工程地質學范文
時間:2023-03-26 20:25:42
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篇1
20世紀60年代,學科進入獨立發(fā)展階段,各建設部門制定自己的勘察規(guī)范,以山區(qū)工程建設為主,對工程地質提出更高的要求,巖土測試技術提高,定量評價有所發(fā)展。到了以經(jīng)濟建設為中心和改革開放的年代,各方面的建設蓬勃發(fā)展,工程地質在已往在基礎上取得了重大發(fā)展??辈熨|量提高,新的勘察規(guī)范制定,向著工程領域拓展,承擔勘測、工程處理的系統(tǒng)工作。新型、巨型工程向工程地質勘察提出了新的要求??茖W研究工作取得豐碩成果,創(chuàng)立了自己的新的理論,引入有關科學的新理論、新方法。
2工程地質勘察對工程建設的重要性
工程地質的任務就在于為工程建筑進行工程地質勘察,為建筑的位址選擇和設計、施工提供地質依據(jù)。國家規(guī)定的基建程序是:任何工程建設不進行勘察工作就不準設計,沒有設計不準施工。這就賦予了工程地質重大而光榮的職責,避免了不顧地質條件是否適宜而盲目興建工程給國家造成的損失。建筑設計分為可行性研究、初步設計、技(術)施(工)設計等階段,工程地質勘察也隨之分階段進行,對工程地質條件的了解愈來愈深入,這是完全符合認識規(guī)律的。建筑位址的選擇具有戰(zhàn)略意義,起著充分利用有利的地質條件、避開不利條件的作用。位址選得好,不但能保證工程的安全,而且工程處理也較簡單,經(jīng)濟上合理。位址的地質選擇只是一個方面,還要看政治、經(jīng)濟等方面的因素,最后綜合考慮選定。工程地質學為工程建設服務,是通過工程地質勘查來實現(xiàn)的,通過勘察和分析研究,闡明建筑地區(qū)的丁程地質條件,指出并解決所存在的工程地質間題,為建筑物的設、施工以至使用提供所需的地質資料。它的主要任務是:(1)闡明建筑地區(qū)的工程地質條件,并指出對建筑物有利的和不利的岡京;(2)論證建筑物所存在的工程地質問題,進行定性和定計的評價,作出確切的結論;(3)選擇地質條件優(yōu)良的建筑場址,并根據(jù)場址的地質條件合職配段各個注筑物;(4)根據(jù)建筑場址的具體地質條件,提出有關建筑物類型、規(guī)模、糾構和施工力法的合理建議,以及保證建筑物正常使用所應注意的地質要求;(5)研究工程建筑物興建后對地質環(huán)境的影響,預測義發(fā)展演化趨勢,并提山對地質環(huán)境合理利用和保護的建議;(6)為擬定改善和防治不良地頂作用的措施方案提供地質依據(jù)。工程建筑的類型很多,如工業(yè)民用建筑物、鐵路、公路、水運建筑、水利水電建筑、礦山建筑、海港工程和近海石油開采以及國防工程等。每一類型建筑又有一系列建筑物群體組成,如高樓大廈、工業(yè)廠房、道路、橋梁、隧道、地鐵、運河、海港、堤壩、電站、礦井、巷道、油庫、飛機場等。這些建筑物有些位于地面上,有的埋于地下,都脫離不開地殼,無不與地質環(huán)境息息相關。他們的形式不同、規(guī)模各異,對地質環(huán)境的適應性以及對地質環(huán)境的相互作用也越來越強烈,越來越復雜。我國的各類工程、鐵路公路、水利水電、城鄉(xiāng)建設、工業(yè)、國防、礦山、港口等建筑,尤其是大型建筑,都是先做了反復的工程地質勘察工作才進行設計、施工、修建完成的,因而基本上沒有因為地質問題而失敗。
3我國工程地質學理論體系的形成
工程地質問題和環(huán)境地質問題是可以預測的,只要查清工程地質條件,又有了規(guī)劃設計部門所提供的有關工程建筑的類型和規(guī)模,尤其是建筑物作用力的大小和性質,就可以建立二者相互作用的物理模型,進而建立計算模型,做出問題的定性分析和定量分析,對建筑場地給予工程地質評價,指出問題的嚴重,哪些地質因素不利,不能滿足工程建筑的要求。應當采取何種措施予以補救,是減小建筑物的規(guī)模以適應地質條件,還是采取工程處理措施,改善條件,以滿足建筑物的要求、消除不良影響。這要從技術條件上和經(jīng)濟合理性上進行比較才能確定。由上述可知,工程地質學研究的目標在于協(xié)調工程建筑與工程地質條件之間的矛盾關系,既保證工程建筑造福人類,又避免它對環(huán)境造成不良影響。
4工程地質的科研成就
4.1巖體工程地質力學的建立與巖體力學研究
與土力學相比,巖體力學直到20世紀60年代還是知之甚少。在治淮工程、武漢和南京長江大橋以及三峽工程等一系列工程地質勘察中發(fā)現(xiàn)巖體中的裂隙發(fā)育情況不同對巖體的力學性質與行為影響很大,而巖體的變形破壞實際上是受其中的軟弱結構面的控制,包括層面、斷層面、裂隙、片理、劈理等,也稱不連續(xù)面,使巖體成為非均質、各向異性的不聯(lián)系介質。結構面之間的巖石體稱為結構體??傮w上來說巖體就是由結構面和結構體組合而成的。結構面按其延續(xù)的長短可以分級,但其形成則受巖石成因和后期地質構造變動的控制,因而其分布規(guī)律和形狀、寬度等可以通過地質力學加以分析。這樣他們就把地質力學與巖石力學結合起來對巖體結構加以分析,創(chuàng)立了一門新的分支學科:巖體工程地質力學。把巖體結構分為塊狀結構、鑲嵌結構、碎裂結構、層狀結構、層狀碎裂結構、散體結構等類型。不同結構類型的巖體其力學性質和變形破壞規(guī)律也不同。我國在軟弱、破碎巖體的研究方面也取得較大進展,例如斷層巖的分類及其物理力學特性和穩(wěn)定性評價的研究;泥化夾層的物質與結構特征及其力學性質的研究;膨脹巖的膨脹機理和處理措施的研究等。
4.2環(huán)境工程地質與地質災害研究
20世紀80年代以來,環(huán)境問題日益嚴重。為了合理利用和保護地質環(huán)境,我國開展了環(huán)境工程地質的研究。幾十年來在一些重點地區(qū)和大型工程地區(qū)做了不少研究工作,以工程建筑所引起的閃生地質環(huán)境研究為主,包括對人類生存和生產(chǎn)造成損失和威脅的各種地質災害,諸如地面沉降、地面塌陷、地裂縫、滑坡、崩塌、泥石流、水庫誘發(fā)地震、沙漠化、水土流失等。
5總結
篇2
關鍵詞:工程地質學;教學改革
中圖分類號:G451 文獻標識碼:A
1 引言
工程地質學為地質學的一個應用分支,研究的是人類工程活動與地質環(huán)境之間的相互制約關系。土木工程活動會改變地質環(huán)境,從而帶來相應的各種工程地質問題,只有對工程建設的地質條件進行深入研究分析,才能避免各類問題的產(chǎn)生,所以工程地質學這門課程在土木工程專業(yè)中是至關重要的,是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎課,為后續(xù)《土力學》、《基礎工程》、《道橋工程》、《地下工程》等課程打下基礎。
土木工程專業(yè)選用的《工程地質學》教材不同于地質專業(yè)教材,涵蓋內容廣泛,課時少,知識不夠細致深入是本課程的一個主要特點,課程知識實踐性較強,學生學習多停留的知識表面,不能由表及里,加之此課程在土木工程專業(yè)多為考查課,不能引起學生足夠重視,所以以往的教學手段方法不能滿足現(xiàn)行的課程設置,教學改革勢在必行。結合自己教學經(jīng)驗談談教學中的一些改革方法,實現(xiàn)應用型人才的培養(yǎng)。
2教學中存在的問題
1)課程課時量不夠
我校工程地質學課程總學時為32學時,其中含2課時實驗室認識實習。筆者走訪了多個院校,土木工程專業(yè)的工程地質學課時量設置多為32學時,有些院校設置為24學時。對于地質學相關專業(yè)課時量設置多為64課時。土木專業(yè)的工程地質學主要內容包括地質學基本理論,巖石、巖體和土體的工程性質以及常見的不良地質現(xiàn)象及地質災害以及工程地質各類勘查方法,因此本課程內容繁雜,涉及面廣,抽象難解,學生想在課程上對知識融會貫通是比較困難的。
2)學生興趣不濃
土木工程專業(yè)的學生缺乏地質學方面的基礎知識背景,學生對于課程內容理解起來有難度,影響了學生學習的積極性。土木工程專業(yè)地質學相關課程只有一門工程地質學,沒有 《普通地質學》、《巖石學》、《構造地質學》、《水文地質學》等課程做基礎,更加增大了老師教授和學生學習的困難。
學生對于這門課程的重視度不夠。工程地質學多被定為考查課,學生多認為考查課不重要,學習中不能引起學生的重視,同時,在土木工程專業(yè)課程中,工程地質與其他專業(yè)課聯(lián)系不是很緊密,學生認識不到工程地質學的重要性,認為其在專業(yè)中的用途不大。
3)教學實踐環(huán)節(jié)薄弱。
工程地質學實踐應包括室內試驗和野外實習兩部分。通過筆者調查,土木工程專業(yè)的室內實驗,對于力學實驗,土工實驗大多高校都比較完善,而對于地質類實驗室大部分高校都不太健全。對于野外實踐,由于學校師資有限,實習基地不好確定,學生眾多不好管理,對于許多高校的土木工程專業(yè)工程地質實驗是非常欠缺甚至是不存在的。正是由于實踐教學的缺乏,導致學生學習只能看到知識的表象以及掌握一些基本概念,不能深入內容的實質,不能由表及里。
3 教學改革探討
1)教學內容改革
工程地質學課程內容多,涉及范圍廣,從兩方面進行調整:(1)適當增加課程量,學時不低于38課時,保證其教學質量。(2)精簡教學內容,根據(jù)工程地質課程的內容,結合土木工程專業(yè)相關知識之間的聯(lián)系,對課程內容進行刪減和補充。工程地質學內容劃分為三部分,第一部分是地質學基礎知識,主要講解地質作用、巖石、地質構造等知識,本專業(yè)學生對地質學基礎知識相對缺乏,因此,首先要向學生介紹工程地質學基礎知識,讓學生具備地質思維方式思考工程地質問題。第二部分為工程地質理論,主要講解巖土層工程地質性質及各種工程地質問題,這部分教學應以寬、泛為主,詳、探為輔。第三部分為工程地質勘查,針對專業(yè)側重點,著重講解相關地質勘察方法。
2)教學方法改革
(1)布置課外作業(yè)。
布置課外作業(yè)的方式我們并不陌生,但對于工程地質學這門課程作用尤為明顯。可以布置一些課本上找不著但又與教學內容相關的問題,那么學生帶著疑問就會利用圖書館、網(wǎng)絡或者實地參觀考察以及其他更有力的手段才能完成,培養(yǎng)了學生自己解決問題的能力。另外,還可以布置以分組形式完成的作業(yè),每個組成員都有自己的任務,這樣帶著責任大家都會很積極,努力完成自己的部分。甚至組與組之間在完成作業(yè)的優(yōu)劣方面形成競爭,加強了每個學生的團隊意識和危機意識。
(2)課堂考核。
對當堂課所學知識,隨機抽取幾位同學回答即時問題,雖然方法平常,但在一定程度上會使學生時刻保持“警惕”狀態(tài),提高學習效率。或者是每次交作業(yè)后,在課堂上隨機抽取幾位同學在講堂上向大家講解自己的作業(yè),雖然學生有怨言,但大多數(shù)同學認為收益頗豐。
(3)改變現(xiàn)代化的教學手段。
在教學過程中,積極采用多媒體技術使教學內容與表現(xiàn)形式呈現(xiàn)多樣化,加大了授課信息量,但也需要注意一些問題。多媒體教學不應只是文字、圖像、視頻的簡單羅列,而是在簡單的內容鋪墊之后快速進入正題,展示出所應該掌握的內容,然后利用一些有針對性的圖像、視頻文件加以輔助,即時抓住學生的思維和興趣,使他們在盡量短的時間內了解并掌握重點知識。因為學生在課堂上不可能每一刻都能全神貫注,如果所講內容過于枯燥,或者教學時間過長,學生在堅持認真聽課一段時間后未免會走神,所以多媒體教學中的內容安排順序要適當,能夠在短時間內吸引學生注意力,讓學生在聚精會神的時間段內完成知識的學習,從而大大提高課堂教學的效率和質量。
3)實踐教學改革
工程地質學是一門實踐性很強的課程,最終能夠達到學以致用,才是教學的最終目的。工程地質實踐教學應該積極開展室內試驗和野外實習。室內試驗主要包括室內礦物、巖石鑒定,即用肉眼鑒定主要造巖礦物的特征及鑒定方法,對三大類巖石的成分、結構、構造和產(chǎn)狀等方面進行鑒定。學生可以把課本上的知識和實物聯(lián)系起來,使思維方式立體化。以往礦物和巖石的認識通常是根據(jù)已知礦物或巖石來對其特征進行描述,可以通過給學生提供未知的標本,根據(jù)學生觀察其特征來確定其類別,從而提高了學生的思考和動手能力,加深知識的理解。如果條件允許還應積極開展野外地質實習,通過對自然界的地質結構、構造和工程結構的直接觀察和接觸,進一步理解和掌握本課程課堂教學所學理論知識。
4)考核方式改革
工程地質考核方式多樣化,摒棄以往閉卷考試的考核方式??梢宰寣W生提交讀書報告及小論文的形式,培養(yǎng)學生獨立學習獨立思考的能力。針對學生讀書報告內容進行答辯,一方面考察學生對這門課程知識的掌握程度,另一方面讓學生對自己的報告進行總結,享受收獲,彌補不足。工程地質學采取考查的考核方式,針對學生重視不夠,上課積極性不高,缺課請假等現(xiàn)象,在尊重學院教學考核規(guī)定的基礎上,最大限度地增大平時成績的考核分值,把平時成績的比重增加到40%,把學生“限制”在課堂上。
5結論
工程地質學作為一門專業(yè)基礎課,內容廣泛,教學存在難度。通過教學內容、教學方法等方面的改革增強學生的學習興趣,使學生認識到這門課程的重要性,讓學生在多樣化的考核方式中加強對知識的認知、理解和掌握,提高學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。
參考文獻:
許兆義.工程地質學基礎[M]中國鐵道出版社,2011
篇3
構造地質學在工程地質中的應用在工程地質中,把地質體內的各種構造變形,如褶皺、斷層、節(jié)理、劈理,還有其他各種面狀和線狀構造,稱之為結構面,其基本特征、相互關系及現(xiàn)代活動性決定了該區(qū)域內的區(qū)域穩(wěn)定性、巖(土)體穩(wěn)定性及地下水滲流條件等,所以,地質構造控制著工程地質環(huán)境和工程地質條件。因此,構造地質學在地基穩(wěn)定性、斜坡穩(wěn)定性、地下洞室穩(wěn)定性、區(qū)域穩(wěn)定性等工程地質問題和滑坡、礦井突水、水庫滲漏、地裂縫等地質災害問題中都有著極其重要的應用。下面著重從區(qū)域地殼穩(wěn)定性、大型工程場地選址、斜坡穩(wěn)定性評價、地下洞室穩(wěn)定性等方面,闡述構造地質學在工程地質中的具體應用。
在區(qū)域地殼穩(wěn)定性評價中的應用近年來,根據(jù)現(xiàn)代構造地質學研究中的大陸動力學理論和巖石斷裂力學理論,一些學者提出了區(qū)域穩(wěn)定性動力學理論。區(qū)域穩(wěn)定性動力學理論在區(qū)域穩(wěn)定性評價過程中,能夠使大陸地殼動力學過程、構造和地震活動性與巖土體的工程地質條件得到有機統(tǒng)一,最終實現(xiàn)大到區(qū)域地殼、小到場地地基的穩(wěn)定性合理評價。區(qū)域深層地殼的穩(wěn)定性決定于地殼深部的變異層帶的性質特征,按結構和流變性特征,大陸巖石圈分為四套動力學子系統(tǒng)[1]。第一套動力學子系統(tǒng)是在上地幔頂部流變層。上地幔頂部的軟流圈和低速高導層之間夾著較硬的層位,在全球構造應力的作用下,軟層通過流動作用使硬層發(fā)生變形,在這個過程中能產(chǎn)生熱效應和力學效應,從而引發(fā)地殼各圈層間的拆離、剪切、增溫、加厚或減薄,從而導致巖漿作用和構造作用的發(fā)生。第二套動力學子系統(tǒng)是在殼幔過渡流變層。地殼和地幔沿該殼幔過渡流變帶容易發(fā)生較大尺度的水平位移,從而造成大規(guī)模的造山帶擠壓碰撞和逆沖疊覆及裂陷區(qū)的地殼減薄伸展。第三套動力學子系統(tǒng)在地殼軟弱層。大陸地殼按流變性、能干性、持力性等可以分為軟弱層和持力層兩大類,其中軟弱層自上而下還可以分為沉積蓋層與淺變質層間的拆離面、上地殼淺變質巖層與深變質基底間的拆離面、上地殼10km處的低速高導層、中地殼25~30km處的低速高導層等。這些軟弱層面構成了地殼內大尺度的水平滑脫層,常常作為造山帶的逆沖推覆、伸展垮塌、拆沉作用、變質核雜巖的拆離出露邊界,在拉張區(qū)中,也常常作為伸展成盆地遷移和滑動邊界。第四套動力學子系統(tǒng)在地殼持力層。地殼持力層在橫向上多被斷裂所切割,其與軟弱層交界處形成脆韌性過渡帶,該過渡帶地震易發(fā);而孕震條件及機理決定于持力層與軟弱層之間形成的動力學作用耦合關系和活動協(xié)調性。
在大型工程場地選址中的應用大型工程場地一般都位于造山帶、盆地構造、盆嶺構造這三類構造區(qū)帶上,它們是由于近地表上地殼的擠壓推覆、擴張伸展和剪切走滑的構造變形作用所形成的[2]。造山帶一般都作為重大能源工程場地選址區(qū)域,資源開發(fā)、災害防治和環(huán)境保護等工程的進行決定于造山帶的結構、演化和動力學特征。根據(jù)造山帶的形成機制,其可以分為逆沖推覆型、伸展型和走滑型三大類。其中,逆沖推覆構造中形成的前鋒帶、沖起塊體和飛來峰等構造,它們的變形最強烈,形成的斷裂最密集,節(jié)理最發(fā)育,巖體最破碎;伸展構造的滑覆體前緣和滑來峰的穩(wěn)定性較差。在進行工程選址時,應盡量避開這些構造不穩(wěn)定地區(qū)。盆地是人類主要聚居區(qū),故其選址更為的重要,在一些大型水利工程或者地震災后重建的居民選址工作中,比如三峽移民工程、汶川大地震中災后重建工程、以及舟曲重大泥石流災后的重建工程等等,需要特別注意盆地中的不穩(wěn)定區(qū)域、隱伏的活動性斷裂等。按成因可將盆地分為壓陷盆地、走滑盆地、伸展盆地。其中壓陷盆地較為穩(wěn)定,除了鄰近造山帶一側活動性較強;受地殼剪切走滑的影響,走滑盆地活動性較強,一般較不穩(wěn)定;伸展盆地由于盆地中心地殼減薄、淺層破裂較發(fā)育,而盆地邊緣則受邊界活斷層的影響大,所以伸展盆地的中心和邊緣穩(wěn)定性最差。還有,盆地的上下不一致常常導致其轉換處發(fā)生地震;盆地內部的隱伏斷裂常常導致地表發(fā)生地裂縫,直接威脅工程建筑的安全穩(wěn)定,比如大同地裂縫的形成,是由于新生代以來,同盆地受來自青藏高原和太平洋方向的側向擠壓,而導致右旋剪切拉張以及地幔上隆,區(qū)內地殼減薄,基底地殼斷裂發(fā)展到上地幔,再伴隨著斷陷作用而發(fā)生地震和地裂縫。盆嶺構造是大陸淺層構造中的重要類型,其由正斷層形成地塹、地壘、掀斜和犁式斷層等組成,其中隆起區(qū)為穩(wěn)定區(qū),沉降區(qū)為非穩(wěn)定區(qū)。
在斜坡穩(wěn)定性評價中的應用我國是個多山區(qū)的國家,每年都會因為斜坡地質災害的發(fā)生而造成人員的傷亡和財產(chǎn)的損失,因此,做好災前的斜坡穩(wěn)定性評價十分的必要?;隆⒈浪?、泥石流等是斜坡地質災害中最常見的三種,它們發(fā)生的主要因素都是來自自然方面的地形地貌、地質構造、地層巖性、巖土體結構特性、新構造活動及地下水條件等。其中,地質構造控制著中國山體的總體格局,新構造活動的強弱反映該地區(qū)地殼的穩(wěn)定性,而地貌與構造共同控制著滑坡、崩塌、泥石流災害的發(fā)育程度。所以,滑坡、崩塌、泥石流的形成與斷裂構造之間有著密切的關系,斷裂的性質、破碎帶寬度、節(jié)理裂隙的發(fā)育程度及其組合特征等都是影響斜坡地質災害的重要因素。在工程地質學中,通常根據(jù)巖體的結構面發(fā)育類型及程度將其分成Ⅰ~Ⅴ5個等級,不同等級的結構面的性質與組合形式不同,以此來判斷巖土體的穩(wěn)定性與變形破壞方式,從而進行斜坡的穩(wěn)定性評價。工程地質學中的結構面就是構造地質中的構造結構面,指巖體中具有一定方向、力學強度相對較低、兩向延伸的地質界面(或地質帶),例如巖層層面、節(jié)理、軟弱夾層以及各種成因的斷裂、裂隙等,反映了在長期內外動力作用下的地質構造現(xiàn)象?;碌男纬膳c發(fā)展受地質構造的影響表現(xiàn)為兩個方面:第一,滑坡往往沿斷裂破碎帶成群成帶的分布形成;第二,滑動面的空間展布及滑坡的范圍受到巖層面、斷層面、節(jié)理面、片理面及不整合面等各種軟弱結構面控制。因此,在斜坡穩(wěn)定性評價中,必須先根據(jù)結構面確定滑動面的總體形態(tài)和空間展布,從而確定其規(guī)模,以此來采取相應的預防措施。地質構造對崩塌的控制作用也表現(xiàn)在兩個方面:第一是斷裂構造對崩塌的控制作用。具體表現(xiàn)在,當陡峭的斜坡走向與區(qū)域性斷裂平行或大致平行時,沿該斜坡發(fā)生的崩塌一般較多;而大型崩塌往往發(fā)生在幾組斷裂交匯的峽谷區(qū);在斷層密集分布區(qū),巖層較破碎,坡度較陡的時候,斜坡常發(fā)生崩塌或落石。第二,褶皺構造對崩塌的控制作用。褶皺核部巖層變形強烈,大量垂直層面的張節(jié)理在核部形成,而且在多次構造作用和風化作用的不斷影響下,破碎巖體往往產(chǎn)生一定的位移,從而形成潛在崩塌巖體,當褶皺軸向與坡面方向垂直時,斜坡一般多產(chǎn)生落石和小型的崩塌;當褶皺軸向與坡面平行時,在高陡邊坡上就容易產(chǎn)生規(guī)模較大的崩塌。由于構造作用形成的高差大、高坡度及大面積的流域溝谷等地形地貌,新構造運動下形成的巖體變形與構造結構面,為泥石流的發(fā)生創(chuàng)造了必要條件。因此,可以從構造角度分析泥石流的產(chǎn)生條件,提前做好預防措施,可以達到杜絕災害發(fā)生或者減少災害損失的目的。#p#分頁標題#e#
篇4
卓越工程師教育培養(yǎng)計劃是我國由工程教育大國向工程教育強國邁進的一個重大舉措,其特色是行業(yè)企業(yè)深度參與人才培養(yǎng)過程,學校按通用標準和行業(yè)標準培養(yǎng)工程人才,強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力。因此,學生在校內進行理論課學習和實踐環(huán)節(jié)訓練的主旨應在于培養(yǎng)學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力。
工程地質是土木工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎課,是研究人類工程活動與地質環(huán)境之間相互關系的一門學科。學生應通過工程地質課程的學習,熟悉并適度掌握與工程建設相關的地質問題的分析方法和處理方法。經(jīng)濟建設中發(fā)生的大量工程事故以及頻繁出現(xiàn)的地質災害,給社會經(jīng)濟諸多方面造成了慘重損失,使人們深刻地認識到:工程地質問題與整個工程的質量、投資、進度,乃至人民的生命與財產(chǎn)的安全息息相關;地質災害對人類生存與發(fā)展的威脅。因此,作為未來的土木工程師,土木工程專業(yè)的學生都必須掌握一些基本的工程地質知識,對工程中可能遭遇的各種地質現(xiàn)象具有一定的辨析能力,能夠在工程設計、施工及維護過程中考慮地質因素的制約作用,對工程地質問題具有防治意識,這也是現(xiàn)代工程建設和復雜多變的地質環(huán)境對土木工程師提出的專業(yè)素質要求。
二、工程地質教學存在的問題
盡管工程地質在土木工程專業(yè)占據(jù)了主干課程地位,但由于土木工程涵蓋學科極為廣泛,且在卓越工程師培養(yǎng)過程中企業(yè)實踐至少歷時一年,所以工程地質課程教學面對的第一個困境就是課時少、內容多而雜,但行業(yè)要求、教學要求不斷提高。其次,工程地質學的特點是實踐性強,工程設施都是建立在一定的地基上的,組成地基的巖土體由于生成環(huán)境不同而復雜多樣,沒有見過、觸摸過、分析比較過,難以形成直觀的認識,而它們深埋在地下,學生無法接觸到。第三個問題是工程地質課程在大二開設,學生對工程的認識很少,工程意識淡薄,學習常常是死記硬背一些知識點,等到進入專業(yè)課學習后,工程地質理論和方法卻逐漸遺忘了,難以用地質分析的方法解決實際工程地質問題。
三、工程地質課程教學改革思路與措施
工程地質課程在鹽城工學院開設了將近20年,教學資源基本齊備,在師資隊伍、教材、教學文件、電子課件、實驗室建設等方面有一定的基礎。因此,工程地質課程教學改革采用評價―改進―再評價―再改進的模式,如圖1所示。
圖1 工程地質課程教學改革思路
首先要梳理已有成果,找出現(xiàn)有資源的不足。其次,面向行業(yè)骨干、畢業(yè)生、同類院校進行廣泛調研,進行資料搜集、檢索,查明行業(yè)需求和學科前沿趨勢。第三,找出本課程教學現(xiàn)狀與客觀需求之間的差距,為課程改革目標正確定位。進而提出課程教學改革方案,逐步實施改革措施。最后,對課程教學模式進行階段性評價,總結經(jīng)驗教訓,改進教學模式。面向卓越工程師的培養(yǎng)目標,在工程地質教學中提出了以下改革措施:
(1)基于土建行業(yè)發(fā)展需求及對應用型土木工程師的素質要求,結合工程地質學科前沿動態(tài),確定工程地質教學深度和廣度,修訂課程教學大綱,改革課程教學模式,解決課時緊的問題。
(2)以培養(yǎng)學生的工程意識和工程素質為核心,以項目教學為載體,激發(fā)學生的學習興趣,由灌輸教育逐步轉變?yōu)檠杏懶徒虒W,讓學生真正成為學習活動的主體,解決理論與實踐不同步,導致學生讀死書的問題。將教師的科研及生產(chǎn)課題與教學有機結合,創(chuàng)造條件使學生的應用能力得到延伸訓練,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識,提高學生工程實踐能力。
(3)創(chuàng)建多維度情景化教學模式,理論教學聯(lián)系實驗教學,增強教學直觀性、認知度,激發(fā)學生的好奇心和學習熱情。
(4)引入項目教學法,實現(xiàn)產(chǎn)學研有機結合,增強學生的工程意識,激發(fā)學生的創(chuàng)新能力和研究能力。
(5)創(chuàng)設工程地質學生沙龍,建設工程地質開放實驗室,引導高年級學生利用所學所思探索實際工程中地質問題的解決方法。
四、工程地質教學改革實踐
1.課程教學內容的整合
工程地質原有的教學內容包括:地質學基礎知識、土的工程地質性質、巖體的工程地質性質、地下水、不良地質現(xiàn)象、工程地質勘查、工程建設中的地質問題等。其中土的工程地質性質與土力學課程重復,但學生學完了兩門課也無法分辨不同的土;而后面的四部分內容,人為地把同一個工程問題割裂為不同的方面進行討論,雖然符合學科知識體系劃分原則,但學生學起來如瞎子摸象,無法形成整體的工程概念。因此,將兩門課程的重復內容刪除,重點討論土質學問題。同時,按照平原、山區(qū)土木工程的特點重新整合教學內容,將地質介質(土或巖體)與對應的勘察方法、工程地質問題、環(huán)境地質問題結合起來,依托典型案例進行分析講解,最后由學生進行歸納總結。例如:結合鹽城當?shù)氐囊粋€深基坑工程,勘察單位進場后,帶領學生觀摩了各種勘察手段??硬坶_挖后,對照該工程勘察報告,讓學生熟悉各土層的特點,特別是淤泥質軟土及飽和砂土的性質分析。指導學生看懂勘察報告,質疑報告的結論與建議,讓學生找出緣由,并在教師指導下進行總結評價。圍繞這個工程,開展了6個學時(現(xiàn)場觀摩在課外進行)的教學,但學生以較高的主動性完成了原來5個章節(jié)相關內容的探討,其間教師還引入了多地的同類工程進行對比,展示了目前最先進的探測方法。
2.學習興趣和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
地質構造、地質作用是學生最難以理解的知識點,硬性灌輸只能事倍功半。實際上這部分內容卻最能激發(fā)學生的想象力和創(chuàng)造力。各種地質現(xiàn)象不斷發(fā)生,而整個過程又十分漫長,所以教學切入點應選在地質現(xiàn)象的聲像記錄上。課前在課程網(wǎng)站上向學生推介主流的地質網(wǎng)站、地理雜志和關于地球的紀錄片;再讓學生進入實驗室觀察各種巖石、礦物、化石標本;然后進入理論課堂討論,從新奇到發(fā)現(xiàn)答案,學生的學習熱情空前提高,學習成就感得到滿足。課后布置研究型或動手型作業(yè),讓學生組成學習小組圍繞地層的形成、地震、火山作用、地面變形、地下水運動等問題進行調查研究,或設計模擬方案、制作實驗模型。這種教學模式使學生從死記硬背概念轉變?yōu)橹鲃犹骄坎ⅹ毩⒔鉀Q問題,學生的研究能力得到充分訓練,其創(chuàng)造力也逐步得到開發(fā)。
3.發(fā)揮教學團隊的力量
整個教學過程中,教師是策劃者、引導者和評價者,從各種案例的搜集、工程聯(lián)絡、課程平臺建設到課題設計、學習過程評價,教師的工作量成幾何級數(shù)增長。一個任課教師無法實施這種教學模式。在課程教學改革中,逐步形成了一支老中青、校內外相結合的教學團隊。校內教授負責教學設計和課堂教學,博士、講師負責課程平臺建設及學習過程實時評價,校外的教授級高工負責工程場地安排、現(xiàn)場講解。每學期工程地質教學團隊集中三次:第一次討論學科及行業(yè)動態(tài),調整補充新的教學內容;第二次進行中期教學評價;第三次進行期終教學總結,提出改進措施。教師的無私奉獻精神是課程改革成功的必要條件,這種工作精神也深深感染著大多數(shù)學生。
4.課外延伸教學
這是一個終身學習的時代,優(yōu)秀的工程師需要具備強大的自學能力,才能適應行業(yè)發(fā)展的需求。這種能力的培養(yǎng)無法在短短的幾個月內完成。本著因材施教的原則,在工程地質實驗室開辟了學習沙龍,主要面向高年級已經(jīng)上過工程地質課程的同學。學習沙龍購置了與工程地質相關的書籍、雜志、模型等供有興趣的同學查閱。學習沙龍的各種資源由教師負責建設,必要時提供一定的技術支持;學習沙龍活動由學生自己組織,可以邀請教師參與。教師將自己的科研課題、生產(chǎn)課題拿出來給大家討論,也吸收部分學生參與研究。課外學習沙龍的設立,是課程教學的有效延伸,更幫助學生學以致用。
篇5
關鍵詞:大學生地質實習 社會素質 教育 實踐
1引言
野外工程地質實習是工程地質學課程的一個重要教學環(huán)節(jié)。野外工程地質實習更象是一個生動的課堂,通過野外地質踏勘及建筑工地參觀,使學生認識各種地質作用、地質現(xiàn)象、工程地質條件,學會綜合分析和預測工程中存在的地質問題,并提出處理措施。同時,大學生在實習實踐中的思想政治教育往往成為大學教育階段的盲點,大學生在野外實習階段將大學生的思想政治教育特別是大學生對社會的正確認知、體驗,進而培養(yǎng)一定的社會素質可以得到事半功倍的效果。
2 野外工程地質實習是理論與實踐相結合的重要課堂
野外工程地質實習分為實習分室內參觀和野外現(xiàn)場觀察兩部分。室內參觀主要到中國地質大學博物館參觀,目的是了解主要巖石和礦物的特征。現(xiàn)場觀察選址森林公園、南望山,由于修路開挖山體,在公路兩側的邊坡上有許多露頭,可觀察到白云巖、硅質巖、泥巖、泥灰?guī)r、礫巖等巖石,還可看到坡殘積土,土與風化層的分界線,不同風化程度巖石的分界線。學習測量巖層產(chǎn)狀,繪簡單的地質剖面圖等。通過野外工程地質實習要求學生能將課堂上所學的理論知識,靈活地運用于野外工作之中,認識各種地質作用、地質現(xiàn)象、工程地質條件,學會綜合分析和預測工程中存在的地質問題,并提出處理措施,培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的綜合能力。
3 培養(yǎng)大學生團結協(xié)作精神,增強集體觀念
野外工程地質實習都是按班分組進行,觀察和分析地質問題。隨著科學技術的高度發(fā)展,各項工作的系統(tǒng)化和復雜程度越來越高,個人的知識和能力畢竟是有限的,僅憑個人的力量住住是無法完成的工作,只有相互間的密切配合和支持,才能圓滿地完成任務,個人認識往往帶有片面性和局限性,小組同學一起討論,思想活躍,相互補充,住住會使大家對工程現(xiàn)象的認識更全面,從而提出解決問題的最佳方案。實習前分別提出一系列問題,可采取分組競賽的方式進行解決方案展示評比,增加集體觀念和集體榮譽感,各小組固結協(xié)作,密切配合,充分調動每位同學的主觀能動性,集思廣益,全力完成解決方案。通過野外工程地質實習能有效地培養(yǎng)學生團隊意識,培養(yǎng)學生合作精神的作用,而團隊意識、合作精神是現(xiàn)代人必須具備的優(yōu)良品質之一。
4 培養(yǎng)吃苦耐勞精神,拓展個人潛力
在《工程地質》課程結束之后,安排野外地質實習一般是到了學期末,實習期間常常需要頂烈日、冒風雨。在一天的野外工作完成后,學習的任務還沒有結束,還要整理當天的野外資料。如今的大學生獨生子女的比例較大,不管是城市還是農村,父母認為孩子學習很辛苦,所以家里大小事務都舍不得交給子女來做,使他們從小生活在溺愛的家庭氛圍中,這使得孩子缺乏生活的磨煉。通過艱苦的實習生活,不僅磨練了學生的毅力,還培養(yǎng)了學生吃苦耐勞的精神。每次在實習結束總結時,每個學生都有深刻地體會和共同的認識。面對較嚴酷的自然環(huán)境,學生必須適應它、戰(zhàn)勝它,原來認為做不到的事情,通過努力做到了,無形中充分挖掘了學生的個人潛能。
5培養(yǎng)對大自然的熱愛,陶冶情操
野外工程地質實習選址一般遠離城市中心,常常在有山有水的地域,如森林公園、南望山。南望山是武漢地區(qū)較高的山脈之一。同學們站在山上可俯瞰周圍地區(qū),山底有連接地大西區(qū)和北區(qū)的隧道,名為“地大隧道”,全長333米,凈空高4.5米,洞寬6米,為全國高校第一條隧道。由于南望山南北兩側的巖性不同,南側是能干性差的砂質巖,北側是能干性強的硅質巖,故隧道南出口呈圓形,北出口呈方形。遠離城市的喧囂,置身于大自然中,同學們有一種獨特的感受。在學習認識地質現(xiàn)象時,也領略到大自然的美,激發(fā)了學生熱愛大自然,提高對地質科學的興趣,同時充分認識到地質實踐對地質科學的重要性。
6 培養(yǎng)人際交往能力,增加師生之間的情感
大學生情感豐富,在緊張的學習之余,需要進行彼此之間的情感交流,野外工程地質實習師生生活在一起,一同工作,同乘一輛車,同走一條路,通過交談討論,相互間交流情況,增強與學生們的思想交流,了解他們的所思所想,教師對學生在學業(yè)上嚴格要求,生活上悉心照顧。學生們從老師敬業(yè)精神和做人準則中,更加理解了在大學里學到的不僅是知識,更重要的是怎么做人。實習中不僅要與帶隊老師、同班同學朝夕相處,還要和工程師、工人師傅、當?shù)剞r民打交道,可以培養(yǎng)他們正確處理人際關系的經(jīng)驗。從學生的實習體會中可以看出,野外地質教學實習無論從學業(yè)上還是思想上,均對他們產(chǎn)生了重大影響,對于世界觀正在逐步形成的青年學生起到了良好的促進作用,幫助他們樹立正確的人生觀和優(yōu)良品格。
7 正確了解社會、認識社會,樹立回報社會、推動社會進步的理想
8 結語
通過野外工程地質實習不僅使學生加深理解巖體結構類型、地質構造類型及工程地質特征等理論知識,使學生認識到了學習工程地質的意義,激發(fā)了考察地理和各地典型地質地貌的興趣,更重要的是要以人為本,通過適當?shù)姆绞?,培養(yǎng)同學們合作精神、培養(yǎng)吃苦耐勞精神、培養(yǎng)人際交往能力,樹立正確的人生觀,認真扎實的工作作風,對學生今后的學習和工作起到積極的作用。
參考文獻:
[1]徐建軍.大學生思想政治教育前沿[M];湖南人民出版社;2009
篇6
教科書對工程地質學的三種定義:①工程地質學是研究與工程有關的地質問題的科學;②工程地質學是研究人類工程活動與地質環(huán)境相互作用的科學;③工程地質學是研究人類工程建設活動與自然地質環(huán)境相互作用和相互影響的一門地質科學。
從以上三種定義的實質中均不難看出,工程地質學強調的工程和地質的關系,研究的是人類工程活動與自然地質環(huán)境的相互作用。但是,近年來工程地質學科卻正在經(jīng)歷著前所未有的挑戰(zhàn),工程地質學被異名為巖土工程學,工程地質勘察被稱之為巖土工程勘察。工程界有此呼聲,學術界有此呼應,一些大專院校也紛紛效仿,甚至工程地質這個專業(yè)在高校也被取消了。一時間,似乎工程地質已經(jīng)成了守舊傳統(tǒng),巖土工程才是先進時髦的,才是可以適應市場經(jīng)濟并與國際接軌的。這是近年來分歧最大的爭議。
這些年來工程地質勘察的不景氣以及市場競爭的不規(guī)范化,工程地質勘察隊伍增加了巖土工程的業(yè)務是完全必要的,但將巖土工程作為工程地質的救世主,則值得商榷了。
根據(jù)筆者的理解,巖土工程是一項工程應用技術,是針對地質體的工程缺陷實施的工程措施而進行的一系列設計和施工過程的總稱。巖土工程的任務是“處理”地質體的工程缺陷,使之滿足工程建筑物對地基的工程要求,因此又有“巖土工程處理技術”的別名,說明巖土工程的確是一項實實在在的工程技術。確立工程地質學是一門獨立的學科,盡管也僅僅是本世紀初的事,并不象數(shù)學、物理學、天文學等等著名學科那樣歷史悠久,然而,之所以將工程地質定義在“學科”這樣的高度上,是因為她具備學科的一些基本特性和基本理論,這就是地質學的基本特性和基本理論,換句話說,工程地質學的基本理論就是地質學(當然更包括數(shù)學、力學、化學等等),因此,又將工程地質學界定為地質學的一個分支學科或應用學科,這是符合實際的。工程地質學的最新定義也是較為全面的:研究人類工程活動與地質環(huán)境相互作用的科學。顯然,工程地質與巖土工程盡管有相似之處,但也有天地之別。如果將巖土工程界定為工程地質學科的一個分支,好象還說得過去;而反過來用巖土工程來代替工程地質,則實在有些牽強附會。
1997年6月20-27日,國際工程地質學會在希臘召開了一次學術討論會,會上決定將本學會名稱改為:國際工程地質學與環(huán)境學會。我國組團15人參加,王思敬任團長。隨后國內也有人提出工程地質學會改名,以便與國際接軌,但一直未獲通過。在近幾年的中國地質學會工程地質專委會會議上,學科和學會更名問題的交鋒一直也沒有停止過。我國工程地質界的前輩專家學者們多數(shù)也不同意更名,認為如此嚴肅的基礎性應用性學科,沒有必要放棄自己的傳統(tǒng)風格,我國的工程建設任務十分繁重,工程地質學科的研究和發(fā)展前景仍然是艱巨和光明的。
2.工程地質工作的任務
在工程建設中,工程地質工作的任務十分繁重,也異常艱巨,主要任務是:①選址,選擇在地質條件上相對最優(yōu)的工程建筑地區(qū)或場地;②評價,闡明工程建筑區(qū)或場地的工程地質條件,進行定性和定量的工程地質評價,準確界定工程地質問題;③預測工程建筑物興建和運用過程中地質條件的可能變化,為研究改善和防治工程地質缺陷的措施提供依據(jù);④調查工程建筑物所需的天然建筑材料等。
3.工程地質專業(yè)的尷尬
工程地質專業(yè)是工程建設的基礎性專業(yè),沒有這個專業(yè),一切工程建設均將成為空中樓閣,這是常識性問題,我們在這里反復強調好象有些多于。然而,現(xiàn)實確讓這一基礎性專業(yè)處于一個十分尷尬的境地,主要表現(xiàn)在:
①工程地質專業(yè)本身的特殊性、復雜性和實踐性;
②專業(yè)不景氣,社會地位和經(jīng)濟地位與工程地質專業(yè)不相適應,工作環(huán)境、工作條件的局限,擇業(yè)行為中的浮躁動機,專業(yè)本身的局限性;
③規(guī)程規(guī)范存在的問題;
④工程地質勘察技術的局限性;
⑤相關專業(yè)對工程地質專業(yè)的輕視;
⑥長官意志,某些決策者對工程地質專業(yè)的無知或輕視;
⑦世人對工程地質專業(yè)的不了解與不理解。
4.在工程建設中的地質教訓
由于地質問題而嚴重影響工程建設的實例太多,教訓太深刻,順手拈來幾個實例:
①云南漫灣水電站左壩肩順層滑坡和建材問題;
②貴州天生橋二級水電站廠址、隧洞等問題;
③貴州東風水電站右壩肩和帷幕線上的巖溶問題;
④烏江彭水水利樞紐前期工作重復問題;
⑤雅礱江錦屏二級水電站巖溶地下水問題;
⑥軟弱夾層的遺漏對工程建設的重大影響,葛州壩、西津溢洪道等。
5.工程地質在工程建設中的決定性作用
任何地質條件下都可以建工程,對嗎?這個問題也是這些年來工程界的一個熱門話題,筆者認為答案是否定的。
①陜西東莊水庫灰?guī)r壩址滲漏嚴重不能建壩;
②小浪底滑坡性質界定對設計的影響;
③天生橋二級水電站移民區(qū)是否滑坡對移民安置的影響;
④堤防工程中的堤基垂直防滲引起的環(huán)境地質問題,有時可能是決定性的;
⑤地質邊界條件和地質參數(shù)對工程設計的影響。
6.相關學科在工程地質中的應用
①系統(tǒng)工程在工程地質中的應用;
②計算機技術在工程地質中的應用;
③遙感、物探、GPS等;
④水工設計施工與工程地質的關系。
清晰的工程概念是地質師所必需的。潘家錚院士對地質師的要求:應該有系統(tǒng)地學習水工建筑物的基本設計理論,計算方法,以及地基缺陷的影響,各種處理的措施,各種成功和失敗的經(jīng)驗;最好補一些數(shù)學、力學、水力學、巖土力學、巖石試驗、有限元分析和計算機應用等方面的基礎課。五十年代初,由于我國水利水電工程地質專業(yè)人才奇缺,一批設計師改行從事工程地質專業(yè)的學習和工作,后來大都成為工程地質專業(yè)的優(yōu)秀專家。實踐證明,地質師的工程概念清晰,地質工作會得心應手;反之則可能事倍功半。
7.工程地質要面對現(xiàn)實著眼未來
汪恕誠部長最近講話強調:不能老修改設計,因為搞招投標尤其是國際合同,修改設計就意味著被索賠。修改一個設計,似乎節(jié)省了某一個工程量,而索賠量比這個還大,大量修改設計怎么得了?汪部長的這段講話似乎在批評設計,實則是水利水電工程地質的一個千載難逢的新的契機。
如何理解汪部長的這段話?我們認為首先要搞清楚為什么修改設計,水利工程因為地質問題而修改設計的可以舉出若干例子來。
修改設計往往賴地質,我們當然可以理直氣壯地說:前期地質工作投入不夠,工程地質條件不清楚,地質基礎資料不準確,工程地質分析出力不夠或分析工作的深度不到家,工程地質問題的界定不明確或界定有錯誤,學術技術問題得不到廣泛的討論和爭論,工程地質問題的真理有時往往掌握在少數(shù)人手里。
很明顯,要想不修改設計,地質工作必須做到家,基本的地質工作量必須保證。作為地質師,既要尊重事實,堅持真理,實事求是,還要努力學習,開拓進取,勇于創(chuàng)新,更要勤于實踐,不迷信權威,不違心唯上。工程地質專業(yè)的形象靠地質師們去樹立,去維護;工程地質專業(yè)在工程建設中的地位也只有靠地質師們自己去爭取
篇7
關鍵詞:工程地質、巖土工程、發(fā)展、關系
中圖分類號:F416文獻標識碼: A 文章編號:
一、引言
本文從工程地質以及巖土工程的特點,介紹了工程地質與巖土工程的區(qū)別,指出兩者之間的關系,進一步介紹兩者的發(fā)展,方便讀者更好地去理解工程地質與巖土工程兩個概念。
二、工程地質與巖土工程的區(qū)別
工程地質是研究與工程建設有關地質問題的科學。工程地質學的應用性很強,各種工程的規(guī)劃、設計、施工和運行都要做工程地質研究,才能使工程與地質相互協(xié)調,既保證工程的安全可靠、經(jīng)濟合理、正常運行,又保證地質環(huán)境不因工程建設而惡化,造成對工程本身或地質環(huán)境的危害。工程地質學研究的內容有:土體工程地質研究、巖體工程地質研究、工程動力地質作用與地質災害的研究、工程地質勘察理論與技術方法的研究、區(qū)域工程地質研究、環(huán)境工程地質研究等。
巖土工程是土木工程中涉及巖石和土的利用、處理或改良的科學技術。巖土工程的理論基礎主要是工程地質學、巖石力學和土力學;研究內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、作為傳導介質或環(huán)境介質等諸多方面;包括巖土工程的勘察、設計、施工、檢測和監(jiān)測等等。
由此可見,工程地質是地質學的一個分支,其本質是一門應用科學;巖土工程是土木工程的一個分支,其本質是一種工程技術。
三、工程地質與巖土工程的關系
雖然工程地質與巖土工程分屬地質學和土木工程,但關系非常密切,這是不言而喻的。有人說:工程地質是巖土工程的基礎,巖土工程是工程地質的延伸,是有一定道理的。
工程地質學的產(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)的力學理論為基礎發(fā)展起來的。但單純的力學計算不能解決實際問題,從一開始就和工程地質結下了不解之緣。與結構工程比較,結構工程面臨的是混凝土、鋼材等人工制造的材料,材質相對均勻,材料和結構都是工程師自己選定或設計的,可控的。計算條件十分明確,因而建立在材料力學、結構力學基礎上的計算是可信的。而巖土材料,無論性能或結構,都是自然形成,都是經(jīng)過了漫長的地質歷史時期,在多種復雜地質作用下的產(chǎn)物,對其材質和結構,工程師不能任意選用和控制,只能通過勘察查明,而實際上又不可能完全查清。巖土工程師不敢相信單純的計算結果,單純的計算是不可靠的,原因就在于工程地質條件的不確知性和巖土參數(shù)的不確定性,不同程度地存在計算條件的模糊性和信息的不完全性。因而雖然土力學、巖石力學、計算技術取得了長足進步,并在巖土工程設計中發(fā)揮了重要作用,但由于計算假定、計算模式、計算方法、計算參數(shù)等與實際之間存在很多不一致,計算結果總是與工程實際有相當大的差別,需要進行綜合判斷。“不求計算精確,只求判斷正確”,十分強調概念設計,已是巖土工程界的共識。
綜合判斷的成敗,關鍵在于對地質條件的判斷是否正確。既然巖土體是地質歷史長期演化的產(chǎn)物,研究其規(guī)律性,對關鍵性的問題進行預測和判斷,就只能靠工程地質專家了。譬如要建造一條隧道,沒有工程地質專家?guī)椭?土木工程師只能“望山興嘆”。即使進行了鉆探,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)驗的工程地質專家,通過地面地質調查,就可大致判斷地下地質構造的輪廓,就可預測建造隧道時可能發(fā)生哪些工程地質問題。再根據(jù)需要,采用物探、鉆探、等手段,由粗而細,由淺而深,構造出工程地質模型,明確哪些地段條件簡單,哪些地段條件復雜,哪些地段可能冒頂,哪些地段可能突水。沒有深厚的地質基礎,哪能識別斷層的存在,軟夾層的空間分布,哪能搞清結構面的優(yōu)勢方向,地下水的賦存和運動規(guī)律,哪能說清巖溶、膨脹巖,初始地應力對工程的影響等等??梢哉f,在地質條件復雜的地區(qū),巖土工程師離開了工程地質專家將寸步難行。譬如醫(yī)療、工程地質專家的任務是協(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鍵,這是人所共知的。
四、工程地質與巖土工程的發(fā)展
關于工程地質與巖土工程今后發(fā)展的方向和重點,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,筆者認為,工程地質與巖土工程這兩個專業(yè),既不會逐漸歸為一體,也不會逐漸分離,而是像兩條纏繞在一起的鏈子,在互相結合,互相滲透,互相依存中發(fā)展。
1.地學與力學的結合
地質學和力學是巖土工程的兩大支柱。地質學有一套獨特的研究方法,通過調查,獲取大量數(shù)據(jù),進行對比綜合,去粗取精,去偽存真,由此及彼,由表及里,找出科學規(guī)律。這是一種歸納推理的思維方式,側重于成因演化,宏觀把握和綜合判斷。巖土工程是以力學為基礎發(fā)展起來的,力學以基本理論為出發(fā)點,結合具體條件,構建模型求解。這是一種演繹推理的思維方式,側重于設定條件下的定量計算。但是,工程地質學家如果不掌握力學,則對工程地質問題難以做出定量而深入的評價,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,則難以理解地質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性,應互相滲透,互相嫁接,必能在學科發(fā)展和解決復雜巖土工程問題中發(fā)揮巨大作用。
2.抓住機遇,努力創(chuàng)新
半個世紀來,無論工程地質還是巖土工程,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)村的建設正在加速進行;另一方面,保護環(huán)境,使社會經(jīng)濟協(xié)調和可持續(xù)發(fā)展的任務已經(jīng)擺在我們的面前。21世紀對中國,將是水利、水電、道路、橋隧、高層建筑和地下工程并駕齊驅的世紀,工業(yè)化、城市化、鄉(xiāng)村現(xiàn)代化、保護和改善環(huán)境等并舉的世紀。我國地質條件異常復雜,環(huán)境特別脆弱,對工程地質和巖土工程帶來了許多世界級的難題,也為創(chuàng)新提供了空間和機遇。希望工程地質專家和巖土工程師抓住機遇,在完成工程任務的同時,發(fā)揚創(chuàng)新精神,提出更先進的科學理論和實用技術。要結合重大工程問題創(chuàng)新,結合中國特點創(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,才能領導國際潮流,將我國工程地質和巖土工程的科技水平推向新的高度,走在世界前列。
3.關于專業(yè)人才的培養(yǎng)
過去設置工程地質專業(yè),培養(yǎng)了大批工程地質人才,是學習蘇聯(lián)和計劃經(jīng)濟的結果。現(xiàn)在高校本科撤消了工程地質專業(yè),大批工程地質人員轉向巖土工程,是向市場經(jīng)濟轉軌和工程建設的需要。但絕不是巖土工程可以替代工程地質,不再需要工程地質人才了。今后的巖土工程師主要來自土木系,他們雖然學過工程地質,但深度是有限的。投入工作后,側重點和注意力主要放在工程問題的處理上,很難下功夫修補地質學功底,遇到復雜地質問題還得請教地質學家。中國的地質條件如此復雜,工程建設規(guī)模如此巨大,沒有高素質的工程地質專門人才難以設想。因此,高校應將工程地質和巖土工程作為重要二級學科,培養(yǎng)相應的碩士和博士,作為技術骨干,不斷充實到建設隊伍中去。
五、結語
綜上所述,工程地質是地質學的一個分支,其本質是一門應用科學;巖土工程是土木工程的一個分支,其本質是一種工程技術,兩者有本質上的區(qū)別。因此,筆者希望通過本文的介紹,能夠讓讀者認清工程地質與巖體工程的關系,認清這兩個不同的概念。
參考文獻:
官善友 朱銳 高振宇:《地質條件對武漢市地下空間開發(fā)的影響及分區(qū)評價》,《黑龍江科技信息》,2011年09期
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關鍵詞:水利工程;發(fā)展成就;生態(tài)效應
1引言
隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展,我國城市化工業(yè)化進程也在不斷深入,我國水利水電工程建設在不斷加快。水利水電工程是一個既能加快國民經(jīng)濟增長改善民生的工程,也是我們人類不斷改善生存環(huán)境、適應環(huán)境、利用自然環(huán)境的手段。
2我國水利水電工程地質的成就與發(fā)展
隨著人類工程建設的不斷發(fā)展,工程地質學也在逐漸形成。早在公元前,人類的工程活動就開始了,埃及的金字塔、中國的萬里長城都是古代偉大的工程代表。中國的水利建設起源較早,如公元前485年修建的京杭大運河、公元前250年修建的都江堰分水灌溉工程。
20世紀20年代以后,工程地質學成為一門獨立的科學。
我國幅員遼闊,水能資源豐富,蘊藏量達6.8億KW,但目前開發(fā)的只有10%左右。根據(jù)1993年之前的統(tǒng)計,我國建成的蓄水量在一億立方米以上的大型水庫一共有235座,水電裝機量超過2416.5萬KW。1993年之后又相繼建成有二灘、萬家寨、小浪底、三峽、李家峽、龍羊峽、漫灣、觀音閣、隔河崖、大朝山等大型水電工程。以上這些工程在進行建設過程中曾經(jīng)遇到過各種各樣的工程地質問題,如風化槽帶,壩基泥化夾層,活斷層、斷層破碎帶以及水庫誘發(fā)地震,巖溶滲漏及邊坡、洞室?guī)r體穩(wěn)定問題等。為了解決以上所述的這些問題,很多專家學者進行了大量深入的研究工作,并且也獲得了豐富的研究成果和防治經(jīng)驗。除此之外,在工程地質試驗方法、勘察方法及數(shù)值計算的方面,也取得顯著的發(fā)展和進步。
隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展以及對供水、電力的需要,我國的水利水電事業(yè)仍將有重大發(fā)展的空間。水電開發(fā)程度將由現(xiàn)在的10%左右提高到20%以上,裝機容量也將增加到4000萬KW以上。金沙江溪洛渡水電站混凝土拱壩最大壩高達295米,裝機容量640萬KW;雅礱江錦屏引水式電站,最大水位落差達300米,裝機容量達320KW引水隧洞長約17千米,最大埋深達2500米以上;瀾滄江小灣水電站拱壩高達292米,裝機容量320萬KW;跨流域的南水北調和引黃濟晉大型工程。這些工程有些都已竣工,有些仍在設計勘察施工中。這些工程規(guī)模都較大,因此對工程地質條件的要求也很嚴格,涉及到的工程地質問題也較多、較復雜。因此,我們對工程地質勘察、研究和工程設計、施工等工作,也提出更高要求,同時我們也肩負著更重的使命,地質工程學同樣也必將向更深層次、更高水平發(fā)展。
工程地質學在我國發(fā)展取得顯著成績的同時也曾出現(xiàn)過一些問題,其中最突出的是地質勘察與工程設計、施工的脫節(jié),只局限于局部和現(xiàn)狀研究,對大的地質環(huán)境研究不夠,究其原因主要是偏重于定性分析研究,缺少定量研究,認為工程地質工作重點是查明工程地質條件,對如何處理不良地質問題則是工程設計、施工人員的事。有些工程技術人員對地質因素認識不足同時又缺乏工程地質方面的認識,不能充分利用地質材料根據(jù)地質條件作出科學設計。因此,自上個世紀70年代以來,我國開始重視開展洞室圍巖、邊坡巖體、壩基巖體、區(qū)域構造穩(wěn)定(地震、地應力、活斷裂)等問題評價、計算和預報預測的研究工作。80年代后,工程地質勘察地質向巖土工程體制發(fā)展。巖土工程體制不僅查明地質條件,而且還研究巖土體的整治、改造和利用,它是工程地質學與巖石力學、土力學、地基基礎工程緊密結合的產(chǎn)物。近年來我國的一些工程地質學者提出建立地質工程的觀點。地質工程是面向工程全過程,它是工程地質、巖體工程、土木水利水電等工程相互結合、相互滲透的交叉學科,是正確認識與解決工程建設及建筑物使用過程中與地質相關的一門工程問題科學。
3我國水利工程的生態(tài)效應
水利工程建成之后會對自然界產(chǎn)生生態(tài)破壞和生態(tài)修復兩種效應,這兩種效應的綜合結果就是水利工程的生態(tài)效應。
生態(tài)破壞即水利工程作用于水生態(tài)系統(tǒng),造成水流紊亂,而后生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力明顯減弱和結構顯著改變,進而引起一系列環(huán)境問題。例如,水庫建造之后,河道下游水量減少,引起氣候干燥、濕地面積減少,野生動植物數(shù)量減少,氣候惡劣,人居環(huán)境惡化,水閘建成后,流動水變靜止水,污水排放,河道自身凈化能力減弱,產(chǎn)生水質惡化等一系列環(huán)境問題。
生態(tài)修復即利用水利工程改變現(xiàn)有的水流運行規(guī)律,恢復河道水質,光熱條件優(yōu)越后形成新的濕地,使河流的主支流、河灣形成良好的生態(tài)環(huán)境,成為鳥類、魚類、兩棲動物家園。河道周邊的景觀和水流融為一體,從而也改善了人的居住環(huán)境。
生態(tài)效應對自然環(huán)境其改善作用的成為正效應,而對自然環(huán)境其破環(huán)作用的成為負效應,對于產(chǎn)生生態(tài)負效應的水利工程我們要采取有效措施,防止惡勢的蔓延。如工程措施和非工程措施,修復水邊濕地沼澤,加強防治水土流失,控制庫邊污水排放,加強對排污口管理等。
參考文獻:
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(遼寧工程勘察設計院,遼寧 錦州 121000)
【摘要】新時期經(jīng)濟的快速發(fā)展,水工環(huán)地質勘察備受關注。水工環(huán)地質勘察在能源開發(fā)、建筑領域都發(fā)揮著重要的作用,水工環(huán)地質勘察若是出現(xiàn)了偏差,我國的能源開發(fā)就會遇到很大的問題,工程建設就失去了效益,我國的能源和生態(tài)都會遭遇風險。本文分析水工環(huán)地質勘察的方法,并且不斷進行優(yōu)化升級,對提高水工環(huán)地質勘察具有重要意義。
關鍵詞 水工環(huán);地質勘測;應用分析;gps技術
0 引言
水工環(huán)勘察直接關系到能源資源開發(fā)和工程建設,是隨著科技進步而產(chǎn)生的重要勘察部分。水工環(huán)地質勘察一般是進行環(huán)境地質勘察、工程地質勘察、水文地質勘察,在煤礦工程、工程建設、水利工程等方面都發(fā)揮著重要的作用。加強水工環(huán)地址勘察,對我國的經(jīng)濟和能源建設具有重要影響。
1 水工環(huán)地質勘察現(xiàn)狀分析
在我國的地質學發(fā)展中,工程地質學開始只是地質學的一部分,工程地質學才發(fā)展了90多年。在這90多年的發(fā)展過程中,工程地質學已經(jīng)積累了相當多的經(jīng)驗,為我國的經(jīng)濟建設做出了重要的貢獻。我國的工程地質學在發(fā)展過程中,不斷引進國外先進的技術,和我國的實際相結合,成就了地質學發(fā)展的新理論。
水工環(huán)地質勘測是人們生活中重要的組成部分,特別是人們大力推行可持續(xù)發(fā)展和應對全球變化的大環(huán)境下,水工環(huán)建設得到了空前的重視。全球的環(huán)境、資源都處在變化時期,每個國家都在不斷的調整產(chǎn)業(yè)結構和環(huán)境地質的部署,水工環(huán)一體化研究也成為各國研究的重點。
2 水工環(huán)地質勘察技術應用
2.1 GPS技術和應用分析
GPS衛(wèi)星定位工作原理為將原來在地面上的無線電信號發(fā)射臺放在了衛(wèi)星上,利用衛(wèi)星的高空運動,組建衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。在地面上建立3個以上的控制站,利用無線電測距交會原理,就可以交會出高空位置的具置。同理,只要使用3顆或者3顆以上的衛(wèi)星,就可以利用衛(wèi)星已知的空間,交會出地面上用戶接收機的具置。用戶的接收機在使用過程的某個特定時間,就可以接受多顆衛(wèi)星的信號,測量出接收機天線中心距離3顆或者3顆以上衛(wèi)星的距離,就能夠計算出這個時間點GPS衛(wèi)星在高空中的窄間作標,從而使用交會法計算出測站點的具置。GPS進行實時動態(tài)測量主要的方法是:在基準站上放置一臺GPS接收機,讓接收機不斷的進行可見衛(wèi)星的觀測,將觀測的數(shù)據(jù)實時的傳送給用戶觀測站。用戶觀察站在接受GPS信號的同時,就可以經(jīng)過無線電接收設備,將基準站傳送過來的數(shù)據(jù)和參數(shù)進行接收,利用GPS相對定位原理,計算出相對基準站基線向量,計算出WGS—84坐標。經(jīng)過已經(jīng)預先設定好的WGS—84坐標和地方坐標系進行參數(shù)轉換,準確的、實時的、精確的顯示出用戶急需的三維坐標精度。
2.2 RTK技術和應用分析
RTK技術采用三種相位差分,分別是相位差分、偽距差分、位置差分。這三種差分方式由基準站傳輸改正數(shù),流動站接受改正數(shù),并且進行測量結果改正,從而得到精確的定位。RTK在基準站上放置一臺接收機,在流動站中放置另外的一臺或者是多臺接收機,實現(xiàn)了基準站和流動站能夠同時接受同一個GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號?;鶞收景训玫降臄?shù)值和位置信息相比較,就能夠得到GPS差分改正值,使用無線電數(shù)據(jù)將GPS差分改正值傳送給流動站,從而得到精準的實時位置。流動站在進行工作的時候,可以在運動狀態(tài)或者是靜止的狀態(tài)。在之前,GPS都是單點采集,之后GPS進行改進,改進為連續(xù)采集。在很多工程地質的測量過程中,使用三維軟件包進行包路線的偏移、背景清除、噪聲濾波、頻率顫動等,加強了水工環(huán)地質勘察的水平。
2.3 TEM技術和應用分析
瞬變電磁法被稱為TEM技術,最早在航空探物中應用,我國引進這項技術的時間還不到40年,技術還不夠成熟。這種技術在金屬礦勘測中得到了空前的發(fā)展,并且在災害勘測、工程勘測、環(huán)境勘測中都得到了一定的應用。TEM技術首先就是使用電磁設備,將脈沖電磁波借助回線的影響傳送到地下,利用發(fā)送時間之間的差距來觀測二次渦流場、在觀察過程中,若是出現(xiàn)了異常二次場、不均勻體的渦流場,那么基本上就可以確定在這處地下有帶電的不均勻的地質體。在進行TEM技術使用的時候,應該注意到地下介質對電磁場會產(chǎn)生一定的影響,將電磁波的時間進行了延長,讓電磁波擴散到深處,形成煙圈效應。工作人員對煙圈效應進行仔細的分析,就可以掌握瞬變場存在的一些規(guī)律,能夠為以后的地質勘測提供可靠的依據(jù)。
TEM技術在水工環(huán)地質勘測中,主要是使用垂直磁偶源和電偶源兩種方法,垂直磁偶源方法應用更加廣泛。TEM技術有一些獨到的優(yōu)勢,它的分辨率很高,尤其是在陡峭地質中,能夠有很高的敏感度,觀測的精度非常高,地形的影響和限制很小,所以在我國的水工環(huán)的地質勘測中應用非常廣范。
2.4 GPR技術和應用分析
GPR技術是探地雷達技術或者是地質雷達技術,地質雷達在寬帶為10-1000MHz高頻時域電磁脈沖波協(xié)助下,就可以進行地質的測量。地質雷達通過地面發(fā)射天線的幫助下,發(fā)送電磁波到地下,經(jīng)過地下的目標體反射到地面的接收天線上,然后再對接收的電磁波進行分析,就可以準確的測量出水工環(huán)的地質性質和形態(tài)。這種探測方法短距離探測分辨率高,在水工環(huán)的測量中得到了很大的應用。
地質雷達能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的全自動化處理,并且形成的圖像非常清晰,很容易進行識別,自身的分辨率非常高,施工非常簡便,在基巖面覆蓋層厚度和起伏狀況、破碎帶查找、隱伏斷層、考古調查中得到了很大的應用。在水工環(huán)的地質勘測中,地質雷達也得到了很大的應用,在探測水庫地下壩體或者防滲墻的結構、探測建筑物地下邊坡孤石、老城區(qū)地下管道的展布和埋深探測等都有很好的效果。GPR技術主要使用在短距離的探測中,在進行短距離水工環(huán)地質勘測時候,有獨到的優(yōu)勢。
3 總結
隨著我國信息技術水平的不斷發(fā)展,水工環(huán)地質勘測水平也得到了空前的提升,使用的方法逐漸增加,GPS技術、 TPK技術、 GPR技術在水工環(huán)地質勘察中都有自己的長處,都是常見的勘察方法。我國相關部門不斷的進行信息技術的升級優(yōu)化,將現(xiàn)有的水工環(huán)的探測技術不斷進行提高改進。使用先進的水工環(huán)地質勘測技術,能夠有效的進行探測任務,對我國的經(jīng)濟建設有很重要的作用。
參考文獻
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篇10
1工程地質勘察的質量問題
在工程地質勘察過程中,一般問題較多的是工程的概念不清.勘探側重點不明確針對性不強,療法不當,手段落后:工程地質分析工作中所選擇的理論、方法、計算公式等與實際情況有較大出入其適應條件的物理意義混淆不清;地質報告中基本地質條件不清楚。主要工程地質問題界定不準確或論證不充分.有問題遺漏甚至結論性錯誤:有些地質報告沒有地質結論.也有些工程沒有做多少地質工作就先下結論,極不嚴肅。此類問題往往造成階段性工程審查不能一次性通過.可能延誤開發(fā)時機;或者盡管通過了審查,但卻給工程留下了隱患,這種情況的危險性更大。
2相關專業(yè)的理解問題
一種情況是地質師對其它專業(yè)不理解.這需要加強跨專業(yè)的學習。另一類現(xiàn)象是設計施工等相關專業(yè)對工程地質的不理解。有的不懂地質卻偏要提出一些不切實際的勘探要求。有的工程由設計人員來布置地質勘探工作:有的設計人員對地質專業(yè)知其然不知其所以然,自以為是包打天下,不結合地質條件設計不當:也有的是不尊重自然地質規(guī)律,野蠻施工.嚴重破壞地質體的自然結構,造成重大工程事故。所有這些非地質專業(yè)的問題。往往在出了問題之后又向地質專業(yè)推卸責任,令地質師們不知所云。工程地質界知名專家學者孫廣忠教授指出:“實際上.在地質工程實踐中脫離地質實際的實例隨手可拾,可以說.地質工程旌工中出現(xiàn)事故的絕大部分是設計和施工脫離地質實際的結果.或者是對工程地質條件沒有搞清楚或認識不清的結果。如果離開了地質基礎,則其理論必將脫離地質實際必將作出錯誤的結論”。潘家崢院士等前輩專家早已強調過地質學水工,水工學地質。足以可見專業(yè)之問的交叉滲透問題。早已被專家們的真知灼見道出了關鍵,就看我們作何行動。
3勘測周期不合理的問題
從工程地質勘察到地質報告的提交需要一定的工作周期。這是再簡單不過的道理。但有些工程沒有基礎性的前期投入,一旦要報項目應即就要求提交地質報告;還有些工程是今天提交了可研報告,明天就提交初步設計報告。此類情況多為地方性工程,一般國家投資的大型工程出現(xiàn)這種情況的不多。沒有足夠的勘測周期所造成的后果是嚴重的。地質條件不清楚,投資控制不住。施工后修改設計威由于地質問題造成承包商巨額索賠等等。更可怕的是留下了工程隱患.可能造成重大工程事故。
4規(guī)程規(guī)范的問題
規(guī)程規(guī)范的問題較多.甚至產(chǎn)生了一些混亂。水利系統(tǒng)與水電系統(tǒng)的勘測設計階段不一致.規(guī)程規(guī)范也有區(qū)別。歷經(jīng)十多年的編寫報批。1999年才頒布的國家標準《水利水電工程地質勘察規(guī)范》在勘測程序和新技術的應用方面都已經(jīng)明顯地落后于時代的發(fā)展,一經(jīng)頒布實施就難以把握。更為令人難以理解的是另一部國標《巖土工程勘察規(guī)范》并不完全適合于水利水電工程地質,而建設部的一些工程勘察監(jiān)督機構則以此為依據(jù)對水利水電勘測設計單位實施質量檢查。使勘測單位不得不準備滿足兩種規(guī)范的兩套地質報告分別對付審查和檢查。規(guī)程規(guī)范的修訂和出臺周期太長,完全不能滿足工程建設的需要。水利與水電分家之后.對于工程地質這個專業(yè)來說其工作性質是一樣的。但卻存在不同的技術標準和勘測程序,這種情況還要繼續(xù)下去需要尋求解決或協(xié)調方案。
5人才問題
高質量高水平的工程地質分析成果,出自于高水平高素質的地質師。有人說二、三年就可以培養(yǎng)出地質專家,實屬無知。要培養(yǎng)出一個具有工程地質分析能力,能夠解決復雜問題的地質師,沒有十年以上的功夫,大量的工程實踐,自身的敬業(yè)精神.理論聯(lián)系實際,相關學科專業(yè)的學習和滲透.是決不可能的。十年樹木百年樹人,在地質師的培養(yǎng)過程中可以充分體現(xiàn)出來。培養(yǎng)優(yōu)秀地質師的難度可以說遠遠超過培養(yǎng)博士、研究員和教授的難度。