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模拟实验是一种重要的科学技术研究方法,已广泛应用于许多领域[1-3]。社会发展与人类进步,迫切要求研究者日益关注新模拟实验方法的探讨,以发现越来越复杂的科学技术问题的未知特性,更好地揭示其内在运行机制。同时,研究者在科技论文中如何有效展示其模拟实验方法产生的效果,对提升论文价值,突出研究成果的创新性有重要意义。为此,在论述基本模拟类型的基础上,以近年来航空航天领域的某些中文科技论文为主要案例,探讨模拟实验方法的最新进展特征,提出属性依赖法与现场依赖法,为解决更复杂的科学技术问题提供新思路。
一、模拟的类型
1.模拟的基本类型
模拟是以科学技术理论与实践为基础,在一定环境与条件下,将研究对象用其它手段进行模仿的一种实验方法。该方法不直接涉及研究对象固有的现象与过程本身,而是设计一个和该现象与过程相似的模型,并通过该模型间接地呈现出该现象与过程。模拟实验的目的主要是便于经济地检验、验证、再现、发现或揭示该现象与过程的特征、演变规律与内在机制。
模拟的基本类型有物理模拟与计算机模拟。
物理模拟是制作和某现象与过程相似的物理模型,并对该模型研究,获取该现象与过程的特征。
计算机模拟是利用计算机对某现象与过程进行求解、分析、判断以及图像显示等,得出该现象与过程的特征。计算机模拟有模型模拟和统计模拟两种基本方法。
2.模拟实验方法的进展特征
科学技术的发展,对许多航空航天系统有越来越严格的性能要求[4-7]。为探索性能的未知特性,实时评估与预测性能退化轨迹,科学技术研究已经从静态发展到动态、从线性发展到非线性、从确定性参数发展到不确定性参数、从不变性函数发展到多变性函数。面对这些新问题,现有研究所采用的模拟实验方法取得了许多进展。
以近年来航空航天技术领域的某些中文科技论文为案例,经研究发现,模拟实验方法的最新进展以依赖问题的属性信息和现场信息为特征,旨在求解动态、非线性、不确定性与多变性等复杂问题,根据对问题信息的依赖特征,将现有的模拟实验方法归纳为属性依赖法与现场依赖法。
二、属性依赖法
属性依赖法是基于属性、目标属性与层次属性等3个信息要素的模拟实验方法。
属性是问题的抽象刻画,表示问题的性质与关系。性质表示问题的固有特征,关系表示不同问题之间的性质传承与影响。
目标属性是期望得到的对问题属性的某种解答或认知。
层次属性是目标属性的分解,即将目标属性分解为若干个子属性。若子属性彼此独立,则称为同层次子属性;否则称为非同层次子属性。层次按从低到高的顺序分为多层,目标属性依赖于最高层子属性,最高层子属性依赖于次高层子属性,依次类推,直到最低层子属性。
根据目标属性的不同,属性依赖法又细分为同步进化法与层次进化法。
1.同步进化法
同步进化法是将问题分解成低一层次的多个彼此独立的子问题,用基本模拟方法逐个解决各子问题,最后融合出结果。这是一种化整为零、逐个击破、同步进化的方法。具体做法是,若目标属性是由多个低一层次的独立子属性综合构成,则可以根据各独立子属性的特征,进行子属性模拟,然后推断各子属性的模拟结果,使各子属性由低层次同步进化至高层次,获得目标属性特征。
例如,揭示航空发动机非线性动力学特征是相关领域的一个重要问题。为此,文献[7]综合现有方法的优点,提出一种振动耦合动力学模型,计算出系统非线性响应,并在两个航空发动机转子模拟装置上进行模态实验,发现计算结果与实验结果有很好的吻合性。
在这个案例中,非线性响应特征问题被分解为2个同层次的子问题,即理论建模计算与模态实验,2个子问题解答的融合是将计算结果与实验结果进行对比分析。可以看出,解决这2个子问题的实验模拟方法分别是物理模拟和计算机模型模拟,经过对2种模拟结果的对比检验,最终推断出航空发动机非线性响应的某些特征,为探索航空发动机非线性动力学特征提供了新思路。
2.层次进化法
层次进化法是将问题按属性层次由低到高地分解成多个前后有联系的子问题,用基本模拟方法逐步解决各子问题,最后直接得到结果。该方法的特点是化整为零、逐步击破、依次进化。具体做法是,若目标属性可以分解为多个彼此低一层次的关联子属性,则可以根据各子属性的特征,按照设计好的步骤,依次进行子属性模拟,逐步使属性由低层次向高层次进化,逼近目标属性特征。
例如,航空发动机的故障诊断技术对发动机性能的可靠性、维护性和保障性有重要影响。但是,现有研究主要关注故障诊断算法的有效性,尚未有效验证故障检测率、定位率与虚警率等指标,从而无法定量评价故障诊断系统性能。这里的问题是如何定量评价故障诊断系统性能?
为此,文献[4]将问题分解为混合卡尔曼滤波器组故障诊断理论,发动机故障诊断系统和故障诊断实验等3个不同层次的子问题。这3个层次的进化关系为:(1)用计算机模型模拟方法构建混合卡尔曼滤波器组,为发动机故障诊断系统奠定理论模型基础;(2)基于理论模型,针对民用涡扇发动机常见的4种故障,用物理模型模拟方法搭建发动机故障诊断系统,为故障诊断实验奠定基础;(3)基于故障诊断系统,用统计模拟法评价出发动机故障诊断系统性能的定量指标值。
在该案例中,依次解决3个子问题的实验模拟方法分别是计算机模型模拟、物理模型模拟和统计模拟,最终目标是实现故障诊断系统性能的定量评价,为工程实践提供了重要依据。
三、现场依赖法
现场依赖法是基于时间序列和参数序列的模拟实验方法,时间序列和参数序列统称为序列。时间序列是将某现象的某一个指标在不同时间上的各个数值按时间先后顺序排列而形成的序列,序列中的信息与时间密切相关。参数序列是由某现象的某些特征值构成的序列,序列中的信息与时间没有关系。
现场依赖法是指依赖于问题真实现场信息的一种模拟实验方法,其特点是,在模拟实验中有现场的实时信息输入、输出与交流,可以及时矫正评估与预测结果。按照现场实时信息特征,现场依赖法可以细分为时间序列依赖法与参数序列依赖法。
1.时间序列依赖法
时间序列依赖法是根据现场实时信息的输入时间序列来实施输出序列运行轨迹评估与预测的一种模拟实验方法。
不确定性的输入时间序列干扰会导致输出时间序列运行轨迹发生未知的非线性与多变性演化,通过将外界的真实或模拟真实的时序干扰输入模拟实验系统,获取输出时间序列的演化响应机制,及时预测与矫正其运行轨迹,可以为真实航空航天系统的可靠运行奠定基础。
例如,为揭示大气阻力导致卫星轨道衰减的机制,文献[1]构建了模拟实验系统,将地球扁率与大气阻力摄动影响作为输入时间序列,通过模型模拟输出轨道根数变化,获取卫星轨道高度衰减结果即输出时间序列。其中,依赖的现场实时信息是经模拟改进的用某卫星高精度加速度仪测量得到的大气密度数据。尽管热层大气密度数据呈现出明显的动态、非线性、不确定性与多变性时序特征,模拟轨道序列与卫星实际轨道序列仍然保持一致,发现了卫星运行轨迹演变的新特性,研究成果具有创新性。
2.参数序列依赖法
参数序列依赖法是根据现场实时信息的输入参数序列来实施输出序列运行轨迹评估与预测的一种模拟实验方法。
常见参数有刚度、阻尼、固有频率、压力、流量与温度等,多种参数的组合构成参数序列。模拟实验系统的参数序列取值应该与真实系统的参数序列保持一致,才能可信赖地实施输出序列运行轨迹评估与预测。
例如,文献[8]的卫星在轨微振动环境模拟实验,用物理模拟方法构建出低频弹性支撑装置,揭示出自由边界条件对卫星动力学特征的影响机制,为提高卫星在轨微振动地面模拟实验精度奠定了基础。其中,依赖的现场实时信息是微振动扰振,输入参数序列为激振力参数,输出序列为模拟卫星弹性体的模态相应。
四、结 语
基于科学技术问题的属性信息和现场信息特征,提出模拟实验的属性依赖法与现场依赖法,可以解决动态、非线性、不确定性与多变性问题,为模拟实验方法的发展提供新思路。
模拟实验方法归类为科学技术研究方法论,合理运用属性依赖法与现场依赖法可以有效地验证或再现研究对象的表现,揭示其演变规律,发现某些未知特性。
在科技论文中,将属性依赖法与现场依赖法产生的效果充分展示出来,能更好地突出研究成果的创新性。
中国科学院空间应用工程与技术中心高扬研究员用这样一个关于古罗马谚语的典故阐述了他自己的研究工作。他还展示了一幅人类未来的太空飞行图景:人类居于木星系统,欲前往水星探险,他们驾驶等离子推进飞船,一路经过地球、金星、小行星,最终到达水星。(见右图)
人生路:拉开太空探索新征程
20世纪中叶,世界上第一颗人造地球卫星在苏联发射升空,人类迈出了太空征程的第一步,此后美国“阿波罗号”、中国神舟五号等各国载人飞船、地球卫星以及深空探测器相继发射升空。浩瀚宇宙里总有一幅壮锦吸引人类不停地去探索。受人类航天事业发展所鼓舞,从最初对航天懵懵懂懂的爱好,到成为深度探索通向太空道路的研究员,靠着探寻宇宙空间奥妙执着的热爱和坚持,高扬的太空探索人生之路就这样展开。
高扬,1997年7月毕业于北京航空航天大学自动控制系,获学士学位;2000年7月获中国科学院中国遥感卫星地面站(现为中国科学院对地观测与数字地球科学中心)硕士学位。千禧之年,怀抱着对世界航天知识强烈的求知欲,年轻的高扬随着国内涌起的留跨出了国门,在美国密苏里大学机械与宇航工程系全额奖学金的资助下攻读博士学位,并在毕业后留校1年从事博士后研究。在国外深造的五年(2000-2005)时间里,他有机会广泛而深入地接触国际前沿航天技术知识,为之后回国继续从事相关领域研究奠定了基础。
2005年,高扬踏上了回国征程,成为中国科学院光电研究院/中国科学院空间科学与应用总体部(挂靠光电研究院)副研究员。2006年起,他在中国科学院研究生院(现为中国科学院大学)兼职授课。2011年,高扬受聘为中国科学院空间应用工程与技术中心(原中国科学院空间科学与应用总体部)研究员,同年起被聘为宇航动力学国家重点实验室兼职研究员、中国载人航天工程应用系统主任设计师。肩负着科研、工程与教学的多重任务,高扬开启了他太空探索的另一段崭新征程。
科研路:电推进飞船寻找“行走太空”最佳轨道
回国后,高扬踏上了独立自主的科研路。他承担了国家自然科学基金、中国科学院国防创新基金、中国科学院知识创新工程、国家“863”计划、载人航天工程资助的若干科研项目,开展的研究工作包括深空轨道优化设计、电推进卫星平台的导航、制导与控制、航天器精密定轨、卫星编队轨道控制、空间新型推进方式以及基于光电载荷的轨道姿态确定等。他的系列研究成果发表在Journal of Guidance Control and Dynamics、Journal of Spacecraft and Rockets、Acta Astronautica、Acta Mechanica Sinica、力学学报等航天飞行动力学领域国内外核心期刊上,他也因此获得2008年度首届中国科学院卢嘉锡青年人才奖,入选中国科学院青年创新促进会,并在2009年首届、2011年第三届全国深空轨道设计竞赛中获得冠军。
高扬的研究工作是从连续小推力空间最佳飞行轨道的探索开始的,该问题至今仍是极具挑战的课题,而这又与电推进(或称等离子推进)技术的发展与应用密切相关。电推进与目前传统的化学推进不同,它利用电能将推进工质电离形成等离子体,并产生电磁场加速等离子体使其高速喷射从而获得推力。电推进的效率高出化学推进一个量级,相比之下可以节省大量推进工质,成为各航天大国21世纪重点发展的航天技术。早在2001年,高扬在美国深造期间就曾系统地开展了连续小推力轨道优化和电推进任务设计的研究工作。2005年高扬回国时,我国在电推进技术应用方面的研究与美国还有较大差距,还没有电推进航天器的发展计划。作为刚毕业不久的博士,高扬一度难以获得科研基金支持。但他始终认为,电推进代表了先进的可以长期连续推进的工作方式,随着电推进技术本身的不断发展以及空间电源技术的突破,尤其是大功率太阳能与核能电源甚至有望成为太阳系载人飞行推进技术的唯一选择。正是这种观点一直激励着他坚持这方面研究。高扬说:“实际上,钱学森先生早在1963年出版《星际航行概论》一书中就预言电推进能够承载更多有效载荷,并指出电推进产生的连续低推力轨道的计算比大推力轨道要复杂。”为了纪念钱学森先生诞辰一百周年,他受《力学学报》编辑部的邀请,攥写了综述论文《电火箭星际航行:技术进展、轨道设计与综合优化》(发表在2011年第43卷第6期),旨在较为全面地介绍电推进技术应用于星际航行的基本内容与实现途径以及应用于载人深空飞行的设想。
电推进技术应用的核心问题之一是空间轨道优化设计。为了推动我国空间轨道设计的研究工作,高扬与中国力学学会以及国内同行一起为全国空间轨道设计竞赛(2012年前为深空轨道设计竞赛)付出了诸多努力。该竞赛旨在寻找空间飞行全局最优方案,而且可以非常有效地检验各种优化方法的合理性与实用性。2009年第一届全国空间轨道设计竞赛由清华大学主办并负责命题,之后每届竞赛由上届竞赛获得冠军的团队命题。截至今年,在已举办的四次竞赛中,高扬带领的团队获得两届冠军,因此他也成为了2010年第二届、2012年第四届全国空间轨道设计竞赛命题的主要技术负责人。他说:“希望通过竞赛不断提升我国空间轨道设计能力,也希望我国这方面的研究工作在国际上可以逐渐摸索出自己的研究思路,并逐步获得原始创新的研究成果。”
高扬说:“对于空间轨道(特别是连续小推力轨道)优化设计问题的研究让我更为深刻地理解了多方面知识,比如最优控制理论、常微分方程数值解法、动力系统理论、非线性规划、同伦延拓、动态规划、微分几何、组合优化等概念。这些知识的积累也让我逐步具备了触类旁通的能力,并将研究内容逐步拓展到电推进航天器导航、制导与控制、航天器轨道确定技术、洛仑兹力编队飞行等。”然而,他也坦言:“从2005年回国一路走到现在并非一帆风顺,遇到过很多挫折,也曾屡败屡战,但幸运的是一直没有放弃,所以现在逐渐开始领悟到通往太空‘罗马城’的条条大路”。
未来路:奔向太空罗马城
对于下一步的计划和安排,高扬表示首先要脚踏实地做好目前正在承担的本职工作。与此同时,“我希望在空间轨道研究领域继续工作,包括系统地建立空间脉冲或连续推力转移轨道优化设计的通用方法体系,并应用于深空飞行轨道、人造地球卫星轨道、卫星相对运动控制等具体问题中去。同时,我希望有机会参与我国电推进深空探测的科研项目。”
当谈到如何开展研究的话题时,高扬特别强调:“研究工作需要注重理论联系实践,要坚持发展自己的研究思路,不断开拓与创新,参考国外文献,但不盲从;另外,研究工作不能为了满足各种定量指标而开展,做科研应追求淡泊以明志,宁静以致远!”
关键词:电子;图书馆;数据;规划
中图分类号:G647 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)31-0013-03
学校图书馆是学校书刊情报资料中心,为学校教育、教学和教育研究服务的机构。图书馆工作必须贯彻国家的教育方针,利用书刊资料对学生进行政治思想品德、文化科学知识等方面的教育。由此可见,学校图书馆是学校重要的教育机构,它不仅仅是图书的借借还还,以及为广大师生教学和科研服务的职能,它还是对学生进行思想品德教育必不可少的重要机构,要管理育人、图书育人,为提高整个民族的素质及下一代的健康成长做出它应有的贡献。图书馆既要向学生广泛宣传图书,指导阅读各种书刊,又要为教师的教学提供各种参考资料。具体来讲,学校图书馆具有以下四个比较重要的职能:(1)培养品德,陶冶情操;(2)配合课程,辅助教学;(3)扩大知识面,开发智力;(4)独立思考,培养能力。
图书馆的职能并非仅仅是以上所说的这几点,一个高校的图书馆,它对于学生的思想发展发挥着重要作用。图书馆对于学生扩充知识面、接触教学外的内容、完成课业等都有着重要作用。大学生可以通过图书馆来了解当今社会最新的、更高层次的技术,可以通过图书来与时代接轨,了解时代的技术发展。当然,大学生还可以通过图书馆进行自修,自己学习非课业教导内容,扩充自己的知识面。此外,图书馆对于大学生完成课业有着重要的作用。大学生可以通过图书馆,查阅有关的资料,扩充自己在所需专业方面的知识,了解当下最新科技,从而可以很好地完成自己的论文设计。
大学生也可以通过图书馆了解其他专业方面的知识,从而完善自己,使自己在各方面得到全面的发展。大学生还可以通过图书馆进行其他专业的学习,以便于考取双学位甚至多学位。当然这不仅仅是要靠学校图书馆的图书,还要靠大学生自身的努力。
首先从图书馆的位置上看,图书馆位于校园的西南方向,靠近校门口。学生经过这个位置的目的性很强,一就是去图书馆,二是进出校门口,所以这个位置不能很好地截住一批人流。如果图书馆紧靠着宿舍,是不是很大程度上方便了学生呢?毕竟可以将这段路程缩短。还有,宿舍是高校人流量最多的地方,图书馆建在这可以很好地利用这些人流量,截取这段人流量,所以,单单说图书馆的地理位置就已经很值得人思考了。
好的一方面是,我校东区图书馆主要分为3层,3层分别有着不同的作用。图书馆一楼放置的主要是文学、语言方面的书籍,供给大家提高文学修养,加深对各类语言知识的学习,并且可以帮助大家,深入了解中国的历史文化,增加历史底蕴和民族认同感。图书馆二楼放置的主要是各类工科专业知识的图书,用以帮助学生深入了解专业的知识,并且向他们展示这个时代最新科技的知识成果,扩充大学生知识面,提高大学生的专业素养与专业技能。图书馆三楼有一个电子阅览室、一间报告厅和两间自习教室。学生可以通过电子阅览室来网上阅读,也可以通过电子阅览室进行一些文档的编辑和修改,不仅可以阅读还可以进行创作。而自习教室则供给学生借阅图书时读书所用,可以让学生不将图书带出图书馆也能进行阅读、摘抄、标注等,给学生读书提供了便利。而图书馆3楼的报告厅,则有着极大的用处。经常会有教授、专家在图书馆3楼为广大学生做报告,扩充学生们的知识面,为大学生讲解前沿科学技术,对大学生的自身发展具有极大的好处。
我们从图书馆调查的数据显示,我校图书馆的图书种类约22种,涵盖了社会科学、数理科学和化学、经济、政治、法律、文学、历史、地理、天文学、生物科学、农业科学、医药卫生、交通运输、航空航天、环境科学、安全科学、综合性图书等众多类别。我校图书每年的借阅量,也达到了17万册。然而,我校图书馆的图书种类虽然看似十分齐全,但是在不同图书的收集上依旧有些不足。我校所收集的图书大多是偏向于建筑科学、交通运输、化学工业、经济、语言、文学等较为热门并且与我校大多数专业相近的几类图书,而图书馆中的其他类别图书则仅仅只是占据了寥寥几个书架。从图书馆的借阅数据来看,学生借阅的重点也是偏向于工业技术、文学、经济、哲学等几种类别,而文化、艺术、医药科技等图书的借阅量则极低。那么,我校图书馆到底存在着怎样的问题呢?具体要从以下几个方面来谈。
一、图书的种类存在局限性,专业性不强
我校图书馆的图书种类看似十分丰富,实则在繁多的种类之下,大多数的图书数量十分稀少。而作为一个社会主义新时代的大学生,不仅要掌握本身的专业技能,也要对其他专业有所了解,还要完善自己的认知世界,所以每个大学生都应该对其他科目、非本专业的图书进行借阅了解。因此理论上来说,学校图书馆各类科目的图书借阅数据都应该是很多的。然而,由2011年至2014年的学生借阅数据可以看出,即便是当下比较热门的航空航天技术,该类别的图书借阅量也是寥寥可数,2011年内的总借阅量只有12本,2012年是19本,2013年是16本,2014年也不过是27本。对于广大学生而言,尽管不属于航空航天这一专业,仍旧应该会有许多学生愿意了解这一类别的只是。那么,为何图书馆的借阅数据如此之低呢?原因其实很简单,我校该类别的书目种类太少,不能满足学生的借阅需求,才导致该类别的书目借阅数据如此之低。有相似的还有天文学、地球科学、自然科学、农业科学,这几类书目的借阅量也是极低的。以上种种都表明了我校图书馆的图书种类及其数量不能满足学生的借阅需求。没有足够多的图书,便没有足够多的借阅量,这直接导致了学生阅读量的下降,也间接地导致学生毕业步入社会后竞争能力的下降。一个大学的好坏,与其藏书量有着密切的关系。就北京大学而言,大学图书馆内的藏书量已逾800余万册;清华大学图书馆内的藏书量也有600余万册;武汉大学图书馆内的藏书,已达到了570余万册。再来看看我校图书馆的藏书,据我校官方网页上的数据显示,我校图书馆的藏书量约是110万册,而实际的藏书量是否达到110万册,不得而知。我校图书馆的藏书量相较于我国其他大学图书馆存在数百万册图书的差距。一个大学的藏书量,从侧面反映了一个大学的底蕴,我校图书馆偏低的藏书量是我校图书馆所面临的尤为显著的一个现状。
高校图书馆规模一般不是很大,规格层次也相对适中,但是图书馆资源相对来说并不健全。同学们无法找到可以真正需要的图书,因此对图书馆的使用兴趣减少。在乌兰《高校图书馆资源浪费研究综述》,彭林《关于新一轮高校浪费图书馆浪费之思考》,边建芳、陈恒玉《提高高校图书馆馆藏利用率的几点思考》等文献中,以上学者均表达了大部分高校图书馆采购的文献不符合学生们的需求这一观点。
二、碎片化和信息化的到来,图书馆不能迎合社会大方向
改革开放以来,社会大环境急速变化,中国开始与外国对接,我们已然生活在同一个地球村中。中国经过这些年的不懈努力,已经发展成了世界大国,十年前和今天变化巨大。再抬头看看世界,信息技术发展如此之快,移动互联网的迅速崛起,中国经济的快速发展,让人手一部智能手机成为一件非常简单的事情。社会发展带来的极大变化,让人们开始意识到碎片化时间的处理,也更加了解了碎片化时间的多效,更加重视和利用起碎片化的时间。传统的学习常常是一整天、长时间的,然而带来的往往是学习效率的降低。学习效率降低就不能确保可以学到知识,学不到知识就无法促进学生再次学习。这样极易带来一种现象:看,我已经在认真学习了,可是我长时间的投入并没有带来更高的回报,所以,学习是没有多少效用的。这样看来,对于一整天的学习带来的疲劳感,人们更加热爱在碎片化时间里学习到的东西。
想想这样的场景,学生在等公交和坐公交的时间里,打开手机阅读,读在图书馆里下载下来的书籍,在这样的时间里学校,是不是既方便又有意义呢?所以,学生的学习习惯也正在改变,这点不容忽视。还有就是技术发展带来了种种好处,解决了种种不便。例如网上阅读不仅方便有效,也变得更加时尚。网上阅读解决了空间位置的不协调,释放了人们的自由。所以,拥有一个学校的网上图书馆也是一种趋势。
以青少年为首的高校大学生是网络推动和使用的主力军,这也导致了对图书馆文献资源的浪费。现如今的信息资料可以说是浩如烟海,我们又要如何从里面找到袭需要的信息呢?除此之外,在这个高速转动的社会中,又如何去快速地找出自己需要的,可以给出自己最直观答案的信息呢?答案是网络查询。网络以其简单迅速的方式逐渐为人们所喜爱。由于网络的发达,各高校也逐渐重视数据图书馆的建设,很多高校都购买了类似于中国科学引文库、INSPEC等数据库资源。各种相得益彰的检索系统,层出不穷的网站都在表达一个信息:人们都在向网络的快速查询方式倾斜,尤其是正处于互联网发展热潮中的青少年们。事物的双面性理所当然地影响了图书馆的资源利用率。我们从调查的数据中发现,高校确实拥有网上数字图书馆,但是让人很惊奇的是,几乎没有人知道高校拥有网上的数字图书馆。事情做了,但是只是摆在那,与不做又有什么区别呢?好酒也怕巷子深,当今时代,充分的营销推广是必要的,不然投入巨大的时间和精力做的事并没有起到该有的作用,却只是一个标志,标志着我已经做过这事,这又有什么意义呢?这也是很多图书馆管理的通病。我们应该转变态度,不仅仅要做这件事,还要去思考,怎样才能发挥它最大的功能。教育学生是一件伟大而神圣的事情,应该积极地去引导他们,把每一步走好,成功将会更近。
除了这些,就文献资料来说,就算是一些比较正规的机构在现如今的社会大潮之下,也很难保证那些销量不高但却有真正用途的书籍的再版和持续上架。各种五花八门的图书大行其道,占据图书市场的半壁江山。当同学们在翻阅图书资料时,他们往往不能抉择资料是否是正确的,尤其在碰到同样的领域却存在分歧的时候。市场的经济调控使我们丧失了对信息的筛选能力,图书馆即使有再多的文献或者数据库似乎也解决不了问题,因为我们都不知道应该利用哪一方的观点较好,这样也会导致图书馆的利用率降低。
三、图书馆之间独立性太强
在高校图书馆中,想进入图书馆必须持有相关的证件,有一些需要刷卡或者学生证等,仅仅向本校师生开放。这样就导致了图书馆资源不能互相利用,最起码在高校之间没有流通的现象。根据相关数据,全国高校图书馆的总藏量超过6.6亿册,文献利用率却不足30%。此外,大学图书馆藏书流通率平均低于35%,个别的甚至低于20%。这些数据意味着一大部分资源被束之高阁,不能实现其利用价值。如果到了寒暑假,进馆阅读者锐减,大学图书馆甚至闭馆。
学生们的信息处理能力降低了图书馆资源的利用率。一方面要提高同学们的信息筛选能力。这个可以通过图书管理员的帮助,无论是进行课堂的讲解或者是大型的讲座,要教给同学们正确查阅资源的方法。另一方面是向同学们介绍图书馆的书籍质量能在多少程度上满足同学们的需求。图书馆的文献资料和数字资源都是通过相关的认证和审核的,最起码不会出现根本性的错误误导学生。
所以图书馆的文献资料购买时必须进行严格的审核,数据资源购买时也要进行严格的审核。除了保证信息的准确性之外,也要保证对大学生的效用性,这样可以减少同学们对资料准确性的判断。虽然购买了数据系统,但是图书馆还要进行资料检索系统的完善,根据本校的情况以及同学们反馈的意见等进行调整也是有必要的,以方便同学们查阅,快速地找到自己所需要的资源。
或者是建立起专门用于高校所需要的书籍再版的出版地,进行周期性的再版。各高校可以周期性地提供所需要的书籍名单,进行分类整合,然后进行再版,满足高校的需求。同样,此类书籍也可以在市场流通,虽然利润不高,但是适用于现状。可以通过社会捐助或者政府扶助的形式维持这样的出版场所。
高校还应该多举办图书馆相关的活动,来动学生阅读的兴趣。此外还要展开教育,图书馆管理员要严格防止图书馆变成自习教室。
参考文献:
[1]李玉安.电子图书馆――数字图书馆研究与实践评述[J].中国图书馆学报,1999:3-6.
关键词: STS教育 创新思维能力 高中物理教学
培养学生的创新思维能力是当前素质教育的重点内容之一,培养创新型人才更是时代的要求。高中物理自身的学科特点决定了高中物理教学过程更利于培养学生的创新思维能力。作为新时代的高中物理教师,我们应当积极探索一条更能培养学生创新思维能力及促进高中物理教学的新路子。本文依据当前创新教育理论,针对高中物理教学中渗透STS教育能有效培养学生的创新思维能力进行探讨。
高中生的创新思维能力主要包含创新意识、创新思维和实践能力等。具体表现为具有丰富的想象力、旺盛的求知欲,以及能够排除外界干扰而长期专注于某感兴趣的问题的意志品质;强烈深究事物变化机制的渴望,善于批判地看待问题,并能提出新颖独到的观点;能够地灵活运用自己所学的知识解释相关现象,以及解决日常生活中遇到的问题;平常喜欢小设计、小制作和小发明等活动。在高中物理教学中渗透STS教育活动,学生能充分观察、接触、了解社会,以及最新的科技动态,从而使创新思维能力的培养落到实处。
1.渗透STS教育能培养学生的创新意识和优秀品质
创新意识是创造性思维和创造的前提,是人们从事创造性活动的出发点和内驱力,而内容充实、生动的STS教学可以激发学生的学习兴趣。在物理教学过程中适时地渗透STS教育,让学生既掌握了物理学科的基础知识,又了解了所学的知识在生产和生活中的具体应用。学生在此过程中能切身体会到学有所用和学以致用的乐趣,基于此大多数学生都会对科学知识产生浓厚的兴趣,并希望进一步学习,激发了他们学习科学知识的热情;另外,在物理教学过程中结合教材实际,适当地介绍相关的物理学历史,不仅可以激发学生的学习兴趣和爱国热情,形成科学的思想方法和研究方法,而且可以培养学生不断创新的科学精神和优秀品质,造就严谨务实的科学态度。如用杨振宇、丁肇中和李政道等物理学家在物理学方面的卓越成就,激发学生的民族自豪感和勇攀科学高峰的自信心;伽利略的理想实验是以可靠的事实为基础的,不仅指出了亚里士多德的错误认识,更重要的是可以将物理学的观察、实验、抽象、逻辑、想象等研究方法,潜移默化地对学生产生影响,促进学生创新思维能力的发展。
2.渗透STS教育能提高学生的创新观察能力和提出问题的能力
爱因斯坦曾说:“提出问题往往比解决问题显得更重要。”因此,提出问题的能力是人的素质的重要组成部分,是创造思维能力的源泉。在物理教学过程中,向学生介绍与教学实际内容相关的物理科学技术的新发展、新成果和新动态。如纳米材料的研制及应用、超导体的获得及应用、磁悬浮的应用、现代航空航天技术和通讯技术的发展状况及趋势、集成电路在社会生活和工业生产中的应用等,让具有时代气息的物理课堂,引导学生根据已有的知识结构和生活体验进行探究。STS教学让科学概念的学习发生于生活中,探究学生感兴趣的或与自身相关的问题,这样,学生便会积极主动地搜索可用资讯,认真观察相关的自然和社会现象。此时,观察作为一种有目的﹑有计划且较为持久的知觉,是学生认识世界﹑获得信息和汲取知识的主要途径。学生在对感兴趣的现象进行观察或在教师精心设计问题情境后有意识地引导学生提出问题。如此,学生的创新观察能力和提出问题的能力便能渐渐提高。
3.渗透STS教育能提高学生综合分析问题和解决问题的能力
STS教育可以拓宽学生视野、改变“学习物理就是为了学会解题,为了高考应试”的片面认识、让学生体验到课堂内外所学物理知识与我们的社会生产和生活是息息相关的,使学生学会用综合的观点分析并解决问题。STS自身是一门新兴的交叉性学科,物理教学过程中渗透的STS教育内容会涉及其他多种学科的内容,具有较强的综合性,体现了现代高中理科教育的综合性趋势和科学精神与人文精神的统一。因此,STS教育的跨学科性、综合性、实践性,以及科学与人文的融合性,有利于培养学生综合应用知识分析问题的习惯和能力。如有的学生自行安装家庭照明电路,为家庭制定出科学的节电措施等。渗透STS教育,还提高了学生的科技创新能力、科学评价能力和科学决策能力,如学了电磁学知识以后,教师可以根据当地的地形特征和实际能源情况,要求学生扮演未来的电力工程师,对本地宜采用火力发电还是核能发电进行探究,并提出可行性方案。
在高中物理教学过程中有意识地渗透STS教育,能培养学生的独立和创新意识、提升发现问题的能力,并且学会突破已有的物理知识和应用范围,提出新颖独到的思路和观点。诚然,高中生创新能力和精神的培养是直觉思维、形象思维和抽象思维等多种思维螺旋式上升的过程,不可能一蹴而就。然而,STS教育在培养学生创新思维能力方面具有传统物理教育和其他学科教育所不可比拟的优势,因此,广大高中物理教师应抓住机遇,在教学过程中积极渗透STS教育,以期进一步提高学生的创新思维能力。
参考文献:
[1]孙可平.STS教育论[M].教育出版社,2001.8,第1版.
论文关键词:产业;国际贸易;中国贸易政策
一、中国产业组织政策环境分析
(一)国内环境分析
1.中国企业的规模普遍偏小,产业集中度低,产业国际竞争力弱。
从工业特别是制造业的发展来看,我国工业企业普遍规模较小。产业集中度低,产业自主创新能力缺乏,产业国际竞争力弱。我国主要行业的平均集中率水平也远低于主要发达国家20世纪60年代以来的水平。我国对外技术依存度高达50%,而美国、日本仅为5%左右,国内企业仅万分之三有核心技术,企业自主创新能力缺乏,产业发展受制于人,产业国际竞争力弱。
2.跨国公司利用其地理优势地位,控制市场、克制竞争的倾向初现出来。
在国内包装企业诉利乐案中,利乐倚赖其在无菌包装机方面的垄断地位。在包装耗材上实行了不正当的限制性商业策略,控制了绝大部分包装市场,并且使利乐纸的平均价格在2003到2005年的两年时间内上涨了大约2倍。
3.国内行政性垄断问题严重,行政性垄断产业的改革任重道远。
我国的行政性垄断产业主要包括铁路、港口、民航、电力、电信、城市公用事业、石油天然气、有色金属、特殊行业、邮政、城市公交、烟草食盐粮食药品等重要商品以及流通、军工、铸币、银行保险等金融业,产业部门涉及面广。行政性垄断造成了双重恶果:
一方面,垄断地位使得这些产业内的企业一方面攫取了远高于其他行业平均利润率的利润,排斥竞争。损害消费者利益。另一方面由于内部约束机制不健全和发展动力的缺乏,长期以来.使这些产业成本居高不下,产业经营绩效低下。行业的特殊性加上国有企业的身份,使得这些产业的改革举步维艰。
(二)国际环境分析
1.跨国兼并成为主体。
20世纪90年代初以来,世界范围内掀起第五次企业兼并浪潮,这次兼并浪潮具有以下特征:一是兼并数量急剧增多。二是单项兼并交易金额世界记录屡创新高,兼并规模日趋扩大。三是跨国并购发展迅猛。四是兼并范围广。第五次兼并浪潮是经济全球化条件下。世界范围内经济竞争加剧的结果,为了生存和在全球范围内整合资源以取得竞争优势,同行业的领头企业纷纷走向联合。同时,第五次兼并浪潮的出现并没有缓和竞争。它使得世界范围内经济竞争更趋激烈,通过此次兼并,在某些产业,只剩下实力超群、为数不多的几家巨型企业,为了争夺世界市场,这些企业欲置对方于死地而后快,竞争手段无所不用其极,波音和空客的竞争为我们提供了最好的注解。
2.西方发达国家纷纷调整竞争政策,放松规制和提升本国企业的国际竞争力已经成为国际潮流。
以微电子技术为代表的新技术的兴起和市场需求的扩大改变了传统自然垄断产业的性质。竞争政策调整的另一个动向是从对反垄断的强调转向扶助本国企业国际竞争力的提高。当前,发达国家的反垄断政策对垄断的认定已从结构标准转向行为标准。并且还要考察垄断行为的市场绩效,“一事一议”已经成为通行的原则,对横向兼并等过去严格限制的行为已基本放任自流。
3.网络经济的兴起,对世界各国的反垄断提出了新的挑战。
网络经济是以计算机网络业为中心以及由这个产业派生出的若干相关产业。网络产品固有的规模经济性、网络外部性(正反馈效应)、技术的市场不相容性和网络产品技术标准造成了网络产品的锁定效应和先行者优势。从而使得垄断成为网络产品市场上的一种必然而普遍的现象。在结构和行为上显然构成垄断的厂商,在绩效上却无可指责,结构、行为和绩效的脱节将政府的反垄断政策推入了十分尴尬的境地:反垄断,意味着绩效损失;不反垄断,从道义上又说不过去。网络经济领域的垄断问题对各国政府的反垄断政策提出严峻的挑战。从1997年开始的微软垄断案,2002年最终以和解的方式解决,和解协议中,微软并没有做出多少让步。
二、我国调节外汇储备对中国产业调整的举动
2008年12月以来,计有美国、欧盟、加拿大、印度、南非、澳大利亚等国家和地区,对中国出口产品发起了超过10起贸易救济措施或者法案,而以其他方式抵制中国出口的政策也屡屡出台。在这样的环境下,中国出口保持增长的前景更加难测。印度提高了部分钢铁产品的关税;南共市成员试图将外部共同关税提高5%,但未获其首脑会议通过。
2008年中国进出口总额为2.55万亿美元,贸易顺差为2900亿美元,吸引国外投资900亿美元。2008年底我国外汇储备余额达1.95万亿美元。我国已连续15年对外贸易保持顺差,国外直接投资始终处于净流人,目前是全球吸引外资最多的国家,因此这两方面的净流入使近几年我国外汇储备数量剧增。其规模已远远超出理论界提出的外汇储备应维持在其外债总额的40%左右的水平上。摆脱“金融恐怖平衡”的枷锁,是我国政府和学术界急需破解的难题。
(一)扩大内需。加快产业调整步伐。降低对外依存度
以国内需求促进经济增长,降低以净出口和投资拉动经济的依赖,这是减少巨额的外汇储备的根本方法。中国储蓄率高,除历史文化传统等因素外,很大的缘由是居民有许多后顾之忧而不敢消费和没有能力消费。实施扩大内需政策,政府应加大在就业、教育、养老、医疗、环保等方面的投入。使国内居民的消费成为经济增长的引擎。同时,调整产业结构,加大对以内需为主的产业政策支持力度,逐步减少对出口外向型经济增长模式的依赖,尤其是限制初级原料加工出口的企业。扩大高新技术产品及资源性原料进口,从而减少国际贸易顺差,降低巨额的外汇储备。
(二)谨慎地购买美元资产,逐步加大黄金购买量,推动人民币国际化
在现行的国际货币体系下,购买美元资产是拥有外汇储备国家不得不的选择。美国国债因其良好的信用、稳定的收益及流动性,是各国政府首选的投资对象。但近几年美元贬值的狂潮也令各国忧心匆匆,外汇储备多样化可以在一定程度的化解风险。同时。除了购买美国国债,还可以考虑购买美国通货膨胀保值债券以及国际货币基金组织和世界银行发行的债券等。截止到2009年4月,中国已拥有黄金储备1054吨,在世界各国排名第五。2000年以来,中国调整过两次黄金储备,即2001年和2003年,分别从394吨调整到500吨和600吨。但目前中国的黄金储备价值约占全部外汇储备资产的1.6%,该比例远低于超过10%的全球平均水平。黄金在中国总储备的比重实际上自2003年以来一直在下降。中国黄金储备还有很大的上升空间,至少应达到10%左右的国际水平。
但人民币国际化的道路漫漫,2000年5月亚洲国家签署了《清迈协议》,开辟区域货币合作新篇章。2009年3月中国已经与俄罗斯、韩国、马来西亚、阿根廷等签署双边货币互换协议,互换规模达6000亿人民币,与此同时,人民币贸易结算试点也在香港和内地沿海城市开展,这种“贸易结算+货币互换”的模式,是两国规避美元汇率风险,扩大双边贸易的新探索,它对中国政府加快人民币区域自由化进程,增加人民币的国际影响力提供帮助,为中国外汇储备摆脱美元体系的束缚提供了新途径。
三、案例分析出口退税政策对中国产业的影响
(一)技术密集型的高新技术产业
高新技术产业历来是国家重点的关注行业。根据商务部的相关数据显示,我国的高新技术出口商品共分为十类。在这十类中,出口的主要是计算机类、通讯技术类和电子技术类相关产品,而生物技术和航空航天技术产品的出口相对薄弱。在进口方面,也主要集中在电子技术和计算机类。可见,信息技术类商品在高新技术贸易方面占据主导地位。
从我国高新技术产品进出口增长率看,2001年至2006年高新技术产品的进出口增长率均超过进出口总额的增长率。但从近期看,无论是外贸总额的增长还是高新技术产品对外贸易的增长,其增幅均有所放缓,特别是2007年,高新技术产品的出口首次出现低于总体贸易额增长的情况。这也与总体的外贸环境不容乐观有一定的关联。即使外贸环境发生如何的变化,国家对发展高新技术产业。鼓励高新技术产品出口的态度始终不变。国家对高新技术产品的出口退税率大部分都维持在17%的最高退税率。国家多次调低出口退税率。虽然使得一些生产效率低的中小企业从市场中淘汰,低端产品规模逐步减少.产业结构有所优化。国家又不得不提高其出口退税率,以缓解南于产业结构升级所导致的剩余劳动力释放所带来的就业压力。
关键词:喀斯特;岩土工程勘察技术;承载力参数选取;确定
Abstract: Geotechnical engineering work is the goal of the engineering geological conditions to find out the seat of the construction project, to analyze the geological problems of concrete, to provide scientific basis for the design and construction of the construction project. This paper introduces in detail the geotechnical engineering in karst areas of Karst survey and related technology, determination and selection principle of the rock and soil bearing capacity parameters, through theoretical research and perfect for geotechnical engineering investigation of Karst landform area provide theoretical support, to ensure the safety and smooth construction of the project.
Keywords: Karst; geotechnical engineering technology; bearing capacity parameters determination;
中图分类号: TU449 文献标识码:A文章编号:
0 前言
喀斯特是外文的音译,简单理解即岩溶,指的是一种水对碳酸盐、石膏之类的可溶性岩石的冲蚀、溶蚀等作用以及伴随而生的现象的总称。由此而产生的地貌,我们称之为喀斯特岩溶地貌。喀斯特岩溶地貌在全世界有广泛的分布,而在我国也有很大的分布区域,主要集中在广西、云南及贵州等省份,在这些地区由于长时间的流水侵蚀作用,容易形成岩溶塌陷区,这对地面建筑物或构筑物将是巨大的威胁。在喀斯特岩溶地区进行各项工程项目建设,做好岩土工程勘察工作显得尤为重要。岩土工程勘察工作涉及到许许多多专业的理论和技术,需要从业人员扎实地掌握这些知识,以便于更好的完成工作。下文将为读者详细介绍具体的岩土工程勘察方法技术以及各岩土参数选取的方法,最后通过一个工程实例更加具体地描述相关技术在实践中的应用情况。
1 简述喀斯特岩溶地区的岩土工程勘察相关技术
岩土工程勘察技术多种多样,勘察工作最基本的方法是勘探和取样,勘探是运用特定方法了解地下岩体的相关特性;取样是为了提取岩土样品进行鉴定,获取第一手的岩土特性资料。常见的勘察技术主要有以下几种:一、常规钻探方法;二、地球物理勘探;三、工程地质勘察;四、遥感技术;五、示踪试验;六、模型试验;七、工程地质原位测试技术。
1.1 钻探技术
钻探技术依靠特定的岩层钻探设备,钻入岩土层中,提取岩土样品做进一步的分析,以便揭示工程地下岩体的特性。钻探技术作为一种重要的岩土工程勘察技术,早已经在实践中得到广泛的使用,钻探技术分析出的最终结果将作为工程项目设计、施工以及评价中重要的基础资料。岩土工程钻探工作应包括以下内容:(1)鉴别岩层岩性,确定岩层埋深和厚度;(2)查明勘探范围内的地下水的分布情况;(3)提取符合要求的岩土样品、水样品并进行各种试验。
1.2 地球物理勘探技术
地球物理勘探技术,简称物探技术,是一种以地下岩石的性质或地球的某些物理特性为理论基础,运用相关技术手段,进一步揭示地下岩层的构造及岩层特性的方法。常见的物探方法有电测井法、浅层地震勘察以及高密度电阻率法等,电测井法是一种常见的地球物理勘探方法,用于确定地下含水层厚度、位置以及涌水量等相关水文地质参数。在上世纪九十年代,地质雷达和层析成像技术已经相当成熟,广泛应用于岩溶地区塌陷区、溶洞等分布情况及形态的勘察。地质雷达的优势在于能直接及时地了解岩溶形成的空洞管道系统中的水气压力变化情况,能有效对岩溶地区地面沉降量进行监测。地球物理勘探有利于大范围岩溶分布情况的勘察,该勘探技术准确度容易受到外界因素的影响,还需要进一步改进。
1.3 工程地质勘察与测绘技术
工程地质勘察与测绘是一种实地调查的方法,需要深入实地调查了解喀斯特岩溶地貌、地下水分布情况、岩土的岩性,并进行测绘工作。工程地质勘察与测绘能够对喀斯特岩溶的分布情况有个整体性的了解,有利于地质勘探工作的深入开展。相比于其他方法,工程地质勘察与测绘技术操作性强,简单实用,能够取得所需的有效数据。
1.4 遥感技术
遥感技术是建立在航空航天技术基础上的一项较为新颖的技术,常见的遥感技术,大多是借助运行于地球外空间的卫星,对地面地貌进行测绘。遥感技术还包括航空遥感、雷达遥控传感及红外线遥感,长期的实践证明,遥感技术在对岩溶地貌的研究工作起到很好作用,大大提升了科研的效率,适用于大面积区域的遥测。遥感技术主要适用于国家大型建设项目的选址,比如三峡水坝等,而普通的工民建项目不提倡使用该技术,成本较高。
1.5 示踪试验
利用示踪元素等对岩溶地区地下水进行一定时期的观测试验,查明地下溶洞的分布范围以及联通情况。示踪试验操作比较简单,对人员素质要求不高,最终的试验结果可靠,但该法只适用于地下溶洞存在流水的情况,没有地下水无法进行示踪试验。
1.6 模型试验
在实验室,模拟实际岩土、水流的现状,制作一定规模的模型,研究不同条件下地下岩溶地基的侵蚀程度及侵蚀后的整体稳定性,该法适用于理论研究。
1.7 工程地质原位测试技术
工程地质原位测试技术主要依靠动力触探和标准贯入这两项试验,对地下溶洞及岩溶塌陷区的堆积物进行测试分析,以便于了解其工程地质性质和岩层的承载力。工程地质原位测试技术是一项应用时间较长的技术,操作简便,成本低廉,易为工程人员所接受。
2 喀斯特岩土层承载力参数的确定
喀斯特岩溶地区岩土层承载力参数一般主要有:
①岩层承载力参数:岩层承载力特征值fak(kpa)、以基岩为持力层的桩桩端阻力极限值qpk(kpa);入岩段桩侧阻力极限值qsk(kpa)。
②土层(一般粘性土、红粘土、碎石土、回填土)承载力参数fak(kpa):土层段桩周侧阻力极限值qsk(kpa)。
2.1.岩层承载力特征值的确定
2.1.1岩层承载力特征值fak(kpa)和桩端阻力极限值qpk(kpa)的确定
①桂林喀斯特岩溶地区的岩层主要是上泥盆统融县组(D3r)灰岩、桂林组(D3g)灰岩,下石炭统岩关阶(C1Y)泥炭质灰岩。影响岩层(体)承载力的因素主要有:岩石的风化程度、破碎程度、岩溶发育程度等。选作地基持力层的岩层通常是指中风化或中-微风化的岩石层;强风化或全风化的岩石层只宜按碎石土使用。
②岩层承载力特征值fak(kpa)和桩端阻力极限值qpk(kpa)的确定
在实际钻探工作中,经野外识别鉴定后随机选取有代表性的岩芯样(不少于6组,3块/每组),在实验室做饱和单轴抗压强度试验,根据实验结果并按如下经验公式确定岩层承载力特征值fak(kpa)和桩端阻力极限值qpk(kpa)。
公式: qpk(kpa)=1000ΨRW(kpa);fak(kpa)=1/2·qpk(kpa)。
RW~岩石饱和单轴抗压强度标准值(Mpa);
Ψ~折减系数,系经综合岩层(体)的风化程度、破碎程度、岩溶发育强度等因素后
的经验系数。取值:0.2~0.3。要求岩层(体)是完整或比较完整。实际工作中
应根据岩层(体)的完整性适度把握。
【例】桂林市*****小区详勘,拟建建筑楼高26层。场地内下伏基岩为上泥盆统桂林组(D3g)灰岩,岩石为较硬岩,岩体比较完整,岩体质量等级为Ⅲ级。根据其岩石饱和单轴抗压强度试验结果确定其岩层承载力特征值fak(kpa)和桩端阻力极限值qpk(kpa)如下:
桩端阻力极限值:qpk(kpa)=1000Ψfrk(kpa)=1000(0.20)30.63≈6000(kpa)。
岩层承载力特征值: fak(kpa)=1/2·qpk(kpa)=1/2·7600≈3000(kpa)。
岩石饱和抗压强度检测报告
工程名称:*****住宅小区报告日期:2012.10.09 表1
2.2 土层承载力特征值的确定
桂林喀斯特岩溶地区土层主要有:中上更新统-全新统冲洪积成因(Q2-3a-pl、Q4al)的一般粘性土层(包括粘土、粉质粘土)、碎石土、第四纪溶余堆积或残坡积成因(Qel-s、Qel-l、Qdl)的红粘土、次生性红粘土、碎石土等。土层承载力特征值的确定主要是依据常规土工试验结果和现场原位测试(标准贯入试验和动力触探试验)结果,并按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)和《广西壮族自治区岩土工程勘察规范》DBJ/T45-002-2011有关要求确定。
2.2.1一般粘性土承载力特征值的确定
野外钻探编录应由有一定工作经验的编录员担任,对各土层的颜色、成份、结构、物理特性等做好现场记录、描述、鉴别,并进行准确分层。然后对各土层分别取土工试样,进行室内土工试验。
对一般粘性土取Ⅰ级(或原状土)土工试样,对主要土层的取样数不应少于6件(组)。室内土工试验主要测定计算土的含水量W(%)、天然密度ρo(g/cm2)、天然孔隙比eo、液限WL%、塑限Wp%、液性指数IL、塑性指数Ip、压缩比a1-2(Mpa-1)、压缩模量Es(Mpa)、粘聚力C(kpa)、内摩察角Φ(°),对于红粘土或次生红粘土应增加:含水比αw、液塑比Ir、自由膨胀率δef(%)等。取样后接着做原位测试(标准贯入试验)。根据土工试验结果和标准贯入试验结果综合确定该土层承载力特征值fak(kpa)、压缩模量Es(Mpa)。
对于碎石土则应取颗粒分析样,在室内土工试验中进行颗粒分析,测定计算颗粒样中的卵砾砂粘粒的含量。取样后接着做原位测试(重型动力触探试验)。根据颗粒分析结果和重型动力触探试验结果综合确定该碎石土层承载力特征值fak(kpa)、压缩模量Es(Mpa)。
【例】桂林市*****小区详勘,拟建建筑楼高7层,框架结构。场地内上覆土层为中-上更新统冲洪积成因(Q2-3a-pl)的粘土,呈褐黄色,湿,可塑状,强度中等,土层厚度6-8m。该层取Ⅰ级土工试样6件,经土工试验其主要物理力学参数见《土工常规试验成果表》和《土工试验主要物理力学参数统计表》;该层做标准贯入触探试验6次,平均锤击数5.8击/30cm。根据土工试验结果和标准贯入试验结果综合确定该土层承载力特征值fak(kpa)、压缩模量Es(Mpa)如下:
附表2.《土工常规试验成果表》附表3.《土工试验主要物理力学参数统计表》
附表4.《标准贯入试验成果表》
制表: 审核:
①据土工试验结果查附表5-4土层承载力特征值:fak(kpa) = 203kpa。
②据标准贯入试验结果查附表5-9土层承载力特征值:fak(kpa) = 163.45kpa。
综合土工试验和标贯试验成果,并结合在本地区的工作经验,该土层承载力特征值:fak(kpa) = 160kpa。压缩模量Es(Mpa)=6(Mpa)。
3 工程实践---喀斯特岩溶地区综合物探方法的应用
3.1 工程地形地质概括
工程项目名称是南方某花园小区,占地面积30.68公顷,小区建筑群包含有25栋高层住宅楼、5个篮球场、6个网球场、4个地下车库以及2个健身会所。小区所处的场地位于一个岩溶平原和谷地平原的相交部位,属于典型的喀斯特岩溶地貌。小区三面环山,北面为宽阔的岩溶平原,山峰的平均高程为286.56米,场地中心地段平均标高为158.46米。其中小区西边方向的地下有两条发育比较完全的地下河,流向东端远处的漏斗落水洞区。经过勘察,落水洞底部平均标高为135.47米。此外,小区所在地处于一个北东走向倾斜构造中。
该小区建设项目所在地属于岩溶发育较强烈区,上覆土层为第四系中-上更新统(Q2-3apl)冲洪积层,为一般粘性土,稍湿-湿,可塑状,底部或对应于溶沟、溶槽部位多为软-流塑状粘性土;下伏基岩为上泥盆统桂林组(D3g)灰岩,灰-浅灰色,细晶结构,中厚层状,岩溶发育较强烈。
该项目勘察,除采用常规工程地质钻探等技术方法外,尚需配合于工程物探技术(波速),水文工程勘察等方法技术。
3.2 工程地球物理特性
小区场地内下伏基岩为上泥盆统桂林组(D3g)灰岩,纵波在灰岩中传播的波速较快,而在黏土中比较慢;在不良地质体发育的地带,波速也会变慢。此外,灰岩的电阻率高于黏土,不良地质体的电阻率也处于一个较低的数值。由上可知,无论是在波速或是电阻率上,岩层、土层以及不良地质体间都存在着明显的差异,这就为物探中电阻率测试法或浅层地震勘探法创造了有利条件。
3.3 具体的物探方法
根据实际的情况,本次物探采用电阻率测试法和浅层地震勘察法进行勘察工作,最终目的是查明上覆土层的厚度,了解下伏基岩中溶洞、裂隙的位置及分布规律。
高密度电阻率测试法,通过使用先进精密的高密度电法仪对地学实行层析成像。高密度电阻率测试法能查明地下覆盖层的岩层厚度,探查地下不良地质体的分布位置及地下溶洞的发育情况。
浅层地震勘察法分为两种,一是多波列地震映像法;二是面波法。多波列地震映像法使用的勘察与检测系统工作效率比较高,该系统可以快速地对现场采集而来的数据进行综合分析,通过设备的数据处理,工程人员可以及时地了解勘察区域内的地层情况。面波法的原理是面波在某种介质中传播的频散特性、速度和介质的力学性质具有紧密的联系。通过反馈回来的波速等信息,我们可以依据此划分地层。而频散特性能反映出地下岩溶、裂隙及不良地质体的分布情况。
3.4 勘察结果
经过具体勘察,小区全部的建设区域得出了足够量的多波列地震映像以及电阻率法剖面,同时也得到了十多个地震面波勘探点。再根据收集到的其它探测数据,可以绘制出物探推断剖面图、等高线图、面波波速断面图等,最后综合各项图纸,分析出建设区域内所有的溶洞、裂隙以及不良地质体。依据最终的勘察成果,在工程建设中可以按场区进行划分,分为稳定性高、中、低三个层次,为以后小区的建筑物布局提供依据。
4 结语
如上文赘述,喀斯特岩溶地区的岩土工程勘察相关技术对实际的勘探工作具有重要意义,岩土层承载力参数的选取也涉及到后续的设计与施工。随着技术的不断完善,相信在不久的未来,岩土工程勘察工作将更加便捷,更加高效,为建设项目安全顺利的进行打下扎实基础。
参考文献
[1] 曹英武.王哲.岩溶区工程物探地电特征分析[J].中国勘察设计,2008,(7):12-13.