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二、當前土木工程地質教學存在的問題

通過以上詳細的調查和對比分析，目前土木工程地質教學仍存在以下問題：

1、土木工程地質教材的使用各自為政。目前各個高校使用的教材基本上是各自高校的老師根據自己的講義編排而成，缺乏一個統一的標準，因而導致經典精品教材較少。單從教材的題目上足可看出目前教材缺乏統一性和協調性。例如中南大學所用的教材為《土木工程地質概論》，浙江大學的教材題名為《土力學與工程地質》，石家莊鐵道大學所用教材題名為《工程地質學基礎》等。

2、在教學內容上與其它課程交叉重復，無法突出本門課程的特色。工程地質是一門基礎課程，是巖土工程、隧道工程等課程學習的基礎，因此，由于與其它學科老師交流不夠充分，往往存在重復講授的情況。比如，以有效應力這個概念為例，在工程地質、土力學、基礎工程等課程都涉及到，由于這個概念的重要性，各科老師為了追求各門學科的系統性和完整性，都會著重講解這個概念，雖然在一定程度可以加深學生對這個知識點的理解，但是從側面也可說明知識的重復交叉導致學業內容的累贅。

3、課時安排過少。目前各所高校對土木工程地質這門課的重視程度，課堂課設課時大多是32~48個學時，因此，老師在安排教學進度時顯得極為緊張而緊湊。從實際教學安排來看，基本上講解完三大巖石、地下水、地質構造基本概念后，沒有足夠的時間深入來探討地質條件對工程的影響，往往后面工程應用的章節皆為學生自學。

4、知識學習與工程案例結合程度不夠。由于部分老師本身參與的工程項目不多，同時又由于課時的不夠，這兩部分原因導致學習的主要內容集中在枯燥的理論知識部分，學生容易產生枯燥情緒。

三、土木工程地質教學改革措施

為了很好地解決當前土木工程地質教學中存在的問題，讓學生從這門課程中更多地學習到有助于工程實踐的知識，必須有針對性對當前教學實踐中存在的問題進行改革，具體改革措施如下所述：

1、建立和完善土木工地質程精品課程精品課程建設既是壓力，又是動力。通過精品課程建設，可以找出當前教學中存在的薄弱環節，精簡重復的教學內容，突出本門課程的特色，使土木工程地質這門課的教學目標和任務更加明確。精品課程建設首先就是教材建設，因此，有必要根據新時期土木工程培養目標，并結合當前土木工程建設中出現的新問題、新方法、新技術，編寫一本深入淺出的教材，教材中不僅包含傳統的知識要點和概念，還應包含當前新的地質知識觀點、新的地質勘查手段等，同時還應包含工程實例，讓學生盡可能地更深入地建立起工程地質與工程項目的聯系。精品課程建設中重要的一條就是教師隊伍的建設，因此，有必要加大對教師隊伍的培養力度，引進和培養一批有新視野、新知識的老師，以此給課堂注入新的氣象。

2、注重教學手段和教學方法的革新注意授課的科學性與藝術性，在教學過程中，善于發揮學生的主導地位，采用“討論試”、“啟發式”教學模式。同時，要注重課前的準備，精心備好每一節課，善于總結歸納每節課的重點，以“主線法”講授課程知識。

3、增強對工程地質教學的重視對工程地質教學的重視首先就體現在教學和學習的時間上。盡量安排更多的課時，讓老師有足夠充分的時間去講解基礎概念和工程實例。同時，老師也可以通過其它方式來增加學生們的學習時間，比如規定某個主題，要求學生自主獨立進行文獻調研，完成該主題相關文獻的歸納總結，并加大平時學習報告在總成績中的比例。另外，強化考試試題庫建設，完善考試規范和制度，強化對學生進行專業知識訓練。最后，要重視工程地質實習在教學中的作用，因為該門課程的實踐性很強，需要從大自然中去認識和掌握工程地質現象，使學生鞏固在書本上學到的知識，有感性認識上升到理性認識，同時在野外地質實習過程中，亦可鍛煉學生們的體魄和吃苦耐勞的能力。

4、緊密聯系工程實踐學習的目的最終是為解決實際工程的問題，在教學的過程中融入工程實例有助于學生在正式進入工作崗位之前對其有初步的認識和了解，因此，工程實例教學是一個非常重要的手段。比如，老師可以把自身主持或參與的工程項目作為案例，結合書本知識講解如何解決工程問題，分享在解決工程問題過程中的心得體會，這樣寓教于樂的方式既能激發學生的學習興趣，又能讓他們積累相應的工程經驗知識。

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中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2012）05-0106-02

改革開放三十多年來，各行各業大興土木，城市建設日新月異。要保證項目建設安全，需要對建設場地進行工程地質條件勘察，才能進入設計、施工、建設階段。縱觀世界各國的建筑工程事故，以地基基礎事故為主。地基基礎是建筑物的地下隱蔽工程，費用約占總造價的20%～25%，一旦出現事故不易覺察，修補處理較為困難，所需費用較高。實踐證明，地基基礎問題在相當程度上與工程地質問題相關，是涉及人的生命和財產安全的大問題。而土木工程專業的畢業生大多從事工程設計、施工、監理等工作，也有人進入相關領域從事工程地質勘察設計、規劃和管理工作。可見，具有良好的工程地質知識對他們以后所從事的工作意義重大。

工程地質學課程的特點

工程地質學是研究人類的工程活動與地質環境相互關系的學科。它的任務是為各類工程建筑的規劃、設計、施工提供地質依據，以便從地質條件上保證工程建筑的安全可靠、經濟合理、使用方便、運行順利。為大型項目工程建設提供可行性研究報告，對擬建工程場地進行工程地質條件評價，為地基基礎設計提供合理建議，對于場地存在的地質問題在深入分析的基礎上提出處理措施，為地基加固工程的設計和施工提供依據。同時，還要研究評價由于工程興建引起的環境地質問題，以及可能誘發的地質災害對工程建筑本身及周圍環境的影響、如何及時消除安全隱患等問題。

對于土木工程專業而言，工程地質學是一門專業基礎課程，主要培養學生閱讀地質資料、查明和分析工程地質條件、解決工程地質問題的能力，工程技術人員必須能夠看懂地質資料，必須清楚建設范圍內的地質條件，了解可能出現的地質問題及應該采取的防治措施。只有這樣，才能進行正確的設計和施工，才能有效保證建筑物的安全和穩定。為后續的土力學、基礎工程等專業課程的學習奠定基礎，為以后所從事的工程建設工作提供相關專業知識。課程特點表現為：（1）教學內容多，涉及多個學科。僅就土木工程專業而言，工程地質學講授的主要內容包括礦物與巖石、地質作用和地質年代，地質構造，巖、土體的工程地質性質，地下水，地貌及第四紀松散堆積物，不良地質條件下的工程地質問題，巖體工程穩定性問題，巖土的工程地質分級分類，工程地質勘察等。該課程涉及礦物學、巖石學、構造地質學、土質學、土力學、巖石力學、動力工程地質學、區域工程地質學、工程地質勘察、地基處理等相關內容。（2）概念多，實踐性強。工程地質學涉及許多名詞概念及專業術語，許多理論知識比較抽象，直接理解往往有一些困難，需要通過實驗、實習、實訓的途徑加以解決，表現出較強的實踐性。（3）學時不多。一般土木工程專業只有30~40個課時。由于教學內容豐富、教學難度大，要上好這門課具有挑戰性。

土木工程專業工程地質學教學現狀

重視不夠 工程地質學作為土木工程專業的基礎性學科，學生還沒有感覺到它的重要性，以為不是主要專業課程，在專業中的作用不大，導致學生不具備工程地質方面的專業技能和專業素質，對以后所從事的工作造成不良影響。

部分內容比較枯燥 初次接觸本課程的學生感覺比較陌生，由于工程地質基礎知識理論性較強，概念多，與工程實際聯系較少，學生會感覺乏味，學習興趣降低。

野外地質實習基地缺乏 工程地質學實踐教學包括室內實驗和野外實踐實訓教學。室內實驗涉及土工方面的實驗及各類礦物、巖石標本實驗室、地質構造模型室等，大部分高校都有。一般地質類的工科高校都有野外固定的地質實習基地，而對于大部分土木工程專業的高校來說，野外實習基地相對比較匱乏。由于實踐教學條件不足，使大部分土木工程專業的學生在短時間內具有地質學方面的感性知識往往是很困難的。

綜合利用多種教學

方法和手段提高教學質量

隨著社會的發展和科學技術的不斷進步，多媒體、網絡技術已成為人們日常學習、生活、工作交流的工具之一。傳統的授課方式也在逐漸發生改變，充分利用各種教學資源，采取多種教學方法和手段提高學習興趣和教學質量成為關鍵。筆者通過多年教學實踐總結出以下幾點。

結合專業需要優化教學內容、精選整編教材 首先，應結合土木工程專業方向和專業需要，以及土木工程專業的學生以前從未接觸或很少接觸過工程地質的有關知識的特點，通過本課程的學習，使學生能讀懂地質資料，能夠利用地質資料完成工程項目的設計、施工、監理等工作。教學內容不僅應包括工程地質的基本理論知識，同時要重點突出實踐性教學環節， 要在知識覆蓋面、深度、廣度上下工夫，不斷完善工程地質學的教學內容，保證學生在工程地質學方面的專業素質，構建優良的教學體系結構。任課教師可以根據教學內容設計優選教材。教材是教學的基礎，是教育思想、教學觀念、教學內容、教學方法與手段的載體，是人才培養的依據，只有使用高質量的教材才能培養出高素質的人才。由于工程地質學教材很多，且各有特點，從中選出適合土木工程專業的理想教材至關重要。一本好的工程地質學教材，不僅要涵蓋工程地質領域的基礎知識，還要通俗易懂、重點突出，將整個工程地質領域眾多基本理論和方法濃縮成系統性和專業性兼顧的知識體系。由于土木工程專業教學計劃的限制，適合自身專業特色的工程地質學教材不多，因此，授課內容不能僅僅局限于教材。優化教學的方法是在查閱大量參考文獻基礎上，對教材內容進行重新組織、加工精練、補充提高，及時汲取最新的研究成果和工程實例，加入工程地質勘察新技術、新規范，積極整合優秀教改成果，做到理論知識恰如其分地與具體工程實際緊密結合，使學生不出課堂就能夠把主要知識點與實際工程無縫對接，在有限的時間內獲取盡可能多的知識。堅持以提高學生整體素質為基礎，以培養學生綜合能力，特別是創新能力和實踐能力為主線，對教學內容進行整合。

合理運用現代多媒體、網絡技術提高教學效果 應用多媒體技術可以大大提高學生的學習興趣與效率，增加信息量。比如，在講“礦物與巖石”這一章節時，若僅采用傳統板書教學，很難講清楚，而且學生也難以理解、想象出各種礦物與巖石的特征，而利用多媒體將常見的礦物和巖石的真實圖片放在大屏幕上講解后，再進行室內實習，學生很容易就能識別出常見礦物與巖石標本。同理，把地質圖的閱讀、地質災害的形成、預防與處理、地形地貌、地質構造、常見工程事故及處理措施、工程地質現場勘察技術等內容采用圖片、聲音、動畫、文字、錄像的形式展現出來，可使學生有身臨其境的感覺。可見多媒體教學不僅可以擴大課堂教學的信息量，而且還能增強教學的直觀性、主動性，提高教學質量。應構建課程教學網站，將教學內容、教學大綱、教學方法、教學課件、錄像、實綱、作業練習、在線測試、交流、答疑等掛在校園網上供學生隨時查閱，為學生提供一個交互、開放式的理論與實踐結合的教學環境。同時，也為學生自主學習提供良好的教學平臺，彌補課堂教學課時少的缺點。

將理論教學與案例教學相結合 單純理論教學不能充分調動學生學習的積極性，因為聽課時間稍長，學生就容易疲憊，導致精神不集中。只有理論與案例教學結合，才能調動學生思維能動性，使學生在不知不覺中由傳統教學中的被動接受知識變為積極運用知識，有效提高學生的理論水平和實踐能力。將理論知識實踐化，其捷徑是采用工程實例分析，即案例教學。在教學中有針對性地運用適宜的工程實例資料，通過學生的獨立思考與集體協作，對具體實例進行分析、研究和討論。案例教學具有參與性、啟發性和時效性的特點。如對于常見的地震等地質災害，先采用多媒體課件講授地震等地質災害的成因、發生、發展以及結果和危害等，再通過如“5.12汶川地震”等地質災害進行案例教學，學生會對授課內容產生強烈的共鳴，并在短時間內銘記于心。

創建完善的教學實習基地，加強實踐性教學環節 工程地質學是一門實踐性比較強的課程，實踐性教學環節是該課程的重要組成部分，良好的實習條件是教學質量的重要保證。實踐教學的基本任務就是讓學生親自接觸各種真實的地質現象及工程地質問題，并利用已學到的理論知識來考察、辨析它們，進而加深對課堂教學內容的理解。可根據實綱要求，安排校內實驗與野外實習。校內實驗主要包括實驗室礦物與巖石標本觀察和地質圖的閱讀等，是為了培養學生對常見礦物和巖石的識別能力，訓練學生地質圖的讀圖能力。實驗內容為：觀察標本、鑒別區分常見的造巖礦物與常見三大類巖石（巖漿巖、沉積巖和變質巖）；通過閱讀地質圖，要求學生講述圖上所表示的地形、地貌、地質構造、地層巖性及其產狀、接觸關系等。每次實驗前根據實綱要求，教師制定實習任務，讓學生做預習，設計實驗方案。實習時以教師現場指導、教學示范、學生自主探究方式進行。比如，對礦物、巖石的鑒定及描述等方面，通過實物介紹、實習操作示范等，使學生在短時間掌握要領，順利完成實習任務。野外實習也是必不可少的教學環節。野外實習的內容主要是進行各種地質構造的野外觀察、地質繪圖、工程地質勘察，地質資料的現場記錄整理等。教師在野外現場對實習內容要點反復講解，示范操作要領、步驟；要求學生必須做到勤思考、勤動手、勤問、勤記錄，即勤于動手考察地質現象、勤于思考產生這種地質現象的內外因素、勤于對某些問題進行較深入探索和研究。通過野外實踐環節鍛煉學生對自然地質現象的觀察識別、動手能力、分析問題和解決問題的能力以及對原始數據資料的收集和編錄的能力，能夠讓學生懂得野外地質工作的基本方法，在加深理解的基礎上學會分析土木工程與地質的密切關系，熟悉土木工程建設中常見的地質問題及處理方法，及時消化和鞏固所學的基本理論知識。此外，走出校門進行野外地質實習，還可以培養土木工程專業學生吃苦耐勞、遵守紀律、團結協作等優良品質，有利于增強學生體魄和意志力。

改變現有成績考核辦法 工程地質成績分為兩個部分，即理論教學與實習、實訓成績。理論教學成績考核應多方面考核評定學生成績。其中，考試成績占60%（理論知識的考核應結合工程地質學課本，以閉卷的形式考核基本知識、基本理論，要求學生在規定的時間內完成）；平時成績占40%，其中，課堂教學成績考核占平時成績的15%（主要考查上課表現）；課后作業及論文等占平時成績的25%。這種考核方式注重學習過程的考核，可避免學生考前突擊記憶，考完后很快忘記的弊端，提高學習效果。在實習成績考核中，實習紀律占20%（考察學生實習是否缺席、遲到、早退等），集中實習占60%（其中原始記錄及實習表現占20%，實習報告占40%），同學之間相互考評成績占20%。這種考核方式有利于對實習全過程進行考評，促進學生的學習積極性。

多年來的教學實踐證明，在教學過程中不斷完善教學內容，改進教學方法與手段，充分利用現代科技成果服務于教學，針對專業需要進行課程教學設計，堅持理論聯系實際，加強實踐性教學環節，改革考核辦法有利于增強學生學習的興趣，有利于培養學生的動手能力和工程地質方面，專業素質，為土木工程專業學生從事工程建設工作奠定良好的基礎。

參考文獻：

[1]孫家齊，陳新民.工程地質[M].武漢：武漢理工大學出版社，2007.

[2]白明洲，王勐，劉瑩，鞏慧.工程地質課程教學改革[J].高等建筑教育，2006，（2）.

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[中圖分類號] G643 [文獻標識碼] A [文章編號] 1005-4634(2012)01-0036-03

碩士研究生的課程教學階段是從本科時期的知識學習階段向研究生后期課題研究階段過渡的重要時期，是研究生培養過程中的一個基礎環節。這就決定了研究生課程教學不應僅僅只是本科式的知識傳授的延續，而應是知識傳授與科研能力培養并重。從根本上說，是一種建立在科學研究基礎上的教學。然而當前的研究生課程教育中存在著一些共性的問題及誤區[1]，嚴重影響研究生的教育質量。要解決這些問題，必須改變傳統的教育思想和教學模式，注重加強研究生創新能力的培養，積極開展教學方法改革，探索研究生教學的新方法[2]。本文依托研究生課程“軟土環境工程地質學”的教學實踐，分別從教學觀念、教學內容、教學方法以及考核方式等方面對以往的研究生課程教學模式進行了反思，并對其改革進行了探索及實踐。

1 課程教學中存在的問題

1.1 教學內容滯后

以往的教學過程中，對于部分碩士研究生的教學內容比較陳舊，課程教學內容的更新速度嚴重滯后于學科前沿知識發展的速度。在數字化、信息化高度發展的今天，過去使用的僅僅由經典理論與十多年前的工程實例相結合的教學內容已明顯跟不上時代的發展，不能滿足研究生對于知識前沿性和創新性的要求，不能滿足研究生的對于培養分析問題與解決問題能力的要求。

1.2 教學方法單一

以往，碩士生的課堂教學很大程度上依然停留在本科階段那種“教師講，學生聽”的知識傳授式的教學模式上。這種模式以教材、課堂和教師為中心，教師大多采用以講授為主的教學方式，而且講授中又側重于單方面的灌輸。教師比較習慣于通過灌輸把現成的知識和結論直接塞給學生，以教師對教學內容的理解過程代替學生的學習過程，致使學生被動的聽講，參與較少。繼續使用這種本科化的教學模式不利于研究生科研能力的培養。

2 基于碩士研究生科研能力培養的課程教 學改革

為了在課程教學的過程中同時兼顧碩士研究生科研能力的培養，筆者依托長期開設的地質工程碩士研究生課程“軟土環境工程地質學”，對以往的研究生課程教學模式進行了反思，并對其改革進行了一系列探索。

2.1 教學觀念的改革

從研究生教育的目的來看，研究生階段的課程內容更多的不是人類已有或已確定的知識，而是帶有研究性、不確定性的課題和一些尚有爭議的問題，需要經過研究性、探索性的教學，師生共同對所涉及的問題進行探討。所以，教材絕不是教學的終極目的，只是提供給師生選擇使用的材料之一。

研究生在讀期間，既有課程學習，也要做學位論文。由于學位論文研究周期較長，通過學位論文研究這樣一個完整的科研過程之后，研究生的科研能力無論強弱，都已成為既成的事實，不會再有時間培養。因此要真正提高研究生的科研能力，有必要將科研能力的培養滲透到課程學習全過程中[3]。在近幾年教學過程中，筆者摒棄以往課程學習重知識傳授的傳統觀念，將研究生課堂學習與科研能力的培養相融合。采用以學生為主體，教師為引導的模式，啟發學生的思維，使其在獨立思考的基礎上進行探索研究，從而逐漸掌握科學的認知方法，建立科學的認知結構。

2.2 教學內容的改革

傳統的以教材為核心的教學內容已不能適應研究生教學的要求，這是毋庸置疑的。然而，單純的以學科前沿研究組織教學內容又容易使知識缺乏系統性。為解決這一矛盾，兼顧基礎理論和前沿研究，筆者在教學內容的組織上，采用系統的理論框架和前沿的專題導向相結合的方式[4]，兼顧了教學內容的深度與廣度。

理論框架仍是以教材為基礎。筆者以長期從事環境工程地質科學研究和教學的經驗為基礎，結合近些年來最新的科研進展與工程教學實例，于2007年出版了全新的《軟土環境工程地質學》一書，既保留環境工程地質學科的框架脈絡和基礎理論，又結合了最新的工程實例。這樣，就實現了基礎理論部分以求“實”為目標的穩定性原則和以求“深”為目標的專業性原則。

專題導向是以若干專題為主線。在整個課程教學過程中，著重介紹環境工程地質領域內的熱點、難點、重點以及尚存爭議的問題和研究發展的新動向；在專題的選擇上，以軟土地區問題為主，但是又不僅僅局限于軟土地區，而是立足上海，放眼全國，對涉及環境工程地質的各類熱點問題均進行介紹。一方面，重點選擇軟土地區環境工程地質研究的最新進展，如國家自然科學基金項目“地鐵振動對隧道周圍軟粘土微結構影響及動力特性研究”、國土資源部與上海市政府聯合資助課題“軟土地區密集建筑群工程環境效應與地面沉降機理研究”等；另一方面，兼顧其他地區環境工程地質問題的熱點，如“災害鏈機理與城市防災綜合研究”、973項目“喀斯特地區水土流失過程的動力耦合機理研究”等。實現了專題部分以求“新”為目標的前沿性原則和以求“寬”為目標的拓展性原則。

這樣，仍然采用環境工程地質的基本理論框架組織教學內容，但是在每一章節的基礎理論后面又補充上與之相應的專題部分。這樣做的好處是：一方面可以通過梳理系統的理論框架，引導不同基礎、不同水平的研究生自主修補基礎知識的缺陷；另一方面，通過專題導向突出重點教學內容，向學生介紹專業領域內最新的研究動態和熱點難點。

2.3 教學方法的改革

為了改變傳統的教師單向知識傳授式教學，很多教師采用了把課程教學安排給學生來講的方式，但是如此一來又常常矯枉過正，引出了另一個問題，即教師本人投入到課程教學上的精力有限，對學生疏于引導、點撥、釋疑和把關。顯然，無論是教師單向傳授還是讓學生來講課，兩種模式都難以保證教學質量，也都不利于學生科研能力的培養。

為了能夠既充分發揮學生的主觀能動性，讓學生參與到教學之中，又不失教師的指導監督作用，筆者設計了授課與研討相結合的教學方式，使研究生在掌握基本理論的基礎上，變被動接受知識為主動學習和靈活運用知識，既強調了經典理論的知識繼承，又兼顧了知識的獲取方法和創新。

1）授課階段。在授課階段，結合教材和專題內容，首先向學生明確軟土環境工程地質學的課程目標和基本內容，給出課程的基本系統結構。借助教材，向學生深入介紹一些基本概念與理論。在此基礎上，結合專題講座，介紹環境工程地質領域的最新動態和研究方向。

以精講多思為原則。教師在授課過程中主要起引導作用，強調基本原理和分析過程的介紹，淡化結論的獲得，引導學生通過獨立的思考與分析得出自己的結論，化教師的教法為學生的學法。鼓勵學生提出自己不同的看法與見解，鼓勵課堂討論[5]。

古人云，“授人以魚不如授人以漁”，在授課過程中，不僅重視知識的傳授，更是堅持把研究方法的學習和訓練放在首要位置。對于每一個科研專題，均從如何提出問題、查閱文獻、收集整理資料、合理借鑒和引用、分析數據、得出結論等一整套研究方法著手，向研究生介紹研究的一般程序、基本原則和基本方法。

2）研討階段。隨著授課階段的進行，學生逐漸掌握課程的基本理論之后，教師結合教學內容提出研討主題，如“基坑施工中流沙和管涌的環境工程地質問題與防治”、“建筑場地中地下水對鋼筋及混凝土的侵蝕性評價”、“土的應力歷史和應力路徑對地下工程環境的影響”、“盾構施工引起的環境工程地質問題”、“井點降水引起的環境工程地質問題”等，每個學生根據自身興趣以及對知識的理解掌握情況，自主選題進行研究。選題與授課階段同時進行，以便盡早查閱資料，撰寫讀書報告。待授課階段結束后，由學生當堂演講，陳述自己針對所選主題的研究情況，并組織師生共同討論。整個研討階段分為以下幾個步驟：

第一，教師宣布研討主題，概要介紹主題涉及的基本問題，學生自主選題。教師不做任何學術方面的評價與指導，以免影響學生獨立思考與判斷。

第二，針對所選主題，學生課下自主查閱資料進行研究，撰寫讀書報告，并利用多媒體制作自己研究成果的陳述報告。教師要求學生提出問題，帶著問題進行研究。

第三，為保證學生的研究質量，在正式陳述之前，教師組織學生進行分批試講，對于學生的成果予以把關，糾正明顯的概念及原理性錯誤，提出修改建議。學生根據試講情況對成果進行適當修改。

第四，學生正式當堂陳述研究成果。該部分是對研究生的學術水平以及演講作風、禮儀、形象、多媒體制作水平、現場駕馭能力等總體水平的檢閱。要求研究生衣著整潔、舉止得體、語言流利。在陳述過程中，要求研究生向其他同學提出問題，引導其他學生的思考，促進學生之間的交流。

第五，組織師生討論。針對報告內容，研討的參與者，包括教師與學生均可向報告人提問，并對報告的命題提出自己不同的觀點，指出報告中的錯誤，要求報告人對某些內容進行解釋。

第六，教師總結點評。對于主題中報告人考慮不周或未涉及到的知識點進行補充說明，但是對于課堂中出現的有關學術問題的爭論不做是非性的絕對性評價，只是提供自己的看法和建議。

研討結束后，要求報告人根據報告過程中教師和同學們所提意見，將自己的報告作認真修改，并嚴格按照學術論文的格式整理上交。

這種教學方式可達到以下目的：第一，以學生自主性、研究型學習為主，充分調動了學生的主觀能動性，也促進了學生對于一整套學術研究方法的掌握；第二，教師嚴格把關，保證了學生自主研究性學習的質量與效果；第三，鼓勵學生提問并帶著問題進行研究，有利于培養學生獨立思考、分析問題解決問題的能力；第四，通過以學生為主的師生共同討論，加強了教師與學生，學生與學生之間的交流，培養學生的學術交流能力；第五，要求學生做課堂陳述并按學術論文的規范和要求整理研究成果，培養了學生的清楚闡明自己學術觀點的口頭和書面表達能力。

2.4 考核方式改革

有關課程長期以來采用的都是單一的考核方式，即最終成績僅由最后的書面考試成績決定。這種重視結果而忽視過程的評價體系，不利于學生創新能力的培養，反而造成“高分低能”。因此，除了傳統的考勤、作業以及書面考試成績三大部分之外，筆者在碩士研究生成績考核中還將學生發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力引入總分。對學生自主研究所得的學術報告和學術論文水平作適當的評價，特別是對于在作學術報告時能夠提出有創新性啟發性問題的同學和能夠針對別人在報告過程中的問題提出自己不同觀點的同學予以加分，作為對創新性思維的鼓勵。

另外，為了防止學生依靠死記硬背和考前突擊來應付考試，從而真正地考查學生對于知識的本質性的掌握情況，期末書面考試也一改以往的教師講什么，考試就考什么的閉卷考試出題套路，而是采用開卷考試的模式。考試題目不限于某一章某一節，而是需要學生運用所學的全部知識全面的分析回答；個別題目也不設置標準的答案，而是要求學生給出自己的看法和見解，凡是言之有物、言之有理即可。

3 結束語

在近幾年的碩士研究生的教學中，通過碩士研究生的軟土環境工程地質學課程改革與建設，筆者摒棄以往課程學習重知識傳授的傳統觀念，采用了將碩士研究生課堂學習與科研能力的培養相融合的教學理念。通過幾年的教學實踐，碩士研究生的科研能力得到進一步的加強，如地質工程專業唐益群教授的碩士研究生近幾年共有10余人在核心期刊上各自發表1~2篇EI檢索論文，有的發表了國外會議論文，并有10余人獲得學校各類獎學金， 4人被評為同濟大學優秀學生， 4人被評為上海市優秀畢業生。由此可見，按照這種理念培養的碩士研究生動手能力、分析問題與解決問題的能力得到很大提高，這些學生工作后能很快地適應工作環境。

通過這幾年的實踐，筆者感到：軟土環境工程地質學課程改革與建設是成功的。在研究生教學過程中采用這樣一種教學模式與教學方法，盡管教師要花費較多的時間，但實踐后的效果明顯，值得堅持與推廣。

參考文獻

[1]王忠偉,陳鶴梅.論研究生培養中的課程創新[J].學位與研究生教育,2006,(9):14 - 17.

[2]劉國福,李慧,張,等.研究生課程研討式教學初探[J].高等教育研究學報,2009,(3):37-38.

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(1)利用多媒體教學。隨著科技的發展，課堂教學的方法不再是單調的敘述，多媒體也成為課堂教學的一個重要組成部分。特別是工程地質課堂教學中，適當穿插多媒體方式講授，能起到立竿見影的效果。比如在講授地形地貌、不良地質作用以及由于巖土問題引起的工程事故及常見的處理措施、實驗過程等內容時，僅靠講述的方法，無法提高學生的學習興趣和主動性。因此把這些章節相應的內容制成多媒體教學軟件，通過圖像、聲音、動畫、文字、錄像的形式展現出來，這樣不僅能擴大課堂教學的信息量，而且還增強了教學直觀性，激發學生興趣和學習的主動性，能起到加深學生印象及提高教學質量的效果。

(2)改變傳統教學模式。教師與學生之間既是師生關系，又是平等的同志或朋友關系。教師應充分利用有限的學時數，注意突出重點、講授難點，改變傳統的“注入式”教學為“互動式”與“啟發式”教學。對課程的重點內容、難點問題在課堂上采用問題設置、討論及布置課后專項小論文等多種方式進行。比如講到《特殊土》這一章節，由于內容枯燥、單調，單是課堂講述效果不佳，可以通過設置問題，學生找到特殊土施工的工程實例及處理方式，利用圖書館、網絡等多種手段對提出的問題積極思考，并學會分析問題和解決問題。對不良工程地質問題的處理及地質災害的預防等方面的問題可以通過不同的工程實例進行課堂討論，學生提高了分析問題和解決問題的能力，教師也可從學生身上學到一些獨特的思路或方法，真正做到教學相長。通過課堂討論及設置問題的方法可以激發起學生的求知欲望和參與興趣，激勵或啟發學生運用已學知識，結合所講授內容，聯系起來思考問題，提出問題，進行廣泛討論。

(3)注重教學中的反饋信息。教學過程是一個控制過程，是一個由教師、學生和知識信息3個要素構成的教學控制系統。教學過程中的反饋信息包括正反饋與負反饋，它們是教學效果比較真實的反映。對正反饋信息，我們繼續努力保持；對負反饋要采取正確態度對待，及時認真地分析負反饋產生的原因，并采取有效的教學辦法改進，使教學活動沿著良性循環的方向發展。

完善室內實驗環節

工程地質室內實習是工程地質學的一個重要組成部分，包括主要造巖礦物及三大巖類的肉眼鑒別及工程地質識圖。對于主要造巖礦物及三大巖類的肉眼鑒別，通過室內標本進行，并輔以課堂多媒體圖片講解。實驗室對學生進行分組，每組人數一般為5人，讓學生在實習指導書的指導下獨立完成各項實驗內容，授課教師及實驗教師應跟蹤指導。實驗過程中小組之間進行相互考核，教師現場提問，并根據實驗效果及實習報告的完成情況，給出成績，實驗成績一般占總成績的20%。對于工程地質識圖內容，主要由3個步驟完成教學：(1)課堂理論講授；(2)進行實際工程地質圖分析；(3)布置工程地質識圖作業。通過這3個步驟，學生識別地質圖的能力有了較大的提高。

加強及規范野外實習教學

工程地質學的一些地質術語比較抽象，直接理解起來有一些困難，需要建立感性認識，這就需要通過野外實習來實現。通過野外實習可以驗證、鞏固和進一步加深已講授的理論知識，使學生懂得野外地質工作的基本方法，熟悉工程地質問題及其處理方法，激發和培養學生的創造能力。為了不使野外實習流于形式，我們應從以下幾個方面加強野外實習，提高野外實習效果。

1建立多個固定野外實習基地

聯系和建立多個野外固定的地質實習基地，改善實踐教學條件，是野外實習得以成功的前提條件。沒有固定的實習基地，實習帶隊教師對實習地區的工程地質條件不甚清楚，無法保證實習的質量。洛陽地處豫西丘陵地帶，黛眉山、伏牛山地質公園為工程地質實習提供了良好的條件，為保證實習順利完成，我們與3個有實習條件的單位建立了實習基地。

2做好實習準備

為了保證野外實習效果，必須精心做好實習路線的選擇。本著節省開支，充分利用本市資源的原則，我們的工程地質實習就在洛陽市的龍門和郊縣的黛眉山及伏牛山地質公園進行。在工程地質野外實習中要用到某些儀器設備，因此在實習前還要準備好實習中需要用到的地質羅盤、大鏡、地質錘及照相機等相關設備。此外，還要做好實習動員，為期一周的工程地質實習雖然很短，但工程地質實習本身所具有的危險性，要求我們不能放松實習動員，而要做好實習動員工作，讓學生明確地質實習的目的、要求和實習紀律。特別是要強調野外實習的開放性、危險性及分散性，以免給管理造成不便。在實習動員中帶隊實習教師要認真講解野外可能出現的安全問題及預防措施并簽訂必要的安全合同。在實習進行前一周，實習帶隊教師還要編寫實習計劃書及實習任務書并發放給學生，讓學生對實習內容有所了解并在實習前復習相關理論知識。

3加強實習內容，聘請有經驗的工程師現場講解

工程地質是一門實踐性很強的課程，通過課堂學習，學生只能學到理論性的知識，但對地質現象還沒有一個感性認識，理解它需要到野外，驗證它更需要到野外，可以說，地質學家的實驗室在野外。要做好野外實習這個環節，除了建立固定實習基地與做好實習準備外，我們更應該豐富實習的內容。所選路線地質內容要比較豐富，如野外識別巖石，我們所選擇的是欒川老君山，在通往老君山的道路上可以看到兩側的沉積巖，在老君山景區內可以看到變質的千枚巖、巖漿巖中花崗斑巖、花崗巖及巖漿巖的侵入關系，同時可以看到附近的巖溶現象。

另外，在實習過程中，為避免學生成群呈無序狀態，要適當增加實習帶隊教師，保證大部分學生能聽清教師講解的內容。特別是為了讓學生系統了解實習地區的地質史及工程地質問題，近幾年的工程地質野外實習中，聘請有工程勘察經驗的工程師到現場講解，取得了比較好的效果。

改革考核機制

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“一天一門課，一周一學期”，體現了當今中國大學研究生期末的一個典型場景。每學期的最后兩周各門考試密集展開。一部分平時混沌度日的研究生，不得不突擊學習以便應付考試，或者大段摘抄專業書籍和文獻以應付課程論文，巖體水力學課程教學也不例外。因此，研究生畢業后被指缺乏專業技能，缺乏競爭力，就不足為怪了。拋開學習態度不端正、學習目標不明確等主觀因素，造成此現象的一個關鍵原因，是教師沒能充分調動研究生對巖體水力學的學習興趣和熱情。研究生的學習環境自由寬松，這樣安排的初衷，是便于研究生將時間用在自己感興趣的領域，增長自身知識，激發研究潛能。如果研究生教育階段仍無法讓學生感受到學習興趣和樂趣，而是選擇了用強制力逼迫或者聽之任之的極端方式，這樣做的效果是很不理想的。

(二)研究生地質學基礎知識薄弱

受不同院校、不同行業的影響，研究生在本科階段的專業水平參差不齊，綜合運用已有知識學習新知識以及解決實際問題的能力相差很大。水利、采礦、地質、石油類院校的本科教學環節，對水文地質學、工程地質學和巖石力學等地質類課程普遍比較重視，這也成為了這類高校在巖體工程專業研究生培養上的有利條件。然而，目前國內具備巖土工程專業研究生招生資格的高校，是以土木工程類院校為主。土木類院校以建筑工程為行業背景，以工業和民用建筑為主體研究對象，對水文地質、工程地質和巖體力學等課程重視不夠是普遍存在的問題，甚至許多土木類高校本科階段不開設巖體力學課程或作為選修課，巖土工程專業研究生也沒有開設工程地質學課程。這導致大量的巖土工程專業研究生的地質學概念不清，嚴重影響他們對巖體水力學課程的學習質量，教師的教學效果和品質也受到很大的限制。

(三)學校實驗條件有限，課程的實踐教學環節嚴重不足

巖體水力學教學除了對理論講述環節要求高，對實踐性教學環節的要求也很高。室內實驗揭示巖石最基本和最普遍的水力學特性，在巖石水力學實踐性教學中至關重要。諸如軟化系數測定，孔隙率和滲透率測試，三軸應力條件下的滲透率變化測試等都是巖石水力學性質的基礎實驗。然而，大部分高校的現狀是實驗設備和實驗場地嚴重不足。如最基本的帶水滲或氣滲功能的電液伺服巖石三軸試驗機，國產的試驗機在國內高校裝備數量很有限，功能齊全的高精度進口試驗機更是鳳毛麟角。基本設備都不齊全，大尺寸設備和實驗場地就更為缺乏了。這會使研究生對巖石水力學實驗的認識停留在字面理解上，很難真正掌握實驗原理及數據處理技術。

(四)教師專業素養和學術水平有限

具有較高的專業素養、學術水平、創新意識和能力的實踐教師隊伍是研究生創新人才培養的關鍵。由于巖體水力學課程較新，可選教材比傳統課程少。除了專門從事巖石水力學研究的專業人士之外，大部分承擔巖體水力學課程教學的任課教師都會遇到備課困難，知識點講解不清等問題，在課程內容廣度和深度的把握上也是拙襟見肘，很難達到研究生課程的教學效果和教學品質。

二、教學改革思路與措施

(一)激發研究生的專業興趣

巖體水力學牽涉的知識點眾多且繁雜，在教學過程中，教師因為想把各知識點的概念盡量羅列齊全，不發生遺漏，從而講授得過于理論化，使學生覺得聽課十分乏味。人天生有好奇心，學習新知識、探尋未知世界本是奇妙而富有樂趣的。可以通過國家重點和大型巖石工程實例、國內外著名的工程災害事件的現場照片、統計數據等資料，最大程度地調動研究生對巖體水力學課程的好奇心和探索欲望，從而提高學習興趣。結合巖石遭地下水滲流破壞造成的重大工程失事實例，如意大利Vajont水庫左岸大滑坡、法國Mal-passet雙曲拱壩全壩潰壩、美國Teton土壩巖基段潰決［5］，以及英國Woodhead和Bilbery壩、美國Francis重力拱壩、意大利Gleno連拱壩、阿爾及利亞Gabra壩、西班牙EwgadeTera支墩壩、法國Bouzey壩等失穩破壞事故，借助統計分析資料(如國際大壩委員會)，從實例中強有力地體現巖體水力學性質對巖體強度和變形特性的巨大影響，突出研究的重要性。同時，讓研究生充分了解這些事故，改變了工程界對巖體結構穩定性的傳統認識，開辟了巖體水力學中眾多新興研究領域和方向，激發研究生的研究欲望，甚至可以培養研究生的科研責任感。

(二)完善研究生地質學基礎知識

為了彌補大部分研究生地質學基礎知識薄弱的問題，在充分調動學生的求知欲之后，強調巖體水力學是一門以工程地質學、水文地質學為地質學主線，以流體力學、地下水動力學為水力學主線，以材料力學、結構力學、彈塑性力學、巖體力學為力學主線的綜合學科。讓研究生深刻體會巖體水力學的多學科交叉融合特點。在課程講述過程中，若遇到與地質學有關的知識，要注重基礎，詳細講述，盡可能幫助研究生建立正確的水文地質學、工程地質學和巖體力學概念。如水文地質學中，溶穴、巖溶率、裂隙水和巖溶水、含水層和隔水層、隔水頂底板、貯水系數、滲流、層流和紊流、水流折射定律、溶濾作用;工程地質學中的巖漿巖、沉積巖、變質巖、斷層構造、水化作用、侵蝕作用、膨脹系數;巖體力學中的地下硐室、錨固與注漿、節理、充填與膠結、損傷與斷裂、水力劈裂等基本專業術語，均需要詳細講解。注意強調巖體的各種地質構造、天然缺陷、高度非線性、各向異性、多尺度特點及不確定性特征，以及裂隙巖體中非達西流現象、巖石結構的宏、細觀層次認識等難點問題，并且告知學生巖體水力學理論存在的問題。例如:對巖體中滲流描述，幾乎完全照搬土體滲流學，即孔隙介質滲流學的方法及經驗來解決，而裂隙巖體滲流還處在發展階段，對單裂隙滲流的研究和認識較為成熟，但對裂隙網絡情況以及非穩定滲流還有待深入探索。

(三)教學模式和方法改革，注重實驗和現場調

研等實踐內容和本科卓越工程師培養計劃的要求不同，研究生教學的核心并不僅僅是讓學生去掌握某一專業知識或某一種實驗方法，而是要讓學生學會發現問題和解決問題的思路、方法，培養研究生獲取知識和創新的能力。一方面，圍繞巖體水力學的基本概念、巖體滲流規律的地質分析、基礎力學理論和力學參數、巖體水力學的工程應用展開，結合巖體水力學的地質分析方法、室內外試驗方法、物理和數學模擬方法、系統綜合分析方法，以教師的專題介紹和研究生的學習匯報結合形式，加強和學生的互動，增加學術思想的碰撞，啟發和引導研究生深入理解科學問題。另一方面，除了為學生選擇合適的教材之外，還要給出相關參考書目，如《巖石水力學與工程》(張有天著)，《裂隙巖體水力學基礎》(朱珍德、郭海慶著)，《巖體水力學導論》(仵彥卿、張倬元著)，《高等巖石力學》(周維垣著)等，并且鼓勵學生廣泛閱讀學術期刊文章。開展理論和實踐的同步性教學改革。在巖體水力學課程的實踐環節中，帶領學生走進實驗室，針對具體的實驗儀器，講解設備構成，讓研究生親自動手全程完成實驗。貴重設備可能不宜人人使用，但可以請研究生全程觀摩實驗，并同專職實驗員或博士生深入討論和交流，鼓勵學生撰寫實驗心得。

采取物理實驗與數值實驗結合的教學模式，把基于計算機仿真技術的軟、硬件平臺應用于巖石水力學教學中，拓寬傳統實驗教學中的實驗對象，通過鼓勵、指導學生自發設計模型進行數值仿真分析，開拓學生視野，激發學生的思維能力和創造性，有利于學生理解和掌握教學內容，同時也可以促進教學人員科研能力的提高，還能在一定程度上彌補部分實驗設備缺乏的不足。此外，還可以采用現場實地調研的實踐性教學方式。廈門市地質和地理環境復雜多樣，雨季頻繁，構成了滑坡災害易發的基本條件。根據廈門的工程地質條件，選擇華僑大學附近的集美區后溪鎮(2007年被確定為廈門市14處重要地質災害地點之一)為調研場所，在由暴雨導致該地區邊坡滑坡的災害現場，講解水力耦合作用下巖土體的變形和破壞規律，幫助學生更形象地理解巖體水力學的水力耦合基本理論。當然，每一所高校，每一位教師的特點不同，必須根據本單位實際的軟硬件條件，確立課程教學改革的具體方式，而不是盲目借鑒其他重點院校的教學模式。巖體水力學課程專業性較強，建議在研究生第一學年的下學期開設。

(四)結合教師科研項目，提升教學品質

近幾年，華僑大學積極鼓勵教師進行科學研究。巖土工程專業教師組建巖土力學與地下工程科研創新團隊，承擔了國家自然科學基金“深部裂隙巖體HM耦合作用下的聲學特性及參數研究(批準號51109084)”、“卸荷作用下巖石滲透性與損傷協同演化規律及主被動式聲學表征(批準號51374112)”，以及多項省部級、地廳級科研項目。教師在科學研究過程中，查閱大量文獻資料，緊密跟蹤國際和國內的研究前沿，時刻關注巖石水力學發展和最新的學術成果。通過不斷努力，比較準確地把握到學術研究的發展方向，掌握了巖體水力學研究的一些新的實驗和理論分析技術，對水力耦合作用下巖石的強度、變形、損傷破裂和滲透性演化特性，以及卸荷條件下巖石滲透性與損傷協同演化的宏細觀表征等方面有了一定突破性認識，獲得了巖體水力學的新知識，教師自身的綜合素質也得到了一定提高。將科研體會和成果融入教學中，進一步提高教學的理論起點，深化教學內容，能夠讓課程教學跟上巖體水力學學科最新進展。例如:結合筆者所在科研創新團隊近期開展的滲透壓–應力耦合作用下的巖石滲透率與變形關聯性三軸試驗研究，以物理實驗為基礎，讓研究生借助高性能計算機，利用PFC2D顆粒流分析軟件，建立符合室內砂巖滲透壓–應力作用三軸試驗的數值模型，定義流體域和流固耦合的控制方程，模擬巖石在不同圍壓和滲透壓組合條件下三軸壓縮試驗。圖1為不同時步試樣孔隙壓力分布情況，圖2為微裂紋分布模擬和試驗破壞結構照片，圖3為不同滲透壓下巖石滲透率云圖。結合物理實驗和數值仿真結果，和研究生一起討論荷載和孔隙水壓力共同作用下，巖石的宏觀變形發展、細觀裂紋發育、剪切帶內外應力狀態、孔隙率特征、滲透率演化特性等。

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作者簡介：榮冠（ 1971- ），男，武漢大學水利水電學院副教授，博士，主要從事巖體穩定性研究及工程地質教學工作，（e-mail）rg_mail@163.com。

摘要：工程地質是水利類本科生的一門重要專業基礎課，課程教學內容和環節豐富，難點較多，實踐性強。如何在課堂教學和野外實踐教學中有效提高教學質量是一個值得探討的問題。文章詳細分析了水利工程課程中的難點及教學中存在的問題，從課堂教學、實踐教學、英文教學及課程考核等方面全面介紹了課程教學經驗及改革探索。提出課堂教學應注重理論緊密聯系工程實際，實踐教學應注重培養學生動手技能和發現、分析、解決工程地質問題的能力，開展英文教學是培養國際人才的必然趨勢，考核機制應全面反映學生的綜合能力等觀點。

關鍵詞：工程地質； 水利專業； 教學研究； 理論教學； 實踐教學

中圖分類號：tv135；g642421文獻標志碼：a文章編號：10052909（2013）05011007工程地質是研究工程建設活動與自然地質環境相互作用和相互影響的一門地質科學，是以地學學科的理論為基礎，應用數學與力學理論和工程技術及方法解決與工程規劃、設計、施工和運營有關的地質問題[1]。工程地質課程是水利類本科專業的一門重要專業基礎課程。水利水電工程建設是人類在認識自然的基礎上改造自然并為經濟建設服務的活動，進行水利水電工程建設首先必須了解自然環境和工程條件，而環境地質條件是與水利水電工程關系最密切、最重要的自然條件。

當前，中國工科高等教育人才培養主要目標是：培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才[2]。工程地質課程作為水利類專業中一門實踐性強的課程在凸顯人才培養目標方面，更加突出工程地質理論和實踐教學的必要性與重要意義[3-4]。

工程地質課程的教學分為課堂理論教學部分與野外地質實習部分。課堂理論部分主要講授礦物巖石、地質構造、地質作用、地下水、巖體工程特性，邊坡、壩基、洞室圍壓穩定性評價，工程地質勘察等知識。野外地質實習部分主要進行巖石及地質構造認識，風化、卸荷及河流地質作用研究，地下水及其作用研究，水利樞紐工程地質條件與問題分析評價等。

由于工程地質課程涉及的相關課程較多（礦物學、巖石學、構造地質學、地史學、地貌學、水文地質學、材料力學、巖石力學、土力學等），且這些課程多為地質專業課程。同時，工程地質課程實踐性很強，但學生又缺乏實踐經驗和實踐機會。因此，在有限的理論教學和實踐教學時間內，如何合理安排教學環節，使學生扎實掌握工程地質相關概念及基本原理，并使學生初步具備分析工程地質條件及解決工程地質問題的能力，是一個很值得探討的問題。根據筆者多年從事工程地質教學的經驗，針對水利類本科專業工程地質教學，首先介紹學校工程地質課程的設置，然后分析課程教學的重點及難點，再從課堂教學、實踐教學、英文教學、考核方式4個部分探討理論與實踐教學的改革思路，以期在提高教學效果、培養學生分析工程地質條件和解決工程地質問題能力方面有所收獲。

一、水利類工程地質課程介紹

（一）水利工程地質課程設置

武漢大學水利水電學院最早可追溯至1928年創建的國立武漢大學工學院土木系水利組，學院現已成為國內水利水電高級人才培養的搖籃和科學研究的重要基地。一直以來，工程地質課程為水利各專業（農田水利、水電工程、河流泥沙、水文水資源）的重要專業基礎課程。工程地質課一般在第五學期或第六學期開設，包括48 學時課堂教學和1 周的野外實習。課堂教材主要使用天津大學主編的《水利工程地質》（第四版）[1]，實驗及野外實習采用武漢大學編寫出版的實習教材[5]。

（二）水利工程地質課程內容

水利工程地質主要是研究水利水電工程建設中的工程地質問題。主要內容包括巖石及其工程性質，地質構造及區域穩定性，地表水流的地質作用及河谷地貌，地下水、巖溶及庫壩區滲漏地質條件分析，巖體工程特性，壩基、邊坡及洞室圍巖穩定性分析，水利水電工程地質勘察等。

高等建筑教育2013年第22卷第5期

榮冠，等水利類專業工程地質課程教學研究與改革探索

課程的教學分為課堂教學與實踐教

兩部分。課堂教學主要講授地質學基礎知識和水利三大類巖體（邊坡、壩基及洞室圍巖）穩定性分析基本理論。通過課堂教學力求使學生掌握工程地質學基本概念、工程地質分析基本原理和巖體穩定性評價基本方法。實踐教學通過野外現場典型巖體、地質構造、地質作用等的直接觀察和分析來增強感性認識、理解并深化工程地質理論知識，使學生初步具備分析工程地質條件和解決工程地質問題的能力。水利類工程地質課程教學基本內容可總結為地質學基礎知識和巖體穩定性分析兩方面，核心主線則是工程地質條件及工程地質問題的分析研究。課程室內外教學均是圍繞該主線開展的。

二、水利工程地質課程中的難點及問題

（一）工程地質相關概念不易理解和掌握

對于水利專業的學生來說，工程地質課是他們第一次接觸地質學知識。多數學生，尤其是來自平原地區的學生，缺少對地質現象的感性認識，這使他們更不易理解相關地質現象和地質作用。水利工程地質課程的開始部分主要講述地質學基本概念，包括礦物和巖石的成因、成分及分類，內外力地質作用概念，產狀、節理、斷層、褶皺等地質構造，地層地史，地質圖分析，區域穩定等。這些內容涉及礦物學、巖石學、地層古生物學、構造地質學等知識。這些概念和相關課程知識對于初學者來說完全是陌生的。例如：在分析沉積巖的石英砂巖與變質巖的石英巖區別時，一般學生很難從沉積作用和變質作用的成因角度深刻理解其礦物結晶程度、顆粒大小、礦物純度、孔隙率等方面的差異。在現場分析褶皺構造時，不少學生容易把現代地形與褶皺形態混為一談。實際上起伏的山脊為背斜，剝蝕的山谷為向斜往往是不對的，反過來，背斜核部易形成河谷低地，向斜核部則可能形成山脊。準確定位褶皺應根據現場垂直巖層走向觀察結果，若有巖層按新老次序有規律地對稱出現時，則可肯定有褶皺。然后根據巖層新老組合關系的分析確定褶皺的基本類型（背斜或向斜），進一步依據兩翼巖層產狀、軸面產狀以及地層層序判斷褶皺的剖面類型和平面類型。但現場地層及其年代的劃分，對于水利專業初學者而言是難以掌握的，況且巖層的產狀及地層的劃分往往又具有隱蔽性，因此，地質學基礎概念往往是水利工程地質課程開始階段學習的難點。（二）工程地質條件難以全面和深刻理解

工程地質條件指的是與工程建設有關的地質因素的綜合，是自然歷史發展演變的產物。對大型水利工程而言主要包括地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質條件、物理地質現象（滑坡、崩塌、泥石流、風化、卸荷、侵蝕、巖溶、地震等）及天然建筑材料等6個方面。工程地質條件直接影響工程建筑物的安全、經濟和運營管理。興建大型水利水電工程，首先都要查明樞紐及庫區的工程地質條件。不同地區的地質環境差異及水工建筑物類型的不同，對水利工程的影響也不同。教學中發現，學生對工程地質條件的復雜性認識不足，難以全面理解工程地質條件的內涵，這樣自然導致對工程地質問題的把握不準。例如：西南水電工程主要集中在川、藏、滇、青等省區河流的深切河谷地區。該區域的自然地質環境十分復雜，相應地在此建高壩大庫的工程地質條件也十分復雜。深切河谷往往首選高拱壩方案，此時地形地貌就是關鍵的地質條件，將直接影響工程高邊坡的穩定與安全，同時影響并制約水工建筑物的布置、施工安排等。在西南深切河谷且為深覆蓋層壩區，從壩基防滲及擋水建筑物安全的角度考慮多采用當地材料壩型，壩體防滲多為混凝土面板而非粘土心墻方案，這主要就是從天然建筑材料經濟合理的角度考慮。

（三）對工程地質問題缺乏認識和實踐經驗

工程地質問題指的是工程地質條件與工程建筑物之間存在的矛盾或問題。對大型水利工程而言主要包括壩基和壩肩抗滑穩定問題，壩基滲漏和滲透穩定問題，邊坡穩定性問題，地下洞室圍巖穩定性問題，水庫滲漏、水庫淤積、庫周浸沒、庫岸再造，水庫誘發地震等問題。工程地質學簡單說就是分析工程地質條件，解決工程地質問題。因此，工程地質問題是課程的最終落腳點。不同水工建筑物由于對場地條件要求存在差別，其相應的工程地質問題也存在差異。實際工程中，全面揭示工程地質問題是有難度的，尤其是深層隱伏的地質問題，更是從淺表很難觀察確認。目前對水利專業，工程地質課程一般在水工建筑物等專業課之前開設，許多學生對水工建筑物知之甚少，對水工建筑及樞

紐區可能會出現哪些地質問題更是難知一二。

例如：對水利工程三大壩型工程地質問題的分析。土石壩主要由粘土、碎石、塊石等散體堆積而成，壩體允許產生較大的變形，它對壩基工程地質的要求較低，可以在軟基和工程地質條件復雜的壩基上興建。由于壩基河床地質條件多變，易出現過大沉降引起壩體裂縫、壩基滲漏和滲透變形問題，以及粉細沙層震動液化等問題。重力壩主要依靠壩身自重與地基間摩阻力來保持穩定。重力壩對壩基要求高，一般要求修在弱風化下部的巖基上。該類壩型最主要的問題就是過大變形或不均勻變形導致壩體裂開，軟弱結構面組合形成深層滑移塊體。拱壩主要通過拱作用傳遞荷載到壩肩，所以拱壩對兩岸巖體的要求較高，而對河床壩基巖體要求相對要低。兩岸拱座巖體應新鮮完整、無大斷層，狹窄對稱的“v”字形河谷是首選地形條件。此時應特別關注順河向軟弱結構面切割形成的滑移塊體。由于學生在這一階段對水工建筑物不熟悉，同時缺乏對三大壩型的現場感性認識，導致他們較難在合理評價相應工程地質條件的基礎上深入分析潛在的工程地質問題。

（四）工程地質分析方法不易理解和熟練運用

由于工程巖體結構特征及力學特性的復雜性和不確定性，針對巖體變形與穩定性的工程地質分析方法主要是定性與定量結合，總體上是半經驗半理論性的。針對實際工程，在較大程度上是以現場經驗為前提，然后通過工程地質定性分析結合定量計算綜合確定。工程地質的分析方法主要有工程地質類比法、圖表法、室內外實驗方法、力學模型定量計算法等。各方法都有一定條件和適用范圍，即存在各自的優缺點。實際應用中宜將幾種方法結合，互相補充。針對不同的工程地質問題，剛學習課程的學生對怎樣合理選擇分析方法缺乏經驗，熟練掌握困難更大。

現以巖質高邊坡穩定性評價為例，簡要討論工程邊坡穩定性評價的基本思路。總體上邊坡穩定性的影響因素包括地形地貌、巖體結構、地質構造、風化卸荷、水的作用、地震及構造運動和人類工程活動等。首先從經驗上判斷其穩定性主要從坡形坡高、巖體強度、坡體結構等直觀判斷，此時工程地質定性方法（如赤平投影）就是較好的方法。對于邊坡淺表的變形及破壞情況，則主要考慮巖體的風化和卸荷程度，及其卸荷裂隙等的組合情況。對于邊坡的整體及長期穩定性，則需通過詳細的地質勘探，確定潛在的破壞模式和滑移邊界，采用如三維極限平衡方法、有限元應力應變方法等計算其變形和穩定性。邊坡變形模式及邊界、結構面和巖體力學參數的確定是關鍵，同時還應合理考慮地下水及地震等因素的影響。所以對巖石邊坡采用工程地質方法合理評價其穩定性是一項較復雜的工作，對于初學者來說是不易全面和熟練掌握的。

（五）工程地質實習和工程實踐時間不足

工程地質教學來源于實踐并回歸于實踐，其最鮮明的特點就是實踐性強。教學實習和工程實踐是鞏固和加深地質理論知識的有效途徑，是理論聯系實際培養學生掌握科學方法和獨立能力的重要渠道。地質實踐教學的任務主要是讓學生親自接觸各種真實的地質現象及工程問題，用已學到的理論知識觀察分析現象，提出解決問題的方法與措施。例如：斷層是工程地質學中的基本概念，但學生要理解斷層的規模與工程特性、現場鑒別方法及其對工程的影響是較困難的。通過現場露頭可以較直觀地了解斷層的三種形態類型及其基本特征，對較大規模的斷層可引導學生從地形地貌不協調、地層的重復或缺失、伴生構造及構造巖、地表地下水的異常分布等方面來認識。在此基礎上分析斷層的級別、特征及其對工程的影響學生就容易理解和熟悉，然而由于教學時間及經費的限制，學生在實習和實踐方面的機會相對較少。在有限的實習和實踐時間內，如何合理安排教學實習路線及教學內容，讓學生能夠較好地掌握基本概念和原理，并初步具備分析和解決問題的能力，是目前水利工程地質實踐教學中的一大難題。

三、水利工程地質課程改革探索

（一）課堂教學改革 1.突出重點分解難點

由于水利工程地質課程涉及較多概念和方法，同時關聯較多課程，是一門綜合性很強的課程。由于教學課時有限，要將所有內容都面面俱到地深入講解，顯然是不可取的。這就要求在講授時有的放矢，合理安排教學內容，做到突出重點、解剖難點，始終把握地質學基本概念和巖體穩定評價兩個主要內容，抓住工程地質條

和工程地質問題兩條主線。這樣可以使學生從較多的概念和方法中理清思路，把握課程主體框架。例如：在地質構造部分，閱讀和分析平面地質圖是重點，同時也是難點。平面地質圖的閱讀要求熟悉地層年代、產狀、褶皺、斷裂、地史等理論知識，同時需要結合具體工程分析不利條件及可能存在的問題。為此需要結合教學圖件，詳細分析褶皺、斷裂等存在的依據，并討論作為壩基或洞室的地質條件可能存在的不良地質問題。這樣學生才能較快掌握地質圖的分析方法及工程應用。

2. 理論聯系實際

工程地質學的理論性較強，各種概念及分析方法較多。這些內容均源于地質作用和工程實踐，在講授課程時如只照本宣科，學生很難對一些抽象的概念及方法感興趣，這樣教與學的效果均較差。在教學過程中注重理論聯系實際將是提高教學效果、提高學生學習興趣的最好手段。例如：在講授巖石和地質構造內容之后，學生對三大類巖石的特性及現場鑒別、具體的斷層和褶皺構造的理解和分析仍是模糊的。筆者則以珞珈山為例，該地質體即為學生大學生活的環境，引導學生探尋珞珈山的巖石類型，以及是否存在斷裂和褶皺。幾乎所有學生都對此感興趣，并樂于了解校園的地質情況。由此對珞珈山地層巖性進行介紹，在此基礎上分析褶皺、逆斷層及平移斷層分布等。學生驚嘆常在身邊出露的巖石就是典型的石英砂巖，而校園內的櫻花大道竟是一條逆斷層。通過這個實例很好地將基本地質概念與周邊的實際環境聯系起來。

3. 傳統與現代教學結合

水利工程地質課程內容較多、實踐性強，而且課時有限，因此要求將傳統教學與現代教學相結合，這樣可以很好地發揮各自的優勢。重要的概念及分析方法以黑板演繹并詳細講解，使學生的注意力集中，有利于學生對重點難點內容的深入理解和掌握。例如：在介紹層狀巖層產狀時，宜采用教學圖件分步講解，使學生切實理解走向、傾向、傾角的真實含義及實際意義。在講解赤平投影原理時，則需按投影方法介紹點、線、面等的投影過程，使學生理解空間點、線、面與赤道平面投影的關系，這樣結構面的空間產狀與赤平投影圖間的關系也就清楚了，后續運用其分析邊坡穩定性也就簡單易懂。水利工程地質課程涉及許多地質作用、地質現象及工程實例。此時多媒體演示則顯示其優勢，多媒體課件可提供大量信息，形象生動地展現自然現象及復雜事物，其效果是口頭表達難以達到的，同時也可提高學生學習興趣，節省講解時間。課余時間鼓勵學生通過國內外各種網絡資源（特別是高校工程地質課教學資源）了解和學習相關工程地質知識，也可以用即時通訊方式解答學生的不同問題，利用現代網絡資源最大限度地開展教學互動，讓學生扎扎實實學好工程地質課程。

（二）實踐教學改革

實踐教學環節是保證和檢驗水利工程地質課程教學效果和質量的關鍵。要真正熟悉和掌握水利工程地質的知識及方法，各種不同類型的實習實踐教學是必不可少的。以下從室內實驗、校內現場教學及水利樞紐地質實習3個環節來介紹實踐教學。

1.強化室內實驗教學

武漢大學水利水電學院較早建成工程地質實驗室。實驗室主要有各種礦物、三大類巖石、古生物化石、構造模型、典型水利樞紐巖石、各種地質圖件及影像資料。同時還配有偏光顯微鏡、gps 、電子羅盤、gis等設備和工具軟件。目前實驗室可以滿足水利類專業本科教學要求。室內實驗教學主要安排造巖礦物、巖漿巖、沉積巖及變質巖的認識。同時還講授地質圖閱讀、羅盤及gps使用等教學內容。

以三大巖石的認識為例，這對于學生來說是難點，僅通過課堂講解學生很難掌握巖石的特征和鑒別方法。在課堂講授造巖礦物及三大巖類后，需要進行三大巖類認識的室內實驗教學：學生按5人一組進行分組，每組學生提供三大類巖石標本各一盒。教師先復習巖石的成因、礦物組成、結構構造及分類等，然后以3種典型巖石為例分析礦物及結構特征，再分析其成因和類別。在此基礎上讓學生仔細觀察各種巖石標本，由各組學生相互討論以尋找鑒定礦物和巖石的規律和技巧。對學生的具體問題教師現場答疑，對相似礦物的鑒別、結構的理解等共性問題由教師總結分析。通過室內實驗課教學環節基本可以使學生掌握常見巖石特征和鑒別方法，對后續現場實習具有重要意義。

2. 重視校內現場教學

武漢大學地處東湖之濱，校園內有珞珈山和獅子山，存在不少良

好的地質露頭、各類地質構造較豐富。為配合基本地質理論知識講授，筆者充分利用武漢大學校園內的珞珈山地區進行現場教學。該地區發育有志留系、泥盆系、石炭系、二疊系及第四系等沉積巖，地層呈有規律的東西向條帶狀分布，呈現節理、斷層、褶皺等地質構造。武漢大學水利水電學院從20世紀50年代開始，在珞珈山地區安排校內地質現場教學，實習路線從北向南橫跨珞珈山，要求學生現場觀察珞珈山地區巖石巖性、產狀、風化、卸荷、隱伏巖溶、地下水露頭、節理、斷層、褶皺等現象。通過現場地質調查，學生可以理解地層劃分及年代概念，熟悉產狀的概念及測量方法，節理、斷層及褶皺的鑒別和分析方法，最后獨立完成簡要的珞珈山地質調查報告。通過該單元的校內現場地質教學，可以進一步深化學生對基礎地質概念和理論理解，培養學生獨立分析和解決問題的能力。

3. 完善野外地質實習

（1） 水利樞紐地質實習目的與安排。工程地質野外教學實習是課程教學實踐的最重要環節，目的在于鞏固課堂所學的理論知識，使理論與實踐緊密結合。通過對水利樞紐區地層、巖性、地質構造、地下水及外動力地質作用等的調查研究，使學生初步掌握野外地質工作的一般方法，了解水利樞紐工程地質條件及主要工程地質問題，熟悉地質報告編寫及地質圖件繪制的方法。實習教學包括路線教學、專題調研、現場討論、內業整理等環節。通過現場調查、專題問題討論、面試考查、實習報告編寫等過程，培養學生野外地質工作能力和分析解決工程地質問題的能力。 （2） 野外實習區域及路線的選擇。良好的實習區域與路線是滿足工程地質野外實踐教學要求的基礎。實習區域應選擇巖石類型及地層較豐富，河流地貌及水文地質現象發育良好，具備地質構造發育和風化、卸荷及邊坡變形等外動力地質作用發育的地帶。同時應具備典型的水利樞紐工程以便進行水利水電專業工程問題的分析討論。在此基礎上根據地層巖性及地質構造、河流地貌與地下水、邊坡變形及穩定性分析、水利樞紐地質條件及工程問題等選擇4～5條典型路線作為教學單元。路線選擇注意地質現象的典型性及易識別性等特點，同時注意地質現象與工程實踐的密切聯系。

以武漢大學為例，從20世紀50年代開始，陸續建立了陸水實習基地、丹江口實習基地、韶山灌區實習基地等。2010年三峽工程建成后，又建立了湖北秭歸三峽庫區實習基地，選擇茅坪至鏈子崖（郭家壩）、高家溪、泗溪、副壩大壩及永船等線路進行教學。三峽庫區具有大量典型意義的地質露頭，同時能夠結合具體的水利工程建筑物（如大壩、副壩、高邊坡等）進行工程地質條件與問題的分析。主要路線地層出露及地質構造較為齊全，風化、卸荷等動力地質作用和河流地質作用，以及地下水、巖溶等地質現象均有出露，能夠滿足水利類專業野外工程地質實習的要求。

（3） 野外實習環節及質量控制。整個實習期間每個教學單元要求有明確的教學內容。總體上要求完成：①典型剖面地層野外觀察和描述，包括巖性、接觸關系、產狀及測量、巖漿巖和沉積巖及變質巖小構造觀察、風化作用、地形圖的使用等。②河流地貌及水文地質調查，包括河流侵蝕、堆積，河床、河漫灘及階地觀察，河谷邊坡卸荷及變形，潛水露頭，巖溶水，巖溶地貌等。③邊坡變形及穩定性分析，包括典型卸荷拉裂體、崩塌體、滑坡體的現場調查，變形及破壞特征，邊界條件，穩定性影響因素及評價，變形破壞成因，工程防護及治理方案等。④水利樞紐教學單元，主要側重水利樞紐主要建筑物的組成及功能，大壩、副壩、高邊坡、水工隧洞等主要工程地質問題分析。⑤資料整理及報告編寫，主要是對現場觀察的內容進行分析整理，按要求編寫實習報告。

野外地質實習以小組為單位進行，實習過程要求分工明確、團結合作，現場特別強調紀律和安全。實習成績評定綜合考慮思想表現、組織紀律、操作技能、野外紀錄、面試討論及實習報告等。

（三） 英文教學探索

1. 工程地質英文教學意義

英語教學或中英文雙語教學是目前本科教學改革的重要內容。基于高等學校培養具有國際視野和國際競爭力、面向未來的新型高素質人才的要求，高校對主要課程實行英文教學十分必要[6]。隨著中國基礎建設及能源等領域大規模工程的開展，在相應學科進行學術和業務交流已是基本要求。水利行業早已走出國門，承接或合作國際科研和工程項目。這就

求學生不僅有較高專業造詣，而且需要具備較好的英文文獻閱讀能力、語言表達和交流能力。

2. 工程地質課程英文教學實施

（1） 選定英文教材。工程地質英語教學，首先應選擇合適的英文原版教材。國外出版的工程地質書籍較多，但適合國內水利專業使用的工程地質英文教材較少。這主要是國外很少有專門針對水利類的工程地質教材，多數教材是針對工程地質專業編寫的。考慮到初學及課時情況，筆者建議采用tony waltham編著的《foundations of engineering geology》 （third edition）[7]，這本教材包括巖石、地質構造、物理地質作用、地下水、巖土力學特性、邊坡、隧洞及采空區等，內容簡潔，通俗易懂。其次，推薦f. g. bell編著的《engineering geology》（second edition）[8]作為主要參考書。這本教材內容較全面，包括巖石、地質構造、物理地質作用、地下水、巖土工程特性、地質勘查及洞室、邊坡、壩基等內容。在工程地質英文教學過程，建議學生使用網絡資源，國外知名大學有不少工程地質課程資料[9]可供參考，同時從《engineering geology》和《rock mechanics and rock engineering》等國際學術刊物學習有關論文及知識。由于專業需要，學生還需使用中文版的水利工程地質教材作為對照讀物。

（2） 英文課件及教學。英語課堂教學主要采用多媒體方式，可提高講授速度和效率。在制作英文教學ppt時，應盡量簡潔明了、圖文結合，英文一定要規范。對一些專業性強的知識（如專業術語）可適當加中文注釋。授課語言主要為英語，對不易理解的內容可用中文解釋。為了保證教學效率，要求學生課前進行適當預習。課堂上采取師生互動形式，提高學生英語表達能力。平時作業、小測驗及期末考核均要求采用英文進行。授課教師自身英文必須熟練，首先是專業概念及術語的準確表達，其次是發音的準確。

（四） 課程考核方式

為更好開展工程地質教學工作，其中一個重要環節是課程考核。課程考核目的是考察學生掌握知識的情況及分析問題的能力，科學有效的考核方式可以充分發揮學生的主動性和能動性，從而提高教學效果和質量。目前水利工程地質課程包括室內教學和野外實習兩個部分，一般是獨立考核。其中室內教學部分主要考察地質基本知識及水利工程相關巖體穩定性評價方法的掌握情況，成績主要由平時作業、課堂小測驗、專題討論及期末閉卷考試組成，要求學生以掌握地質知識和工程問題分析方法為主，鼓勵平時交流討論，避免考試突擊的學習方式。野外實習考核主要考察學生基本技能的掌握情況，側重考核問題的分析理解能力，從現場主動性、操作技能、綜合分析、面試討論、實習報告及組織紀律等方面綜合評定。

文章總結筆者多年教學實踐經驗及課程改革探索供高校同行參考，以期在提高水利工程地質教學質量，提高學生學習積極性和培養學生創新能力方面發揮積極作用。

參考文獻：

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[7]tony waltham. foundations of engineering geology[m]. third edition， spon press， 2009.

[8]f g bell. engineering geology[m]. second edition， butterworth-heinemann press， 2007.

[9]missouri university of science and technology courses[eb/ol]. http：//web.mst.edu/～rogersda/

research and reform exploration on teaching methods of engineering

geology for water conservancy specialty

rong guan， zhou chuangbing， chen yifeng

（school of water resources and hydropower， wuhan uni

iversity， wuhan 430072， p. r. china）

篇（7）

關鍵詞： 公路；邊坡；病害機理；崩塌

Key words： highway；side slope；disease mechanism；collapse

中圖分類號：U213.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）30-0075-02

1 項目概況

病害路段位于古浪縣境內，G312公路K2326+600～ K2327+150處的路塹高邊坡地段，病害特征主要是道路上行一側（蘭州方向）高邊坡巖體危石崩落、巖體滑塌、巖屑溜落、小規模泥石流等，嚴重危及行車及駕駛人員的安全。

1.1 邊坡地層巖性 根據現場調查研究和室內試驗研究，白堊系地層的工程地質特征如下：

1.1.1 砂巖[1]：顏色以灰色、灰綠色、紫色的互層色調分布，成分以石英、長石為主，中粒或粉細粒結構，薄層～中厚層構造，鈣泥質膠結，單層厚度變化懸殊，薄層厚度僅3～5cm，中層厚度為20～50cm，厚層可達250cm。發育兩組貫通層位的構造節理，風化較重，厚層砂巖露頭處可見受節理控制的典型球狀風化特征。紫色砂巖多為泥質膠結的粉細粒結構，巖質較軟，經試驗，干燥抗壓強度為5.7～6.6MPa[2]，灰色砂巖一般均為鈣質或鈣泥質膠結的中粒結構，相對層理較厚，巖質較硬，干燥抗壓強度為21.8～26.3MPa。

1.1.2 砂礫巖：巖石顏色以灰綠色為主，砂粒成分主要為石英、長石，礫石成分較復雜，多為變質巖碎屑物質，礫石磨圓度較好，呈渾圓狀，分選比較均勻，粒徑絕大部分為5～8mm，個別有超過20mm粒徑的，鈣質膠結，中厚層狀成巖，露頭不多，呈夾層分布在局部，同樣受到兩組貫通狀構造節理的切割，試驗層的完整性遭到破壞，巖質較硬，風化較輕，干燥抗壓強度為29.6～37.2MPa。

1.1.3 泥巖[3]：顏色以紫褐色為主，灰綠色為輔，成分以粉土礦物和粘土礦物為主，泥質結構，層里構造，多以中后層狀產出，偶見極薄層泥質粉砂巖夾層。泥巖風化剝離嚴重，表面多成破裂狀粒塊溜落，使坡面形成凹槽，其工程地質性質具有遇水膨脹，崩解泥化，脫水干裂的特征，經試驗，干燥抗壓強度為20.8～32.1MPa。

1.2 邊坡地質構造 本段路塹通過區主要是白堊系地層，為一套灰色、灰綠色、紫色、紫褐色的砂巖、泥巖、砂礫巖及含礫砂巖互層[4]，屬陸相湖盆及山間凹地沉積，后期受造山運動的影響，巖層呈較高角度向南傾斜，產狀約為195°∠48°～56°，發育兩組構造節理，將巖體切割成大小不等的巖塊狀，產狀分別為110°∠37°和260°∠78°，節理面較平直光滑，呈半閉合狀。地表覆蓋厚度不足0.5m的植被土層。

1.3 水文地質特征 本工程處于溝谷半坡地帶，道路下方即為十八里堡水庫，水庫蓄水對路基未見有影響，邊坡處未見地下水露頭，漸漸漿砌片石護坡有幾處泛濕外擠現象，與上方坡面防護層破損和排水系統失效有關。經調查推測，地下水類型應是基巖層間裂隙水，地下水補給主要為大氣降水滲入補給，本區多年均降水量為177.1mm，近于垂直的密集型巖層層面裂隙是接受降水入滲的通道，下方溝谷應是地下水的排泄場所和交替循環場所。

2 邊坡病害成因分析

2.1 砂巖崩塌落石 病害地段巖層走向幾乎與坡面展布方向垂直，使巖體的危石存在率增加，同時，中～厚層狀砂巖受到兩組構造機理的切割，使巖體的整體性遭到破壞，穩定性變差，危石產生的幾率進一步增加，另外，受互層關系泥巖風化剝蝕作用[5]的影響，泥巖坡面流落形成的凹槽，加劇了砂巖臨空面的擴大。邊坡砂巖在失穩狀態下時常發生順層滑塌或者崩塌，滑塌巖體沖毀防護網，直接落入路面，崩塌巖塊在坡面跳躍下落，或被攔石網擋攔在平臺處，或越過攔石網落到道路路面上，嚴重危及道路行車安全。落石大者近1m3，一般為50cm×30cm×25cm，小者為10cm×10cm×8cm（見圖1）。

2.2 泥巖膨脹崩解 白堊系地層的泥巖受沉積環境及干旱氣候條件的共同影響，普遍含有可融鹽的成分，以及粘土礦物的某些特殊物理性質，致使泥巖遇水膨脹、崩解、脫水干裂、溜塌等嚴重的結構破壞現象。泥巖的這種復雜的水理特征，破壞了坡面的完整性[6]，加劇了泥巖露頭處的凹槽及沖溝的形成，進而加劇中厚層砂巖大規模順層滑塌[7]的可能性。膨脹性破壞了坡面人工防護工程，造成噴射混凝土層鼓包、破裂、滑落，漿砌片石護體外擠坍塌、排水溝鼓起、掏空等現象。崩解性形成的巖屑、巖塊散步坡面，碎石滑溜到坡體平臺，填塞排水溝，當遇到降雨，坡體產生滑塌，或形成泥石流流入道路，影響車輛正常的安全行駛（見圖2）。

3 數值分析

GDEM基于連續介質力學的離散元方法（CDEM），可以實現邊坡從連續變形到破裂運動的全過程模擬。

3.1 穩定性分析

結合邊坡y方向位移云圖和不平衡率時程曲線可以得出邊坡自重作用下y方向最大位移為-4mm、邊坡的不平衡率隨時間發展逐漸趨近于零，這表明僅在自重作用下邊坡足夠安全不會發生滑移。

3.2 破壞變形模式

從圖5（a）、（b）、（c）、（d）過程可以看出考慮節理因素，GDEM數值模擬時定義局部阻尼系數為0.001時本段路塹邊坡破壞變形[8]為滑塌破壞，這與現場調查結果相符。

4 結論

本文對公路沿線區域地質環境進行了調查研究，分析歸納了邊坡崩塌落石的形成條件、影響因素。采用可以從連續變形到破裂運動的全過程模擬的GDEM軟件研究了邊坡的穩定性和極限破壞變形模式。調查研究發現G312公路K2326+600～K2327+150處的路塹高邊坡地段病害特征主要是危石崩落、巖體滑塌、巖屑溜落。沿線區域的地形地貌、邊坡地層巖性和地質構造是形成病害的主要原因，線路附近的十八里水庫也促使了崩塌災害的形成。邊坡潛在的破壞變形模式為大規模的滑塌。

參考文獻：

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篇（8）

 

0、引言

淮海地區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, 根據多年實際勘察了解, 除殘丘外, 平原區第四系地層的上部廣泛沉積了巧軟土, 一般多為土質松軟、飽和、高壓縮性、工程性質較差的粉砂、粉土或淤泥質軟粘土等。筆者通過收集大量資料, 對飽和粉土的工程地質性質進行了分析總結。

1、粉土的分布與成因

統觀淮海的地貌形態, 四周被低山、丘陵所環抱, 中間低平。從地質成因方面分析, 本地區在第四紀全新世有沐水、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。

淮海地區泛濫沖積平原分布較廣, 標高一, 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, 自北西向南東穿越市區, 由黃河帶來的粉砂、粉土堆積而成, 標高一。兩側形成天然壩堤, 高出泛濫沖積平原一。

2、粉土的指標及相應的工程地質特征

據GB50021 - 2001 及GB50007 - 2002 規范,粉土定義為塑性指數≤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 %為上限區別于砂土。這類土呈現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,故其粒間聯結較弱。粉土有接近砂土及粘性土的雙重特性,這主要是因為粉土既含有砂粒又含有粘粒成份的緣故。實踐中證明:當粉土中的砂粒含量較高時,其特征與砂土相似;當粘粒成份含量較高時,粉土表現出來的性質則與粘性土接近,故有條件時我們可據粉土中顆粒的級配情況將之劃分為砂質粘土(粒徑< 0. 005mm 的顆粒含量不超過全重的10 %) 及粘質粉土(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生了質的變化,明顯地與粘性土和砂土不同:因粘性土存在結合水,它與礦物顆粘表面的物理化學作用以及其自身結合水的變化,對粘性土的性質影響極大,形成了流塑—軟塑—可塑—硬塑—堅硬等不同的土體狀態。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作用占較大的優勢。據研究,淮海地區粉土在不飽水狀態下有一定的強度及硬實性,在飽水狀態下則易散化與結構軟化,致使強度降低、壓縮性增大。粉土在失水狀態下具有迅速的孔隙水壓消散過程,主固結完成很快,因而伴隨明顯的強度增大。

通過廣泛搜集資料，統計出淮海地區范圍內含水量和孔隙比統計頻數圖如圖1、圖2所示。

圖含水統計頻數圖

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

3、粉土液化強度

下圖為典型的粉土液化試驗記錄曲線。（取淮海區粉土試樣）。將不同循環應力σd 條件下粉土液化時的循環次數 與動剪應力比σd /2σ′在單對數坐標系作圖,可以得到液化強度曲線。圖3為不同密度狀態條件下的液化強度曲線,從圖1中可以看出對于重塑粉土試樣,密實度是影響抗液化強度的一個重要因素,隨粉土干密的增大,抗液化能力增強。圖2為不同細粒含量下液化強度曲線。從圖中可以看出,當細粒含量從80%減少到55% ,土樣的抗液化阻力也隨之減小。但是細粒含量為45%的土樣的抗液化阻力卻稍大于細粒含量為55%的土樣,這表明當粉土中細粒為55%時,抗液化強度接近最低。在圖2中,細粒含量為45%和55%的土樣的液化強度曲線幾乎重合,根據的粉土中細粒含量對液化強度的影響作用存在分界點的概念,可以推斷本區試驗所用的土樣,當細粒含量在50%左右時抗液化強度最低,當細粒含量小于50% ,土樣的抗液化強度將隨著細粒含量的減小而增大。細粒含量為50%也相當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度曲線 圖2　不同細粒含量土樣抗液化強度曲線

4、粉土液化分析

筆者認為，在P c 小于9%時, 粘粒分布在粉粒周圍以點接觸式膠結著粉粒。在力的作用下, 粉粒沿粘粒發生滑移。此時, 粘粒起了以為主的作用, 動剪應力比隨粘粒含量的增加而減少; 當粘粒含量大于9% 時, 粉粒周圍有足夠厚的粘粒層, 此時的粘粒不但膠結粉粒, 也有自身固結的作用。隨著粘粒含量和時間的增加, 粘粒對粉土顆粒的膠結和自身結構調整作用也將增強, 此時粘粒主要起穩定、鑲嵌粉粒的作用。所以, 隨粘粒含量的增加而動剪應力比也逐漸增大。無論那組干重度下, 粘粒含量P c= 9% 抗液化強度最低。通過一些試驗及分析得出：粉土中所含粘粒量是影響其液化的重要因素。論文格式。通過對本區含天然粘粒的粉土進行實驗，動剪應力比在P c= 9% 時最低, 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度增強的規律, 即干重度愈大,土的抗液化強度愈高, 反之, 抗液化強度降低。

5、小結

由于飽和粉土工程地質特性的變化范圍較大,在巖土工程勘察時, 應針對具體工程項目,

對飽和粉土地基進行更詳細更具體的分析研究。本文對淮海區的粉土進行了一定的實驗分析和討論，研究了干密度、細粒含量對粉土的抗液化強度的影響。分析發現該地區的粉土的抗液化強度并不是隨細粒含量的變化而單調變化,而是當粉土中細粒含量達到某一定量時,粉土的抗液化強度將達到最低點。淮海區的粉土有粘性粉土及砂質粉土之分。水在粉土中影響較大,不飽和水狀態有一定的強度和硬實性,飽和水后易散化,力學強度大幅下降等。

參考文獻：

【1】（　王家斌、粉土的工程地質特征及承載力特征值的確定 西部探礦工程呢2004)

【2】（牛琪瑛、粉土抗液化特性的試驗研究、太原工業大學學報、1996年9月）

【3】（劉輝、石磊論徐州市飽和粉土的工程地質特性、江蘇煤炭、2003年第三期）

【4】（李志毅、楊裕云 工程地質學、中國礦業大學出版1994年10月)

篇（9）

中圖分類號：TU936 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）35-0136-01

在二十一世紀國家經濟社會全面發展的今天，國家正在大力推城鎮化和新農村建設，讓山區的公路建設迎來了重大的發展機遇，盡管在山區公路建設時會提前進行選址和優化，同時也會對公路滑坡進行預測和考慮，但是，在進行工程建設施工中，還是出現了許許多多的滑坡現象，而對這些滑坡的原因進行分析可以看出，大部分都是因為在建設施工的過程中破壞了山體原有的穩定性造成的，因為，一旦出現滑坡，要延緩工期，增加工程造價，如何有效的解決山區公路滑坡是一個重大的現實問題，如何快速有效的解決公路滑坡已經是施工人員和施工單位面臨的重大技術難題之一。在當前的滑坡治理方案中，抗滑樁是應用的最為廣泛，治理效果被普遍認為最好的一種治理山區公路滑坡的有效方式之一。該治理方式特別的適用于流速性強的公路滑坡。下面將以西部地區一公路位列，對如何治理公路滑坡進行綜合分析。

一、工程概況

該山區公路處于西部地區，地質構造極為復雜，巖石碎體較多，地質變形嚴重，受制于地質條件的影響，施工工期較長，部分滑坡治理效果不理想等多種因素的影響，最終在常年積累下，形成了山體滑坡，該滑坡位于下部地區一經濟欠發達地區，并且是屬于挖方路基。該山區公路的斜面高度在一百五十米以上，而斜坡的角度達到了六十度以上，在地下水以及常年降水的雙重影響下，該山區公路出現了多次的特大規模的山體滑坡。公路檢修和維護部門采取了削坡以及構建擋土墻等諸多處理方式進行治理，但是最后的無濟于事，沒有得到有效的治理，該問題始終存在，對過往的車輛以及行人的安全帶來了嚴重的威脅。

根據對該地段進行實地考察，翻閱相關的參考文獻得出：下伏同向緩傾以及上腹殘積層兩種巖石構成，并且是節理發育，巖石層的厚度在兩米上下不等，每一層之間的隔著一定厚度的土，其破體的結構大致可以分為下面幾種，坡積碎石土層，厚度大約在一米上下，強風化巖層，其厚度大約在二到十米不等，中風化巖層也整個地形的外表有一些少量的外露。其滑動的主要層面就是表層以及中層，其中主要以巖石夾雜泥土為主，并且是受雨水累計和子流水長期作用力的影響。

二、滑坡出現的原因

由于在山區公路建設時，通常是最先挖掘地基，而挖掘地基通常都是最先從路基的底部開始挖掘，這樣一來，就形成了高陡的垂直坡面，最終造成破體的下部根基被挖空，承受能力受到嚴重威脅，在雨水的沖刷以及在山體水分的影響下，進而產生了底部小幅度滑坡，然后再慢慢的變成了整體的大規模山體滑坡。

三、滑坡產生的機理

根據對該滑坡的現場進行考察，分析出該滑坡的性質以及主要現狀，最終總結出產生該滑坡的主要原因有以下幾點：（1）不科學的工程地質是其主要原因，在對滑坡的清理過程中，發現該滑坡的路線走向以及巖層形狀大約在四十五度上下，同時更接近于層狀巖，節理也十分的密集，巖石破碎程度較大，大氣降水等都流入其中，形成了強大的膨脹力，進而降低了滑動面的摩擦力，最終造成了滑坡的出現。（2）出現滑坡的另一個主要原因就是在建設公路時，山體的路基遭受到了嚴重的破壞，將山體的底部挖空后，其支撐力和穩定性的急劇減弱，最后造成山體滑坡，該原因為山體滑坡提供了強大的動力。

四、治理滑坡的方案

治理工作組首先對滑坡的現場進行了多次的實地考察和分析，組織了一直由設計單位、施工單位、地質勘察人員、監理單位等多個部門組成的聯合工作組進行探討分析，根據該滑坡的地質條件、造成原因、滑坡量、滑坡高度、穩定性等多種未來可以遇見的趨勢進行分析，最后決定采取以下的措施進行治理：（1）筋混凝土抗滑樁處理措施。在前緣的坡腳小，根據滑坡的大體量程，近距離的設計抗滑樁對滑坡的物體進行控制。（2）對坡面進行斜載，降低整個滑坡的能量。對于已經較為松散的表皮坡面，采用人工和機器的形式進行全面的清理，將其全部清理掉。（3）完善和增設排水設施。該路段發生滑坡的重要原因之一就是山體的水分太多，因此，針對這一情況，完善好排水設施，進行充分的排水是一項重要的治理方案。在整個山體的上方設立一條橫向的水流溝，保障其上部的水流不向下流，這一減少了上部水量對下部的影響，然后再根據情況，從上部向下部設計垂直的水溝，將其分成多個排水區域。這樣才能有效的保障整個邊坡的穩定性。

五、總結

在經濟總量已經成為全球第二大經濟體的今天，國內的基礎設計建設正在以快速的步伐前進，建設山區公路一方面拉動了經濟的發展，另一方面也完善了農村、山區的出行交通，改善了農村面貌，是一項極為重要的工程。因此，在建設山區公路的過程中，應當對該路段的地質情況地理環境等進行全面的考察和分析，讓整個公路建設具備科學性。其別需要注意的是，面對容易發生上體滑坡的路段時，應當根據路段特點，設立好排水系統，在挖掘路基時注意保護山體自身的穩定性，盡量減少滑坡的處理，如果出現了滑坡，那么應當及時有效的采取諸如抗滑樁的治理方法進行科學治理。進而切實的推動山區公路建設邁向一個更高的臺階。

參考文獻

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[2]許學寬，馮興法，胡新紅. 抗滑樁的研究進展及在公路滑坡治理中的應用[J]. 西部探礦工程，2008，10：50-52.

篇（10）

第一，實驗標本。工程地質實驗室現有的工程地質實驗用標本主要有主要造巖礦物標本、常見三大類巖石標本和各類地質模型標本。主要造巖礦物標本包括石英、方解石、正長石、斜長石、角閃石、輝石等礦物標本。常見三大類巖石標本包括石英砂巖、頁巖、泥巖、鮞狀石灰巖、白云巖等沉積巖標本;流紋巖、安山巖、輝長巖、花崗巖、玄武巖等巖漿巖標本;片麻巖、大理巖、千枚巖、蛇紋巖等變質巖標本。各類地質模型標本包括褶皺、斷層、巖漿噴發、地球內部圈層結構等模型。第二，實驗器材。現有工程地質實驗室主要儀器設備包括三聯高壓固結儀、膨脹儀、液限、塑限聯合測定儀、應變控制式直剪儀、孔隙壓力儀等儀器;可進行的實驗項目包括土的顆粒分析實驗、含水率實驗、直接剪切實驗、膨脹實驗、土的密度、土的液限、塑限測定實驗等。

2實驗教學現狀分析

本校工程地質實驗教學資源較為豐富，應充分合理地應用，各項實驗應合理安排實驗時間。對于土木工程專業而言，由于課時量的壓縮，需要在有限的課時內完成各項實驗是有挑戰性的，既要保證完成各項內容，又要盡可能提高學生學習主動性，激發對工程地質課程的學習熱情。以三大類巖石的認識與鑒定為例，分析現有實驗教學概況。實驗室的巖石標本總計約150多種，學生分組進行實驗，每組安排6～8人。指導教師首先講解實驗的方法和步驟，以及實驗過程中應注意的問題，然后選取部分實驗標本做示范，并要求學生做好筆記，最后提出本次實驗的要求，實驗當堂完成。講解完，學生即可進行分組實驗。指導教師根據學生的提問，或講解，或示范。總體來看，即使有的教師也做一些啟發式的教學安排，但學生的主動探索意愿不強，導致教學效果一般，往往只有少數學生和教師互動。實際上，室內實踐具有外擾性小、學生集中的特點，指導教師應充分利用這一特點，提高學生的探索能力和實踐動手能力，提高學習效率。

3實驗教學方法探討

實驗教學作為課程的重要環節，如何有效提高學生的學習熱情以及對專業知識的有效掌握是一個值得我們思考的問題。筆者結合近年來本校區實驗教學的現狀以及教學經驗，從四個方面探討工程地質實驗教學方法。

第一，室內室外相結合。以室內三大類巖石的認識與鑒定為例，傳統的教學步驟為:首先教師講解部分巖石標本，然后學生進行實驗，最后總結寫實驗報告。室內實驗標本是統一采購的，既標準又齊全，但同時也讓人記不住這么多的標本。為了提高學生的實踐應用能力，可適當安排課時量與野外實際看到的巖石進行對比觀察。比如可以拿著實驗室輝綠玢巖的標本到紅門附近與由輝綠玢巖組成的巖體進行對比觀察;可拿著實驗室閃長巖標本和普照寺的閃長巖巖體進行對比觀察。學生看到了實際巖石的樣子，既加深了對巖石認識的印象，又提高了學習的熱情，同時提高了巖石鑒定實踐應用能力。由于在一個地方巖石種類較少，因此，要合理規劃實習地點和實習時間，盡可能多地將室內和室外結合起來。

第二，建立地質災害模擬實驗室。像泥石流、崩塌、滑坡等地質災害的課程內容講解一般以文字敘述和實例講解為主，學生印象不深。而且，外出實習時一般看到的已是結果，看不到過程。有些教師輔以視頻講解，這一點非常好。然而，為了給學生留下更加深刻的印象，建議可建立地質災害模擬實驗室。在實驗室里，一是視頻演示，各種實例演示，或者已做好的各種模擬視頻演示均可;二是實材演示，相對難度較大，可采用各類巖塊、沙子以及土類等，模擬泥石流、崩塌等的發生，甚至在設計可讓學生也參與操作，則實驗效果更好，印象更加深刻，不僅能激發學生探究其發生的機理，還提高了學生學習的熱情。

第三，建立開放性實驗室。課內實驗由于受課時量的限制，不能滿足優秀學生的探索需求。這部分學生具有較強的自主探索能力，有較強的專業學習興趣，作為學科設置的配套，實驗室應該給他們提供自主發揮的空間，更加有效地提高他們的創新能力。因此，建議建立開放性實驗室。學生可找教師參與指導，也可自行設計實驗項目。比如，要研究某地區土的膨脹性，就需做膨脹實驗。有些膨脹實驗所需時間較長，這種探索既能鍛煉學生吃苦耐勞的精神，又能促其認識到實驗中時間安排的合理性和重要性。同時，在實驗過程中，指導教師可做必要的學術引導，初步培養學生的科技論文寫作能力，激發學術探索的熱情。

第四，注重實驗過程考核方式。現有的實驗考核方式一般都是以實驗報告為主。由于是分組實驗，每組中的報告差別不大，但在每組中總是有學生積極主動地做實驗，起到了良好的帶頭作用。因此，指導教師需要注重實驗過程的考核。對那些表現優秀的學生加以鼓勵，并做好記錄，同時對不認真的學生加以督促，從而促進全班學生的共同進步。注重實驗過程的考核方式可有效避免僅靠實驗報告作為考核方式的單一性，讓所有學生都積極參與其中，以培養良好的學風。第五，其他。為了進一步提高學生學習的積極性，指導教師還應對本部門的新進儀器設備快速熟悉，讓它盡早地在教學中發揮作用。例如，本部門為提升教學效果新進了一批實驗設備，包括YTZ1礦用本安型地震儀、YCS160礦用本安型瞬變電磁儀等。指導教師應充分利用這些有利資源，讓學生實際操作這些儀器，提升他們的實踐動手能力。例如，在使用瞬變電磁儀時，學生發現線圈較硬、裝線圈的紙箱較軟、不易存放，就從線圈的材質以及包裝盒的設計等方面提出了多種改進方案。這既鍛煉了學生的思維方式，又進一步提升了他們的創新能力，提高了對專業知識獲取的積極性。

篇（11）

中圖分類號：P642文獻標識碼：A

文章編號：16721683（2013）05008605

地裂縫是一種漸進型地質災害，在世界上很多國家和地區都有發育，國外如美國、墨西哥、日本等國，國內如西安、大同、蘇州、無錫、常州、衡水、邢臺、北京等地區。由于地裂縫兩側地質體發生相對差異沉降和水平方向錯動與拉張，使得地裂縫所到之處地下設施遭受嚴重破壞，地表建筑物失穩、道路破裂，不僅嚴重影響城市規劃建設，有時也給人民生命財產造成嚴重威脅[18]。

在地裂縫研究中，確定地裂縫影響寬度、預測地裂縫活動趨勢和活動量預測是亟待解決的重要問題，是制定合理的地裂縫防治措施的前提工作。這些問題直接關系到避讓帶寬度的設置、工程結構形式的選擇、城市規劃建設和建設工程安全。對于不可避免的跨地裂縫帶建筑物，如果實際避讓距離和實際錯動量超過了預留避讓寬度和預留位移量，造成的社會影響及經濟損失難以估量。

利用模型模擬地裂縫是地裂縫研究重要的發展趨勢[911]。近年來，長安大學在這方面已開展了卓有成效的工作，并取得了一些重要成果。本文采用FLAC3D軟件對北京地區目前發育最強烈的高麗營地裂縫進行模擬研究。

FLAC3D可以模擬巖土或其它材料的三維力學行為，被廣泛的應用在邊坡穩定性分析、隧道圍巖穩定性分析和工程地質數值分析等研究中，并且取得了行業內的普遍認可。

1高麗營地裂縫概況

高麗營地裂縫最早發現于20世紀90年代，地裂縫走向大致呈NE45°-60°，與黃莊-高麗營斷裂相一致，由西王路村向北東延伸到北京北六環以外，向西南經唐自頭村穿越京承高速公路，沿華都肉雞場、土溝村、北七家衛生院、普羅旺斯別墅區、八仙別墅小區延展（圖1），長度約6 km，裂縫寬度一般幾毫米至十幾毫米不等，最大200 mm。地裂縫兩側地面明顯差異，呈西北高、東南低狀態，主要表現為地面塌陷、墻體開裂、地表變形[2，5]。

賈三滿等[2]認為高麗營地裂縫為復合型地裂縫，地裂縫受黃莊-高麗營斷裂的控制，是黃莊-高麗營斷裂的地表跡線，是基底斷裂活動在地表淺部的延伸，地裂縫與下部構造斷裂面呈明顯的重接復合關系，地裂縫形成是斷裂蠕滑變形與地下水下降引起的地面差異沉降共同作用的結果。

2研究區地層

研究區內屬于溫榆河沖洪積扇平原區，南側有溫榆河通過，總體地勢為北高南低。溫榆河東北側地塊地面高程2663～36.87 m，溫榆河西南側地塊地面高程為25.92～3390 m，河床高程約25.0 m，河面寬約200 m。地表均被第四系地層覆蓋，沉積物成因類型較簡單，以河流的沖積物為主體。地裂縫兩側地層以收集的地熱鉆孔資料為基礎，進行了簡化，見表1。表中的物理力學指標為各地層巖組的平均估計值。

3數值模擬方案

根據研究區的水文地質與工程地質條件，以及地裂縫的影響因素。計算模型以黃莊高麗營斷裂（地裂縫）為縱軸，長度取3 500 m，在橫向以縱軸為基準軸線，下盤側取1 000 m，上盤側取1 800 m，即模型寬2 800 m，地面標高北部為35 m，南部為29 m，上盤（東南側）基巖面標高取-1 084 m，下盤（西北側）基巖面標高取-429 m。斷裂帶（地裂縫）寬度暫取10 m。數值模擬的斷裂帶傾角取76°（圖2）。

4數值模擬結果分析

4.1構造應力作用下地裂縫的發展及其影響

篇幅所限，只選擇基巖斷塊垂直錯動0.2 m和5 m時的模擬結果進行分析。

當基巖斷塊垂直錯動0.2 m時，垂直沉降分布見圖3，水平位移分布見圖4，最大主應力分布見圖5，最小主應力分布見圖6。

當基巖斷塊垂直錯動5 m時，垂直沉降分布見圖7，水平位移分布見圖8。

在研究區域垂直于地裂縫軸線，選擇河流北側600 m測線，得到測線上的地表沉降、水平位移分布對比曲線（見圖9、圖10）。可以看出，地裂縫兩側存在明顯的差異沉降，在剖面上呈現“牽引撓曲”現象；研究區地表沉降和水平位移隨著基巖斷塊的垂直錯動距離增大而增大。

根據地表相近兩點的差異沉降與距離，計算測線斷面的各部位的地表（地基）平均傾斜值，見表2。計算表明，當基巖斷塊垂直錯動0.2 m時，地表（地基）平均傾斜值大于2‰的區域幾乎不存在；當基巖斷塊垂直錯動0.5 m時，地表（地基）平均傾斜值大于2‰的區域長度為距離地裂縫約52 m；當基巖斷塊垂直錯動1 m時，地表（地基）平均傾斜值大于2‰的區域長度為74 m距離，當基巖斷塊垂直錯動2 m時，地表（地基）平均傾斜值大于2‰的區域長度約86 m距離，當基巖斷塊垂直錯動5 m時，地表（地基）平均傾斜值大于2‰的區域長度約130 m距離。

當承壓水位降低15 m時，垂直沉降分布見圖13、水平位移分布見圖14。

在研究區域垂直于地裂縫軸線，選擇一條測線（河流北側500 m），拾取測線上的地表沉降、水平位移，可以得到測線上的地表沉降、水平位移分布對比曲線（圖15、圖16）。

根據地表相近兩點的差異沉降與距離，計算該測線斷面的各部位的地表（地基）平均傾斜值，見表3。

從地表沉降、水平位移、應力變化分布對比曲線可知，由于承壓水頭的降低，地裂縫兩側產生明顯的差異沉降，但影響范圍較小約10～20 m。研究區地表沉降和水平位移隨著承壓水頭的降低而增大。地裂縫附近的傾斜值較大，隨著距離地裂縫越遠，傾斜值減小。綜合分析認為，地下水作用下，地裂縫附近產生明顯的差異沉降，其它部位以均勻沉降為主。

4.3地裂縫區域的安全避讓距離

地裂縫區域的安全避讓距離應是以地裂縫延展方向為軸線，垂直軸線向兩側（上盤、下盤）確定的保護建（構）筑物的有效距離。模擬結果表明，構造應力和地下水位變化影響下，地裂縫兩側均產生沉降和變形，其中遠離地裂縫均產生均勻沉降，對建筑物的影響不大；但在地裂縫附近則產生明顯的差異沉降，對建構筑物影響巨大。因此根據各類建筑物地基變形允許值的最嚴格標準，采用傾斜值0.002（即2‰）控制安全避讓帶。根據模擬計算結果，地裂縫安全避讓距離確定為上盤（包括地裂縫帶寬）80 m，下盤10 m，總避讓帶寬度為90 m。這與多種手段調查、試驗、測試和監測結果確定的地裂縫兩側避讓距離100.41 m（上盤74.27 m，下盤26.14 m）相近[4]。

5結論

（1）地下水的作用在地裂縫附近（10～20 m）產生明顯的差異沉降，其它部位以均勻沉降為主。

（2）根據數值模擬高麗營地裂縫的安全避讓距離確定為上盤80 m，下盤10 m，總避讓帶寬度為90 m。

（3）本次數值模擬假設斷裂兩側地層為均質，但實際上斷裂兩側地層參數非均一，地裂縫成因比較復雜，所以本次提出的地裂縫避讓帶寬度只是作為一種參考。

參考文獻：

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