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1.全国地质技能竞赛情况导向分析及意义
1.1全国地质技能竞赛情况分析。
从三届竞赛情况看,每届比赛内容变化不大,但对学生知识结构的要求逐届提高。竞赛一般分为地质技能综合应用、野外地质技能、地质标本鉴定和地质知识竞赛四个单元,第一单元为地质技能综合应用,考查选手熟练应用基础地质知识和地质基本技能,综合分析和解决问题的能力。此部分要求参赛队在规定时间里根据已知的野外地质现象观察和描述记录,把一张给定的标准1:5万地质图(其中1/3-1/4的地质内容已删去),恢复图幅的原貌,并编写完整的地质报告。此单元不仅考查学生的计算机制图能力,更考查学生对基础地质的掌握和应用技能,内容涵盖了沉积岩石学、岩浆岩石学、构造地质学、古生物学、沉积岩岩相学、矿床学、环境地质与灾害地质学等多门学科、课程的知识点,是对地学专业基础知识的综合考查;第二单元为野外地质技能竞赛,要求参赛队完成一条1:1000的岩性及构造信手剖面图并完成相应分层、重要地质现象、数据的文字描述和记录,并对剖面进行小结。此单元是考查参赛队野外地质观察、仪器使用、现象描述与记录、分析总结及编写报告能力,是对学生地质综合应用能力的考查;第三单元为地质标本鉴定,考查参赛队矿物、岩石、矿石和古生物标本及光片、薄片的鉴定能力及相关仪器的操作能力。要求参赛队成员等准确鉴定岩浆岩、沉积岩、变质岩、古生物化石及多金属矿石手标本和薄片,给出详细而完整的鉴定报告;第四单元为地学知识竞赛,考查参赛队掌握地质基础知识和基本技能的情况,以及灵活、迅速分析问题和解决问题的能力。从竞赛题型和内容可以看出,地质技能竞赛是对地学类本科生基础知识、基本技能的综合检查,是对学生综合素质的评判,也是对地学教育发展方向的指引,无疑会对学生的知识学习和教师的知识传授都将起到巨大的推动作用。
1.2全国技能竞赛的导向分析。
地质学是一门实践性很强的学科,实践教学是地质人才培养不可缺少的重要环节,也是深化教学改革,全面落实素质教育的重要环节。从三届竞赛内容和形式设置来看,我国地学教育越来越重视学生综合素质及实际应用能力的培养,强调地学实践教学中重点培养学生综合分析和解决实际问题的能力,通过实践教学过程,达到自己动手,会使用先进的野外技术装备发现问题和解决问题的能力训练和创新思维培养的目的[1][2]。比赛过程中,无论是地质填图、标本鉴定还是野外剖面测量都强调对具体地质现象、地质问题的分析、解释和解决的研究思路。通过开展技能竞赛,可以加快实践教学改革,提高实践教学的整体水平;增强学生的实践能力和创新能力,激发学生的学习兴趣;提高教学质量,为培养社会需要的高素质地学人才奠定良好的基础。
1.3全国大学生地质技能竞赛的意义。
开展全国大学生地质技能竞赛的意义主要体现在三个方面:①有利于学生认识到地质实践教学的重要性,地质学是一门实践性很强的学科,但对于很多在校学生而言,很大程度依然是一个抽象的概念,多数学生把学习定位于理论学习之上,普遍存在对实践教学不感兴趣的现象,通过竞赛宣传、选拔、训练和开展的过程,使学生认识到实践能力在专业中的重要性,重视实践过程中个人能力的培养,进而提高地质实践教学质量。②有利于学生综合素质的提高,大学生地质技能竞赛是理论与实践的综合考评,理论素质的提高和实践能力的提高是相辅相成的,漫长的地质演化过程形成的复杂地质问题是需要有扎实的理论基础和卓越的实践能力才能解决的,通过训练,学生的逻辑思维能力、实践动手能力和运用基本理论和基本技能解决实际问题的能力才能得到锻炼,才能从被动地接受知识转化为主动应用知识,综合素质最终得到很大提高。③有利于教学方法和教学理念的转变,在地学教学过程中,怎样将一些抽象的教学内容,通过图、文、声及动画等形式直观传授给学生,是地学教学手段改革追求的目标;如何将教师主导型的教学方法转变为学生主导型的启发式、联想式教学,是地学教学方法改革追求的目标。通过竞赛活动,有利于加快建立新型教学方法,提高教师教学水平,提高学生专业素质。
2.我校地质学课程教学现状
我校地质学专业课程主要涉及资源勘查工程、地质学、地球化学、勘查地球物理等专业,不同专业由于培养目标和专业方向的差异,地质学相关课程设置有较大的差别。以地质学专业为例,该专业设计的地质学相关课程有《地球科学概论》、《结晶学与矿物学》、《晶体光学与光性矿物学》、《岩浆岩岩石学》、《变质岩岩石学》、《沉积岩岩石学》、《构造地质学》、《古生物学》、《地史学》、《遥感地质学》、《矿床学》、《找矿勘探地质学》及与油气资源勘查相关的《油气田地下地质学》等课程。仅从课程设置来看,与中国地质大学、北京大学等地学专业的课程相当。但课程学时数差别很大,如上述12门地质学专业课程我校地质专业的理论总学时为350学时,而在中国地质大学(武汉)的理论总学时为560学时[3]。此外,实验教学及实践教学所占的比例远低于它们(我校实验教学比例约2 ∶1-3 ∶1,中国地质大学平均比例约为1 ∶1-1 ∶1.5)。因此,无论是在理论教学还是实践教学环节中,相对于211工程大学,我们都存在较大的差距。这些差距反映在比赛过程中表现为学生的地学思维较为刻板,动手能力差,综合对比、研究、联想、创新能力不足。针对这些现状和差距,实施地学教学改革势在必行。
3.教学改革措施
3.1加快人才培养模式建设,建立适合不同专业方向的人才培养计划和体系。
目前地球科学学院有资源勘查工程、地质学和地理信息系统三个专业,但面向油气资源勘查的资源勘查工程专业和面向固体矿产勘查的地质学专业培养模式、课程体系、实践教学计划等区别不大,使我们培养的学生特色不够鲜明,能力不够突出。例如,地质学专业一门必修专业课程《矿床学》,资源勘查工程专业也修,只不过课程性质变为选修课,而两者的课程总学时数是相同的,甚至选修课的理论学时还多必修课2个理论学时;此外,普通班、基地班、卓越班、石油之光班等专业班级名目繁多,但教学计划、培养模式并无实质性区别。这些都反映出人才培养模式定位模糊,配套体系不完善,自然无法培养出具有高素质的专业人才。创新人才是个性化的人才,只有个性化的人才才有可能成为创新人才[4][5]。对学生的培养不应采用单一模式,而应是个性化的、多模式的。
3.2提高教学水平,促进教学内容改革。
现有的教学计划和管理仍沿用的是上世纪八九十年代的套路,新时期,新技术新方法不断推陈出新,不断为地学研究所应用,但由于新教材编写的滞后,地学课程建设远远落后于其他学科,教学内容没有太大突破,严重影响地学人才培养质量。教学改革应突出专业特点,增强学生动手动脑及应变能力,最大限度地开发学生的潜力,以针对性、实用性和操作性为出发点,以新技术、新方法为特色,加强传统地质理论与新技术方法的融合,有效促进专业教学内容改革。
3.3改变已有教学模式,积极推进地学教学方法和教学手段的改革。
地学教育不但要求培养的学生具有坚实的理论基础,还应具有较强的实践和灵活应用的能力。要实现这一目标,先进的教学方法和手段是基本保证。课堂教学应建立以学生为主体、教师为主导的观念,调动学生自主勤奋学习的积极性,采用启发式、讨论式、引导式的教学方法,将培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力和培养创新思维放在首位。通过教学模式转变,使学生由过去提不出问题、想不出答案变成提出问题并能找到解决问题的方法;在实践教学中重点培养学生综合分析和解决实际问题的能力,不能为了应付学校检查,而把学生的实践课变成教师的实践课。实践过程只是老师在野外讲解,学生在野外记录,完全忽略学生的主观能动性,更谈不上学生综合分析问题能力的培养。使实践教学完成从单一性到综合性的转变;完成从认识性、继承性到研究性、创新型的转变。只有这样,才能真正提高人才教育质量。
【关键词】岩土工程;勘察设计
一、引言
岩土工程的勘察与设计是项目建设的基础,其成果将直接影响建设项目的工程安全和造价,必须引起高度重视。岩土工程勘察的目的是运用各种勘察测试手段和方法,对建筑场地进行调查研究,分析判断修建各种工程建筑物的地质条件以及建设对自然地质环境的影响;研究地基和上部结构共同工作时,保证地基强度、稳定性以及不致产生过大沉降变形的措施,分析并提出地基的承载能力;提供基础设计、施工以及必要时进行地基加固所需要的工程地质和岩土工程资料。
二、岩土工程的特点
岩石的裂隙性和土的孔隙性是岩石和土区别于混凝土、钢材等人工材料的主要特点。
(1)岩石的裂隙性
岩石总是或稀或密、或宽或窄、或长或短地存在着各种各样的裂隙,这是岩石区别于混凝土的主要特点。这些裂隙有的粗糙不平,有的光滑;有的平直,有的弯曲;有的充填,有的不充填;有的产状规则,有的规律性很差。裂隙的成因复杂多样,有岩浆凝固收缩形成的原生节理,有沉积间断形成的层理,有构造应力形成的构造节理,有表生作用形成的卸荷裂隙和风化裂隙,还有变质作用形成的片理、劈理等,在岩石中构成极为多样非常复杂的裂隙系统。人们将岩石和裂隙视为一个整体称为“岩体”,将裂隙概化为“结构面”。搞清结构面的产状、参数和分布,是岩土工程勘察设计的重点和难点。
(2)土的孔隙性
根据土力学解释:土是一种散体结构的材料,存在孔隙。对于饱和土是固、液两相;对于非饱和土,是固、液、气三相。于是产生了有效压力和孔隙压力;孔隙压力又有孔隙水压力和孔隙气压力。在饱和土中,由于孔隙水压力的增长和消散,不同的加荷速率地基承载力不同;是否及时支撑,对软土基坑稳定有不同的表现;渗透系数和地层组合的差别,导致基础沉降速率的差别等等。饱和土中的超静水压力可导致挤土效应,使桩被挤断、挤歪和上浮;地震时的超静水压力导致砂土和粉土液化。非饱和土的孔隙气压力形成基质吸力,基质吸力随着土中含水量的增加而降低,因而是不稳定的。膨胀土和黄土随湿度的增加而强度显著降低,非饱和土基坑雨季容易发生事故,花岗岩残积土边坡暴雨容易发生浅层滑坡,都和基质吸力降低有关。总之,把握好孔隙压力是岩土工程的重要环节。
三、土工程设计的特点
建筑工程岩土工程设计在整个建筑工程设计中,占着非常重要的部分一是因为地基土情况变化复杂二是因为建筑物特别是高层建筑基础受力较复杂三是因为基础方案选择正确与否直接影响工程造价四是地基基础方案涉及深基础、浅基础、复合地基、基础托换、甚至基坑降水支护。要综合考虑桩同作用、地基基础与上部结构共同协调等,业务面知识面广泛。
因此,在工程设计中,要本着安全适用、经济合理、尽可能技术先进的原则,在不断学习国内外成功经验的基础上,不断完善设计。在基础方案设计中既要考虑上部结构的形式、荷载和刚度,又要考虑工程地质情况,还要考虑当地建筑材料及施工条件。
四、岩土工程勘察
岩土工程勘察所涉及的基本理论主要包括:土力学的理论、工程地质理论、工程力学理论等,是用地质学、岩土力学、工程地质学的理论,按照科学的勘察程序与方法,利用有效的测试仪器和技术,调查和工程建设有关的工程地质条件和水文地质条件,评价存在的与岩土工程有关的工程地质和水文地质问题,为工程建设的设计、施工等提供详实、科学、准确的地质资料。这些工程理论都是一种半科学半经验的理论,很多理论是建立在经验的基础上的,如很多公式都是经验公式。岩土工程问题的解决过程实际上是在理论的指导下,岩土工程技术人员利用自己的工程经验,结合工程实际情况,建立相应本构模型,运用合理适宜参数,加上良好的判断力,解决问题的过程。对岩土工程技术人员来说,扎实的基础理论同丰富的经验、良好的工程判断力是同等重要的。在学习和运用理论的过程中,一定要注意隐藏在公式和规律背后的背景知识和真正实际内涵及其假定边界条件。而积累经验的过程可分为:分析与预测现场观测对分析、预测和现场观测结果进行比较、分析、评估和总结3个过程,可见积累经验的过程也离不开理论的支持。
五、工程勘察实例
(1)工程概况
国内某大型钢铁企业决定投资2亿元建设1台360m2大型烧结机,采用先进技术和工艺节能降耗,加强环境治理,达到国内同类型烧结厂装备水平,争取将烧结工艺和装备水平迈上一个新台阶,3年半内收回投资,获得良好的经济效益和环保效益。其烧结机主厂房为钢筋混凝土结构,5层,高46m,厂房面积137m×22m。设计委托岩土工程勘察要求提供岩土技术参数及分析评价,并对基础设计及处理。对不良地质现象防治作出论证和建议,经业主委托,工程地质勘察单位组织施工,提交场地资料如下:主要土层分布为杂填土、粘土、粉质粘土、强风化页岩(埋深为28~30mm),中风化页岩等。水文地质状况为:上层滞水、水量不大。区域地质构造为低山丘陵与平原地带,区域断裂比较发育。根据构造调查,拟建场区无断裂通过。结论为:所建场区地层分布稳定,无断裂通过无不良地质作用,场地是稳定的,适宜建筑。
在我国经济以及科技的发展过程中,我国一直在大力发展水利工程建设,并且在我国水利工程建设的过程中给予了非常大的支持。因此我国现阶段水利工程建设步伐在不断加快。在我国水利工程建设过程中,地质勘探工作有着非常重要的作用。地质勘探技术的发展以及创新能够有效促进我国水利工程建设的顺利开展,也能够为水利工程建设发挥应有的作用,并提供前期技术保障。本文主要从水利工程的地质勘探技术的具体内容进行详细地论述和分析,希望通过本文的阐述和分析能够有效提升我国水利工程建设过程中地质勘探的发展以及创新,同时为我国水利工程的进一步创新和发展贡献力量。
关键词:
水利工程;地质勘探技术;问题;分析
在我国的水利工程建设中,地质勘探技术相较于煤矿勘探技术工作有着很大区别,其中最显著的区别有两点。首先是水利工程的地质勘探技术在实施过程中更加复杂和烦琐;其次是水利工程的地质勘探技术需要更高端的勘探水平和技术。在确定水利工程建设过程中的地质能够进行开采,我们需要进行详细、严谨的水文地质科学实验。在我国重点扶植建设的工程项目中,其中较为重要的是水利工程建设,由于水利工程建设主要的支持力量来自国家,因此在水利工程责任方面主要考量的是国家责任,人民利益。在水利建设的过程中,我们不仅仅需要发展创新每一项科学技术,同时还要针对现场的施工管理过程进行创新和发展。在水利工程建设设计阶段我们需要采用先进的科学技术,来实现水利工程建设过程中地质勘探技术的高端性以及先进性。只有这样我们才能够在技术角度来保障水利工程的地质勘探技术合理,科学。
1.我国水利工程建设过程中地质勘探工作面临的主要问题
1.1在水利工程建设过程中工程周边的环境问题能够影响地质勘探工作
在我国水利工程地质勘探的过程中,一定会出现区域范围内的水分变化,这样就会导致或者加速施工区域上空的空气变得潮湿,这样的问题就会导致在水利工程建设区域形成较为单一的空气形式,这样就会严重的破坏施工当地的周边自然环境,严重情况下会导致施工当地出现生态环境破坏的问题。需要我们在地质勘探过程中给予足够的重视。
1.2在水利工程建设过程中水文问题会影响地质勘探工作
在我国水利工程建设过程中,地质勘探工作较为重要的一项就是水文地质的相关检测。基于水文检测的重要性,我们在这一问题上需要给予足够的重视。但是由于种种原因,现阶段的地质勘探工作对于水文地质检测工作没有给予相应的重视。水库的蓄水过程和放水过程会严重地影响地下水位的变化,会导致地下水位下降,水位的下降会影响施工周边的生态环境。同时由于周边河流不断减少的流量,会导致河流的自身净化能力下降,出现施工周边的水质恶化状况。
1.3在水利工程建设过程中工程的建设质量也会影响地质勘探工作
在我国水利工程建设过程中由于对地质勘探技术的应用过程没有详细的监督和重视,就会造成非常严重的后果,其中显著的一点就是造成施工过程中的施工质量问题。在应用地质勘探技术的过程中,其中最重要的一点就是要保障在设计计算过程中使用的计算公式以及计算方法能够同实际应用的一致,但是很多时候并没有完全做到一致,这样就会导致地质勘探计算出的数据模糊,没有办法给出详细的勘探数据,这样的数据就会导致地质勘查工作失去了严谨性的特点,严重的情况会导致整个工程的工期延后,造成严重的经济损失。
2.我国水利工程建设过程中地质勘探设计的主要内容
2.1简述地质勘探设计的一般步骤
在地质勘探设计的过程中主要分为4个步骤,首先是工程地质勘探任务书的接收;其次是要针对勘探任务确定项目负责人;再次是项目负责人针对勘测项目本身编写设计计划纲要;最后将编好的设计勘探计划纲要上交评审定论。
2.2简述地质勘探设计过程中采用的主要方法
2.2.1地质勘探设计过程中的工程地质测绘设计方法
在地质勘探的过程中应用最多的设计方法就是地质测绘设计。这种设计方法主要是应用相应的数据进行说明,来分析整个工程中出现的问题。因此在应用次方法的过程中我们需要进行大量的数据调查,同时还要结合地质学以及工程地质学的相关知识来保障测绘勘测数据的准确性。在每一项测绘工作中,我们应用了不同的测绘比例,正是由于比例的不同才能够在数据方面保障整个工程测绘过程中的精确度。
2.2.2地质勘探设计过程中的山地勘测设计方法
由于在地质勘探过程中容易出现山地的测量地形,这样的情况下我们就需要采用山地勘测技术来进行地质勘探设计。这种勘测技术的主要流程为通过机械或者人力将需要勘测的地质表面进行浮土的清除,然后进行具体的采样勘探,这种方法非常的便捷,因此应用范围也较广。
2.2.3地质勘探设计过程中的工程钻探设计方法
在工程钻探中主要体现在钻探设备上有所改善,通过更改不同材质的钻头来提高钻井速度和岩心采取效率,过去我国在钻头上普遍采用缸里或者是硬质合金材料,而现阶段将钻头材料更改为金刚石,金刚石的特点就是硬度大,所以此材料的运用在一定程度上促进了钻探技术的发展。
2.2.4地质勘探设计过程中的工程物探设计方法
它的工作内容是通过运用观测仪器来实现对指定勘探区域进行物理性观测,再结合相关的数据分析进行合理化的原理总结推断,一般是针对该区域的地质构造以及勘探范围和深度进行准确性定论。在工程物探中一般包括地震勘测方法、重力场以及磁场勘测法等。
参考文献:
[1]王盛,许亚军.矿区水文地质勘探关键问题的探讨[J].矿业工程,2013(3):54.
[2]左平怡.湘潭锰矿水文地质勘探中几个问题的检验[J].勘察科学技术,2012(4):56.
近几年,随着人们对水工环地质及岩土工程研究的不断深入,其理论体系体系也得到了进一步完善。在岩土工程建设中,无一不与水工环地质和岩土工程技术两要素相关。工程建设为保障生态环境和经济效益,加强在对两者关系的研究与分析是必要的。
关键词:
水工环地质;岩土工程;地质调查
水工环地质及岩土工程体系(下文统一简称为水岩体系发展,对地质调查工作发展有着重大影响。目前,我国地质理论体系逐步得到完善,地质工作中所涉及的体系范围也逐步扩大,因此水岩体系也面临新的发展需求。
1水工环体系的应用与发展
1.1水工环体系的应用
随着环境的逐步恶化,人们逐步意识到了节约能源和环境保护的重要性,对水工环地质工作提出了新要求。水工环地质工作由最初的无节制开发,逐步向节能方向发展。目前,水环工地质工作更多的关注是资源开发过程中的存在的生态问题,特别是在土地规划、污染监测等多个领域中都有着重要作用。虽然,水环工地质的重心发生了转移,但是其在基础设施建设和地质勘探中所发挥出的作用从本质上并没有发生变化。水环工地质体系在地质勘探中的应用最为广泛。例如,在采矿分析、矿藏探明、水利工程建设等多个方面。
1.2水环工地质体系的发展
社会的不断发展对水环工地质体系的应用提出了新的要求,为了使之不断向有利于自然和人类方向发展,需要不断调整研究方向。同时,科技的发展也使水环工地质工作的科技含量得到了飞速提升,在不断应用的同时,水环工地质体系也得到了进一步的完善与丰富。目前,我国水环工地质体系发展过程中的关键内容依然是地质勘探,主要体现以下3个不同的阶段上:(1)初测,该环节的主要作用是提升勘测位置的准确性,以及水下测量的精准性,从而保障测试的合理性。(2)初步设计,该阶段主要体现在提升应用水平,例如在应用在磁性勘测中等。(3)技术设计,该阶段主要体现在围岩与矿体两者的稳定性,同时通过技术设计可以确定排泄、地下水补给等内容的合理性。以上三阶段的发展使水环工地质理论在发展过程中得到了进一步完善,并且降低勘察误差。
2岩土工程理论应用与发展
软岩概念在1960~2000年一直都是一个争执不休的问题,关于软岩概念的定义达到了数十种。我国在20世纪90年代末期提出了工程软岩和地质软岩概念,对两者之间的联系和区别进行了详细论述,并且正式建议将工程软岩含义应用到软岩工程中。在论述过程中,我国所提出的软岩要比国际学会(1990,1993)提出的软岩概念更为准确。近几年,科技的飞速发展,我国在煤矿软岩工程技术研究上也取得了较大进步,这为软岩工程的发展提供了有利的支持。岩土工程学是一门独立的新学科,它是水文地质学和工程地质学的分支,它将水文地质和工程地质基本原理手段和方法应用到工程中的多个领域中。建设工程过程中,它与相关学科相互交叉渗透,高度集成与应用,最终构成了岩土工程。从实际情况来看,在土木工程修建过程中也渗透了大量的工程地质理论,只是在具体操作中并为未将其命名为岩土工程。改革开发后,我国岩土工程广泛应用在土木工程领域中,加快了工程的建设效率,提升了工程的质量。岩土工程自身的科学性很强,并且同其它学科之间有着紧密联系,同时其也是工程地质与水文地质的基础学。在我国工程建设的起初阶段,该学科在工程建设中就得到了广泛应用,并且在漫长的发展过程中逐渐与其它学科合理的融合在一起,在发展过程中,随着科学渗透,岩土工程已经形成了一定规模。目前,我国工程的建设范围逐渐扩大,工程建设区域的地理环境也变得更加恶劣,并且在工程建设中会造成一定程度的环境污染,因此环境问题得到了人们的关注。在此背景下,岩土工程背负着重大的责任,由此可见,应当在不断发展经济的同时,对大自然进行合理改造,保护好生态环境。例如:对某一新老工程影像与第一幅图进行配准,并且要在地段中进行纠正,将通过纠正后影像与配图进行配准,最终得到纠正后的影像,依次递推,每幅影像不仅需要与前一幅图进行配准,同时还相必须要与地图进行配准。通过该方式,拼接1000幅图,在完成最后一张图的拼接时,每一幅图像素的坐标与真实坐标的平均误差大小为5.82m,而未进行配准的误差达到了11.88m。由此可见,在工程施工中,应用岩土工程体系,可以有效的控制累积误差,使拼接的精准度得到进一步提高。但是,从实际情况来看岩土工程学仍然存在一定的问题有待解决。例如,在我国处于经济建设阶段,我国面临的环境问题比较严重,其中比较典型的问题有水污染和岩土结构两个方面。如果存在这两方面问题,极容易引发导致安全事故,造成人员伤亡和经济损失。通过分析发现,存在这些问题根源在无法准确掌握岩土及水文地质资料,在工程建设中这样的案例屡见不鲜。
3结语
综上所述,水岩体系在我国基础工程建设中的应用取得了不错的效果。在我国工程体系标准不断提升的今天,水岩体系在工程建设越来越显重要,因此要加强研究,提升理论体系水平并且在应用中不断完善,促进我国地质勘探工作的发展。
作者:王克颖 单位:贵州省有色和核工业地质勘查局物化探总队
参考文献:
[1]王鹏.水工环地质现状及发展趋势探究[J].中国高新技术企业,2015(16):151-152.
关键词:水工环;图件类别;编制方法
Cartography of Hydrological-Engineering-Environmental Geology Maps
DONG Hua,ZHANG Fa-wang,CHENG Yan-pEi,GAO Yun
(The Institute of Hydrogeology and Environmental Geology,CAGS,Shijiazhuang 050061,China)
Abstract:It′s a good means to trace global environmental change,address cross-border regional hydrological-engineering-environmental geology issues and find rules and characteristics of large systems by intercontinental and cross-border mapping with small scales.The study of groundwater resource,geological environment and the harmonious development of human activities for one nation or major economic areas (zones) is also the truth.In order to provide the straightforward hydrological-engineering-environmental geology information with 4-D to the readers, the classification,main contents of hydrological-engineering-environmental geology maps have been elaborated in this paper based on the multi-level,multi-objective,multi-factor characteristics of the maps, which is of great significance in enhancing the integration of major geological survey forms to better meet the needs of the community.
Key words: hydrological-engineering-environmental geology;map classifications;cartography
水文地质、工程地质和环境地质(简称:水工环)系列图件,是该领域研究成果的重要表现形式,其服务领域十分广泛,是一个庞大的多目标、多层次、多因素叠置的多维研究体系。高俊院士把地图定义为:地图是用符号表示的地面的概化了的图形,它必须经过数学变换来建立在平面上。地图作为人们认识和研究客观存在的结果,可以反映各种自然、社会现象的空间分布,也当作人们认识和研究客观存在的工具,去获得新知识[1]。地图不仅是地学、生物和环境科学等区域性学科调查研究的成果的重要表现形式,而且是各学科、各部门总结规律、分析评价、预测预报、区划规划和决策管理的重要手段[2]。地图表达的时空跨度大,既有全球性、区域性和局部性层次区别,也有古地史与现代时域上的差异;从服务对象上又可分为科普性、管理与规划性和应用性;图件有大、中、小比例尺的区分,其表现形式上,既有纸介质的平面图、剖面图、统计图,又有电子数字图、可视化图等种类繁多。由于水工环图件种类繁杂,服务层次有别、对象不同,编图内容和表现形式也不同。地图学专家廖克指出:地图学是一门技术性较强的学科,容易忽视理论的研究与探索。地图学的理论与方法往往来源于地图编制实践,但必须从大量的地图编制实践中,将所积累的丰富经验,经过系统总结和概括提炼,形成一定的原则和规则,又用其指导地图编制实践[3]。因此,有必要探讨水工环图件的类别划分、编图主题与内容,图层要素的逻辑关系,文字报告与附图、插图以及图件与说明书的匹配关系。阐述大区域、大尺度与大系统小比例尺水工环系列图的编制的意义,提升重大地质调查成果的集成表现形式,对于国家的宏观决策、不同行业的需求和促进学科发展是十分必要。
1 水工环图件的类别划分
按地图内容可分为普通地图和专题地图两大类,前者又分为地形图和普通地理图。后者分为自然地图和社会经济地图(人文地图),必要时还可分出介于上述二者之间的环境地图。环境地图包括环境污染与环境保护、自然灾害、疾病与医疗地理等部门专题地图。水工环图件在地图大类中属于专题地图。由于水工环工作在社会经济持续发展与环境的和谐关系中非常重要,随着水工环研究工作的不断深入,各学科间交叉渗透,对水工环图件用途和内容提出多方面要求,成果图件名目在增多,水平要求更高,服务的领域也在扩展,长期以来,缺乏系统分类,编者感到迷茫与困惑,用图者来至于不同方面存在认知上的差异。因而,图件类别的划分对编图选题与应用效果都会有帮助。
1.1 分类原则
水工环图件的科学性,是以图形表征水工环学科内涵与外延,学科间的交叉渗透,创新与发展;其实用性主要是针对用户的需求而言,按服务对象,读者层次给予区别,提出下列分类原则。
①科学性与实用性目标明确的原则。
②基础性与专题性有别的原则。
③用途与内容一致系统分明的原则。
④图面层次有序逻辑性强的原则。
1.2 水工环图件的类别划分
面对大量的水工环图件,按照上述分类原则、编图内容和服务性质与层次,做出如下5种分类。
①基础性图件。是以传统地学为基础,编制的水文地质、工程地质与环境地质基本内容为主的图件,阐述各自主题条件类型,分布规律及主要特征,包括:岩相古地理图、第四纪地质地貌图、岩土体类型图、可溶岩类型图、水文地质图、工程地质图、环境地质图、岩溶环境地质图[4-7]…等。
②专题性图件。是强调突出与深入地反映某种或多种要素和现象,以专门性水工环研究为出发点,体现水工环调查评价结果为主,选题具有一定的独立性,更注重于资源与功能的针对性,在应用方面更侧重于工程开发、建设与区划的专项论证,具有一定参考价值,主要有:地下水资源图、地下水富水程度图、水文地质参数分区图、地下水供水适宜性图、地下水等水位线及埋深分区图、地下水开发利用程度图、地下水潜力图、地下水应急供水水源地、土壤包气带埋深分区图、地下含水系统调蓄能力图、地下水水质评价图、水文地球化学图、地下水化学类型图、地热资源图、热矿水分布图,工程地质分区图,岩土体结构图、地下空间资源开发及保护图、建筑地基地质环境适宜性图、建材资源图、特殊类土分布图、矿山环境地质图,地质旅游景观资源图[4-8]…等。 转贴于 ③特殊性(问题)图件。是指与人类工程活动有关的环境地质负面效应的图件,具有警示作用,具体反映地质灾害、环境地质问题等的分布、成因、发育发生规律及其评价,预警与防治措施等方面的内容。主要包括:地下水诱发危害图、土壤与地下水污染图、土地荒漠化图、土壤盐渍化图、地下咸水分布图、原生特殊化学元素(氟、碘、铁锰、砷、酚、氰、铬、亚硝酸盐、氡等)分布图,地质灾害(崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、海水入侵等)易发性分区图、地质灾害分布图[7]…等。
④资源与环境安全保障性图件。评估反映地质环境质量优劣、资源数量多少,对经济发展的保障程度,为国土规划与整治、生态建设、功能区划、区位经济发展功能定位提供决策依据。包括:地下水保障程度图、地下水合理开发利用图、地下水防污性能图、地下水供水安全保障图、地质灾害危险性图、地质灾害评估图、地质灾害预测预报图、土地利用地质环境风险预测图、地质旅游景观资源开发与保护图、地质环境功能区划图…等。
⑤政府宏观决策性图。是为国家和各级政府及行业部门服务的图件,大致包括:国土规划与地质环境和谐建议图、地下水合理开发利用与保护建议图、资源开发利用与环境恢复建议图、经济区(带)与地质环境功能和谐建议图、社会经济发展与地质环境管理建议图、环境地质远景工作建议图、水工环(阶段)工作部署图[11]…等。2 编图主题与内容及图层要素的关系
根据上述水工环图件的类别,传统的基础性图件编图主题明确,表示内容及方法规范;而专题性、特殊性图件选题存在多元化问题,应该以问题为导向,需求为目标,表达内容广泛形式多样;资源与环境安全保障性图和政府宏观决策性图,是在专题性图件基础上,经过对问题的归纳分析综合概括,提升到为更高层次服务为目的,要具有前瞻性。针对专题性、特殊性图件及其编图主题与内容及图层要素的关系,作出以下分析与探讨,以便提高用图效果。2.1 选题方法
水工环系列图的选题应本着问题为导向,目的优先,服务对象层次有别,即:找准问题、科学评价、用户对口、警示未来、保障持续为选题原则。编制水工环系列图是一个复杂的系统,它包容了不同内容、不同功能、不同设计阶段、不同部门所需要的水工环资料、评价结论和决策建议图件,其数量多少和选择的图件种类完全取决于实际需要,原则上以能回答和解决规划和设计方面提出的问题为准。其编图选题内容也不尽一致,有围绕全球水循环与地下水形成与演化为目的,研究水-岩相互作用、水文地球化学特征、地下水环境演化…等;有围绕地下水资源及其开发利用与保护为目的,研究地下水合理开发利用、地下水防污性能、人类活动对地下水的污染、地下水诱发危害…等;还有围绕国家和地方各类工程建设,开展岩土工程地质适宜性评价,地质环境质量评价,地质环境监测,地质灾害预测预报…等。
2.2 编图主题与内容
水工环系列图是由系统的专业数据资料,通过水工环专业内容与测绘信息、数据库系统的转换与连接,基于各类空间数据的地图编辑,来丰富其内涵与外延,拓展系统功能和图面表现形式,反映出资料数据化,平台多元化,形式多样化,从中提取命题所涵盖的各层次的内容,实现主题突出,内容鲜明的图件,才会有所创新。例如:地下水环境系列图,大致可以归纳为:地下水的环境优劣、质量的好坏与利用适宜程度评价,地下水环境与人类活动相互作用引发的负面效应,地下水环境时空演变等综合研究结论。不同编图主题目标可以编制出不同内容、尺度和形式的地下水环境图件,往往出现主题与内容不符,容易混淆不清,仅就一下几种图作出简要提示,如:地下水化学环境图,是在不同的水文地球化学作用条件下,所形成的水化学类型及其水中化学组分总量空间分布特征和规律;地下水水质图,是以《饮用水水质准则》或《生活饮用水卫生标准》评价出地下水质量级别,衡量水的质量优劣;地下水污染图,是水质现状与背景值比较,评价地下水遭受污染的程度,与地下水水质图概念是有严格区别的。地下水防污性能(脆弱性)图,所强调的应该是浅表层岩性的阻隔污染物质进入含水层的能力,还有地下水的自净能力为主要内容;地下水供水质量适宜性图,则是参照我国不同供水目的所对应对的质量标准,从适宜性与安全性及利用方式作出评价。
2.3 图面形式与图层要素的关系
水工环专题图件必须在明确主题及专题内容的前提下,以专题内容提取成图信息,了解用图者的需求,研究不同层次读者对图的理解和接受程度与视觉效果,经过归纳整理转化成图形语言,设计图例系统,确定图层要素主次关系,图层属性与图面表达形式在逻辑关系上要一致,并且有系统完整的数据库作为数据支撑,才能满足不同层次用图者的需求,图面内容既简捷、易读、易懂、感染力强,又有属性明晰和数字内涵丰富的数据库支撑系统,更便于信息的提取,重组生成新的图件,实现动态管理的效果。
3 小比例尺水工环系列图编制展望
3.1 洲际与跨界水工环系列图编制
李廷栋院士在归纳国际地质编图特点和发展趋势时指出:一是由专业性图件向实用性图件发展;二是由单一地质类图件向多学科系列图件发展;三是由地区性、国家级图件向洲际及全球性图件发展[8]。
自20世纪90年代开始,随着世界对全球变化所指的环境问题的日益关注,当前生态环境的恶化也达到了前所未有的程度,土地荒漠化、生态环境恶化与灾害事件频发的记录,水资源严重短缺。亚洲存在许多重大地质环境问题,急需开展洲际地质环境问题研究,编制地质环境系列图件,如:周边国家水资源开发造成咸海严重萎缩,中东为水而战;水污染事件频发,引起各国普遍关注,水、土污染导致生物多样性的减少等不和谐现象,已经构成人类社会可持续发展的严重障碍,需要从地质环境功能做出科学判断;研究气候变化对亚洲地下水资源及其环境影响;周边国家人类工程活动矿业开发的环境地质问题;跨界水资源开发的生态环境效应,需要作出战略性对策研究。因此,探索水工环学科新的学科增长点和结合点,拓宽研究领域,编制多维的现代水工环系列图,都存在跨界综合编图的问题。即:从地域上有全球、洲际、国际跨境流域、国家、地区、大流域、城市群到经济功能区…等的跨界;从构造地貌,地质结构而言,又存在不同地层单元,乃至地下含水层的跨界;时间系列上又有地质时期、古代、现代的跨界等。同时,还有学科之间跨界的横断科学。
跨边界含水层作为全球地下水资源中的重要部分,自20世纪末提出以后,国际水文地质界开始重视和研究[10]。国际跨边界含水层资源管理计划(ISARM)在执行计划的5年中,将跨界含水层的研究归纳为5个最值得关注的领域,包括自然科学—水文地质学、法律、社会经济、制度和环境5个方面[3]。韩再生教授在跨界含水层研究中指出:自然科学—水文地质学方面的研究内容包括:跨界含水层的特征,水文地质参数的空间分布和与地下水水力学相关的问题[10]。因此,相应的跨界含水层编图问题就值得研究,这类图件主题明确,涉及领域与服务对象广范,需要兼顾社会属性,应编制跨界含水层分布图、跨界地下水资源图,跨界水环境安全保障图,跨界水资源开发利用建议图等系列图等[12]。
3.2 展望水工环系列图的编制
展望水工环系列图的编制归纳为以下3个方面趋势。
①水工环系列图件不同于文字报告,是提升重大地质调查成果集成的重要表现形式,简捷明了,概括地反映水工环时空特征规律,是评价影响区域经济发展基本问题状况的重要依据,是制定国土总体规划的必不可少的参考资料,开展洲际与跨界水工环系列图编制,具有很好的现时和深远意义。 ②水工环系列图件服务领域扩展,表现形式多样,随着信息时代的迅猛发展,编图信息多元化,为数字编图开辟出新河,对于科学利用地质资源、减轻和防治地质灾害、保护环境、警示人们合理利用与保护资源,反演过去,科学预测未来,编图研究领域与应用服务前景非常广阔。
③信息传输媒介不仅仅局限于平面二维纸介质图,基于计算机GIS系统,存储的数据量大,信息查询检索、复杂的量算和空间分析、多为可视化、地图制图等更加精准便捷。多维电子图形图像技术更显示出更强的优势,动漫可视化发展趋势明显,吸引公众科普意识的视觉。
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为何选择地球化学专业
在高三同学们进行专业选择时,常常会被诸如什么专业好就业、什么专业有前途、什么专业有发展前景等等这样的问题所困扰。然而在我看来,专业没有冷热之分,所谓的冷门专业和热门专业只是大的社会环境背景下所导致的区别罢了。只有对所学专业有兴趣,才有动力去学好学精,从而谋求到更好的发展前途。就我所读的地球化学专业来说,开设此专业的院校全国只有二十余所,每届毕业生总共才有三千余人,比起计算机、英语等专业,可以说是冷门专业。但是只要地球存在一天,地球化学就要存在一天,所以有很好的发展前景。地球科学是人类永恒的事业,我自己出于对旅游和地球奥秘的好奇,报考了国内地学教育的排头兵和国际地学界的知名学府――中国地质大学(北京)。
中国地质大学作为一所以地质、资源等为特色的行业高校,在国内地学领域中可谓拥有不可撼动的地位。在2012年的第三轮高校学科评估中,地质学和地质资源与地质工程两个一级学科连续三轮分别排名第一。所以,想要从事地质工作,报考中国地质大学是最理性的选择。
课程安排和设置
搞地质曾经给人的印象是找矿、搞风水、上山下乡,其实这是很狭隘的理解。地质学其实涵盖了与地球(或者其他宇宙天体)有关的各个方面,它是一门很庞大的学科系统。
进入大学之后,我慢慢地了解到中国地质大学地球化学专业拥有於崇文、张本仁、李曙光等院士,就连“嫦娥奔月”工程的首席科学家欧阳自远院士,也是我们专业的第一届校友。按照以往院士和每年的学生比例来算,平均2000人可以出一个院士。这也就更加激励了同学们钻研专业领域的动力。地质大学的学术氛围十分浓厚,在我所就读的地球科学与资源学院,老师和同学们研究课题到深夜已经是屡见不鲜的情景了。每次走在校园的主干道上,看着路上行色匆匆的老师和同学,望着伴随学校成长的白杨,我愈加相信,简朴的地大,孕育了多少的地质人,又引领了多少的地质人啊!地大人始终践行着“艰苦朴素,求真务实”的校训,不断钻研,精深着地大的精深。在这里,我更加坚定了终生走地质之路的决心。
在专业课设置的方面,大一、大二期间学习内容主要为公共基础课和专业基础课。专业基础课主要是为将来从事地质科研夯实理论基础,包括岩石学、结晶与矿物学、地史学、古生物学、地球化学、构造地质学等课程。同时,专业课还设置了很多实习内容,以帮助我们进一步加深对专业知识的掌握。
在结晶学实习课上,我们把小孩子玩的“积木”琢磨了大半个学期,睡觉的时候都在念叨晶型符号;在岩石学实习课上,我们拿一把小刀、一个放大镜观察三大岩类标本的结构和构造特征,若有几个很相像的标本的话,可够折腾大脑的;在晶体光学课上,我们利用偏光显微镜对岩石薄片进行观察鉴定,发现原来“石头也是有颜色的”。当老师站在讲台上滔滔不绝地讲述着地球的演化历史时,我们会觉得自己在做着一件多么有意义的事啊!人类的历史在地球的历史长河中,只不过是沧海一粟而已,年华是如此短暂,何不充实度过?在雅安地震后的第二天,老师就为我们讲解了此次地震发生的机制原因。让我们意识到地质对人类社会是如何的重要!很多有名的教授都给我们本科生上课,教授们的知识渊博,待人宽厚,使我们受益匪浅。
本专业的实习和就业
野外是地质工作者的家园。中国地质大学在周口店和北戴河都建有教学实习基地。在大一的时候,我们前往北戴河进行了为期12天的地质认知实习,实习内容相对简单,但是为我们进一步的学习奠定了理论基础。大二暑期的周口店实习更加充实紧张,在为期三十五天的酷暑里,我们每天带上地质三大件出野外,爬山是家常便饭,划分地层、测产状、记野簿、绘素描,回基地后,要补充野簿、上课,还要预习第二天的实习内容。实习结束之后,大家都被晒黑了,体重也减少了,但学到的东西很多,掌握了地质工作者应具备的地质基本技能,学会了合作交流,为自己以后的地质工作奠定了实践基础。尽管很多人不能理解我们为何要选择从事这一行业,我想说是兴趣与使命让我们越走越坚定。
大三以后,我们可以根据自己的兴趣选择专业方向深入学习。同时,若自己对科研感兴趣,可以跟随老师做课题。
时间就像是海绵里挤出来的水,大学的课余时间是十分充足的。如果利用好课余时间,多参加课余活动,对一个人的能力提升是很有帮助的。在大二时,我和同学申请到了两个国家大学生创新项目,开始了自己的创新之旅。在科研过程中,我们学会了如何查找资料,如何写论文,如何制定可执行的方案。每天的生活虽然很繁忙,但当自己有所进步时,都会为自己感到高兴。同时,我也参加了不少比赛活动,获得了第六届全国大学生海洋知识竞赛北极特别奖等。总而言之,大学所提供的机会是非常多的,只要你做一名有心人,便会收获令人欣慰的惊喜。
关键词:隧道勘测;围岩工程地质;围岩稳定性;
中图分类号: K826.16文献标识码:A 文章编号:
引言
隧道勘测的目的是为确定隧道位置、施工方法和支护、衬砌类型等技术方案,对隧道地处范围内的地形、地质状况,以及对地下水的分布和水量等水文情况要进行勘测,查明隧道施工地点的工程地质条件,分析围岩稳定性,为公路路线必选和工程预算提供科学依据。公路隧道的特点是断面大、隧道长、地质条件复杂,隧道掘进面前方和洞口的不良地层条件极易引起隧道塌方、涌水。隧道地下工程围岩地层的复杂性和不可见性,增加了勘探人员工作的难度。因此,在隧道勘探设计过程中对围岩工程地质的调查和分析,并积累隧道工程资料和经验,为将来公路隧道的设计和施工铺平了道路。
1、公路隧道勘测设计工作重点
进行公路隧道规划、设计、施工和维护管理,应预先获得各种资料,因此需要进行调查。包括地形调查、地质调查、气象调查、环境调查、施工条件调查以及与工程有关的法令法规调查等。这些调查越广泛、深入细致、准确,所起的作用就越大。
(1)文献资料的收集:包括地形地貌资料、工程地质与水文地质资料、工程资料、气象资料、灾害及预算资料等。
(2)地形地质调查:地形调查是为路线服务的,目的是在现有地形条件下使路线满足规范要求,并尽可能的得到优化,这是设计的需要;地质调查是核对在实际地质条件上是否可能,是否可以得到一个稳定的结构物。包括:地质调查、资料整编、地质详查、涌水调查、气象调查等工作。
2、围岩工程地质条件对隧道勘测的重要性
2.1 围岩工程地质对隧道的重要性
工程地质条件会随着区域的不同而发生变化,这样的条件直接影响到隧道施工及后期运营、养护。本节主要从隧道选址、施工条件和衬砌支护三个方面讨论围岩工程地质条件对隧道的重要性。
2.1.1 围岩工程地质对隧道选址的重要性
1)岩体结构及种类
花岗岩、玢岩、斑岩、蛇纹岩、温泉变质作用的安山岩和凝灰岩、泥岩、片岩类、千枚岩和岩堆等,都应给予特别注意。例如花岗岩往往有深部风化,有的变为花岗岩风化土,沿断层易风化,花岗岩中的断层难以发现,风化带和变质带的宽度不同。这些岩石的种类及发生的物理化学风化对于隧道选址和施工将会产生重大影响。基本岩体或特殊地质体调查不细致对于施工、养护将会造成额外经济损失。
2)地质构造
重点研究大型断裂构造是否为活动断裂。如为活动断裂应避开。隧道还应尽量避开断层破带,特别是含水丰富的破碎带,必须穿越时,隧道应与之垂直或大角度斜交通过,并应提醒设计施工方做好支护及排截水措施,预防出现坍塌、避免富水破碎带出现突水涌泥现象造成安全事故。
3)初始地应力
岩体初始应力对隧道围岩的稳定性有较大影响,特别是高初始应力的存在。高初始应力会导致隧道洞壁岩体在开挖过程中时有饼化、岩爆等不良现象的发生,造成隧道成洞性差。高初始应力主要存在于埋深大、构造作用强烈的隧道。因此,对于深埋隧道应通过地应力测试结果按公路隧道设计规范判定是否存在高初始应力地段。
2.1.2 围岩工程地质对隧道施工的影响
随着隧道施工工艺和施工机械的不断更新,原本单一施工的技术早已经被多样化、复合型施工工艺所代替,这样对隧道工程质量、安全性、环保的要求也就更高。
传统的钻爆法施工现在已经发展的非常成熟,相比TBM技术有其自身的优势,例如:钻爆法适用范围广,不受隧道断面尺寸和形状的限制,且对各类围岩均能适用,对不良地质条件的适应能力较强;当地质条件变化时,可对设计方案及时进行调整,施工工艺可随之机动灵活变化;施工设备便于运输、组装和转移,重复利用率高;多年来已积累了丰富宝贵的施工经验,形成了科学完整的工艺,技术相对比较成熟;造价低,在中国国情下有明显的经济优势。当然,钻爆法也有着缺点与不足,如:施工工序多,施工过程中各工序干扰大,开挖速度慢;对地层扰动大,超欠挖现象严重,容易诱发岩爆等围岩稳定性问题;施工安全性差,工作环境恶劣,工人劳动强度大;开挖工作面,提高了工程造价;工程质量控制难度大,施工质量不如TBM掘进技术。
2.1.3 围岩工程地质对隧道衬砌类型及材料选择的重要性
隧道是埋藏在地层深处的工程建筑物。通过长期观测,发现围岩不仅对衬砌产生压力,同时还约束衬砌变形。洞身衬砌的断面形式、厚度和材料往往由围堰工程地质情况通过衬砌计算决定的。
1)衬砌材料
混凝土、钢筋砼:优势是整体性好,既可以现场浇筑,也可以加工预制,而且可以机械化施工。其本身密实性较好,具有一定的抗渗性,能够有效的防止因为围岩松动产生的透水现象。
喷射混凝土:将混凝土干拌合料、速凝剂和水,用混凝土喷射机高速喷射到洁净的岩石表面凝结而成,密实性高且能快速封闭围岩裂隙。密贴与岩石表面,早期强度高能很快起到封闭岩石缝隙的作用。
锚杆与锚杆支护:锚杆是用机械方法加固围岩的一种材料。围岩不够稳定时,还可以张挂金属网。对于松散体围岩有较好的防护能力。
2)衬砌类型
①直墙式衬砌:通常用于垂直围岩压力为主要计算荷载、水平围岩压力很小的情况。一般适用于Ⅱ、Ⅲ级围岩。对于公路隧道,直墙式衬砌结构的拱部可采用圆割拱、坦三心圆拱等。
曲墙式衬砌:通常在Ⅳ级以下的围岩中,水平压力比较大,为了抵抗较大的水平压力把边墙也做成曲线形状。当地基条件较差时,为防止衬砌沉陷,可设置仰拱,使衬砌形成环状封闭结构。
复合式衬砌:这种衬砌与上述传统的衬砌方法有本质上的区别,如果以喷砼、锚杆或构件支撑的一种或几种组合作为初期支护,对围岩进行加固,维护围岩稳定。待初期支护的变形基本稳定以后,进行现浇混凝土二次衬砌,二者合称复合式衬砌。
圆形断面隧道:为了抵御膨胀性围岩压力,隧道可以采用圆形或近似圆形的断面。这种断面可以使用掘进机进行开挖。
矩形断面隧道:采用沉管法施工时,其断面形式为矩形。一般在软土地区,不能抵御较大的水平推力的地方采用矩形断面隧道。而且矩形断面隧道的利用率也非常高,城市隧道使用较多。
结语
隧道围岩工程地质条件对隧道勘测设计十分重要。尤其对隧道选址、施工、运营方面起着决定性的作用,对隧道周围环境也产生了较大的影响。在倡导绿色施工、绿色运营的今天,隧道的施工正是充分展现可持续发展战略的平台。这其中,围岩工程地质决定了隧道勘测设计的好坏。
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国家在不断的进步,随着经济的发展,我国国民生活水平有着明显的提高,对于地质统计学有关问题也越来越得到广大人民群众的重视。国家司对地质探索发展的研究问题也是越来越谨慎。世界发展过程中,地质演变非常重要,我国在有关地质方面的研究也投入了很多资金与人才,但仍旧是资金不到位人才稀少的研究项目。因此,这方面的研究还是很缺乏,不仅是成本少,其中出现的苦难也是不少。我国最常研究的问题就是矿物质形成结构以及勘察内容取样等等,综合地质统计学在地址及矿业中的应用促进其发展。
二、现状
随着时代的发展,我国走着我国特有的具有中国特色的社会主义道路,出现了一大批优秀人才,为我国的进步不断做出努力。我国的经济状况不断得到改善,国家地位不断稳固并提高。国家地质统计学不断向外推广,以地质统计学为基础建立了矿业软件,推动了矿业领域的发展,将软件引进企业,为国家带来收入。近些年,也增加了许多勘探单位以及设计学院。但在地质上的应用也存在着许多误区,有人认为矿物是万能的,也有人认为这种学术很简单,不值得深入探究。我国的地质复杂多样,勘探过程是漫长的,但这项事业已经处于了起步中,终将会发展起来。
三、地质统计学基本原理
地质统计学基本原理包括区域变量理论、变异函数及结构分析和克立格法。这三种理论构成了地质统计学基本原理,是它的重点,只有掌握了这三种理论才能进行地质统计学研究。这三种方法都各有各的难点,需要我们认真学习才能彻底掌握。
四、地质统计学的特点
地质统计学的广泛应用已经非常彻底,尤其是在矿业中,总的来说它有三种特点。
(一)复杂性
地质统计学并不是简单的将地质学与统计学结合在一起,而是从实际出发,将地质和勘探结合在一起,依据矿床地质变量本身特点进行分析研究,从这个角度再去选择合适的数学角度、理论依据和方法结合实际分析,再加以改造创新,最终实现研究的突破性,更好的利用地质的特殊性。这个角度来讲,地质统计学是一个全新的学术研究,它不仅包括了数学统计、地质学,还是综合考虑了地质特殊性的学术研究。
(二)信息利用率高
地质统计学在勘探工程中将信息的价值利用提升了一个层次。地质统计学中的克立格法就在估计矿床数据时不仅可以考虑样品数据,还能够考虑样品临近的数据,可以考虑其他因素的影响,以及准确数据,这都是地质统计学的作用,它强大的信息利用率将地质统计学放在了一个更高的层次,最大限度地利用了信息,省去了许多工序,为效率提高做出了巨大的贡献。
(三)估计的广泛性
地质统计学的估计不仅可以对储量的整体进行估测,还能对局部进行估计。这在复杂的地质研究中占据了很大的先机。可以通过这种计量方法进行不同面积的估测,完全打破了传统的计量方法,更好地满足了矿山中设计所需的研究,并且有利于设计者更加了解内部结构,减少了意外发生,减少了成本的花费,为国家经济做出了贡献。
(四)计量方法准确,经济时效性
地质统计学与传统统计学的区别就是能够更加准确的判断,减少了经济成本。他能够在开采前给出定量估计,并且与计算机相结合,不仅实现了自动化,还节省了时间与人力资源,所以说,它的经济时效性很强。通过精准的模拟,可以对开采矿山进行充分的了解,从各个方面提高了我国地质统计学的价值。
五、地质统计学在地质及矿业中的应用及发展
(一)地质统计学在地质及矿业中的应用
地质统计学是学术地质衍生出来的一项研究,通过不断地努力已经发展的相当完善,目前在我国应用广泛。我国已经将这项技术应用在许多方面,开发了许多相关软件,也可以将其营运在矿产资源的价值估量上,总之,对矿业影响已经相当巨大。它的运用也给我国带来了许多价值,是国家的一大经济支柱。通过地质统计学的勘探出现了许多好处,带动了我国经济发展。
(二)地质统计学的发展
地质统计学将以线性地质统计学作为基础,继续加强相关研究,使之不断完善。其他与地质统计学相关的学术研究将会得到进一步的发展,比如说非参数地质统计学就已经逐渐得到重视。在地质统计学的领域上将会逐渐出现重大突破,这项领域也会不断扩大,逐渐突破矿质,延申进入农业水利、土壤科学等研究。与之有关的原理会进一步的完善。
关键词:勘查技术与工程 专业建设 课程体系
中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)09(c)-0224-01
根据就业市场的需求以及学校发展的需要,我校在地球物理学理学专业的基础上申请了“勘查技术与工程”这个新专业,经教育部批准,已从2009年秋季开始招生,至今已经招收了3届学生。经过这三年的教学实践,通过与系里地球物理学这一老专业的认真对比,对该新专业的建设有了比较深刻的认识,认为当前迫切需要考虑以下几个问题:怎样才能又好又快地建设好这个新专业?怎样才能培养出适应社会经济发展的专业学生?如何在培养学生刻苦学习、艰苦奋斗、勇于探索的精神下逐步形成我校有别于地球物理学这个老专业的勘查技术与工程专业的特色?
1 完善培养方案与课程体系,建设好新专业
培养方案和课程体系是专业人才培养的重要组成部分,体现了专业办学的定位,规定了人才培养目标、规格和模式,是学校教育、教学的指导性文件,是培养人才和组织教学的主要依据,为了能培养出优秀的适应时展的应用研究型人才,需在总结其他院校多年办学经验的基础上,切实结合学校自身的发展特点和地理优势,构建新型的专业教育课程体系,制定能适应社会需要的宽口径人才培养方案。
课程是学校人才培养教育的核心,课程体系是专业培养方案的具体体现,课程体系建设是专业建设的核心,专业人才的培养目标只有体现在课程教育中才能真正得到落实和实现。为了又快又好的建设好勘查技术与工程这个新专业,需将新专业的课程体系建设紧紧围绕培养专业应用性人才这个主线,突破传统本科“老三段”课程教育模式,构建工程技术应用能力初步培养、单项强化培养、综合提高递进式的课程教育体系。新专业的课程教育体系应从培养学生专业应用能力出发,明确各门课程在人才培养中的地位、任务及各门课程衔接部位的界定和联系,结合学校特色和社会的实际需要,充分考虑社会需求的多样性、多变性和教学工作相对稳定性的关系,对教学计划进行修订,增加专业核心课的课时,加大实践学时,增设综合性和研究性课程。
2 抓好新专业的内涵发展培养出适应市场需求的专业学生
教育要以人为本,新专业的发展因其固有的弱势更需要以人为本,应牢牢立足于培育新专业人才与社会需求相适应,把提高教学质量作为第一要务,这样新专业才能有生存的空间、发展的基础。新专业只有坚持走自己的特色之路,培育出与现有老专业有明显区别的人才,才能不受到制约,才能发展。一个新专业的前途和命运在很大程度上取决于市场需求,我们应将新专业发展放在市场经济的大背景下审视,在市场需求的大环境下谋略。在总结现有专业各个方面问题的基础上,认真做好市场对本专业需求情况的调研。高校培养的人才如不能适应社会需求和市场需要,毕业生的知识结构和应用技能如不能受到用人单位青睐,就根本没有什么专业发展可谈。新专业的发展必须要以教学质量为中心,改革教学体制,使课程设置与专业要求相适应,使学生兴趣与专业特点相适应。市场经济体制下的高校办学,必须将高校的教学质量视为命脉。新专业发展必须要以教学质量为中心,没有教学质量的保证,就没有人才培养的保证,就没有新专业发展的空间和基础,要加强新办专业建设,制定和完善新办专业的发展规划,健全和完善教学管理制度与管理办法;改进课程体系,优化课程结构。
3 以现有专业促特色鲜明的新专业的发展
我校勘查技术与工程专业的培养目标是培养具备地质学、应用地球物理学等方面的基本知识,能在资源勘查、工程勘察、管理等单位从事各类资源勘查与评价、管理等方面工作的高级工程技术人才。本专业学生在学习数学、物理、化学、外语、计算机的基础上,主要学习基础地质学、应用地球物理、岩土钻掘方面的基本理论和基本知识,受到工程师的基本训练,具有资源勘查及工程勘察的设计、施工、管理的基本能力和勘查新技术、新方法研究和开发的初步能力。本专业培养的毕业生应获得以下方面的知识和能力:掌握岩土力学、地质学、水文地质学、工程地质学、应用地球物理学、应用地球化学等基本理论和基本知识;掌握重力、磁法、电法、地震、测井等地球物理勘探技术;具有常用地球物理勘探、地球化学勘探方法施工及数据解释的基本能力,具有对资源勘查与工程勘察新技术研究和开发的初步能力;熟悉国家有关矿产资源、工程勘察方面的方针、政策和法规;了解国内外资源勘查与工程勘察新技术及其发展动态;掌握文献检索、资料查询的基本方法,具有一定的实验设计,创造实验条件,归纳、整理、分析实验结果,撰写论文,参与学术交流的能力;具有初步的科学研究能力和一定的实际工作能力。该专业的理论课与地球物理学专业的理论课相近,但本专业作为工科专业,更加突出了学生的实际动手能力,所以,在培养方案中,我们加大了实验课和实习课的比例。在理论课教学方面,我们要充分发挥地球物理学这个理科专业的优势,使该专业的学生拥有扎实的理论基础。此外,我们学校的特色是与煤矿联系紧密,该专业应充分发挥这个优势,在理论和实践教学中突出其知识在煤矿方面的应用。
为了实现以上目标,我们首先要努力探讨相应的体制改革措施,引进“人才评价、质量评估”的教学管理新机制。其二要有配套管理机制,即“教学成本效益”的核算机制和教学工作激励机制。其三,该专业的课程设置要符合新专业的要求,如果学生缺乏相关课程的学习,则难以保证学生的教育质量与就业率。学生的就业率,是衡量我们办学兴校的一把尺子,也是高校办学的出发点和立足点,办学要顺从社会应用人材的客观需要。要提高教学质量、提升就业率,就要让学生多了解新专业的发展前景,激发学生对新专业的学习兴趣,就要让学生了解新办专业新的特色与面向社会的新要求,使学生对新专业特点相适应。因此,我们在课程设置中开设了《勘查技术与工程专业概论》这门课,通过这门课的学习,可以实现以上的目的。
4 结语
以上是笔者对我校新办的勘查技术与工程专业建设的几点思考,由于只招收了三届学生,尚未有毕业生走向社会,故还有很多问题待于进一步探讨。但若要想把新专业建设好,必须要以培育专业人才为本,以市场需求为导向,使学生素质与社会需求相适应;要以教学质量为中心,使课程设置与专业要求相适应,使学生兴趣能力与专业特点相适应。
参考文献