时间:2022-02-17 20:30:12
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇工程地质学论文,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
1、强调对工程地质基本概念的学习。在课堂学习过程中,主要课时都集中于学习在工程实践中经常用到的专业术语,强调概念的厘清。课堂学习的主要内容主要包括以下几个方面:(a)地质作用与地质构造的基本知识,包括地质年代的识别、地质图的识图、常见地质结构的概念(褶皱、节理、断层等);(b)三大岩石(岩浆岩、沉积岩、变质岩)的成因、归类和鉴别;(c)第四纪地质的基本知识,包括残积土、沉积土、冲积土、坡积土等概念、成因及对工程的影响;(d)地下水的基本知识,包括地下水的分类、运动基本规律、补给与排泄方式、对工程的影响等;(e)工程地质勘察与分析在具体工程的应用,包括在隧道工程、边坡工程等方面的应用。
2、强调室内实验是课堂书本学习的延伸。室内实验主要目的是为野外地质实习做准备,学习地质罗盘等地质考察工具的使用,同时亦学习通过岩石标本来鉴别各类岩石,还要学习地质图的填图和阅读等。
3、强调课堂学习与室外地质调查相结合的学习方式。从书本上学习到的知识仅仅停留在理论阶段,书本上对地质相关概念的描述仍比较抽象,因此,各所高校皆强调野外地质实习对学习该门课程的重要性,把课堂上学习到的基本概念与现实工程中的真实地质条件一一对应起来,加深对基本知识的理解和掌握。一般而言,野外地质实习内容常包括野外岩石的识别、地质构造和地质年代的识别、岩层、节理等产状的测定和描述等。各所大学对以上工程地质基本知识的学同小异,其目的是对工程地质这门课程有一个基础的认识和感知,但是,同时,各所高校之间在这门课程内容设置方面有各有所侧重。清华大学、同济大学增加了现代先进的地质勘查技术的学习内容,介绍了地质超前预报的相关方法、原理及应用,比如介绍了地质雷达、红外线探水、TSP等先进手段在隧道工程建设的应用。中南大学、湖南大学对野外地质实习极为注重,实习内容包括地质认识实习和工程实践实习两个阶段,实习实践时间长达20~30天,考察湖南西部地区在建或已建项目所处较为复杂的地质条件,以一个工程建设者的角度参与到实际项目的建设中去认识地质现象。石家庄铁道大学地质教研室现有8名教师,教授2名,副教授3名,讲师3名,其中具有博士学位的4人,硕士学位的4名。获得的奖项包括校级讲课比赛特等奖1名,二等奖1名,校级优秀教师1人,今年主持或参研的省部级及以上科研项目10余项,并承担省级精品课程1项。虽然教研室在老师们的努力下取得了不错的教学和研究成果,但是,和兄弟院校的工程地质教研相比,我们仍然存在诸多不足之处。首先就是教师队伍建设的不足,工程地质是一门经验型极强的专业,需要足够丰富的现场工程经验,因此需要老中青传帮带,让青年老师尽快熟悉和掌握工程地质教学的技巧和方法。其次,对工程地质教学的重视程度不够,课时设置偏少。最后,教学内容更新不够及时,工程地质中先进的技术方法在教学中介绍的内容不够多。因此,为了跟上国内兄弟院校土木工程地质教学的步伐,教学改革刻不容缓。
二、当前土木工程地质教学存在的问题
通过以上详细的调查和对比分析,目前土木工程地质教学仍存在以下问题:
1、土木工程地质教材的使用各自为政。目前各个高校使用的教材基本上是各自高校的老师根据自己的讲义编排而成,缺乏一个统一的标准,因而导致经典精品教材较少。单从教材的题目上足可看出目前教材缺乏统一性和协调性。例如中南大学所用的教材为《土木工程地质概论》,浙江大学的教材题名为《土力学与工程地质》,石家庄铁道大学所用教材题名为《工程地质学基础》等。
2、在教学内容上与其它课程交叉重复,无法突出本门课程的特色。工程地质是一门基础课程,是岩土工程、隧道工程等课程学习的基础,因此,由于与其它学科老师交流不够充分,往往存在重复讲授的情况。比如,以有效应力这个概念为例,在工程地质、土力学、基础工程等课程都涉及到,由于这个概念的重要性,各科老师为了追求各门学科的系统性和完整性,都会着重讲解这个概念,虽然在一定程度可以加深学生对这个知识点的理解,但是从侧面也可说明知识的重复交叉导致学业内容的累赘。
3、课时安排过少。目前各所高校对土木工程地质这门课的重视程度,课堂课设课时大多是32~48个学时,因此,老师在安排教学进度时显得极为紧张而紧凑。从实际教学安排来看,基本上讲解完三大岩石、地下水、地质构造基本概念后,没有足够的时间深入来探讨地质条件对工程的影响,往往后面工程应用的章节皆为学生自学。
4、知识学习与工程案例结合程度不够。由于部分老师本身参与的工程项目不多,同时又由于课时的不够,这两部分原因导致学习的主要内容集中在枯燥的理论知识部分,学生容易产生枯燥情绪。
三、土木工程地质教学改革措施
为了很好地解决当前土木工程地质教学中存在的问题,让学生从这门课程中更多地学习到有助于工程实践的知识,必须有针对性对当前教学实践中存在的问题进行改革,具体改革措施如下所述:
1、建立和完善土木工地质程精品课程精品课程建设既是压力,又是动力。通过精品课程建设,可以找出当前教学中存在的薄弱环节,精简重复的教学内容,突出本门课程的特色,使土木工程地质这门课的教学目标和任务更加明确。精品课程建设首先就是教材建设,因此,有必要根据新时期土木工程培养目标,并结合当前土木工程建设中出现的新问题、新方法、新技术,编写一本深入浅出的教材,教材中不仅包含传统的知识要点和概念,还应包含当前新的地质知识观点、新的地质勘查手段等,同时还应包含工程实例,让学生尽可能地更深入地建立起工程地质与工程项目的联系。精品课程建设中重要的一条就是教师队伍的建设,因此,有必要加大对教师队伍的培养力度,引进和培养一批有新视野、新知识的老师,以此给课堂注入新的气象。
2、注重教学手段和教学方法的革新注意授课的科学性与艺术性,在教学过程中,善于发挥学生的主导地位,采用“讨论试”、“启发式”教学模式。同时,要注重课前的准备,精心备好每一节课,善于总结归纳每节课的重点,以“主线法”讲授课程知识。
3、增强对工程地质教学的重视对工程地质教学的重视首先就体现在教学和学习的时间上。尽量安排更多的课时,让老师有足够充分的时间去讲解基础概念和工程实例。同时,老师也可以通过其它方式来增加学生们的学习时间,比如规定某个主题,要求学生自主独立进行文献调研,完成该主题相关文献的归纳总结,并加大平时学习报告在总成绩中的比例。另外,强化考试试题库建设,完善考试规范和制度,强化对学生进行专业知识训练。最后,要重视工程地质实习在教学中的作用,因为该门课程的实践性很强,需要从大自然中去认识和掌握工程地质现象,使学生巩固在书本上学到的知识,有感性认识上升到理性认识,同时在野外地质实习过程中,亦可锻炼学生们的体魄和吃苦耐劳的能力。
中图分类号:G451 文献标识码:A
1 引言
工程地质学为地质学的一个应用分支,研究的是人类工程活动与地质环境之间的相互制约关系。土木工程活动会改变地质环境,从而带来相应的各种工程地质问题,只有对工程建设的地质条件进行深入研究分析,才能避免各类问题的产生,所以工程地质学这门课程在土木工程专业中是至关重要的,是土木工程专业的一门专业基础课,为后续《土力学》、《基础工程》、《道桥工程》、《地下工程》等课程打下基础。
土木工程专业选用的《工程地质学》教材不同于地质专业教材,涵盖内容广泛,课时少,知识不够细致深入是本课程的一个主要特点,课程知识实践性较强,学生学习多停留的知识表面,不能由表及里,加之此课程在土木工程专业多为考查课,不能引起学生足够重视,所以以往的教学手段方法不能满足现行的课程设置,教学改革势在必行。结合自己教学经验谈谈教学中的一些改革方法,实现应用型人才的培养。
2教学中存在的问题
1)课程课时量不够
我校工程地质学课程总学时为32学时,其中含2课时实验室认识实习。笔者走访了多个院校,土木工程专业的工程地质学课时量设置多为32学时,有些院校设置为24学时。对于地质学相关专业课时量设置多为64课时。土木专业的工程地质学主要内容包括地质学基本理论,岩石、岩体和土体的工程性质以及常见的不良地质现象及地质灾害以及工程地质各类勘查方法,因此本课程内容繁杂,涉及面广,抽象难解,学生想在课程上对知识融会贯通是比较困难的。
2)学生兴趣不浓
土木工程专业的学生缺乏地质学方面的基础知识背景,学生对于课程内容理解起来有难度,影响了学生学习的积极性。土木工程专业地质学相关课程只有一门工程地质学,没有 《普通地质学》、《岩石学》、《构造地质学》、《水文地质学》等课程做基础,更加增大了老师教授和学生学习的困难。
学生对于这门课程的重视度不够。工程地质学多被定为考查课,学生多认为考查课不重要,学习中不能引起学生的重视,同时,在土木工程专业课程中,工程地质与其他专业课联系不是很紧密,学生认识不到工程地质学的重要性,认为其在专业中的用途不大。
3)教学实践环节薄弱。
工程地质学实践应包括室内试验和野外实习两部分。通过笔者调查,土木工程专业的室内实验,对于力学实验,土工实验大多高校都比较完善,而对于地质类实验室大部分高校都不太健全。对于野外实践,由于学校师资有限,实习基地不好确定,学生众多不好管理,对于许多高校的土木工程专业工程地质实验是非常欠缺甚至是不存在的。正是由于实践教学的缺乏,导致学生学习只能看到知识的表象以及掌握一些基本概念,不能深入内容的实质,不能由表及里。
3 教学改革探讨
1)教学内容改革
工程地质学课程内容多,涉及范围广,从两方面进行调整:(1)适当增加课程量,学时不低于38课时,保证其教学质量。(2)精简教学内容,根据工程地质课程的内容,结合土木工程专业相关知识之间的联系,对课程内容进行删减和补充。工程地质学内容划分为三部分,第一部分是地质学基础知识,主要讲解地质作用、岩石、地质构造等知识,本专业学生对地质学基础知识相对缺乏,因此,首先要向学生介绍工程地质学基础知识,让学生具备地质思维方式思考工程地质问题。第二部分为工程地质理论,主要讲解岩土层工程地质性质及各种工程地质问题,这部分教学应以宽、泛为主,详、探为辅。第三部分为工程地质勘查,针对专业侧重点,着重讲解相关地质勘察方法。
2)教学方法改革
(1)布置课外作业。
布置课外作业的方式我们并不陌生,但对于工程地质学这门课程作用尤为明显。可以布置一些课本上找不着但又与教学内容相关的问题,那么学生带着疑问就会利用图书馆、网络或者实地参观考察以及其他更有力的手段才能完成,培养了学生自己解决问题的能力。另外,还可以布置以分组形式完成的作业,每个组成员都有自己的任务,这样带着责任大家都会很积极,努力完成自己的部分。甚至组与组之间在完成作业的优劣方面形成竞争,加强了每个学生的团队意识和危机意识。
(2)课堂考核。
对当堂课所学知识,随机抽取几位同学回答即时问题,虽然方法平常,但在一定程度上会使学生时刻保持“警惕”状态,提高学习效率。或者是每次交作业后,在课堂上随机抽取几位同学在讲堂上向大家讲解自己的作业,虽然学生有怨言,但大多数同学认为收益颇丰。
(3)改变现代化的教学手段。
在教学过程中,积极采用多媒体技术使教学内容与表现形式呈现多样化,加大了授课信息量,但也需要注意一些问题。多媒体教学不应只是文字、图像、视频的简单罗列,而是在简单的内容铺垫之后快速进入正题,展示出所应该掌握的内容,然后利用一些有针对性的图像、视频文件加以辅助,即时抓住学生的思维和兴趣,使他们在尽量短的时间内了解并掌握重点知识。因为学生在课堂上不可能每一刻都能全神贯注,如果所讲内容过于枯燥,或者教学时间过长,学生在坚持认真听课一段时间后未免会走神,所以多媒体教学中的内容安排顺序要适当,能够在短时间内吸引学生注意力,让学生在聚精会神的时间段内完成知识的学习,从而大大提高课堂教学的效率和质量。
3)实践教学改革
工程地质学是一门实践性很强的课程,最终能够达到学以致用,才是教学的最终目的。工程地质实践教学应该积极开展室内试验和野外实习。室内试验主要包括室内矿物、岩石鉴定,即用肉眼鉴定主要造岩矿物的特征及鉴定方法,对三大类岩石的成分、结构、构造和产状等方面进行鉴定。学生可以把课本上的知识和实物联系起来,使思维方式立体化。以往矿物和岩石的认识通常是根据已知矿物或岩石来对其特征进行描述,可以通过给学生提供未知的标本,根据学生观察其特征来确定其类别,从而提高了学生的思考和动手能力,加深知识的理解。如果条件允许还应积极开展野外地质实习,通过对自然界的地质结构、构造和工程结构的直接观察和接触,进一步理解和掌握本课程课堂教学所学理论知识。
4)考核方式改革
工程地质考核方式多样化,摒弃以往闭卷考试的考核方式。可以让学生提交读书报告及小论文的形式,培养学生独立学习独立思考的能力。针对学生读书报告内容进行答辩,一方面考察学生对这门课程知识的掌握程度,另一方面让学生对自己的报告进行总结,享受收获,弥补不足。工程地质学采取考查的考核方式,针对学生重视不够,上课积极性不高,缺课请假等现象,在尊重学院教学考核规定的基础上,最大限度地增大平时成绩的考核分值,把平时成绩的比重增加到40%,把学生“限制”在课堂上。
5结论
工程地质学作为一门专业基础课,内容广泛,教学存在难度。通过教学内容、教学方法等方面的改革增强学生的学习兴趣,使学生认识到这门课程的重要性,让学生在多样化的考核方式中加强对知识的认知、理解和掌握,提高学生发现问题、解决问题的能力。
参考文献:
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2012)05-0106-02
改革开放三十多年来,各行各业大兴土木,城市建设日新月异。要保证项目建设安全,需要对建设场地进行工程地质条件勘察,才能进入设计、施工、建设阶段。纵观世界各国的建筑工程事故,以地基基础事故为主。地基基础是建筑物的地下隐蔽工程,费用约占总造价的20%~25%,一旦出现事故不易觉察,修补处理较为困难,所需费用较高。实践证明,地基基础问题在相当程度上与工程地质问题相关,是涉及人的生命和财产安全的大问题。而土木工程专业的毕业生大多从事工程设计、施工、监理等工作,也有人进入相关领域从事工程地质勘察设计、规划和管理工作。可见,具有良好的工程地质知识对他们以后所从事的工作意义重大。
工程地质学课程的特点
工程地质学是研究人类的工程活动与地质环境相互关系的学科。它的任务是为各类工程建筑的规划、设计、施工提供地质依据,以便从地质条件上保证工程建筑的安全可靠、经济合理、使用方便、运行顺利。为大型项目工程建设提供可行性研究报告,对拟建工程场地进行工程地质条件评价,为地基基础设计提供合理建议,对于场地存在的地质问题在深入分析的基础上提出处理措施,为地基加固工程的设计和施工提供依据。同时,还要研究评价由于工程兴建引起的环境地质问题,以及可能诱发的地质灾害对工程建筑本身及周围环境的影响、如何及时消除安全隐患等问题。
对于土木工程专业而言,工程地质学是一门专业基础课程,主要培养学生阅读地质资料、查明和分析工程地质条件、解决工程地质问题的能力,工程技术人员必须能够看懂地质资料,必须清楚建设范围内的地质条件,了解可能出现的地质问题及应该采取的防治措施。只有这样,才能进行正确的设计和施工,才能有效保证建筑物的安全和稳定。为后续的土力学、基础工程等专业课程的学习奠定基础,为以后所从事的工程建设工作提供相关专业知识。课程特点表现为:(1)教学内容多,涉及多个学科。仅就土木工程专业而言,工程地质学讲授的主要内容包括矿物与岩石、地质作用和地质年代,地质构造,岩、土体的工程地质性质,地下水,地貌及第四纪松散堆积物,不良地质条件下的工程地质问题,岩体工程稳定性问题,岩土的工程地质分级分类,工程地质勘察等。该课程涉及矿物学、岩石学、构造地质学、土质学、土力学、岩石力学、动力工程地质学、区域工程地质学、工程地质勘察、地基处理等相关内容。(2)概念多,实践性强。工程地质学涉及许多名词概念及专业术语,许多理论知识比较抽象,直接理解往往有一些困难,需要通过实验、实习、实训的途径加以解决,表现出较强的实践性。(3)学时不多。一般土木工程专业只有30~40个课时。由于教学内容丰富、教学难度大,要上好这门课具有挑战性。
土木工程专业工程地质学教学现状
重视不够 工程地质学作为土木工程专业的基础性学科,学生还没有感觉到它的重要性,以为不是主要专业课程,在专业中的作用不大,导致学生不具备工程地质方面的专业技能和专业素质,对以后所从事的工作造成不良影响。
部分内容比较枯燥 初次接触本课程的学生感觉比较陌生,由于工程地质基础知识理论性较强,概念多,与工程实际联系较少,学生会感觉乏味,学习兴趣降低。
野外地质实习基地缺乏 工程地质学实践教学包括室内实验和野外实践实训教学。室内实验涉及土工方面的实验及各类矿物、岩石标本实验室、地质构造模型室等,大部分高校都有。一般地质类的工科高校都有野外固定的地质实习基地,而对于大部分土木工程专业的高校来说,野外实习基地相对比较匮乏。由于实践教学条件不足,使大部分土木工程专业的学生在短时间内具有地质学方面的感性知识往往是很困难的。
综合利用多种教学
方法和手段提高教学质量
随着社会的发展和科学技术的不断进步,多媒体、网络技术已成为人们日常学习、生活、工作交流的工具之一。传统的授课方式也在逐渐发生改变,充分利用各种教学资源,采取多种教学方法和手段提高学习兴趣和教学质量成为关键。笔者通过多年教学实践总结出以下几点。
结合专业需要优化教学内容、精选整编教材 首先,应结合土木工程专业方向和专业需要,以及土木工程专业的学生以前从未接触或很少接触过工程地质的有关知识的特点,通过本课程的学习,使学生能读懂地质资料,能够利用地质资料完成工程项目的设计、施工、监理等工作。教学内容不仅应包括工程地质的基本理论知识,同时要重点突出实践性教学环节, 要在知识覆盖面、深度、广度上下工夫,不断完善工程地质学的教学内容,保证学生在工程地质学方面的专业素质,构建优良的教学体系结构。任课教师可以根据教学内容设计优选教材。教材是教学的基础,是教育思想、教学观念、教学内容、教学方法与手段的载体,是人才培养的依据,只有使用高质量的教材才能培养出高素质的人才。由于工程地质学教材很多,且各有特点,从中选出适合土木工程专业的理想教材至关重要。一本好的工程地质学教材,不仅要涵盖工程地质领域的基础知识,还要通俗易懂、重点突出,将整个工程地质领域众多基本理论和方法浓缩成系统性和专业性兼顾的知识体系。由于土木工程专业教学计划的限制,适合自身专业特色的工程地质学教材不多,因此,授课内容不能仅仅局限于教材。优化教学的方法是在查阅大量参考文献基础上,对教材内容进行重新组织、加工精练、补充提高,及时汲取最新的研究成果和工程实例,加入工程地质勘察新技术、新规范,积极整合优秀教改成果,做到理论知识恰如其分地与具体工程实际紧密结合,使学生不出课堂就能够把主要知识点与实际工程无缝对接,在有限的时间内获取尽可能多的知识。坚持以提高学生整体素质为基础,以培养学生综合能力,特别是创新能力和实践能力为主线,对教学内容进行整合。
合理运用现代多媒体、网络技术提高教学效果 应用多媒体技术可以大大提高学生的学习兴趣与效率,增加信息量。比如,在讲“矿物与岩石”这一章节时,若仅采用传统板书教学,很难讲清楚,而且学生也难以理解、想象出各种矿物与岩石的特征,而利用多媒体将常见的矿物和岩石的真实图片放在大屏幕上讲解后,再进行室内实习,学生很容易就能识别出常见矿物与岩石标本。同理,把地质图的阅读、地质灾害的形成、预防与处理、地形地貌、地质构造、常见工程事故及处理措施、工程地质现场勘察技术等内容采用图片、声音、动画、文字、录像的形式展现出来,可使学生有身临其境的感觉。可见多媒体教学不仅可以扩大课堂教学的信息量,而且还能增强教学的直观性、主动性,提高教学质量。应构建课程教学网站,将教学内容、教学大纲、教学方法、教学课件、录像、实纲、作业练习、在线测试、交流、答疑等挂在校园网上供学生随时查阅,为学生提供一个交互、开放式的理论与实践结合的教学环境。同时,也为学生自主学习提供良好的教学平台,弥补课堂教学课时少的缺点。
将理论教学与案例教学相结合 单纯理论教学不能充分调动学生学习的积极性,因为听课时间稍长,学生就容易疲惫,导致精神不集中。只有理论与案例教学结合,才能调动学生思维能动性,使学生在不知不觉中由传统教学中的被动接受知识变为积极运用知识,有效提高学生的理论水平和实践能力。将理论知识实践化,其捷径是采用工程实例分析,即案例教学。在教学中有针对性地运用适宜的工程实例资料,通过学生的独立思考与集体协作,对具体实例进行分析、研究和讨论。案例教学具有参与性、启发性和时效性的特点。如对于常见的地震等地质灾害,先采用多媒体课件讲授地震等地质灾害的成因、发生、发展以及结果和危害等,再通过如“5.12汶川地震”等地质灾害进行案例教学,学生会对授课内容产生强烈的共鸣,并在短时间内铭记于心。
创建完善的教学实习基地,加强实践性教学环节 工程地质学是一门实践性比较强的课程,实践性教学环节是该课程的重要组成部分,良好的实习条件是教学质量的重要保证。实践教学的基本任务就是让学生亲自接触各种真实的地质现象及工程地质问题,并利用已学到的理论知识来考察、辨析它们,进而加深对课堂教学内容的理解。可根据实纲要求,安排校内实验与野外实习。校内实验主要包括实验室矿物与岩石标本观察和地质图的阅读等,是为了培养学生对常见矿物和岩石的识别能力,训练学生地质图的读图能力。实验内容为:观察标本、鉴别区分常见的造岩矿物与常见三大类岩石(岩浆岩、沉积岩和变质岩);通过阅读地质图,要求学生讲述图上所表示的地形、地貌、地质构造、地层岩性及其产状、接触关系等。每次实验前根据实纲要求,教师制定实习任务,让学生做预习,设计实验方案。实习时以教师现场指导、教学示范、学生自主探究方式进行。比如,对矿物、岩石的鉴定及描述等方面,通过实物介绍、实习操作示范等,使学生在短时间掌握要领,顺利完成实习任务。野外实习也是必不可少的教学环节。野外实习的内容主要是进行各种地质构造的野外观察、地质绘图、工程地质勘察,地质资料的现场记录整理等。教师在野外现场对实习内容要点反复讲解,示范操作要领、步骤;要求学生必须做到勤思考、勤动手、勤问、勤记录,即勤于动手考察地质现象、勤于思考产生这种地质现象的内外因素、勤于对某些问题进行较深入探索和研究。通过野外实践环节锻炼学生对自然地质现象的观察识别、动手能力、分析问题和解决问题的能力以及对原始数据资料的收集和编录的能力,能够让学生懂得野外地质工作的基本方法,在加深理解的基础上学会分析土木工程与地质的密切关系,熟悉土木工程建设中常见的地质问题及处理方法,及时消化和巩固所学的基本理论知识。此外,走出校门进行野外地质实习,还可以培养土木工程专业学生吃苦耐劳、遵守纪律、团结协作等优良品质,有利于增强学生体魄和意志力。
改变现有成绩考核办法 工程地质成绩分为两个部分,即理论教学与实习、实训成绩。理论教学成绩考核应多方面考核评定学生成绩。其中,考试成绩占60%(理论知识的考核应结合工程地质学课本,以闭卷的形式考核基本知识、基本理论,要求学生在规定的时间内完成);平时成绩占40%,其中,课堂教学成绩考核占平时成绩的15%(主要考查上课表现);课后作业及论文等占平时成绩的25%。这种考核方式注重学习过程的考核,可避免学生考前突击记忆,考完后很快忘记的弊端,提高学习效果。在实习成绩考核中,实习纪律占20%(考察学生实习是否缺席、迟到、早退等),集中实习占60%(其中原始记录及实习表现占20%,实习报告占40%),同学之间相互考评成绩占20%。这种考核方式有利于对实习全过程进行考评,促进学生的学习积极性。
多年来的教学实践证明,在教学过程中不断完善教学内容,改进教学方法与手段,充分利用现代科技成果服务于教学,针对专业需要进行课程教学设计,坚持理论联系实际,加强实践性教学环节,改革考核办法有利于增强学生学习的兴趣,有利于培养学生的动手能力和工程地质方面,专业素质,为土木工程专业学生从事工程建设工作奠定良好的基础。
参考文献:
[1]孙家齐,陈新民.工程地质[M].武汉:武汉理工大学出版社,2007.
[2]白明洲,王勐,刘莹,巩慧.工程地质课程教学改革[J].高等建筑教育,2006,(2).
主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国地质学会
出版周期:双月刊
出版地址:北京市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:0371-5736
国内刊号:11-1952/P
邮发代号:2-382
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1936
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
中科双效期刊
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)17-0077-03
工程地质是地质学中直接面向工程应用的而一个学科分支,是将地质学理论应用于工程实践的一门学科。工程地质学研究人类在工程建设活动中与自然地质环境有关的地质问题,以地质环境与工程建设二者相互制约、相互作用、相互和谐的关系以及由此产生的地质问题为研究对象。包括对工程建筑有影响的工程地质问题和对地质环境影响的环境地质问题。该专业除要求学生拥有扎实的岩石、地质构造、地层学等基本地质知识外,还需要掌握野外工程地质工作的基本技能和方法。为此,中国矿业大学煤矿工程地质研究所(系)利用杭州市区丰富的地质教学资源,开展了多年的大学生工程地质野外实习教学工作,取得了较好的效果,本文结合杭州工程地质野外实习教学的内容进行一些有益的探讨。
一、杭州实习区概况
杭州市及近郊一带位于浙江省北部,处于长江三角洲之南缘、杭州湾西侧,地理坐标为东经120°09′、北纬30°15′。西倚群山,东、北接杭嘉湖平原,南临钱塘江。其自然地理位置属天目山余脉与平原交接处的低山丘陵地带。1.地层。杭州地区东、北部平原区多为第四系地层覆盖,中部及西、南部低山区丘陵区基岩大面积广泛出露,大致以西湖为中心,西、南两侧呈弧形环抱,从向内古生界沉积岩层及中生界火山碎屑岩系由老到新依次呈弧圈型条带状出露。岩浆侵入岩仅上天竺新近发现有辉石闪长岩小岩体局部出露外,主要为中—酸性脉岩零星分布。地层从老至新分布为:奥陶系(仅出露其上统上段文昌组)、志留系(总厚1393m,上、中、下统均有出露)、泥盆系(下、中统在本区缺失)、石炭系(下统地层缺失)、二叠系(本区仅有下统地层出露)、白垩系(区内仅出露下统地层)、第四系(本区下更新统缺失)。
区内岩浆侵入岩分布零星,仅于上天竺附近、公路南东侧见一小岩体,侵入于西湖组地层中,为辉石闪长岩体,深灰色,细粒结构,斜长石、角闪石为主,少量正长石、石英、黑云母及辉石,暗色矿物多为绿泥石或方解石交代。其侵入时代为燕山早期第一阶段,相当于晚侏罗纪,与上侏罗统黄尖组火山岩的地层时代基本一致。据物探及区域资料深部有相当规模的中酸性花岗闪长岩的隐伏岩体存在,出露岩体为其在地表的局部露头,辉石闪长岩应为花岗闪长岩体的分异产物。
2.地质构造。杭州地区大地构造位置属于扬子准地台、钱塘台坳、余杭—嘉兴台陷。区域构造为西湖复向斜。南东侧为北东向肖山—球川深断裂沿富春江、钱塘江一线展布,北西侧为北东向茅草山—石荡隐伏断裂,向斜南西端受北西向孝丰一三门湾大断裂沿留下镇西南横街上—茶科所一线所切割,而北东端为北西向祥符桥—南星桥隐伏断裂所截。褶皱大致以西湖为核心,西、南两侧弧形环抱,呈弧圈型条带状展布,外圈为奥陶系、志留系老地层,核部为较新的下二叠统地层,自外而内由老到新依次出露。断裂主要为北东向断裂、北北西向断裂、北北东向断裂、北东东向断裂以及南北向断裂。区内岩层节理普遍发育,且方向有多组,沿上述各组断层方向均有发育。
3.山水地貌。杭州西郊群山环抱西湖,水光潋滟、山色葱郁,北、东一片广阔平原。杭州山水有湖光山色之盛,山、石、洞、泉之美,地貌类型多样。北东向延伸并向南西扬起的西湖复向斜构造,使杭州地势自南西向北东逐渐降低。区内总体可分为山地、平原两大地貌单元:西湖的西、西南大部分地区为低山丘陵区,北、东、南侧为平原区。低山丘陵区内又可进一步分为低山丘陵与山麓沟谷两个小区。平原区分为西湖及北侧菬溪流域的湖沼冲积平原小区和东南侧钱江流域的冲海积平原小区。
二、工程地质实践教学
工程地质实习是工程地质专业本科教学中十分重要的教学环节,是该专业4年教学中必不可少的实习。是学生在学完土质土力学、岩体力学、工程地质学基础、工程地质勘察等课程理论知识的基础上,按工程地质选址勘察、初步勘察阶段的技术要求,通过对工程地质条件的野外实地考察、测绘和有关勘察手段使用的现场参观和实践,使学生获得工程地质实践的感性知识并巩固和深化理论,促进理论与实际相结合,为今后从事工程地质选址勘察或勘察工作打下初步基础。
1.实习内容和要求。岩石、土的肉眼鉴定,地层剖面观察;褶皱和断裂构造的基本判识;岩体结构面类型、结构体形状识别,野外鉴别和判识不同岩体结构类型,岩体结构面测绘统计;土体结构类型识别;地下水类型及水文地质条件的了解;各种环境地质及不良地质现象(滑坡、溶洞、坍塌等)野外识别、调查、测绘,成因和对场地稳定性影响初步分析和评价;以掌握工程地质测绘工作方法为主,并参观了解静力触探、标贯、钻探编录和取样等工程地质勘探手段;在了解杭州市区区域地层、构造等基础上,以浙江大学附近区为主,通过工程地质测绘,资料收集,编制工程地质剖面图、平面图和选址勘察文字报告。
2.实习教学。实习分为四条路线,路线一为大桥地层剖面路线,六和塔钱塘江大桥北铁路线八卦田玉皇山;路线二为钱塘江岸—南高峰不良地质现象调查路线;路线三为浙大—青芝坞—灵峰—玉皇山—玉泉;路线四为浙大—黄龙洞—蝙蝠洞。
实习内容为系统识别杭州地区地层岩性及其分界标志层;进行岩性描述,对出露岩石的颜色、成分、结构、构造、化石和风化程度等进行观察和描述,掌握观察方法和描述要点并采集岩样标本;岩体结构类型野外判别方法;滑坡识别、形态测绘等;洞穴调查、测绘;落水洞、岩溶塌陷调查;岩体节理裂隙统计;判识地貌单元及确定分区界线等内容。
三、工程地质实践教学方法探讨
工程地质学是一门实践性很强的科学,很多的工程地质现象,仅通过书本上的概念、理论而不配合一定的实习,是收不到良好的教学效果的。正如俗话所说“实践出真知”,充分说明了实验实习教学的重要性。通过实习可以验证、巩固和学习与实验有关的理论知识,加深对学科知识的理解,培养学生符合辩证唯物主义的、实事求是的科学思维和严谨的工作作风,激发和培养学生的创造能力。
1.激发学生对工程地质的兴趣。杭州作为实习基地本身对学生即是很大的吸引力。在实习过程中循循诱导学生对工程地质专业的热爱。启发式教学具有多种功能,通过启发教学,能激励学生的兴趣和探索精神,调动学生的主动性和积极性,从而使学生切实地掌握知识和技能,促进学生智力因素、非智力因素以及思想品德的形成和发展。每一条实习路线,都要在实习前布置好任务;每爬一座山,都要每位同学抱着征服高山的勇气,去翻越它,研究它,并对工程地质现象了然于心。对率先完成任务的小组要给予奖励。在山上野餐时,表演节目活跃气氛。激发同学的实习热情。在实习过程中,老师应该对实习地的风土人情、历史地理有所了解,把地质现象与人文知识、风俗习惯、经济发展联系起来。比如某些特殊地形地貌在古代兵家战争中起过什么作用;一个地区的地层与该地的闻名土特产有什么关系;某些因地质作用形成的湖光山色在当地有哪些民间传说,在旅游业中起到什么作用等。这些都会增强学生对大自然的兴趣,从而也增强对工程地质的兴趣。
2.培养学生的独立观察能力。科学研究是从观察开始的,工程地质学更是如此,有的人对丰富的地质现象熟视无睹,而有的人则善于观察并有所发现,二者的区别在于对观察的重视不够,观察能力不同。野外实习是培养学生观察能力最具体而有效的方式。做到勤于观察、善于观察。勤于观察是指学生能积极主动地进行独立观察。野外实习时,对欲让学生观察的现象,老师一般都作了预习,心中有数。切实而有效的方法是让学生自己去观察、去发现,老师可通过提示、点拨要观察内容。善于观察是指把看到的不同现象进行对比,找出其本质上的成因联系。实习时老师可给学生示范,抓住两至三个现象深入剖析,学生便可举一反三,掌握思路和方法在此过程中,老师应特别注意鼓励学生提出自己的看法和解释,即使错了也没关系。
3.培养学生的团队协作精神。任何工程都是一个系统工程,都需要团结协作、分工明确,在很多情况下,单靠个人能力已很难完全处理各种错综复杂的问题并采取切实高效的行动,所以团队合作精神的训练也是非常重要的。可以通过地层实测剖面和独立填图阶段训练学生团队合作精神,在进行工作前,需按掌图、记录、定点、测量产状和采集标本等任务分工,对最后成果的整理分析也要采用讨论式的方法上各小组的成员都发表意见,集思广益最终完成图件的绘制,杜绝单打独斗。
参考文献:
[1]杨凤根,骆祖江,侯玉宾.从基础地质学教学入手培养大学新生学地质的兴趣[J].中国地质教育,2009,(1):132-135.
[2]肖军,朱蓓,王家生,等.“快乐地质”教学——以北戴河实习为例[J].中国地质教育,2007,(1):43-46.
[3]刘勇健,张丽娟,李子生,等.工程地质实习的教学改革与实践[J].广东工业大学学报(社会科学版),2007,7(增刊):52-53.
[4]孙广忠.地质工程理论与实践[M].北京:地震出版社,1996.
“一天一门课,一周一学期”,体现了当今中国大学研究生期末的一个典型场景。每学期的最后两周各门考试密集展开。一部分平时混沌度日的研究生,不得不突击学习以便应付考试,或者大段摘抄专业书籍和文献以应付课程论文,岩体水力学课程教学也不例外。因此,研究生毕业后被指缺乏专业技能,缺乏竞争力,就不足为怪了。抛开学习态度不端正、学习目标不明确等主观因素,造成此现象的一个关键原因,是教师没能充分调动研究生对岩体水力学的学习兴趣和热情。研究生的学习环境自由宽松,这样安排的初衷,是便于研究生将时间用在自己感兴趣的领域,增长自身知识,激发研究潜能。如果研究生教育阶段仍无法让学生感受到学习兴趣和乐趣,而是选择了用强制力逼迫或者听之任之的极端方式,这样做的效果是很不理想的。
(二)研究生地质学基础知识薄弱
受不同院校、不同行业的影响,研究生在本科阶段的专业水平参差不齐,综合运用已有知识学习新知识以及解决实际问题的能力相差很大。水利、采矿、地质、石油类院校的本科教学环节,对水文地质学、工程地质学和岩石力学等地质类课程普遍比较重视,这也成为了这类高校在岩体工程专业研究生培养上的有利条件。然而,目前国内具备岩土工程专业研究生招生资格的高校,是以土木工程类院校为主。土木类院校以建筑工程为行业背景,以工业和民用建筑为主体研究对象,对水文地质、工程地质和岩体力学等课程重视不够是普遍存在的问题,甚至许多土木类高校本科阶段不开设岩体力学课程或作为选修课,岩土工程专业研究生也没有开设工程地质学课程。这导致大量的岩土工程专业研究生的地质学概念不清,严重影响他们对岩体水力学课程的学习质量,教师的教学效果和品质也受到很大的限制。
(三)学校实验条件有限,课程的实践教学环节严重不足
岩体水力学教学除了对理论讲述环节要求高,对实践性教学环节的要求也很高。室内实验揭示岩石最基本和最普遍的水力学特性,在岩石水力学实践性教学中至关重要。诸如软化系数测定,孔隙率和渗透率测试,三轴应力条件下的渗透率变化测试等都是岩石水力学性质的基础实验。然而,大部分高校的现状是实验设备和实验场地严重不足。如最基本的带水渗或气渗功能的电液伺服岩石三轴试验机,国产的试验机在国内高校装备数量很有限,功能齐全的高精度进口试验机更是凤毛麟角。基本设备都不齐全,大尺寸设备和实验场地就更为缺乏了。这会使研究生对岩石水力学实验的认识停留在字面理解上,很难真正掌握实验原理及数据处理技术。
(四)教师专业素养和学术水平有限
具有较高的专业素养、学术水平、创新意识和能力的实践教师队伍是研究生创新人才培养的关键。由于岩体水力学课程较新,可选教材比传统课程少。除了专门从事岩石水力学研究的专业人士之外,大部分承担岩体水力学课程教学的任课教师都会遇到备课困难,知识点讲解不清等问题,在课程内容广度和深度的把握上也是拙襟见肘,很难达到研究生课程的教学效果和教学品质。
二、教学改革思路与措施
(一)激发研究生的专业兴趣
岩体水力学牵涉的知识点众多且繁杂,在教学过程中,教师因为想把各知识点的概念尽量罗列齐全,不发生遗漏,从而讲授得过于理论化,使学生觉得听课十分乏味。人天生有好奇心,学习新知识、探寻未知世界本是奇妙而富有乐趣的。可以通过国家重点和大型岩石工程实例、国内外著名的工程灾害事件的现场照片、统计数据等资料,最大程度地调动研究生对岩体水力学课程的好奇心和探索欲望,从而提高学习兴趣。结合岩石遭地下水渗流破坏造成的重大工程失事实例,如意大利Vajont水库左岸大滑坡、法国Mal-passet双曲拱坝全坝溃坝、美国Teton土坝岩基段溃决[5],以及英国Woodhead和Bilbery坝、美国Francis重力拱坝、意大利Gleno连拱坝、阿尔及利亚Gabra坝、西班牙EwgadeTera支墩坝、法国Bouzey坝等失稳破坏事故,借助统计分析资料(如国际大坝委员会),从实例中强有力地体现岩体水力学性质对岩体强度和变形特性的巨大影响,突出研究的重要性。同时,让研究生充分了解这些事故,改变了工程界对岩体结构稳定性的传统认识,开辟了岩体水力学中众多新兴研究领域和方向,激发研究生的研究欲望,甚至可以培养研究生的科研责任感。
(二)完善研究生地质学基础知识
为了弥补大部分研究生地质学基础知识薄弱的问题,在充分调动学生的求知欲之后,强调岩体水力学是一门以工程地质学、水文地质学为地质学主线,以流体力学、地下水动力学为水力学主线,以材料力学、结构力学、弹塑性力学、岩体力学为力学主线的综合学科。让研究生深刻体会岩体水力学的多学科交叉融合特点。在课程讲述过程中,若遇到与地质学有关的知识,要注重基础,详细讲述,尽可能帮助研究生建立正确的水文地质学、工程地质学和岩体力学概念。如水文地质学中,溶穴、岩溶率、裂隙水和岩溶水、含水层和隔水层、隔水顶底板、贮水系数、渗流、层流和紊流、水流折射定律、溶滤作用;工程地质学中的岩浆岩、沉积岩、变质岩、断层构造、水化作用、侵蚀作用、膨胀系数;岩体力学中的地下硐室、锚固与注浆、节理、充填与胶结、损伤与断裂、水力劈裂等基本专业术语,均需要详细讲解。注意强调岩体的各种地质构造、天然缺陷、高度非线性、各向异性、多尺度特点及不确定性特征,以及裂隙岩体中非达西流现象、岩石结构的宏、细观层次认识等难点问题,并且告知学生岩体水力学理论存在的问题。例如:对岩体中渗流描述,几乎完全照搬土体渗流学,即孔隙介质渗流学的方法及经验来解决,而裂隙岩体渗流还处在发展阶段,对单裂隙渗流的研究和认识较为成熟,但对裂隙网络情况以及非稳定渗流还有待深入探索。
(三)教学模式和方法改革,注重实验和现场调
研等实践内容和本科卓越工程师培养计划的要求不同,研究生教学的核心并不仅仅是让学生去掌握某一专业知识或某一种实验方法,而是要让学生学会发现问题和解决问题的思路、方法,培养研究生获取知识和创新的能力。一方面,围绕岩体水力学的基本概念、岩体渗流规律的地质分析、基础力学理论和力学参数、岩体水力学的工程应用展开,结合岩体水力学的地质分析方法、室内外试验方法、物理和数学模拟方法、系统综合分析方法,以教师的专题介绍和研究生的学习汇报结合形式,加强和学生的互动,增加学术思想的碰撞,启发和引导研究生深入理解科学问题。另一方面,除了为学生选择合适的教材之外,还要给出相关参考书目,如《岩石水力学与工程》(张有天著),《裂隙岩体水力学基础》(朱珍德、郭海庆著),《岩体水力学导论》(仵彦卿、张倬元著),《高等岩石力学》(周维垣著)等,并且鼓励学生广泛阅读学术期刊文章。开展理论和实践的同步性教学改革。在岩体水力学课程的实践环节中,带领学生走进实验室,针对具体的实验仪器,讲解设备构成,让研究生亲自动手全程完成实验。贵重设备可能不宜人人使用,但可以请研究生全程观摩实验,并同专职实验员或博士生深入讨论和交流,鼓励学生撰写实验心得。
采取物理实验与数值实验结合的教学模式,把基于计算机仿真技术的软、硬件平台应用于岩石水力学教学中,拓宽传统实验教学中的实验对象,通过鼓励、指导学生自发设计模型进行数值仿真分析,开拓学生视野,激发学生的思维能力和创造性,有利于学生理解和掌握教学内容,同时也可以促进教学人员科研能力的提高,还能在一定程度上弥补部分实验设备缺乏的不足。此外,还可以采用现场实地调研的实践性教学方式。厦门市地质和地理环境复杂多样,雨季频繁,构成了滑坡灾害易发的基本条件。根据厦门的工程地质条件,选择华侨大学附近的集美区后溪镇(2007年被确定为厦门市14处重要地质灾害地点之一)为调研场所,在由暴雨导致该地区边坡滑坡的灾害现场,讲解水力耦合作用下岩土体的变形和破坏规律,帮助学生更形象地理解岩体水力学的水力耦合基本理论。当然,每一所高校,每一位教师的特点不同,必须根据本单位实际的软硬件条件,确立课程教学改革的具体方式,而不是盲目借鉴其他重点院校的教学模式。岩体水力学课程专业性较强,建议在研究生第一学年的下学期开设。
(四)结合教师科研项目,提升教学品质
近几年,华侨大学积极鼓励教师进行科学研究。岩土工程专业教师组建岩土力学与地下工程科研创新团队,承担了国家自然科学基金“深部裂隙岩体HM耦合作用下的声学特性及参数研究(批准号51109084)”、“卸荷作用下岩石渗透性与损伤协同演化规律及主被动式声学表征(批准号51374112)”,以及多项省部级、地厅级科研项目。教师在科学研究过程中,查阅大量文献资料,紧密跟踪国际和国内的研究前沿,时刻关注岩石水力学发展和最新的学术成果。通过不断努力,比较准确地把握到学术研究的发展方向,掌握了岩体水力学研究的一些新的实验和理论分析技术,对水力耦合作用下岩石的强度、变形、损伤破裂和渗透性演化特性,以及卸荷条件下岩石渗透性与损伤协同演化的宏细观表征等方面有了一定突破性认识,获得了岩体水力学的新知识,教师自身的综合素质也得到了一定提高。将科研体会和成果融入教学中,进一步提高教学的理论起点,深化教学内容,能够让课程教学跟上岩体水力学学科最新进展。例如:结合笔者所在科研创新团队近期开展的渗透压–应力耦合作用下的岩石渗透率与变形关联性三轴试验研究,以物理实验为基础,让研究生借助高性能计算机,利用PFC2D颗粒流分析软件,建立符合室内砂岩渗透压–应力作用三轴试验的数值模型,定义流体域和流固耦合的控制方程,模拟岩石在不同围压和渗透压组合条件下三轴压缩试验。图1为不同时步试样孔隙压力分布情况,图2为微裂纹分布模拟和试验破坏结构照片,图3为不同渗透压下岩石渗透率云图。结合物理实验和数值仿真结果,和研究生一起讨论荷载和孔隙水压力共同作用下,岩石的宏观变形发展、细观裂纹发育、剪切带内外应力状态、孔隙率特征、渗透率演化特性等。
T016 高校化学工程学报
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中图分类号:TV文献标识码: A
一.前言
伴随着我国经济的迅速发展,水利水电工程行业作为一个新兴的行业崛起,并逐步渗入到国家经济发展和人们生活生产的各个角落中来,不仅成为了我国经济发展中一个新的经济增长点,而且对提高我国居民的生活水平,改善生活条件,有着极其重要的影响。在水利水电工程建设过程中,加强对各种水利水电工程所引发的地质灾害防治具有着十分重要的意义,作为整个水利水电工程建设管理中的重要组成部分,不仅密切和人们的生命财产安全连接在一起,也关系到整个水利水电工程行业的健康发展,因此,如何加强对水利水电工程各种地质灾害的防治,将会是水利水电工程行业的相关单位和相关工作人员必须要面对和思考的问题。
二.加强水利水电工程地质灾害防治的意义
1.加强水利水电工程地质灾害的防治,是促进企业安全生产的必然举措。近些年来,在水利水电工程项目施工过程中,由于各种因素引发的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害给社会带来了极大的经济损失和资源的浪费,更对人们的生命财产安全造成了极大的威胁,安全管理缺陷是事故发生的深层次的本质原因。因此,要从根本上防止事故,则必须加强对各种地质灾害的防治,探究各种地质灾害防治的技术措施。如此,可以更好的促进安全生产。
2.加强地质灾害的防治,有助于保护施工人员的切身利益,从而体现出以人为本的思想。在水利水电工程施工过程中,人员的切身利益将会直接关系到整个水利水电工程项目的经济效益和社会效益。在进行施工过程中,加强对地质灾害的防治,保护施工安全,实现整个工程项目的经济效益和社会效益。
三.水利水电工程地质灾害发生是原因分析
在水利水电工程建设中,由于各种基础工程的建设,周边的地质环境、水文地质条件等都在发生着改变,因而,会很大程度的引发一些诸如山体崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。
地质灾害的发生一方面是自然原因导致的, 比如:特大洪水、地震等;另一方面是人为因素, 比如:大规模开挖、维护不到位、预防措施不完善等,其中人为的因素占主要部分。很多人为造成的地质灾害不仅在很大程度上影响了水利水电工程的质量、缩短了工程的使用年限,更重要的是给人们的生命财产安全带来极大的安全隐患,其实大部分地质灾害通过有效地预防措施,是可以避免或者减小地质灾害造成的影响。
1.水利水电工程建设区域自然地质环境较差
我国的地质灾害情况比较严重,其中一部分的地质灾害是由于违背自然规律的工程活动造成和诱发的,随着社会的发展,我国的基础设施建设逐年增加,很多水利水电工程建设区,降雨量少,蒸发量大,山高坡陡,土地瘠薄,植被稀疏,水土流失严重,滑坡、泥石流等山体灾害时有发生,自然生态环境本来就严峻。不少开发建设单位水土保持意识差、法制观念淡薄,发展理念陈旧,急功近利,
重视经济利益,忽视生态环境保护,掠夺式地开发利用水土资源和环境的现象仍然较为普遍。山势险峻,坡度较大,而且很多地方岩体破碎程度严重,生态环境也必将脆弱,在进行大规模的水利水电工程施工过程中,很大程度的让一些破碎的岩体变得更为松动,同时,区域的植被也一定程度的遭到破会,当遇到一些暴雨等气象因素时候,很可能引发诸如滑坡,泥石流等地质灾害。另外就是在建设水利工程的时候,工程大量开挖坡脚、随意堆放废弃的土渣等,对水流的排放和疏通都造成了影响,从而引发一些地质灾害的发生。
2.人类活动可加剧地质灾害的危险性
工程建设可能诱发、加剧地质灾害的危险性,主要是指由于工程建设形成高边坡和开挖坡脚、在坡体中开挖水渠、在坡体上部加载、修建水池又不做有效防渗而诱发滑坡,还有在沟谷中堆砌工程废弃物诱发的危险性等。这里强调的主要是工程建设加剧诱发滑坡、泥石流等而对其他工程设施、人民生命财产造成的危害。尤其是在岩质边坡开挖的时候,一定要对松动的岩石或岩体破碎的边坡进行严格的处理,避免经过长期的日晒雨淋,一定程度上使得边坡的抗滑力减小,从而容易引发滑坡、崩塌等地质灾害,在施工的时候一定要按照规范处理开挖、填埋,尽量减小人为地质灾害发生的可能性。
四.加强水利工程地质灾害防治的技术措施探讨
1.加强技术人员的职业素质培训、明确责任
加强对水利工程维护技术人员的技术培训,地方的水利技术部门应加大对乡镇技术人员、水利工程业主及水利工程建设承包者的技术培训,同时也要加大对他们的责任意识培养。在建设水利工程之前,要找有相关设计经验和资质的单位进行实地勘测、设计,工程建设中要严格按照有关技术要求进行施工、保养,经有关部门验收合格之后再投入使用。在水利工程管理上,应明确城市防洪、重点湖泊、小型水库及在建水利工程的防汛责任,并将责任人名单予以公布,以接受社会监督。
2.加强对水利工程地质灾害监测
对水利工程的地质灾害监测可以在很大程度上避免地质灾害的发生。首先要坚持24小时值班制度,保持通信的顺畅,部门之间加强协作,实行群测群控。水库值班和管理人员等直接管理者应该对大坝、溢洪道、输水道等主要建筑物进行检查和巡视,加强对地质灾害的监测。基层监测部门应该与国土、交通、建设、气象等部门加强联系,按照各部门的分工职责,切实做好水利工程设施的地质灾害监测、预防和治理工作。
同时,上级管理人员也应该对水利工程的监管引起足够重视,尤其是汛期来临的时候,更应该加大对库塘的监控力度,科学调度,依法防汛,确保安全度汛。这期间要随时掌握降雨引起的蓄水变化情况,严格防洪调度,分月控制蓄水,将地质灾害控制在萌芽阶段,如果发现安全隐患要及时进行排除。
3.制定相关的灾害防治预案
进行灾害预防首先应该制定相关的城市防洪紧急预案、在建水利工程安全度汛预案、水库防汛抢险应急预案、山洪灾害防御预案等。在对有可能出现的洪涝灾害的水利工程周边进行检查之后,应迅速制定相应的度汛抢险方案,尤其是在容易发生山体滑坡、山洪、泥石流等地质灾害的地方及重点部位要设置明显的警示牌。
4.做好物资、通讯、抢险应急队等各项工作
为了保证在地质灾害发生的时候,可以进行及时的救援,首先要做好物资、抢险、通讯等各项工作。一旦灾情发生,能够立即调动使用,应急抢险队要随时处于战备状态, 力保灾害能够得到最有效、最及时的控制。另外就是要加强对通讯施设的维护。在汛期,各县区中继站和各水库无线通讯设施必须正常运行,电信部门应该确保水库通讯线路通畅,使各站之间能够及时保持联系。
5. 加强施工安全管理
在水利工程施工中,施工单位获得中标之后,要坚持多级安全控制,多层次的安全负责原则,加强对施工企的安全管理。首先,要建立健全施工过程的安全管理体制。设置项目经理职位,坚持项目经理的第一责任,坚持施工质量检测部门进行质量安全自检,同时,要建立起施工的相关工程试验基地,建立健全各种资料的管理体制,设置专门的施工资料整理人员,并做好各个环节的工作分工,明确职责,加强对施工各个环节的工序质量检测记录,做好各种资料的送检工作,并严格各种文件的存档管理,为各种安全管理措施的出台提供决策依据。
五.结束语
水利工程关系到整个国民经济的发展和人民生活水平的提高。在施工过程中,水利工程所面临的各种地质灾害都有着不同的原因,要结合工程施工状况,结合地质地貌实际情况,从实际出发,采用先进的科学技术,加强对各种地质灾害的防治,从而促进整个水利工程行业的健康快速发展,为国民经济的发展和人民生活水平的提高提供巨大的动力。
参考文献:
[1]史鉴 汤宝澍 关于陕西省水利工程抗震防震及地质灾害防治的建议 [期刊论文] 《陕西水利》 -2012年1期
[2]刘广润 徐开祥 三峡水库沿岸移民区地质灾害防治研究 [期刊论文] 《中国地质灾害与防治学报》 -2003年4期
[3]唐春 李波 矿山地质灾害防治与土地复垦 [期刊论文] 《中国水土保持》 PKU -2007年2期
[4]田东升 南水北调中线总干渠Ⅳ段地质灾害类型及防治对策 [会议论文] 2007 - 中国地质学会2007年生态环境脆弱区工程地质学术论坛
0、引言
淮海地区位于鲁南丘陵与苏北平原交汇的残丘平原上, 其地貌为侵蚀平原, 根据多年实际勘察了解, 除残丘外, 平原区第四系地层的上部广泛沉积了巧软土, 一般多为土质松软、饱和、高压缩性、工程性质较差的粉砂、粉土或淤泥质软粘土等。笔者通过收集大量资料, 对饱和粉土的工程地质性质进行了分析总结。
1、粉土的分布与成因
统观淮海的地貌形态, 四周被低山、丘陵所环抱, 中间低平。从地质成因方面分析, 本地区在第四纪全新世有沐水、泅水泛滥, 后有黄河冲积, 形成了泛滥冲积平原及冲积垅状高地。
淮海地区泛滥冲积平原分布较广, 标高一, 地势平坦, 从北西向南东微斜, 坡降很小, 表层为第四系全新统泛滥冲积粉土。冲积垅状高地即废黄河高漫滩, 分布于黄河故道两侧, 自北西向南东穿越市区, 由黄河带来的粉砂、粉土堆积而成, 标高一。两侧形成天然坝堤, 高出泛滥冲积平原一。
2、粉土的指标及相应的工程地质特征
据GB50021 - 2001 及GB50007 - 2002 规范,粉土定义为塑性指数≤10 且粒径>0. 075mm 的颗粒含量不超过全重50 %的土体。由砂粒、粉粒、粘粒组成。论文格式。粉土以塑性指数IP ≤10 为下限与粘性土分界;以粒径> 0. 075mm 的粒组含量不超过全重50 %为上限区别于砂土。这类土呈现的特征主要是粉粒所具有的特征,是介于砂土与粘性土之间的一类特殊土。因粉土的颗粒较粘性土大,故其粒间联结较弱。粉土有接近砂土及粘性土的双重特性,这主要是因为粉土既含有砂粒又含有粘粒成份的缘故。实践中证明:当粉土中的砂粒含量较高时,其特征与砂土相似;当粘粒成份含量较高时,粉土表现出来的性质则与粘性土接近,故有条件时我们可据粉土中颗粒的级配情况将之划分为砂质粘土(粒径< 0. 005mm 的颗粒含量不超过全重的10 %) 及粘质粉土(粒径< 0. 005mm 的颗粒含量超过全重的10 %) 。论文格式。 粉土中水与土颗粒表面的作用发生了质的变化,明显地与粘性土和砂土不同:因粘性土存在结合水,它与矿物颗粘表面的物理化学作用以及其自身结合水的变化,对粘性土的性质影响极大,形成了流塑—软塑—可塑—硬塑—坚硬等不同的土体状态。而砂土孔隙中存在的是自由水,水的存在与否几乎对砂土土性无多大影响,而粉土中水与颗粒间的毛细作用占较大的优势。据研究,淮海地区粉土在不饱水状态下有一定的强度及硬实性,在饱水状态下则易散化与结构软化,致使强度降低、压缩性增大。粉土在失水状态下具有迅速的孔隙水压消散过程,主固结完成很快,因而伴随明显的强度增大。
通过广泛搜集资料,统计出淮海地区范围内含水量和孔隙比统计频数图如图1、图2所示。
图含水统计频数图
从表、图1及图2可看出天然饱和粉土的含水量、孔隙比等土工参数指标的变化范围较大,说明饱和粉土在全区分布范围内,其工程地质性质不均含水量较高、孔隙比较大, 中等压缩性说明其工程地质性质较差。
3、粉土液化强度
下图为典型的粉土液化试验记录曲线。(取淮海区粉土试样)。将不同循环应力σd 条件下粉土液化时的循环次数 与动剪应力比σd /2σ′在单对数坐标系作图,可以得到液化强度曲线。图3为不同密度状态条件下的液化强度曲线,从图1中可以看出对于重塑粉土试样,密实度是影响抗液化强度的一个重要因素,随粉土干密的增大,抗液化能力增强。图2为不同细粒含量下液化强度曲线。从图中可以看出,当细粒含量从80%减少到55% ,土样的抗液化阻力也随之减小。但是细粒含量为45%的土样的抗液化阻力却稍大于细粒含量为55%的土样,这表明当粉土中细粒为55%时,抗液化强度接近最低。在图2中,细粒含量为45%和55%的土样的液化强度曲线几乎重合,根据的粉土中细粒含量对液化强度的影响作用存在分界点的概念,可以推断本区试验所用的土样,当细粒含量在50%左右时抗液化强度最低,当细粒含量小于50% ,土样的抗液化强度将随着细粒含量的减小而增大。细粒含量为50%也相当于平均粒径大约等于0. 074 mm。
图1 不同干密度粉土抗液化强度曲线 图2 不同细粒含量土样抗液化强度曲线
4、粉土液化分析
笔者认为,在P c 小于9%时, 粘粒分布在粉粒周围以点接触式胶结着粉粒。在力的作用下, 粉粒沿粘粒发生滑移。此时, 粘粒起了以为主的作用, 动剪应力比随粘粒含量的增加而减少; 当粘粒含量大于9% 时, 粉粒周围有足够厚的粘粒层, 此时的粘粒不但胶结粉粒, 也有自身固结的作用。随着粘粒含量和时间的增加, 粘粒对粉土颗粒的胶结和自身结构调整作用也将增强, 此时粘粒主要起稳定、镶嵌粉粒的作用。所以, 随粘粒含量的增加而动剪应力比也逐渐增大。无论那组干重度下, 粘粒含量P c= 9% 抗液化强度最低。通过一些试验及分析得出:粉土中所含粘粒量是影响其液化的重要因素。论文格式。通过对本区含天然粘粒的粉土进行实验,动剪应力比在P c= 9% 时最低, 并且曲线呈向上开口的抛物线型;粉土中无论粘粒含量如何, 都有随干重度增大抗液化强度增强的规律, 即干重度愈大,土的抗液化强度愈高, 反之, 抗液化强度降低。
5、小结
由于饱和粉土工程地质特性的变化范围较大,在岩土工程勘察时, 应针对具体工程项目,
对饱和粉土地基进行更详细更具体的分析研究。本文对淮海区的粉土进行了一定的实验分析和讨论,研究了干密度、细粒含量对粉土的抗液化强度的影响。分析发现该地区的粉土的抗液化强度并不是随细粒含量的变化而单调变化,而是当粉土中细粒含量达到某一定量时,粉土的抗液化强度将达到最低点。淮海区的粉土有粘性粉土及砂质粉土之分。水在粉土中影响较大,不饱和水状态有一定的强度和硬实性,饱和水后易散化,力学强度大幅下降等。
参考文献:
【1】( 王家斌、粉土的工程地质特征及承载力特征值的确定 西部探矿工程呢2004)
【2】(牛琪瑛、粉土抗液化特性的试验研究、太原工业大学学报、1996年9月)
【3】(刘辉、石磊论徐州市饱和粉土的工程地质特性、江苏煤炭、2003年第三期)
【4】(李志毅、杨裕云 工程地质学、中国矿业大学出版1994年10月)
关键词:创新教育;课程教学;启发式教育;工程地质
中图分类号:TU42;G6420文献标志码:A文章编号:
10052909(2017)01014804
创新是指运用已知的各种信息和物质条件,发现或产生某种新颖、独特的有社会价值的新事物、新思想、新方法的活动。创新是人类特有的认识能力和实践能力体现,是人类主观能动性的一种高级表现。
作为一名教育工作者,在教学活动过程中培养创新型人才是义不容辞的责任。笔者在多年的土木工程专业工程地质教学中,对教学过程中的创新教育进行了探讨与实践。
一、创新教育的必要性
(一)创新教育是时代的要求
创新是民族进步和发展的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。一个民族、一个国家要想走在时代前列,就不能没有创新。创新能力决定了一个国家经济、社会发展程度,决定了国家的未来。为把我国建设成一个现代化的国家,就需要一大批具有创新能力的人才。
教育是创新型人才培养的支柱和基础,高等教育则是创新人才主要培养途径。我国高等教育正在进行人才培养模式的改革,把基本技能培养、知识获取能力培养和创新能力培养作为大学教育的主要目标,且核心是培养学生的创新能力。培养的人才正由知识型或学术型向创新型人才转变,目的是将来更好地为国家和人民服务,同时也使学生在未来激烈的社会竞争中处于有利地位。
中南大W作为国家985高校,担负着创建一流大学任务,对大学生培养水平有更高的质量要求,其人才培养必须注重创新精神和创新能力。
(二)创新教育是课程的要求
大学创新型人才培养途径包括很多方面,其中课程教育是主要方式,也是培养创新人才的基础。教师把知识传授作为基础,创新能力培养作为目标,贯穿于整个教学过程中。教师不仅向学生传播学科知识,而且要向学生传授解决问题的方法,也即“授人以渔”[1]。
课程教学过程中需要有创新性内容与方法,教学不是一种机械行为,采用“填鸭式”教学方法,学生往往带着某种抗拒情绪,考试前突击复习,学习目的仅仅为了获取该门课程的学分[2]。
工程地质这门课程的特点也要求学生必须具有创新思维。工程地质课程主要内容是研究工程地质条件,而工程地质条件具有地域性、多变性和复杂性等特点[3],因此,任何一项工程的工程地质条件都有唯一性,很难照搬已有工程模式或经验,而需要地质工程师和土木工程师创造性运用工程地质、土木工程理论方法和经验,灵活处理具体工程的工程地质问题。
二、培养创新能力的教学方法研究
工程地质是土木工程专业一门重要的专业基础课,通过课程学习,培养学生运用地质学理论分析并解决实际问题的能力,包括常见地质作用的观测和描述能力、地质图的阅读能力、常见矿物岩石的鉴定能力、常见地质灾害形成和防灾减灾的分析能力,并能运用岩土力学原理分析地质作用形成机制,了解工程地质勘察方法。
通过改革教学内容,采用启发式教学方法,多种教学手段并用,加强实践过程中创新思维能力培养,改革考核方式等措施,在学生牢固掌握课程知识的同时,启发学生运用已学课程知识多方面分析工程地质问题,不墨守成规,培养善于思考、勇于创新的良好思维习惯,达到培养创新人才的教学目的。
(一)改革教学内容
教学内容既要符合教学大纲要求,又要符合培养创新人才的要求。我们从以下几个方面改革教学内容。
(1)明确上课所用教材只是主要参考书。任课教师吸取国内外各种教材之精华和最新的科研成果组织讲稿。教材只是学生学习的主要参考书,学好工程地质这门课,还需要参考其他书籍、相关期刊杂志和网站。只有博览群书,有丰富的学科知识,才能创造性地提出问题,产生新思想,否则,只是空想和妄想。
(2)以地质作用为主线串联课程主要内容,引申出与地质作用有关的矿物岩石、地质构造、地形地貌、水的作用、地质灾害等,这些都是各种内外力作用结果,也是地质条件评价的内容。课程内容就是工程地质条件各个方面,也是学生在后续有关课程设计和将来从事土木工程工作中遇到的主要内容。
(3)课程内容紧扣地质与工程。讲课思路:地质名词或现象成因(地质作用机理)结果或特征(性质)地质问题工程措施。在讲课时,注意培养学生的地质思维[4]。
(4)把一些学科的进展放在每一章节后面。在讲完相关内容后,告诉学生有哪些没有解决的问题,留给大家思考。让学生对本课程国内外研究现状有一个比较清晰的了解,开阔视野,增加求知欲,为成为创新型人才提供动力。
(5)能够在实践中完成的,上课时一句带过。如罗盘使用方法,常见岩石矿物特征,这些内容在课堂上费很大的力气,学生也不一定明白,在实验室拿着罗盘和岩石矿物标本,稍微讲一下就很容易理解和认识,同时也能很好地培养学生的动手能力。
(二)启发式教学方法
工程地质这门课涉及地质学领域的许多学科,如矿物岩石学、构造地质及地质制图学、地史学、地貌学和灾害地质学等。这些内容对土木工程专业学生来讲,都是比较陌生的内容,缺少学习上的连续,在上课时如果不注意教学方法,学生会觉得枯燥无味,没有兴趣学习。学习兴趣的缺失容易使学生丧失学习的“勇气”,更谈不上创新思考能力。只有对本课程知识全面掌握,才能开拓新思路,采用新的方法,得出新的结论。
启发式教学方法是培养学生学习兴趣和创新动力的基础。如何把工程地质知识向学生娓娓道来,使学生轻松理解并且饶有兴趣地听下去成了很多教育工作者探讨和实践的课题[5]。采用启发式教学,对于培养学生学习兴趣和创新精神有较好的效果。让学生积极参与教学过程,培养学生提出问题、思考问题、分析和解决问题能力,引导和鼓励学生打破既定思维方式,对某一问题从不同角度、不同侧面去理解、思考和想象,提出各种可能的解决方案和新的思想。
采用授课和讨论相结合的方式培养学生独立思考、独立探索的创新精神。在讨论和提问过程中,建立师生的平等关系,学生和教师随时可以讨论甚至是争论。在向学生提问时,同一个问题,可由不同学生回答,教师及时点评哪些正确,哪些错误,以及原因。教师提问时更多结合大家耳熟能详的问题,如讲到岩石时,结合建筑材料课程,提出“哪些岩石能作为水泥材料来源”的问题。在上课时,学生可随时提出问题,鼓励学生对已有的观点、结论、理论提出怀疑,培养学生发现问题、分析问题的能力,摒弃将怀疑精神和求异思维等同于胡思乱想的陈旧观念[3]。问题的提出、分析及解决过程提高了学生的学习兴趣,同时也极大地激发了教师的领悟和钻研能力,教师也可从学生身上学到一些独特的思路或方法,真正做到教学相长。
布置一定难度的课外作业有利于提高学生分析问题、解决问题的能力。学生要完成作业在课堂之外就必需查阅大量的相关资料,需要对检索资料进行筛选、对比分析,钻研有关问题最终获取有用的信息。如布置工程地质条件对长沙地铁建设影响的作业题目,学生通过查阅资料,基本上知道了长沙地区地质情况,对岩溶、断层破碎带、软土等不利地质条件,提出了应采取的工程措施。
(三)多种教学手段
课堂教学中,充分利用网络技术和现代化教学手段,以多媒体教学和案例教学为主,并结合传统的模型、黑板板书等。
上课前将课程信息发到网络交流群,包括教学大纲、学习指导、习题和参考书等,推荐有关地质网站及热门论坛,与学生在论坛中实时交流。
把文字、声音、图片、动画、视频有机地结合在一起形成多媒体文件,经过教师讲解和学生的互动,提高了课堂授课效果。多媒体中的动画或录像能直接启发学生的形象思维和抽象思维,将教材中抽象、静态、枯燥的概念,以具体、动态、生动的方式呈现,学生受到启迪,利于培养和发展他们的逻辑思维能力[5]。如岩浆岩形成的动画演示,由于地壳运动,在地下形成局部应力集中,当某处地下周围岩层所受应力超过本身强度时,原来完整的岩层发生破裂,形成薄弱带,原来与周围岩层处于平衡状态的地下深处岩浆则沿薄弱带上升到地表,发生大家都非常熟悉的火山喷发,上升到地表下则发生侵入,不管是侵入还是喷发,原来在地下深处的熔融状态岩浆凝结形成固态的岩浆岩。通过栩栩如生的动画,学生掌握了岩浆岩形成过程。合适的图片能大大提高学生的注意力及学习兴趣,图片包括各种地质现象照片和图示。一些地质概念如果不配以照片,学生很难理解,如河流阶地,通过典型的照片,可加深学生印象。图示将复杂的地质概念简单化、条理化、直观化和形象化[6],如三大岩石的相互转化图,清晰显示三类岩石各自形成条件和相互转化关系,变抽象的讲解为直观、形象的图、画,把灌输变为学生主动探索,让学生在轻松、愉快的气氛中学习,完成教学目标。
工程地质概念以工程案例为依托,培养学生运用工程地质学基本原理去分析和解决实际工程地质问题。通过典型案例鼓励学生思考和探索,而不是死记硬背概念,学生通过案例能有所领悟,举一反三[7]。通过案例的启发式引导,调动了学习积极性,学生自觉参与问题的判断、分析和解决过程,运用已有知识,通过对问题的分析、思考与讨论,得出个人的判断和解决问题的方法。
(四)实践过程中创新思想培养
工程地质课程是一门实践性很强的课程,在实践过程中,应注重培养学生创新思想。
室内实验主要是观察常见矿物和岩石。实验时尽量让学生多动手,教会他们如何观察,启发学生如何从相似的特征中找出每一种矿物或岩石特有的细微特征。从这些细微之处,联想到他们各自不同的形成条件和成份的差别,以及不同的物理力学性质和工程应用,培养学生的观察力,有意识地激发学生的创新思维。
野外实习。在每个观测点,首先让学生观察思考,阐述该观测点是何种地质现象,怎样形成的,与工程有什么关系等,其他学生可以提出不同见解并阐述理由,最后由教师作总结。
(五)培养科学研究方法
课程教学中,培养学生的科学素养、获取和分析信息的能力、独立思考的创新精神,这也是教育者的责任。
教师通过积极参加科研活动,获得最先进的学科知识和科研方法,在教学过程中思路开阔,站在新的高度对教学内容进行更新和取舍,丰富教学内容,将复杂的地质概念表述得简明易懂[8],教学中会自然地用科研所必要的实践精神和创新精神来感染学生,使学生受到鼓舞,得到启迪[9]。
讲课中通过讲述在科学研究工作中获取结论的认识过程,特别是走弯路的过程,能使学生身临其境[1]。从科研成果来讲解地质概念,不但易于
学生理解,教师自己也能挥洒自如。
学有余力、有创新潜质和意愿的学生可申请参与教师的科研项目,也可鼓励和帮助他们申请学校的大学生创新和创业基金项目,为创新型人才的培养搭建实践平台。
(六)综合考核与评价