷面圖能夠滿足計(jì)算圖示的要求，提高其精確度。

工程地質(zhì)勘查工作的目的在于更好的展現(xiàn)工程的地質(zhì)影響因素，在地質(zhì)體的測試中，應(yīng)注重取樣的有效性，對于巖土指標(biāo)的測試，要將巖土的強(qiáng)度以及壓縮性作為重要指標(biāo)進(jìn)行測試。對于測試工作量而言，應(yīng)該從平均值的獲取等角度進(jìn)行綜合考慮，對于一些較為獨(dú)特的工程而言可以將總平均值的概率相應(yīng)提高，提高計(jì)算圖示的準(zhǔn)確性和有效性。

結(jié)論：

地質(zhì)勘查對于工程施工的順利開展以及工程整體的安全有著重要的影響。實(shí)踐中，要針對工程的實(shí)際情況，根據(jù)不同的勘察階段細(xì)化其勘察的任務(wù)和目標(biāo)，使得各項(xiàng)工作都能順利完成。在地質(zhì)測試中，綜合應(yīng)用多種方式，對地質(zhì)構(gòu)造及其具體結(jié)構(gòu)等進(jìn)行勘察和測試，以勘察中所獲取的數(shù)據(jù)作為工程設(shè)計(jì)和施工方案修訂的依據(jù)，從而保證工程整體的穩(wěn)定性和安全性。

參考文獻(xiàn)：

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[3]黃培強(qiáng).工程建設(shè)中的地質(zhì)勘察探討[J].中國科技博覽,2011(33)

篇9

【關(guān)鍵詞】 巖溶區(qū) 地質(zhì)勘察 技術(shù)

隨著工業(yè)不斷地發(fā)展，地球污染也日益嚴(yán)重，所以我們很多的地理專家學(xué)者要研究地質(zhì)方面，來了解氣候變化對農(nóng)作物的影響，巖溶區(qū)又稱喀斯特地貌，巖溶區(qū)地貌是典型的地貌特征，它擁有著地址特殊性，氣候特殊性，農(nóng)作物果實(shí)的特殊性。這三種特殊性就值得我們?nèi)パ芯?，但是也是由于這些特殊性，很多傳統(tǒng)的地質(zhì)勘察方法都不適用該地區(qū)。要想更好地了解和勘察巖溶區(qū)地質(zhì)，就要有更好的勘查技術(shù)。所以本文針對巖溶區(qū)地貌地質(zhì)勘察技術(shù)進(jìn)行以下探討，希望能給予相關(guān)專業(yè)讀者借鑒。

1 巖溶區(qū)成因和特殊性及分布

1.1 巖溶區(qū)地貌成因

要想研究巖溶區(qū)巖溶區(qū)地貌的勘測技術(shù)，就必須知道巖溶區(qū)是怎么形成的，巖溶區(qū)是經(jīng)過很多年的風(fēng)化，由于該地區(qū)底下水源豐富，地下水沿著可溶性巖石的層面、節(jié)理或斷層進(jìn)行溶蝕和侵蝕而形成的地下孔道，造成石頭塌陷反復(fù)產(chǎn)生這種地質(zhì)機(jī)械力作用和風(fēng)化、水的侵蝕等化學(xué)作用產(chǎn)生的，所以巖溶區(qū)地貌會(huì)呈現(xiàn)出多種地貌，因?yàn)槲此葜笆且环N地貌，即將塌陷又是一種地貌，塌陷的形成溶洞又是一種地貌。由此可見大自然造物者是偉大的，創(chuàng)造了這種地貌。

1.2 巖溶區(qū)性質(zhì)

巖溶區(qū)地貌不僅地表不同，就連產(chǎn)生果實(shí)、谷物也不同，地表區(qū)別主要是巖石組成不同，地表形態(tài)類型屬正地形的主要有峰林、孤峰、殘丘、巖溶區(qū)丘陵和石芽。由于巖溶區(qū)地貌影響氣候，所以果實(shí)，谷物也不同。這就是巖溶區(qū)的特殊性。

2 巖溶區(qū)地質(zhì)勘察目的和勘測技術(shù)

2.1 巖溶區(qū)地質(zhì)勘察目的

首先我們要了解什么地質(zhì)勘察，地質(zhì)勘察是用科學(xué)的放法，通過科學(xué)儀器或者機(jī)械手段得到地質(zhì)層的一些資料，然后經(jīng)過專家、學(xué)者的分析的一個(gè)過程，根目的是要了解持力層的地基承載力，確定基礎(chǔ)類型等等。是在對礦產(chǎn)普查中發(fā)現(xiàn)有工業(yè)意義的礦床，為查明礦產(chǎn)的質(zhì)和量，以及開采利用的技術(shù)條件，提供礦山建設(shè)設(shè)計(jì)所需要的礦產(chǎn)儲(chǔ)量和地質(zhì)資料，對一定地區(qū)內(nèi)的巖石、地層、構(gòu)造、礦產(chǎn)、水文、地貌等地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查研究工作。而地質(zhì)勘測的目的是了解不同表層巖溶帶、土壤、植被系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，水循環(huán)及有關(guān)營養(yǎng)元素的運(yùn)移規(guī)律；表層巖溶帶的調(diào)蓄功能。總結(jié)巖溶山區(qū)巖溶水合理開發(fā)利用的模式，尤其是地表地下水庫成庫條件、壩址選擇的技術(shù)方法、勘探工作程序；地表地下水庫調(diào)度水資源的水文。巖溶山區(qū)荒漠化（水土流失）影響因素的定量評價(jià)，土地整理和控制水土流失的工程措施及效益評價(jià)；土地覆蓋、荒漠化的動(dòng)態(tài)監(jiān)測及該區(qū)綜合治理效應(yīng)評價(jià)。因?yàn)樗固氐貐^(qū)地表異常缺水和多洪災(zāi)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響很大。但地下水蘊(yùn)藏豐富，徑流系數(shù)在熱帶巖溶區(qū)區(qū)域?yàn)?0～80%。亞熱帶巖溶區(qū)區(qū)域?yàn)?0%～40%，溫帶為10%～20%，所以研究明白巖溶區(qū)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有一定的影響。

2.2 針對巖溶區(qū)地質(zhì)勘察技術(shù)

巖溶區(qū)地質(zhì)勘察主要分以下幾種方法：

（1） 工程地質(zhì)調(diào)查與測繪：包括巖溶地形地貌調(diào)查、地層巖性、水文地質(zhì)調(diào)查、測量及試驗(yàn)等內(nèi)容的野外調(diào)查，能夠從宏觀上把握巖溶 發(fā)育的分布和特點(diǎn)，并據(jù)此進(jìn)一步進(jìn)行工程地質(zhì)勘探工作，該方法簡單，方便實(shí)用，能獲得直觀的野外工程地質(zhì)基礎(chǔ)資料。

（2）地球物理勘探：適用于對巖體中復(fù)雜的巖溶洞穴進(jìn)行探測，除了電阻率（電剖面和電測深）法、高密度電法、無線電波透射法、地面地震反射波法、聲波透射法、微重力法、射氣測量等以外，80年代以后發(fā)展起來的探地雷達(dá)GPR（地質(zhì)雷達(dá)）、層析成像（CT）技術(shù)等在巖溶工程地質(zhì)勘察中也得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在確定巖溶溶洞、土洞及塌陷等的分布、形態(tài)和充填情況時(shí)，發(fā)揮了很大的作用。針對巖溶塌陷的形成機(jī)理復(fù)雜，其發(fā)生具有突發(fā)性和隱蔽性，采用監(jiān)測地面沉降、地面和房屋開裂的方法來監(jiān)測塌陷，效果并不好，而采用地質(zhì)雷達(dá)等直接監(jiān)測和巖溶管道系統(tǒng)中水（氣）壓力的動(dòng)態(tài)變化傳感器自動(dòng)監(jiān)測的間接監(jiān)測技術(shù)來監(jiān)測塌陷則能取得較好的效果。在查明大范圍的區(qū)域巖溶發(fā)育和深部巖溶的分布規(guī)律方面，地球物理勘探是最理想的方法之一，但探測的準(zhǔn)確程度受場地的干擾、技術(shù)人員的解釋水平等因素影響。

（3）工程地質(zhì)原位測試技術(shù)：主要采用原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、動(dòng)力觸探試驗(yàn)等測定溶洞和土洞中充填物、巖溶塌陷堆積物的工程地質(zhì)性質(zhì)和地基土承載力，該技術(shù)在各巖溶地區(qū)有較成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，施工簡單，成本較低，應(yīng)用廣泛。

（4）示蹤試驗(yàn)：用示蹤劑（熒光染料等）進(jìn)行巖溶地下水聯(lián)通試驗(yàn) 以及長期觀測的研究，以查明巖溶的發(fā)育程度和溶洞相互連通、分布情況，該方法簡單，較方便可靠，但不適用于無地下水的溶洞。

（5）模型試驗(yàn)：采用一定尺寸規(guī)模的試驗(yàn)裝置，模擬砂、土層在各 種條件下（如不同水動(dòng)力條件）的巖溶地基的穩(wěn)定性或巖溶塌陷過程，一般用于巖溶塌陷的研究。

（6）管波探測法：管波探測法是在鉆孔中利用“管波”作為探測物理場，探測孔旁一定范圍內(nèi)的溶洞、溶蝕裂隙、軟弱夾層等不良地質(zhì) 體的最新孔中物探方法，即利用樁位中心的一個(gè)勘察鉆孔，通過發(fā)射管波，采集記錄并分析管波反射信號(hào)，就可探明整個(gè)樁位范圍內(nèi)的巖溶、軟弱夾層及裂隙帶的發(fā)育和分布情況，并評價(jià)嵌巖樁基樁持力層的完整性。

3 結(jié)語

巖溶區(qū)這種地貌全世界分布很廣，是一種非常奇特的地貌，也是非常有研究價(jià)值的地貌環(huán)境，很多地質(zhì)學(xué)家專門到巖溶區(qū)考察、勘測。該地貌是一種可溶于水的巖石組成，其巖石的化學(xué)組成CaO、MgO、CO2巖鹽等。由于化學(xué)成分組成復(fù)雜，所以呈現(xiàn)出多種地貌，所以有很多地質(zhì)勘測的研究價(jià)值。所以我們研究如何能使地質(zhì)勘察技術(shù)更符合這種地貌，能夠更好地、準(zhǔn)確地得到數(shù)據(jù)，只有這樣才能降低誤差，才能更好的研究。要想更好地勘察巖溶區(qū)地質(zhì)，就要有更好的勘查技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1][美]R，E，謝里夫，[加]L，P，吉爾達(dá)特.勘探地震學(xué).2版.北京：石油工業(yè)出版社，1999.

篇10

關(guān)鍵詞：粉土，特性，工程地質(zhì)，淮海，液化趨勢

 

0、引言

淮海地區(qū)位于魯南丘陵與蘇北平原交匯的殘丘平原上, 其地貌為侵蝕平原, 根據(jù)多年實(shí)際勘察了解, 除殘丘外, 平原區(qū)第四系地層的上部廣泛沉積了巧軟土, 一般多為土質(zhì)松軟、飽和、高壓縮性、工程性質(zhì)較差的粉砂、粉土或淤泥質(zhì)軟粘土等。筆者通過收集大量資料, 對飽和粉土的工程地質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行了分析總結(jié)。

1、粉土的分布與成因

統(tǒng)觀淮海的地貌形態(tài), 四周被低山、丘陵所環(huán)抱, 中間低平。從地質(zhì)成因方面分析, 本地區(qū)在第四紀(jì)全新世有沐水、泅水泛濫, 后有黃河沖積, 形成了泛濫沖積平原及沖積垅狀高地。

淮海地區(qū)泛濫沖積平原分布較廣, 標(biāo)高一, 地勢平坦, 從北西向南東微斜, 坡降很小, 表層為第四系全新統(tǒng)泛濫沖積粉土。沖積垅狀高地即廢黃河高漫灘, 分布于黃河故道兩側(cè), 自北西向南東穿越市區(qū), 由黃河帶來的粉砂、粉土堆積而成, 標(biāo)高一。兩側(cè)形成天然壩堤, 高出泛濫沖積平原一。

2、粉土的指標(biāo)及相應(yīng)的工程地質(zhì)特征

據(jù)GB50021 - 2001 及GB50007 - 2002 規(guī)范,粉土定義為塑性指數(shù)≤10 且粒徑>0. 075mm 的顆粒含量不超過全重50 %的土體。由砂粒、粉粒、粘粒組成。論文格式。粉土以塑性指數(shù)IP ≤10 為下限與粘性土分界;以粒徑> 0. 075mm 的粒組含量不超過全重50 %為上限區(qū)別于砂土。這類土呈現(xiàn)的特征主要是粉粒所具有的特征,是介于砂土與粘性土之間的一類特殊土。因粉土的顆粒較粘性土大,故其粒間聯(lián)結(jié)較弱。粉土有接近砂土及粘性土的雙重特性,這主要是因?yàn)榉弁良群猩傲Ｓ趾姓沉３煞莸木壒?。?shí)踐中證明:當(dāng)粉土中的砂粒含量較高時(shí),其特征與砂土相似;當(dāng)粘粒成份含量較高時(shí),粉土表現(xiàn)出來的性質(zhì)則與粘性土接近,故有條件時(shí)我們可據(jù)粉土中顆粒的級配情況將之劃分為砂質(zhì)粘土(粒徑< 0. 005mm 的顆粒含量不超過全重的10 %) 及粘質(zhì)粉土(粒徑< 0. 005mm 的顆粒含量超過全重的10 %) 。論文格式。 粉土中水與土顆粒表面的作用發(fā)生了質(zhì)的變化,明顯地與粘性土和砂土不同:因粘性土存在結(jié)合水,它與礦物顆粘表面的物理化學(xué)作用以及其自身結(jié)合水的變化,對粘性土的性質(zhì)影響極大,形成了流塑—軟塑—可塑—硬塑—堅(jiān)硬等不同的土體狀態(tài)。而砂土孔隙中存在的是自由水,水的存在與否幾乎對砂土土性無多大影響,而粉土中水與顆粒間的毛細(xì)作用占較大的優(yōu)勢。據(jù)研究,淮海地區(qū)粉土在不飽水狀態(tài)下有一定的強(qiáng)度及硬實(shí)性,在飽水狀態(tài)下則易散化與結(jié)構(gòu)軟化,致使強(qiáng)度降低、壓縮性增大。粉土在失水狀態(tài)下具有迅速的孔隙水壓消散過程,主固結(jié)完成很快,因而伴隨明顯的強(qiáng)度增大。

通過廣泛搜集資料，統(tǒng)計(jì)出淮海地區(qū)范圍內(nèi)含水量和孔隙比統(tǒng)計(jì)頻數(shù)圖如圖1、圖2所示。

圖含水統(tǒng)計(jì)頻數(shù)圖

從表、圖1及圖2可看出天然飽和粉土的含水量、孔隙比等土工參數(shù)指標(biāo)的變化范圍較大,說明飽和粉土在全區(qū)分布范圍內(nèi),其工程地質(zhì)性質(zhì)不均含水量較高、孔隙比較大, 中等壓縮性說明其工程地質(zhì)性質(zhì)較差。

3、粉土液化強(qiáng)度

下圖為典型的粉土液化試驗(yàn)記錄曲線。（取淮海區(qū)粉土試樣）。將不同循環(huán)應(yīng)力σd 條件下粉土液化時(shí)的循環(huán)次數(shù) 與動(dòng)剪應(yīng)力比σd /2σ′在單對數(shù)坐標(biāo)系作圖,可以得到液化強(qiáng)度曲線。圖3為不同密度狀態(tài)條件下的液化強(qiáng)度曲線,從圖1中可以看出對于重塑粉土試樣,密實(shí)度是影響抗液化強(qiáng)度的一個(gè)重要因素,隨粉土干密的增大,抗液化能力增強(qiáng)。圖2為不同細(xì)粒含量下液化強(qiáng)度曲線。從圖中可以看出,當(dāng)細(xì)粒含量從80%減少到55% ,土樣的抗液化阻力也隨之減小。但是細(xì)粒含量為45%的土樣的抗液化阻力卻稍大于細(xì)粒含量為55%的土樣,這表明當(dāng)粉土中細(xì)粒為55%時(shí),抗液化強(qiáng)度接近最低。在圖2中,細(xì)粒含量為45%和55%的土樣的液化強(qiáng)度曲線幾乎重合,根據(jù)的粉土中細(xì)粒含量對液化強(qiáng)度的影響作用存在分界點(diǎn)的概念,可以推斷本區(qū)試驗(yàn)所用的土樣,當(dāng)細(xì)粒含量在50%左右時(shí)抗液化強(qiáng)度最低,當(dāng)細(xì)粒含量小于50% ,土樣的抗液化強(qiáng)度將隨著細(xì)粒含量的減小而增大。細(xì)粒含量為50%也相當(dāng)于平均粒徑大約等于0. 074 mm。

圖1 不同干密度粉土抗液化強(qiáng)度曲線 圖2　不同細(xì)粒含量土樣抗液化強(qiáng)度曲線

4、粉土液化分析

筆者認(rèn)為，在P c 小于9%時(shí), 粘粒分布在粉粒周圍以點(diǎn)接觸式膠結(jié)著粉粒。在力的作用下, 粉粒沿粘粒發(fā)生滑移。此時(shí), 粘粒起了以為主的作用, 動(dòng)剪應(yīng)力比隨粘粒含量的增加而減少; 當(dāng)粘粒含量大于9% 時(shí), 粉粒周圍有足夠厚的粘粒層, 此時(shí)的粘粒不但膠結(jié)粉粒, 也有自身固結(jié)的作用。隨著粘粒含量和時(shí)間的增加, 粘粒對粉土顆粒的膠結(jié)和自身結(jié)構(gòu)調(diào)整作用也將增強(qiáng), 此時(shí)粘粒主要起穩(wěn)定、鑲嵌粉粒的作用。所以, 隨粘粒含量的增加而動(dòng)剪應(yīng)力比也逐漸增大。無論那組干重度下, 粘粒含量P c= 9% 抗液化強(qiáng)度最低。通過一些試驗(yàn)及分析得出：粉土中所含粘粒量是影響其液化的重要因素。論文格式。通過對本區(qū)含天然粘粒的粉土進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，動(dòng)剪應(yīng)力比在P c= 9% 時(shí)最低, 并且曲線呈向上開口的拋物線型；粉土中無論粘粒含量如何, 都有隨干重度增大抗液化強(qiáng)度增強(qiáng)的規(guī)律, 即干重度愈大,土的抗液化強(qiáng)度愈高, 反之, 抗液化強(qiáng)度降低。

5、小結(jié)

由于飽和粉土工程地質(zhì)特性的變化范圍較大,在巖土工程勘察時(shí), 應(yīng)針對具體工程項(xiàng)目,

對飽和粉土地基進(jìn)行更詳細(xì)更具體的分析研究。本文對淮海區(qū)的粉土進(jìn)行了一定的實(shí)驗(yàn)分析和討論，研究了干密度、細(xì)粒含量對粉土的抗液化強(qiáng)度的影響。分析發(fā)現(xiàn)該地區(qū)的粉土的抗液化強(qiáng)度并不是隨細(xì)粒含量的變化而單調(diào)變化,而是當(dāng)粉土中細(xì)粒含量達(dá)到某一定量時(shí),粉土的抗液化強(qiáng)度將達(dá)到最低點(diǎn)?；春^(qū)的粉土有粘性粉土及砂質(zhì)粉土之分。水在粉土中影響較大,不飽和水狀態(tài)有一定的強(qiáng)度和硬實(shí)性,飽和水后易散化,力學(xué)強(qiáng)度大幅下降等。

參考文獻(xiàn)：

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【4】（李志毅、楊裕云 工程地質(zhì)學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)出版1994年10月)

【5】（隋旺華、土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)中國礦業(yè)大學(xué)出版 2007）