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关键词:岩土工程勘察措施手段
引言
岩土工程勘察在快速的发展过程中,不论是在体制还是在勘察方法、计算机辅助软件、勘察报告编制等各方面工作都有了长足的进步,并且还在在不断优化中。岩土工程勘察工作研究的主要对象是地基和基础以及地下工程的关系。由于地基土是因地而异的,在接受一项岩土工程勘察任务时,必须明确该工程的主要技术矛盾是什么,需要解决哪些主要技术间题。在对设计意图和设计要求以及建筑物荷载情况了如指掌的情况下,在岩土工程勘察实施过程中,根据工程的具体情况,就基础及地下工程的设计、施工过程中可能遇到的问题,给以充分的论证和分析,最终提出经济合理、技术可行的解决方案。只有这样,岩土工程勘察才能提高勘察成果质量,才能有较大的市场。
一、岩土工程勘察的方法
1.1工程地质测绘。工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论,对地面的地质现象进行观察和描述,分析其性质和规律,并藉以推断地下地质情况,为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地,必须进行工程地质测绘但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地,则可采用调查代替工程地质绘。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。
1.2勘探与取样。勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。物探是一种间接的勘探手段,它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速,能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况,所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。但是,物探成果判释往往具多解性,方法的使用又受地形条件等的限制,其成果需用勘探工程来验证。钻探和坑探也称勘探工程,均是直接勘探手段,能可靠地了解地下地质情况,在岩土工程勘察中是必不可少的。其中钻探工作使用最为广泛,可根据地层类别和勘察要求选用不同的钻探方法。当钻探方法难以查明地下地质情况时,可采用坑探方法。坑探工程的类型较多,应根据勘察要求选用。勘探工程一般都需要动用机械和动力设备,耗费人力、物力较多,有些勘探工程施工周期又较长,而且受到许多条件的限制。因此使用这种方法时应具有经济观点,布置勘探工程需要以工程地质测绘和物探成果为依据,切避盲目性和随意性。
1.3原位测试与室内试验。原位测试与室内试验的主要目的,是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。原位测试的优点是试样不脱离原来的环境,基本上在原位应力条件下进行试验所测定的岩土体尺寸大,能反映宏观结构对岩土性质的影响,代表性好。试验周期较短,效率高尤其对难以采样的岩土层仍能通过试验评定其工程性质。缺点是试验时的应力路径难以控制、边界条件也较复杂有些试验耗费人力、物力较多,不可能大量进行。室内试验的优点是试验条件比较容易控制边界条件明确,应力应变条件可以控制等入可以大量取样。
1.4现场检验与监侧。现场检验与监测的主要目的在于保证工程质量和安全,提高工程效益。现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监朋则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,井以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。
二、岩土工程勘察常见的问题
2.1勘察质量不高。目前许多勘察单位已实行企业化,由原来的行政拨款改为自负盈亏,勘察任务也由原来的上级下达改为单位自找。于是,有的勘察单位为了眼前利益,放松了对勘察质量的管理,造成勘察成果质量下降。主要表现有:第一,由于勘察工作量不足,为了能争取任务,只好压低预算价,但又要利润,就减少工作量,该做的项目不做或者少做;其次,是钻探、测试及取样不符合规范要求,现场勘察时,为了抢速度,钻探取样不执行规范,往往是2~3m才提一次钻,结果往往造成分层位置不准确,或漏掉一些特殊的地质现象,如薄的软弱透镜体,小裂隙等。此外取样时,有的不用取样器,而直接从岩芯管中取原状土样。更有甚的是个别单位原位测试时,现场只做少量几个,其余的照此编造了事。
2.2勘察纲要编制不完整。部分单位勘察纲要内容不完整,甚至未经审核审定就施工。也没有勘探点平面布置图。个别单位甚至无勘察纲要。责任人签名或仪器编号填写不全。如室内土工试验、野外施工记录、静探试验记录缺责任者签名及试验日期,缺乏可追溯性,部分漏签、部分自动记录静探数据无责任人签名。不少单位对勘察原始资料的校审未真正落到实处少数单位原始资料归档制度不完善,有的原始资料缺失。
2.3忽视生态环境的论证。一些勘察单位对岩土工程设计、施工论证不足,其结果是导致灾难性后果。如建筑场地四面紧邻高层建筑物或马路,对于这种建筑场地,岩土工程勘察时,除了按高层建筑岩土工程勘察规定的一般要求进行外,还应重点论证工程施工及运营时对周围环境的影响,但勘察报告中常常忽略这方面的工作,致使无法满足岩土工程施工及设计的要求。基坑开挖时使用的很多技术手段很难取得预期效果,反而造成很大的经济损失。
三、强化岩土工程勘察的措施
3.1严格执行建设程序、规范市场行为、推行全程化监理科学的建设程序应当遵循“先勘察、后设计、再施工”的原则。不按原则办事,必然会受到自然规律的惩罚。一方面必须仰仗政府主管部门按国家的法律、法规,对项目招投标和实施过程中的行为主体进行全面有效的监督管理,另一方面应积极推行工程监理全程化,采用事前、事中、事后控制相结合的方法,最大限度地避免不当行为的发生,保证勘察质量和投资效益最大化。
3.2严格市场准入、尽快实施注册土木工程师制度,加强相关人员培训经过近年勘察设计资质换证,对勘察设计单位进行了一定的清理整顿,对规范市场起到了一定的作用。但应该清醒地看到,我国的勘察资质门槛很低,尤其是打破行业壁垒后不同行业间的衔接过渡尚未完成,以高级工程师的数量来衡量技术水平不能如实反映勘察企业的技术实力。建议尽快实施注册土木工程师制度,通过采用企业资质和个人执业资质双重控制来规范勘察市场、促进勘察技术水平的提高。
3.3加强勘察设计单位的质量认证,健全质量管理ISO9001∶2000质量管理体系确立了以过程模式作为标准的结构。勘察设计企业应通过有效应量管理体系的要求,运用过程方法,采用PDCA循环进行岩土工程勘察的实施和管理,持续改进。提高勘察设计的能力,增加顾客的满意程度。:
3.4采用先进的岩土工程勘察技术在岩土工程勘测中,为了避免勘探点布置的随意性,可使用克里格法。在岩土工程分析评价中,为提高精确度,可使用多道瞬态面波勘探技术和高密度点法。岩土工程勘测中,为了准确确定地基承载力特征值,可使用回归分析。岩土工程勘测资料的整理中,为了保证成果的正确性,应使用计算机进行处理。
参考文献:
[1]袁明.浅谈岩土工程勘察方案的优化设计[J].岩土工程界.2007.(04).
关键词:施工;安全;环保
Abstract: this paper mainly introduces the multilayer, high-rise has about super-tall buildings construction the difficulties and new construction technology, and in the process of how to ensure safety construction, protection of the environment.
Key words: the construction; Security; Environmental protection
中图分类号:TU7 文献标识码:A文章编号:
1 多层建筑发展的新趋势
随着我国建筑业的不断进步和发展,我国多层建筑施工呈现出新的特点,随着老城区的新规划,建设部门兴建高楼,使得城区内的建筑空间越来越小,多层建筑密度越来越大,致使土建施工人员及管理人员对施工过程中的环境保护、安全防护等问题也变得非常突出。主要表面为以下两点:
一是多层建筑由单纯追求高度方面的发展,到同时追求形体的特异和立面的丰富多彩,在结构功能得到提升、造型优美新颖的同时,也使上部结构的施工技术难度大大增加。如模板体系,施工机械设备等。
二是从多层建筑一次建成交付使用,到为了进一步提高投资效率,而采用分阶段建设交付使用。因此在建设过程中也必然面临部分施工、部分开业或者上部施工、下部开业的情况,这对施工过程中的人员安全、场地利用和确保购物环境舒适等绿色施工技术提出了新的挑战。
2 高层建筑施工技术
2.1 深基坑施工的控制技术多层建筑深基坑的施工时,对周边环境或多或少存在一定的影响。
主要原因是深基坑土方开挖过程是土体卸载过程,会造成周边建筑、管线或地下结构产生一定量的沉降和偏移,因此,在深基坑施工过程中,对周边环境影响的控制是至关重要的。特别是紧邻“生命线”工程的多层建筑的施工,深基坑的施工过程中的变形控制的良好与否,事关“生命线”工程和超高层施工过程中的安全,需要特别关注。
实践证明,采用现代控制理论对深基坑施工过程进行控制,可以有效地解决这个难题。目前工程控制方法与系统主要有三大类:开环控制、闭环控制和自适应控制。其中开环控制属经典工程控制方法,非常成熟,但由于不存在反馈系统,开环控制不能根据施工过程情况调整控制措施,控制精度比较低。闭环控制属现代工程控制方法,由于包含反馈系统,能够根据结构状态监测结果不断调整控制措施,适合结构复杂的工程,控制精度比较高。自适应控制属最新的工程控制方法,理论研究和工程实践都取得一定成果,但总体上还处于探索阶段。在目前,闭环控制方法是深基坑施工过程控制中比较有效的方法。
基于上述分析和研究,特殊环境下深基坑施工的总体思路和方法是以现代工程控制理论为指导,以结构-岩同作用分析方法为手段,通过施工方案的优化达到施工过程环境受控的目的。
2.2 地上结构施工技术
2.2.1 斜爬模体系的设计和应用在以往多层建筑建造过程中,电动脚手及模板系统得到了广泛的应用,这在多层建筑结构立面垂直时此类体系具有良好的适应性,但当结构立面为斜面或者曲面的时候,这类体系会遇到很大的困难。而在闹市区的多层建筑施工时,通常均面临场地狭小,距离地面交通较近的实际情况,因此必须采用安全可靠的脚手和模板体系,这样才能既可以保证工程顺利的进行,又可以兼顾周边闹市区的安全。针对这个问题,经过研究开发,我们创新性地提出了一种可分离的斜爬模体系,可以充分适应高层建筑各种特殊外立面的要求。
2.2.2 可收分整体提升钢平台技术整体提升钢平台具有整体性好、安全性高、施工操作面大等优点,因此在多层建筑核芯筒施工中也得到了广泛的应用。但是如果核芯筒形状上下变化较大,则整体提升钢平台也就面临收分处理的困难。
针对这个问题,我们研究开发了可收分的整体提升钢平台体系。
其构成和工作原理如下:在建筑结构核芯筒剪力墙上设置格构柱,用钢梁和钢板搭设平台,将内外脚手悬挂于钢平台下,再采用提升设备将整个钢平台随楼层施工进行提升。如施工中要经历拆除部分内脚手和拆除部分钢梁的过程时,则在剪力墙增设悬锚脚手或钢桁架进行过渡,并随楼层上升逐层补缺,以满足施工操作。
2.2.3 超高空的钢结构塔桅安装技术多层建筑由于建筑造型或功能的需要,通常在结构顶部设置钢结构塔桅。目前顶部塔桅的施工方法主要有三种,一是采用塔吊散装,二是采用整体提升,三是采用直升飞机吊装。第一二种方法依赖于顶部的施工作业面和结构形式,第三种则风险很大。因此在顶部施工作业面有限,且塔桅高度高、重量重的情况下,其施工必然面临很大的困难,采用攀升吊技术就能很好的解决这上困难。
2.3 绿色施工技术在施工场地狭小的闹市区,进行多层建筑的建造,带来了许多以安全防护为重点的环境保护新问题和超常规垂直运输、交通组织以及营造购物环境舒适度等一系列绿色施工技术难题。
2.3.1 安全防护技术多层建筑续建工程中,如果建筑部分已投入商业运营,通常商场内购物、休闲、餐饮、娱乐设施齐全,顾客会络绎不绝,且由于地处闹市区,周边道路也通常是交通要道,人流、车流量极高,所以,安全防护的重点是防止发生超高层施工过程中的高空坠落对地面物品、人流和车流产生危害。针对此项问题,具体技术方案是:通过安全防护分析,确定需要实施防护的区域、需求和防护内容;确立不同阶段施工防护的特点和重点;考虑施工防护体系对行人、顾客和交通的影响,同时综合防护体系本身的强度要求、防火要求、维护方式、综合利用等因素。
2.3.2 环境保护技术建筑施工尤其是多层建筑的续建施工会对周围环境产生噪声、光的污染。因此,防止施工过程中的声、光对环境的影响、强化废弃物的合理处置是多层建筑续建施工中又一大难题。针对这种特殊条件下施工的噪音、光、施工污水、生活污水等污染源,其解决方案还是采用专门的措施,防止施工对环境的影响。如对混凝土浇捣等可能产生较大噪音的施工项目,通过设置隔离棚,将泵车产生的噪音隔离;在临近居民区的地方设置施工层隔音壁,来隔离噪音;设立特殊的施工污水汇集系统,将施工污水集中处理后排放;采用“立体场布”的思路,将场地设置在已建好的建筑结构上,设置空中材料周转场地,建立立体的材料堆放、接力运输的体系。为适应“立体场布”的需求,在垂直运输机械布置上,我们采取“高空接力安装技术”、特殊基础加固技术、电梯接力和超长扶墙等专门措施,解决续建工程带来的特殊难题。
2.3.3 混凝土回收利用技术由于在混凝土输送方面经常会遇到“如何穿越人行道和在营业中的楼层布置混凝土泵送以及结束时泵管中余下混凝土的处理”等问题,对此,我们设计了门架式泵管支架和配套的回收利用截止阀,解决了特殊的泵管布置和管中余料的回收问题。在地面上,通过交通组织,使人行道的一部分临时改成非机动车道,而将非机动车道利用来布置泵车,地面泵管利用门架式泵管架跨越人行道,这样可避免对交通产生影响;另外通过专门泵管支架系统的保护,可解决复杂路径泵管的布设问题。
土木工程材料课程实验教学除了上述实验教学方法存在问题外,还有一个突出的问题,即学生实验学习与实验考评成绩之间并没有必然对应关系。实验成绩主要是对实验报告的考评,依据单一,而且往往实验报告抄袭现象非常严重,以致学生做好做坏一个样,动手操作与旁观一个样,预习与不预习一个样,这实际上是对学生不主动学习、实验不动手操作惰性的纵容。因此,要改变土木工程材料课程实验教学现状,关键在于打破这种不对应关系。学生课堂学习通过试卷考试来考评,但实验成绩不能采用试卷考试成绩来考评,因为试卷考试并不能真实反映学生实验操作情况。那么,要建立实验学习与实验考评成绩之间的对应关系,必须做到学习中有考评,考评过程就是学习过程,两者相互结合、相互影响,共同促使学生由被动学习变为主动学习,引导学生动手操作,积极思考,真正实现上述实验教学的两个目的。
二、实验学习与考评相结合的方法
(一)实验过程控制
为了使实验教学顺利进行,在实验课之前,应做好以下准备:
(1)按照自愿组合原则将每个班学生分成实验小组。
(2)详细讲解考评规则,强调实验学习与实验考评的结合方式,让学生清楚考评规则。
(3)课堂理论教学可利用视频、动漫等教学手段讲解实验,演示实验;实验课将不再讲解实验操作、实验步骤、注意事项等。
(4)要求学生在实验前做好预习报告,对预习报告格式不作限定,但其中必须包括小组如何分工合作等内容。为了让学生有充裕的时间完成实验,传统实验都安排约2个小时,其中30分钟由教师讲授实验目的、实验步骤、实验注意事项等。但实际上,土木工程材料课程实验内容并不是很复杂,实际操作时间短,但因为绝大部分学生没有做好课前预习,对实验不熟悉,实验现场只好边看书边做,或者看别人做完后自己再依葫芦画瓢,学生实验操作既没有压力也没有动力。针对这种情况,在实验安排上将实验时间从2小时缩短至1小时,取消教师讲授时间,将实验完成时间纳入考评成绩,以促使学生做好课前预习以及分工合作安排,做到实验过程中小组成员人人动手操作,而不是由个别学生包办,并将实验过程的分工合作情况纳入考评成绩。1小时实验时间分成三部分:5分钟由教师简单介绍实验用仪器和原材料;40分钟由学生实验操作;15~20分钟安排实验讨论。
(二)实验情况讨论
学生基本上都是第一次接触实验,在实验操作过程中难免会出现失误。传统实验教学中,教师常常担心学生出错,一旦发现学生操作失误,就马上中断学生实验,再指导应该如何操作,甚至代替操作。这种教学方法表面上保证了学生实验的顺利完成,但实际上这种做法不仅使实验过程变得不连续,而且打击了学生实验的积极性,不利于学生独立思考。实验过程中,教师是主导方,教师常常无意识地用自己成熟的实验概念强制代替学生初次的实验思考。其结果是学生完成实验后对自己实验操作是否规范、实验应注意的细节、实验有哪些知识点需要掌握、实验操作程序是否正确都不清楚。因此,教师在实验操作过程中最好不对学生进行任何指导,不打断学生实验,只在旁边观察,了解与掌握每个小组的实验情况;实验完成后再组织学生对整个实验情况进行讨论。在讨论过程中教师可引导学生进行归纳和总结,尤其对操作失误的要进行重点分析。讨论分析具体步骤如下:先请一位学生将整个实验操作过程、实验注意事项等陈述一遍。在此基础上,其他学生结合自己的实验情况进行补充和讨论。在讨论过程中,教师根据观察到的实验情况以及学生讨论的情况,对每个小组实验操作过程中出现的问题进行分析,引导学生思考、总结与归纳,得出正确的结论。以下具体举例说明。实例一:在水泥胶砂实验讨论中,有学生说他们发现胶砂搅拌后不均匀,影响了试件成型效果。针对这个问题,首先引导学生进行分析,得出引起搅拌不均匀的主要原因是搅拌叶片与搅拌锅底距离过大,由此强调说明实验设备对实验精确性的影响,每次实验前应对实验设备运行情况进行检验;然后提出如何才能使胶砂搅拌均匀的问题,引导学生对实验过程中搅拌叶片停止90秒时应该做什么这一实验细节的讨论。在讨论过程中,除了强调规范中“用刮具将叶片和锅壁上的胶砂刮入锅中”的内容外,还可以引出如果用刮具将锅底胶砂搅拌起来,将有利于提高胶砂均匀效果这一实验技巧。通过讨论,加深了学生对实验仪器、操作细节重要性的认识。实例二:粗骨料表观密度测量实验中包括饱和面干、开口孔隙等知识点。在实验过程中,发现很多学生并没有用湿抹布将粗骨料表面积水抹干就直接称量。针对这一问题,在讨论时,首先对多孔材料空隙结构和表观密度计算公式作简单复习,引导学生思考操作中出现的细节错误,突出实验操作细节的重要性;同时对饱和面干、材料空隙结构、表观密度等相关知识点进行全面复习。讨论结束后,再由教师将正确实验操作程序从头至尾复述一遍,突出实验注意事项,总结实验目的,给学生正确的实验知识。
(三)实验报告内容
每个小组提交一份实验报告,实验报告不拘泥于形式,鼓励学生在形式上自由发挥,但在内容上要包括实验操作过程的描述、小组每位成员对自己所负责工作的介绍以及实验操作的体会、实验结果分析等。对实验结果的分析鼓励采用多种形式,如结合操作中出现的问题进行分析,还可以对各小组的实验结果进行横向对比分析等。
(四)实验考评方法
考评内容主要包括五个部分,即实验时间、实验卫生、实验操作、实验讨论和实验报告。具体考评细则和评分标准如下:
(1)对实验完成时间的考验占考评成绩的5%,考评对象为各小组,小组成绩即为小组每位成员的成绩。其中每个班级10个小组前两名得分为100分,中间六名为90分,最后两名为80分。对实验完成时间的考评只作为一个鼓励措施,考评成绩不能太低。
(2)对实验卫生情况的考评占考评成绩的5%,考评对象为各小组。根据每个小组实验操作结束后对仪器设备等的整理情况进行评分,评分标准分为100分、90分、80分、70分和60分。实验卫生是良好实验习惯的表现,考评成绩上可拉开差距。
(3)实验操作成绩占考评成绩的10%,考评对象为小组。主要考评每个小组成员合作情况和操作熟练的程度,评分标准分为100分、90分、80分、70分和60分。
(4)实验讨论考核成绩占考评成绩的30%,考评对象为每位学生。所有实验完成后,讨论时学生未发言的0分,有一次发言的80分,两次发言的90分,三次及三次以上的100分。发言讨论能反映学生对实验的态度,实验讨论成绩占考评成绩比例应大一些,有利于提高学生动手实验的积极性。
(5)实验报告成绩占考评成绩的50%,考评对象为小组。考评内容为实验报告内容,评分标准分为100分、90分、80分、70分和60分。在考评细则中,只有实验讨论的考核是针对小组每个成员的,旨在鼓励学生积极思考,踊跃发言;其他四项都是对小组统一评分,鼓励团队合作;对实验报告,如果要求小组成员每人一份,很多内容会重复,流于形式,因此,可调整为要求小组成员通过讨论,由小组统一提交一份具有实际内容的实验报告。
三、实验教学方法实施要点
相对传统实验教学方法,本文提出的方法缩短了实验时间,加重了对实验操作过程的考核,在具体实施过程中,要求:
(1)教师和助教集中精力,随时了解与掌握学生的操作情况,按照考评细则及时对每个小组的完成时间、卫生情况、实验操作熟练程度和讨论发言做好定量考评;
(2)保证实验仪器运行稳定;
(3)讨论中要调动学生积极性,引导学生参与讨论。
四、结语
1.1工程概况
项目地处丽泽金融商务核心区内,为E08、E09地块。该项目地上建筑面积为23万m2,地下建筑面积约8万m2。拟建建筑物由2栋塔楼及其裙房组成,塔楼分别为地上39层和45层,建筑高度分别为180m和200m,裙房分别为地上6层、10层和15层,建筑高度分别为43.4m、49m和75.6m。拟建建筑物地下部分连成一体,基础埋深约为22m。
1.2地层分布及岩性特征
在场地勘探深度80m范围内的地基土主要由人工填土层、新近沉积层、一般第四纪冲洪积层和第三系构成。拟建场区表层普遍为人工填土层,岩性主要为素填土和杂填土,素填土为粘质粉土粉质粘土填土层、杂填土1层,填土层厚度约为2.8~5m。填土下部发育有新近沉积的粘质粉土砂质粉土层和细砂1层、粉质粘土2层透镜体,新近沉积层厚度约为1.3~3.9m。人工填土层及新近沉积层以下为一般第四纪冲洪积卵石层,分布连续、厚度较大,地表下5~40m之间普遍分布卵石层,局部分布有大漂石,漂石的分布随机性较强,其中在地面下20~35m范围内,漂石含量较多。巨厚卵石层中局部夹有粘性土、粉土层透镜体。一般第四纪冲洪积卵石层下为砾岩和泥岩互层。其中砾岩层,杂色,呈中厚层状,泥质胶结,胶结程度差,天然单轴抗压强度为0.029~0.92MPa,分布连续;泥岩1层,棕红色,呈巨厚层状,胶结程度差,遇水易软化,自由膨胀率为26%~30%,有弱膨胀性,天然单轴抗压强度为0.18~0.89MPa,分布连续。
1.3地下水概况
本次勘察钻探深度范围内,实测到一层地下水,地下水类型为潜水,水位埋深23.8~24.1m,水位标高19.99~20.83m,含水层主要为卵石层,含水层底板主要为泥岩层。本场区地下水位变化和北京市区总体变化趋势一样都呈下降趋势,但因为含水层颗粒大,渗透性好,其水位受自然和人为因素影响较大,历史上大的降雨年份和官厅水库放水时可使水位大幅回升。1995~1997年官厅水库放水,本地区水位标高曾一度达到36.0m左右,因此随着地下水限采措施及大气降水影响,地下水水位仍存在大幅上升的可能。该层地下水对混凝土结构具微腐蚀性;对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替条件下具弱腐蚀性,在长期浸水条件下具微腐蚀性。
2砂卵石地层物探方法实践
2.1波速测试
采用RS-1616K(S)基桩动测仪,单孔法测试,本场地布置了2个波速测试孔,测试各土层的剪切波速值和压缩波速值,利用波速测试数据,判定砂层和卵石层的密实度。本场地地面下20m深度范围内土层等效剪切波速Vse值为256.1m/s~257.9m/s,场地覆盖层厚度dov﹤50m,建筑场地类别为Ⅱ类。根据波速测井成果可知场地表层构成浅震低速层,在地表以下5.9m处,压缩波速为373.5m/s、剪切波速为172.3m/s;潜水面附近20.09m处,压缩波速为705.2m/s、剪切波速为349.7m/s;地表以下第四纪晚更新世冲洪积的巨厚砂卵石层(局部夹有粘性土层)速度相对较高,第三纪砾岩、泥岩互层其速度则更高,在地表下第四系与第三系地层分界面附近40.3m处,压缩波速为1089.9m/s、剪切波速为605.7m/s;40.3m以深压缩波速和剪切波速逐渐增高。
2.2地脉动测试
在E08塔楼东南角、E09塔楼西南角布置2个地脉动试验孔,6个地脉动测试点(2个试验孔地面、孔内21m处、40m处各一个观测点),测试地面及孔中不同深度的测点的东西、南北、垂直方向的位移幅值和地脉动的卓越周期。根据测试报告,场地地面3个方向的脉动卓越周期在0.375s~0.395s之间,地面下21m处3个方向的脉动卓越周期为0.305s,地面下40m处3个方向的脉动卓越周期为0.19s~0.195s之间;场地地面3个方向的的脉动幅值在1.5×10-5m/s~3.0×10-5m/s范围内,地面下21m处脉动幅值为0.4×10-5m/s,地面下40m处脉动幅值在0.4×10-5m/s~0.6×10-5m/s范围内。建议建筑物的结构设计应避开场地地基的微振卓越周期,以避免地基与建筑物产生共振。
2.3电阻率测试
为了解决大粒径卵石层中地下水位较深的情况下量测的困难,布置了2个电阻率测试孔,从钻孔电阻率测试成果图中看出,地下水位以上非饱和卵石层视电阻率最大值一般在112~120Ω•m,地下水位以下的饱和卵石层视电阻率一般在10~12Ω•m,地面下23~25m处卵石层电阻率处于骤降状态,推测地下水位埋深可能在23~25m之间,与现场实测地下水位埋深较为接近。
2.4瞬变电磁法
TEM法属于时间域电磁法,该方法对低阻反应灵敏,更易于突出低弱的电阻率异常,适合划分本场地的含水及富水区域。以L2线反演视电阻率断面图1为例,对场区已有勘察成果资料进行综合分析,可以看出在深度约23m至25m视电阻率等值线变化梯度较大推测为本工区的潜水面位置;本场区地下地层较为平缓,L2线右端大号测点的视电阻率等值线形态出现倾斜的原因分析可能是由于接近高压线电磁噪声的影响,导致曲线扭曲,影响了电阻率等值线的形态。其它各条测线视电阻率分布规律与L2线较为一致,其潜水面形态也较连续。此外对本场地各条测线的视电阻率进行了不同深度(20m、25m、40m)的水平切片,得到视电阻率切片图,本场地内不同深度视电阻率在平面上的变化特征。视电阻率纵横向的变化,可以看出场地由东北向西南潜水面具有逐步变浅的趋势。另外从各个切片图都可看到场区中部的两个低阻异常,异常位置与地表布设的两个钻孔位置非常一致,推测为正在施工的钻机及注水钻孔所引起。从钻孔资料可以看出第四系与第三系基岩分界面在40m左右,但是由于该处的上下两层电阻率差异较小,依据TEM成果无法准确划分出第三系基岩界面,但是根据40m深的视电阻率切片图,可以看出视电阻率等值线平面上分布不均匀,即在同一水平面含水情况是不均匀的。
2.5浅层地震法
(1)浅层折射波法浅层折射波地震法是地震勘探中的一种重要工程勘察方法,常用来探测覆盖层(或低速层)的厚度,建筑地基、断层和古河道的分布等工程地质问题。本次浅层折射波地震勘察的目的是区分第四系潜水面及第三系基岩界面。本区地层界线的划分主要是根据实测解译的波速并考虑现场地质、钻孔资料来划分的。以DL1线为例进行分析和说明。第四系与潜水的分界面。由于场区位于古漯水河故道上,岩土破碎程度高、不完整、强度低,潜水面以上,纵波速度变化范围为350~950m/s,潜水面处纵波速度约为950m/s,潜水面深度变化约为23~25m。第四系与第三系基岩分界面。第四系潜水面以下第三系基岩面以上为卵石,纵波速度变化范围为950~1700m/s。第三系基岩面及以下为砾岩泥岩互层,岩石破碎程度较低、较完整。第三系基岩面处纵波速度约为1750m/s,深度变化范围约为41~43m不等,自南向北有缓慢变深的趋势。从DL1线反射剖面上可以看到,在100ms左右有一明显的同相轴,结合折射波的速度和时间分析同相轴应位于40m左右,推测为第三系基岩界面引起的反射波。其同相轴有起伏,而且略向大号(向东)倾斜,说明第三系基岩界面不但有较小的起伏而且向东有较小的倾斜。从各条测线的综合物探成果的对比可以看出:TEM法和浅震折射波法勘察成果均能较好地反映出第四系潜水面的分布,浅震折射波和反射波勘察成果均能较好地反映出第三系基岩面的分布。TEM法视电阻率可反映出第四系潜水面的分布形态,但不能反映出第三系基岩面的分布,另外TEM法视电阻率能够反映出场区内地面以下第四系、第三系地层含水情况。根据面波勘察成果解译出了场区内约5~6.5m深处的填土层与卵石层的分界面分布形态。
2.6地基承载力估算
采用波速测井和地震勘探获得了波速测井地层速度和地震地层速度。可以作为地基承载力计算的依据。通过波速测井地层速度和地震地层速度对卵砾石层承载力估算值与依据规范查表值对比可以看出,查表值还有提高的空间。
3结论
(1)现阶段利用普通钻进手段难以查明卵砾石层的力学特征。采用波速测试、地脉动测试、电阻率测试、瞬变电磁法、地震勘探法等钻探的物探方法可得到相应的一些物理力学参数,为评价场地的工程地质条件进行有益的尝试,为类似工程实践提供借鉴与参考。
(2)折射波地震法和TEM法较好地解译出了深度约23m潜水面及其分布形态。
(3)二维反射波和折射波地震法较好地解译出了深度约40m的第三系基岩顶界面及其分布形态。根据面波勘察成果解译出了场区内约5~6.5m深处的填土层与卵石层的分界面分布形态。
【摘要】如何在施工过程中提高混凝土的性能一直是建设工程领域的热点问题,其中混凝土二次振捣施工工艺便是一种简单高效的方法。本文介绍混凝土二次振捣的施工方法,并对二次振捣的机理进行了分析。
【关键词】混凝土二次振捣混凝土强度初凝时间
一、引言
在各种只在提高混凝土性能的施工措施中,二次振捣对提高混凝土的强度,节约水泥用量,改善混凝土的抗渗性、耐久性以及裂缝控制都有积极的意义。混凝土的二次振捣在一些水泥制品厂的应用实践证明,混凝土二次振捣工艺不仅应用较为简便,而且对于提高混凝土质量、降低工程成本等都有很大的实际意义。
二、混凝土二次振捣
混凝土的二次振捣,其实是指在混凝土浇筑后的适当时间,重新对混凝土进行振捣。
混凝土的二次振捣有很多优点,不仅可以提高混凝土的强度,或在保证强度的前提下节约水泥的用量,而且可以增加混凝土的密实度,提高防渗性,消除混凝土由于沉陷产生的裂纹和细缝。据有关实验表明,二次振捣,可使钢筋握裹力增加1/3,28d强度增加10%~15%,在保持强度不变的前提下节约水泥用量15%左右。
三、混凝土二次振捣方法
1.选择正确的二次振捣时间是关键
混凝土二次振捣能否取得预期效果的关键是确定合理的振捣时间。如果距离初次振捣时间间隔过短,则效果不明显;如果时间间隔过长,特别是在混凝土初凝后,超出了重塑时间范围,则会破坏混凝土结构,影响混凝土质量。大量实践表明,混凝土的二次振捣时间应在混凝土初凝前1~4h左右进行较佳,尤其是在混凝土初凝前1h进行效果最理想。
在确定混凝土初凝时间时,考虑到一般施工工地不可能配备混凝土贯入阻力仪,可以要求试验室在测定混凝土凝结时间时,同时测定混凝土的坍落度,以坍落度值间接判定混凝土初凝时间。
2.根据不同的结构选择不同的振捣方法
(1)对于T、I型预制梁,可在腹板位置间距20cm用插入式振捣器振捣,翼板则使用附着式(平面)振捣器振捣。
(2)对厚度不超过20cm的预制平板,用附着式振捣器振捣,厚度超过20cm的可用插入式振捣器振捣。
(3)浇筑与柱和墙连成整体的梁和板时,应在柱和墙浇筑完毕后停歇lh,使其获得初步沉实,再继续浇筑。二次振捣在柱和墙的顶部用插入式振捣器振捣,在梁和板的部位分别用插入式和附着式振捣器振捣。
3.二次振捣的注意事项
(1)气温:混凝土的凝结时间与气温变化密切相关,气温升高则凝结变快,二次振捣的时间就应提前,反之就要推后。另外,还应注意昼夜温差,对振捣时间适时调整。
(2)水泥品种:掺有混合材料的水泥一般较纯熟料水泥凝结时间长,例如矿渣酸盐水泥较普通硅酸盐水泥凝结时间长。
(3)混凝土强度等级:在其它条件相同的前提下,强度等级高的混凝土凝结时间短。
(4)坍落度:一般情况,凝结时间随坍落度增加而有一定的延长。但是在高温季节,混凝土的凝结时间受坍落度的影响很小。
(5)水灰比:二次振捣对小水灰比的混凝土增强效果好,对水灰比大的混凝土增强效果较差。四、混凝土二次振捣的机理分析
1.二次振捣对混凝土拌和物密实度以及整体均匀性的提高
混凝土在振捣作用下会趋于液化,具有一定的流动性,在振捣成型及其随后的静停过程中,很少能实现相对稳定的状态,粗骨料在自重作用下仍有下沉,水分和气泡上升,这种物理现象会一直持续到混凝土失去塑性(初凝之前止),其结果会造成粗细颗粒上下分布不均匀的现象。粗大颗粒在混凝土凝结前的下沉,就使得下部的密实度大于上部。所以混凝土的下部强度总是大于上部。而且随着外分层的发展,还会出现内分层,即粗骨料周围区域密实度发展不均匀。外分层与内分层的共同特点都是在骨料的下部形成充水区,充水区中也含有一部分气体,随着水分蒸发后,就会成为空穴,降低混凝土的强度。间隔一定时间进行的二次振捣,可以使本来已经接近凝结的混凝土经振捣液化,重新恢复塑性,将由于内分层被封闭在粗骨料下部的水囊内的水和气泡释放出来,进而使得这个充水区被水泥浆体所填塞。来源于/
2.二次振捣能加速水泥颗粒的水化
混凝土拌和时,水泥颗粒表面的矿物成份就会立即与水发生反应,生成相应的水化产物,水化产物很快溶解于水,水泥颗粒又暴露出新的表面再与水反应生成水化产物,这个过程反复进行,就使得水泥颗粒被层层剥落,直至颗粒完全与水发生反应,水化就结束了。但是,在整个水化期间的水化速度不是均匀的。开始阶段水化速度快,水化产物的生成速度要大于其溶解扩散速度,这样很快就会使水泥颗粒周围的溶液达到饱和或过饱和状态,进而析出以水化硅酸钙凝胶为主的半渗透膜层,包裹在水泥颗粒的表面,一定程度上阻止了外部水分向内的渗透以及内部水分向外的扩散,减缓了水泥的水化速度。而且膜层内部水分引起的水化反应使膜层向内增厚,经由膜层向外扩散的水化物聚集于膜层外侧又使膜层向外增厚,这时水化反应就更慢了。此时若给以二次振捣,就可以人为加速膜层破裂,使得外部低浓度的溶液能够再次进入,与尚未水化的水泥核接触,加速水化反应的速度,直到新生成的凝胶体重新修补破裂的膜层为止。
3.二次振捣能加强水泥石同粗骨料以及钢筋间的界面强度
由于自重引起的下沉,使得其下部形成充水区,同时一部分水分也会沿着粗骨料的侧面向上运动,使得粗骨料的侧面出现水分上迁的通道,这些通道的存在严重降低了混凝土中浆体与粗骨料同的界面强度,同时,由于混凝土中水分和气泡的上升,水泥浆体与钢筋之间也会出现微小间隙或是薄水膜,造成钢筋抗拔力的下降。如果在水泥凝结前给以二次振捣,就会使得粗骨料和钢筋周围的水膜和微孔被粘稠的浆体所填充,随着粗骨料和钢筋周围水泥颗粒浓度的增加,水泥水化生成的水化硅酸钙凝胶的数量也会增多,水化硅酸钙凝胶的比表面积很大,表面能很高,大大加强了界面强度。
五、结语
二次振捣施工工艺虽然有很多的优点,但是二次振捣法牵涉到的施工因素也很多,特别是二次振捣时间的确定,如果处理不当,造成振捣时间太迟,在水泥浆体硬化后振捣,会造成无法愈合的裂缝产生,导致混凝土的水泥石结构破坏,所以采用这种方法时必须综合考虑各方面的因素,认真试验,慎重实施。
参考文献:
逆境中长大
殷建华教授的人生经历了曲折、艰苦和成功的喜悦。殷建华教授出身于湖北省崇阳县白霓镇。白霓镇是鄂南因桥而兴的湖北古镇,历史悠久,源远流长,明嘉靖四十年(1561年)邑商熊白霓为方便百姓,捐资建桥于高堤河上,为铭善举,故以“白霓”命名,至今已有四百多年历史。白霓文化深厚,景观璀璨,是中国民间艺术――提琴戏之乡,广泛流传民间叙事诗《钟九闹漕》的产生之地。1977年在该镇大市出土的商代铜鼓,距今已有3000多年历史,成为崇阳古代文明象征。1979年,治内出土的兽面纹提梁卣是青铜艺术瑰宝,镇西南金城山上有宋太史黄庭坚读书的遗迹――金城墨沼,为“崇阳古八景”之一。建于后唐和宋代的崇阳历史上著名的水利工程石枧堰,远陂堰,至今已越千年;三国时期,东吴大将陆逊曾屯兵金城山;清朝晚期,将士与清军血战歇马山。建于明清时代的石板街,全长317米,青石路、朱大门、马头墙、斗拱楣,雕栏画柱,檐牙高啄,古朴黄雅,巷道曲折,斩纫巳,是中华传统民居之宝贵遗产。
殷建华教授小时候,在石板街上古色古香的居屋长大。他在镇上就读于白霓小学,1968年底随母亲李凤仪和哥哥殷建国从白霓镇下放到堰下乡第一生产队务农,便在这里上金城中学,之后去白霓高中上学,1975年高中毕业后回到堰下乡第一生产队。他在农村种过田,在大市渡槽工地当农民工,之后到青山第三级水电站工地指挥部当文宣员,直到1977年冬季参加“”后的第一次高考,考上重庆建筑工程学院(现并入重庆大学)。
刻苦学习
批判性思维 创新性实践
殷建华在重庆建筑工程学院水港系读航道与港口工程专业,以优秀的成绩于1981年底毕业,同年考上中国科学院武汉岩土力学研究所硕士研究生。从师于中国著名的岩土力学袁建新先生、袁先生1948考入土木系――1952年获学士学位。1956年入美国路易维尔大学土木系,1957年获硕士学位并受聘于美国波音飞机公司任副工程师。1958年底,袁建新先生通过印度驻华盛顿大使馆与中国国务院取得了联系,他冲破了重重阻挠,终于经香港于1959年元月抵达祖国。
殷建华在导师袁建新教授的指导下,顺利完成了他的硕士论文《土的非线性剪胀应力-应变模型》。他指出了当时非常流行的用于土石坝和地基有限元分析的邓肯-张非线性应力-应变本构模型中的缺点:此模型不能描述土的剪胀性和剪缩性。由此,殷建华提出了新的土的非线性剪胀应力-应变模型,作了试验验证,并将新的模型用于土石坝和岩土工程限元分析计算分析。
硕士毕业后,殷建华留在武汉岩土力学所工作,任助理研究员。作为“”后培养的第一批硕士生和年青研究人员,他参加了“”后的第一次全国土的剪切强度与本构关系会议。会议在湖北省武当山附近的老河口市召开。在会上,殷建华组织青年论台,积极发言,受到老一辈的欢迎与肯定。
1986年9月,殷建华通过考试与挑选,得到中国科学院的奖学金,被公派到加拿大曼尼托巴大学土木系攻读博士学位。在曼尼托巴大学他所有学的总共6门课,取得3个A+和3个A的优秀成绩,是班上第一名。由此,他得到大曼尼托巴大学外国学生奖学金。他的博士学位研究是在著名的James Graham 教授指导下完成的。James Graham 教授曾任加拿大岩土工程学会主席和加拿大岩土工程刊物的主编。殷建华博士论文题目是《土的时间有关的应力应变本构模型》。对于土的时间有关的应力应变特性的建模研究是一个活跃的有着长期历史的研究领域。早期的研究得追溯到十八世纪的Maxwell的流变模型和Kelvin的流变模型,许多中国学者在这个领域上也作出了巨大的贡献。但先前的工作或模型都有一些局限性。殷建华基于前人的工作、科学原理和对土的蠕变行为的基本理解,建立了一个新的一维弹粘塑性本构模型,即非线性流变模型,是对线性的Maxwell的流变模型重大发展。该模型描述了土在一维任意荷载条件下与时间有关的非线性应力应变关系。模型被试验数据验证并用于固结分析中。殷建华教授归纳和阐述了一个重要的土的蠕变特性,即土单元的蠕变率仅与应力-应变状态有关,而与加载路径(或加载历史)无关。该模型在提出之后又进一步得到发展,得到了更广泛的应用。他只用了3年7个月的时间便完成了博士学位课程与研究,取得博士学位。当时在土木系,他是最短时间内取得博士学位的研究生。
博士毕业后,殷建华博士在加拿大东海岸一顾问设计公司工作两年多,后在一研究中心工作两年,于1994年来到香港一顾问设计公司工作,1995年9月加入香港理工大学,从助理教授,副教授,到2002年成为正教授。
殷建华教授现成为香港屈指可数的专业人士、工程师。他的人生之路真实地写满了努力与奋斗!
人们都说,三分天注定,七分靠打拚。殷建华教授的人生恰如其分地演绎了这句话的含义,从而给我们一个有力地启发――做事情也好,做学问也罢,最重要的是靠自己的努力,坚持选择,并拿出坚持不懈的努力和奋斗的勇气!
而这,对于当下那些在生活面前彷徨无助,甚至开始困惑于自己专业选择的年轻学子们,尤其有值得思索的意义。
努力成材学贯中西
2004年7月19日。这一天,殷建华教授应邀回到他曾经读硕士和工作过的中科院武汉岩土力学所,为该所科研人员和研究生作了一场题目为“岩土工程发展过程研究方法、经验总结和个人体会”的学术报告。报告中,殷建华教授从土力学的发展过程、个人的求学经历、生活家庭的变化情况等几个方面向该所在座的师生们作了生动具体的介绍,并号召学生们抓住现在的好机会,努力学习,为国争光。
作为香港理工大学教授,知名的岩土工程师,殷建华教授经常应邀前往各高校作学术演讲或者学术报告,往往能够在高校引起强烈的反响,达到增进友谊、扩大共识、合作交流与共同发展的学术交流目的。但是,在中科院岩土所的这一场学术报告,带给学生们的意义却全然不同。
在中科院武汉岩土力学所学子们的心中,除了在学术的交流中增长见识外,他们的心中更受到一种精神的激励,情不自禁地升起对上进的强烈渴望,因为为他们作学术报告的那一位教授,曾经就是他们的校友――1984年的硕士研究生。殷建华教授于2002年被聘为武汉岩土所岩土力学重点实验室兼职研究员。在殷建华教授的心中,对中科院武汉岩土力学所是充满了感情,所以这样一场学术报告,他将自己的求学经历和学术结合在一起,浓缩了自己这一段学术生涯的风雨历程。那就是,从求学起,殷建华教授就一直用“努力”诠释着自己的人生价值,正如同他自己所说:“人的一生,全靠自身努力,唯有努力不懈,才能成功。”
纵观殷建华教授的求学经历,从学士到硕士再到博士,字面上一切一帆风顺,但是在实际生活中,却是要付出许多努力和汗水。
殷建华教授在大学时选择的专业,就是岩土工程。而岩土工程是一门很博大、很深奥的学问,以大学有限的知识面,去探索里面的奥秘,显然是很艰难的。因为一个系统的科学,就好像源头活水,支流旁支驳杂,衍生出很多很细的专业,让人难以一一追根寻源。殷建华教授坦白说:“在进大学之前,对于这个专业,其实我不大懂。”
但是进了这个专业,真正了解了这个专业博大的系统之后,殷建华教授也依然是坦然面对,在研究生专业的选择上,依然是选择岩土工程,只不过,这个时候经过大学的系统学习,对这个专业有了一个一般的了解,殷建华教授因此朝着专业细化地方向发展。对此,殷建华教授作了一个形象的比喻:“就好像建房子,不是一家两家公司,也不是一个两个专业就可以做出来的。建房子,除了地基和结构,还涉及到建筑学、机械工程、通风等一系列的学问。”
有人说,学习是一颗辛苦、无味的种子,埋藏在你人生路上,你只有用汗水浇灌,才能结出美味可口的果实。的确,在一般人心中,岩土工程这样的专业,每天要与数据打交道,时间长了会觉得索然无味,失去学习的兴趣。殷建华教授在选择武汉的中国科学院研究所之后,也是有过一阵子的迷惑,因为专业的细分远远不是大学时候所学可以比拟的。但是殷建华教授很快爱上了自己的专业,在他看来,这个专业是用来解决实际问题的,并不是很抽象,因此在长时间的学习中,他并没有觉得枯燥。或许是抱着这样的学习心态,加上自身刻苦的努力,殷建华教授取得了自己的进步,取得了让别人看得见的进步。因此在拿到硕士学位之后,得到中科院的选派和奖学金前往加拿大攻读博士学位。
努力付出往往和收获成正比。在加拿大留学的日子,殷建华教授不负众望,拿到了加拿大 Manitoba 大学优秀外国学生奖学金,所有功课都是班上第一名。之后,殷建华教授顺利地拿到了博士学位,成为一名学贯中西的专家学者。而对于许许多多正在求学的学子们来说,殷建华教授的这一段求学经历,却如同一盏明灯,驱散了那些学生心中的迷惘,激励着学生们努力、努力、再努力。
传道授业不懈求索
古人曰:师者,所以传道授业解惑也;现在我们说:教师是人类灵魂的工程师。从古到今,教师这个职业都是高尚的,受人尊重的。作为一名学贯中西的专家学者,殷建华教授最终将自己的角色定位在教师这个位置上,值得人尊敬。
选择在香港理工大学任教,殷建华教授并不自恃学问高就傲物,而是从低做起,踏踏实实,一步一个脚印,对自己负责,也对自己的学生负责,从助理教授很快升到了副教授,随后又在2002年升为正教授。
职称的飞快提升,是香港理工大学作为一所名牌大学,对殷建华教授最大的肯定;而殷建华教授在教书育人的同时,也真正实现了自己的人生价值,将自己的专业作出了最大的贡献。
当初,获得博士学位后,殷建华教授并没有急于回到国家,而是在加拿大东部城市的一个顾问设计谘询公司和一研究中心分别工作过两年。而移居香港后,也在一个顾问设计谘询公司工作接近一年。可以说,这几年的工作经历,使得殷建华教授所学的理论知识,在实践中得到了很好地印证,也很好地锻炼了自己的能力,更增强自己解决实际问题的能力。而这些,更为他成为一名优秀的教授打下了良好的理论与实际相结合的基础。
据了解,殷建华教授所指导的两大学生毕业论文连续两年 (1999-2000年, 2000-2001年)被香港工程师学会评为第一名,并得到奖金和证书。殷建华教授介绍说:“我们对教学很重视,也重视跟学生沟通。我们学校教学有一整套系统,很完善,也很出色,所以本科生从我们这里毕业都很有收获,在社会上也很有改变。”
优秀的教师,培养出优秀的学生,但本质上,殷建华教授也是一名优秀的学者。他担任高校联工程师联合会主席,将香港高校的许多工程界的朋友,汇聚在一起,在专业的碰撞间,实现联会对香港、对国家更大的贡献。
可以说,殷建华教授是国际岩土力学界十分活跃的青年专家学者,目前不仅担任国际岩土力学计算方法与进展学会副主席、国际岩土力学与工程学会会员、中国力学学会岩土力学专业委员会委员、中国岩石力学与工程学会及地面岩石力学与工程专业委员会委员、中国地质学会及工程地质专业委员会委员、香港力学学会委员等职务,同时还担任《加拿大岩土工程》学报副主编、国际《岩土力学与岩土工程》学报主编之一,美国《国际岩土力学》学报编委、国际《海洋地球资源与岩土工程》学报编委、《防灾减灾工程学报》编委、《岩土力学与工程学报》编委、《岩土工程界》编委、《结构工程进展》国际杂志编委。
积极参与国内、国际学术的同时,殷建华教授也有自己的学术研究,在科研上取得丰富的成果:首创性地给出等效时间定义和土的一维、三维粘塑性模型,并应用于土体完全耦合的固结分析;首创性地将Timoshenko Beam Model用于土工布加筋土地基模拟;提出有排水板和用非线性土的本构方程(维弹粘塑性模型)完全耦合的固结分析的有效的有限元方法;首创性地将填海造地工程和土的固结理论及分析与互联网结合。
其中,殷建华教授取得4项专利,出版了2本专着和编辑了3本书籍,发表了300多篇学术论文, 其中102篇学术论文在国际科学引文索引数据库中的科学期刊(Journals in Science Citation Index )上发表。
现在,殷建华教授硕果累累,荣誉满身,却依然在学术的海洋里远航。作为学者、专家、教授,他对年轻人寄语:成功是通过后天的努力――奋斗,尤其在年轻的时候要做到最好。
关键字:岩土工程;勘察;技术;应用;处理方法
Abstract: this article from the current our country the reality of the development of geotechnical engineering exploration technology, the present survey technology in the application potential of some of the contradictions in the process of analysis, focusing on the contradiction at the same time put forward the corresponding processing method, hope to have a certain reference value.
Key words: geotechnical engineering; Survey; Technology; Applications; Processing method
中图分类号:TF769.9文献标识码:A文章编号:
一我国岩土工程制度大体上形成
岩土工程勘察准求跟工程作业规划、检查紧密联系,是一个有机结合的整体。岩土工程勘察是要为工程建设所服务。要在准时获取精准性材料的前提下,对岩土工程运用、相关处理方案进行深入求证,提出高科技含量、具备可执行性的岩土技术资料。岩土工程专业工作者能够在岩土工程施工规划及监管岗位上承担起自己的义务和责任,重视对工程存在现实矛盾,严格压球技术工作人员具备全方位的技术知识,以便于更好的为岩土工程贡献出自己的力量。
最近十多年以来,因建设部门及工程勘察协会对岩土工程勘察工作在资金和科技专业人员上的支持,在很大程度上推动了岩土工程勘察的进步和发展,目前岩土工程专业制度已经逐渐形成,但是该制度存在很多不完善的地方。为此,需要我们不断的进行努力,运用先进的科学技术方法及成熟的相关体制,促使我国岩土工程向成熟化发展,以满足当下市场经济各方面的需求,岩土工程必然会成为工程建设领域当中一个具备良好社会及经济效益的行业。
二针对我国岩土工程勘察技术与国外发达国家进行的对比
在一些发达国家中,岩土工程重要的作用在于咨询服务。这些单位拥有一大批具备丰富经验及理论知识的工程师,他们为投资人、工程项目施工设计、工程监管等所服务。他们对产品所供应的相关信息知识、科学技术都是非常高的,归属于知识密集型企业。在这样的公司当中,拥有非常多的高科技专业人员及高质量的仪器设备,他们才是岩土工程勘察的中流砥柱。
因我们国家的社会主义市场经济处于最初的起步阶段,岩土工程制度上还有很多不足之处,为此当下进行岩土工程的单位企业类型上市各不相同的。有咨询类、勘察类、施工类等,这种多类型下的岩土工程勘察单位的存在是很正常的一种现象。
当下我国勘察业从业人员非常多,工人占据的比重较大,人员整体素质比较低,跟国外发达国建比较存在很大的距离。依据国家《建筑勘察技术政策》(1996~2010),此种现状必将产生变化,国家将逐渐创立较为完善的市场经济制度,合理调整产业结构,激励岩土工程企业单位逐渐向国际化的高科技性质发展。
历经国家创建之后十多年的不断发展,尤其是在改革开放以后,岩土工程勘察技术水准有一个大范围的提升,逐渐开始能够顺利的完成一些大型工程的勘察规划及施工,包含一些超高层及高层建筑、复杂地基处理、深基坑开挖、大型边坡工程、移山填沟、围海造陆、海上平台、核电站等。隔一年会评选出一个优秀的勘察项目,过奖的岩土工程勘察企业都具备了国际化的水准。与此同时,存在很多勘察技术水准相差很多的情况,更为过分的是一些企业竟弄虚作假,岩土工程勘察施工技术、技术方法及成果明显低于国际上的水平。
能够预测的是,在将来的十多年的时间中,我国市场体制逐渐趋于成熟,我国与国际大市场将逐渐融合。譬如,我国不少知名企业开始于不少的大型建筑岩土工程项目合作,像我国的黄河小浪底、长江三峡水利枢纽工程都是有发达国家知名企业与我国岩土工程积极配合的作用下完成的。因岩土具备非常显著的地域性,工程勘察企业对前期一席经验的总结就变得极为重要。所以,在今后一定要倡导基本框架结构的支持,发展出专属自己的优点和特征,促使岩土工程业走向世界性的轨道。
当下我国岩土工程在取样的质量上潜在的矛盾是非常大的。第一,图样质量低,特别是工程技术工作者对专属自己负责的工程是极为怀疑的。譬如,有的工程在开展深层取样的时候,通常运用单层岩心管,卸取图样的时候需要运用惯性办法甩出来,一旦有粘性土容易甩出来的时候,图样将会出现好几次的变形,有缩颈状况的出现,遭受很大的干扰。这样的图样也做为Ⅰ级原状样开展室内试验,这就是为什么工程技术负责人员对室内实验结果潜存疑虑的原因所在。第二,取样科学技术与国际上通用的标准存在很大的差异性,不被国外发到国家所认可。针对后者形成的矛盾,我国标准规范工作人员已经做出了很多的工作,《岩土工程勘察规范》、《原状取样技术标准》、《原状取土器标准》相继出台,让岩土工程勘察有法可依。且所出台的标准规章体制与国际上标准相符,同时也兼顾到了我国现有国情。
在建筑物中承担整体重量的是地基,地基的稳定性能及强度对建筑物能否正常运用有直接性的影响作用。为了有效的适应黄土地区建设发展的需求,文章以陕北黄土地基为研究对象,首先对黄土地基承载力原位试验结果开展浅析,同时针对运用强夯法对黄土地基处理开展承载力的试验。第三,运用现有单元法针对路堤修筑施工中复合黄土地基的受力和变形特征进行浅析。
针对那些严重失陷性、失陷下限深度较大的失陷性黄土地区建筑物地基护理的时候,需要对所在场地进行相关治理,做好场地排水及建筑物基础的隔水层,预防失陷性黄土地基浸水,达到预防场地、地基失陷的目的,同时能够掌控建筑物的比例,提升建筑物整体性能的结构措施。
通过探究能够为黄土地区工程的现实状况供应技术支持,通常包含以下几方面的工作:
⒈运用静力触探、旁压试验、动力触探等原位试验对黄土地基的特理力学性质以及地基的承载力开展试验,同时对各种办法所获得的试验成果进行对比,来确定黄土地区承载的最佳方式,同时经过试验确定本场地黄土湿陷等级,为地基处理供应充足的根据。
⒉针对强夯法处理地基的特征及机理进行浅析,提出运用强夯法处理黄土地基,同时运用现场静力触探、旁压试验、动力触探等试验对经过处理的复合黄土地基进行承载力实验,同时运用试验成果浅析强夯法处理效果。
⒊首先对灰土桩和透水桩加固黄土地基的机理进行分析,再对处理后的复合黄土地基承载力进行计算,最后基于Biot固结理论,并结合有限单元法对采用灰土桩和散体材料透水桩加固饱和黄土的变形和固结性状进行分析,同时跟试验的结果进行对比。
三 岩土工程勘察技术中矛盾的处理方法:
1、工程现实情况表现:科学的挑选、运用工程勘察技术及保守的勘察技术进行紧密的结合,这是对岩土工程勘察潜在技术矛盾进行处理的最佳方法。但由于不管是哪种技术都会存在很大的局限性,为此只有有效的解决岩土工程勘察技术中潜在的矛盾,就一定要运用多种形式的勘察方法,才能够使其获得验证。
2、各种间接勘察手段所获取的资料应与传统的勘察方法(如钻探、原位测试、岩土试验等)、施工检测、施工监测成果进行对比、验证,建立相对应的经验关系,从而建立定量分析、判定标准,确保工程勘察质量。
3、提高工程勘察技术人员业务水平和综合能力的关键是:①培养勘察技术人员的技术素质;②拓宽专业知识的广度和深度;③积极参与工程实践。
四结束语
伴随着岩土工程业制度的创建和不断完善,使其变成独具潜在发展能力的行业。为此,增加技术工作者的责任心,必然会促使岩土工程勘察工作得到一个很大程度的提升。因岩土勘工程勘察会受到市场经济的巨大影响,这就需要有效的运用先进的科技手段、优良的工程勘探设备等独特优势,开拓全新的运用空间变成了未来发展的道路。
五参考文献
[1]顾宝和.岩土工程勘察技术现状及发展问题述评.工程勘察,1998,(4).
[2]顾宝和.我国岩土工程理论与实践的若干新进展.全国建筑工程勘察科技情报网建网十五周年综合科技情报交流会论文选集.济南:山东省地图出版社,1993.
从培养方案、学制、专业与课程设置等方面,文章对澳大利亚新南威尔士大学土木工程专业教育模式进行分析和比较。该校在本科阶段一般是“宽口径、厚基础”的大土木培养模式,并设置单学位与双学位并重的学士培养机制,课程学时和学分设置紧凑,学生选修课程自由而宽泛。研究生阶段分为课程研究生(硕士)和研究型研究生(硕士和博士)两个培养层次。课程研究生通过完成课程学习,修满指定的学分即获得学位;研究型研究生一般没有学分要求,但对论文的研究质量和创新性要求高,体现了“宽进严出”的培养模式。通过对该校一流学科工程教育模式的比较研究,为国内高校土木工程专业的学科发展和卓越工程师教育计划的推进提供一些有益的建议。
关键词:土木工程;教育模式;培养方案;专业与课程设置;比较研究
中图分类号:G649;TU 文献标志码:A 文章编号:
10052909(2016)06002705
澳大利亚的高等教育体制源于英国,但教育理念和美国类似,教育质量享誉全球。由于良好的气候环境和完善的教育服务体系,澳大利亚每年吸引大量的海外留学生,是四大英语国家留学基地之一,其教育产业已经成为该国仅次于采矿业、农牧业和旅游业的第四大产业。当前,中澳各大学之间的教育交流越来越多,研究澳大利亚著名大学一流学科的教育与培养模式,对促进中国高校学科的发展也大有裨益。
近些年来,为了提升中国高校土木工程学科的教育理念,促进卓越工程师教育计划的良性发展,国内学者对不同国家和地区的土木工程专业教育与培养模式进行了分析和比较。比如,对澳大利亚高等教育的体系、机制和特色的分析,对澳大利亚一些大学的土木工程专业培养方案、研究生培养层次,以及“宽进严出”培养模式的比较研究[1-3];以中美高校土木工程专业培养模式为对象,从美国高校的学科设置、专业评估、执业注册制度、卓越工程师培养等方面进行分析,为国内相关院校土木工程专业人才培养方案的改革提供参考[4-6];以卓越工程师教育计划和国际化土木工程人才培养合作办学为视角,分别对德国亚琛工业大学的国际合作办学机制、台湾大学的土木工程专业本科培养特色,
以及卓越工程师国际化课程教育体系等方面进行比较[7-10]。以上的这些研究均有助于推动中国高校土木工程专业教育与培养模式的改革与创新。
新南威尔士大学(The University of New South Wales)土木工程专业在2015年QS世界大学学科排名中名列第14位,在澳大利亚排名第1位,具有良好的学术声誉和宽松的教学与研究氛围。本文
结合新南威尔士大学土木与环境工程学院土木工程专业的培养方案、学制、专业与课程设置等几个方面,对其一流学科的工程教育模式进行分析和比较,为国内高校土木工程专业的学科发展和卓越工程师教育计划提供一些有益的建议。
一、专业设置与培养方案
新南威尔士大学土木与环境工程学院隶属于工程学部,按专业分类主要有土木工程、环境工程、测绘与地理空间工程三大专业。其中,土木工程专业分为工程施工与管理、岩土工程、结构工程、土木工程与建筑四个方向;环境工程专业分为可持续工程、交通工程、水工程三个方向;测绘与地理空间工程专业分为土地测绘与房地产开发、工程测量、采矿测量、水文测绘、地理空间科学与工程、遥感和数字制图六个方向(图1)。
结合以上的专业分类和方向设置,制定的研究领域主要有工程施工与管理、环境工程、岩土工程、结构工程、测绘与地理空间工程、交通工程、水工程共七大领域。同时,设置了研究中心,分别为测绘与地理空间创新中心、基础工程与安全中心、施工创新和研究中心、可持续工程中心、水文与资源研究中心、净水研究中心、澳大利亚住宅与基础设施气候适应研究中心、集成化交通体系创新研究中心。
人才培养方案主要有三个层次,一是本科学士学位(Undergraduate degree);二是课程研究生(Coursework Program,主要培养课程硕士学位);三是研究型研究生(Research Program,又分为硕士和博士两个阶段)。此外,还有一些面向社会的短期培训模式,主要目的是为一些工程技术人员的知识更新和提高工作技能服务。
(一)本科生
在本科培养阶段,主要有单学位和双学位两种模式。单学位一般学制4年,双学位一般学制5~6年。学生的选择灵活而又宽泛,在学期间可以交叉选择艺术、科学、商贸、法律等双学士学位课程。
本科单学位主要包括土木工程、环境工程、土木工程与建筑、测绘工程、地理空间工程等五类学士学位授予方向。土木工程专业方向单学位的学生或多或少都要选修一些与环境工程相关的课程,并完成相应的学分要求。
本科双学位主要包括工程与艺术、工程与商贸、工程与法律、工程与科学、土木工程与其他工程等五类学士学位授予方向。其中,土木工程与其他工程方向的学制一般为5年,主要是土木工程与测绘工程、环境工程、采矿工程方向的交叉结合。工程与艺术方向的学制一般为5~5.5年,工程与商贸方向的学制一般为5.5年,工程与法律方向的学制一般为6~6.5年,工程与科学方向的学制一般为5年。
(二)课程研究生
课程研究生不设导师制,主要讲授课程,学生通过修满指定的课程和学分获得硕士学位,一般又称为课程硕士。课程硕士的学制通常为2年,每学期需要修满4门课程,每门课程一般通过阶段性的PPT课堂讨论、课程论文、课程考试来完成。目前,课程硕士约占新南威尔士大学硕士学生总数的绝大多数。提供课程硕士学位的专业方向主要有土木工程、环境工程、地理空间工程、岩土工程与工程地质、工程管理、结构工程、交通工程、水文与资源工程、净水与污水处理工程。
课程硕士设置三个培养层次(图2)。一是研究生课程认证,主要为一些没有本科学位的大专生过渡学习阶段;二是研究生学历认证,主要针对一些专业背景或学习成绩达不到要求的本科生;
三是硕士学位认证,要求具备本专业本科学习背景,成绩达到一定的要求,且有学士学位的学生。课程认证要修满24学分和4门课程,学历认证要修满48学分和8门课程,学位认证要修满96学分和16门课程。
(三)研究型研究生
研究型研究生的学位授予主要分为哲学博士(Doctor of Philosophy)、工程硕士(Master of Engineering)与工程科学硕士(Master of Engineering Science)三类。与课程硕士不同的是,研究型研究生没有具体的课程和学分要求,是在导师的指导下从事专业内某一领域的研究工作。
哲学博士按专业主要分为土木与环境工程、测绘与空间信息系统两大类,学制一般为4年。本科生获得学士学位以后可以选择直读博士,或者工作几年再读博士,不需要有硕士学位。博士论文的长度一般不超过十万字数,要经历4年的持续研究与学习。一般要求博士生每年做一次阶段性研究报告,是对研究创新的重要评估。如果未通过,推迟四个月再申请汇报;若再次没有通过一般作退学处理。此外,博士阶段虽然没有课程学习要求,但一般来说,学生会结合研究的需要,去选修一些本科或课程硕士的课程。博士学习阶段的退学率比较高,有的专业高达50%~60%。
工程硕士与工程科学硕士学制一般是2年,主要专业有土木工程、环境工程、地理信息技术、岩土工程与工程地质、项目管理、结构工程、交通工程、净水与水文工程、水资源等。工程硕士着重培养学生的工程应用能力,要求学生在应用中提出一些独到的见解或对应用技术有所促进。工程科学硕士着重工程中的一些涉及计算与分析的研究问题,培养学生从科学的角度去思考如何促进工程技术应用的提升。一般具有本科学位的学生可以选择学习工程硕士或工程科学硕士,类似于博士。研究型硕士的退学率也很高,在学期间需要定期汇报阶段性研究进展。
(四)比较研究
通过对新南威尔士大学土木工程学科的专业设置与培养方案的分析,可以得出以下几点结论。
一是,专业设置和国内大学类似,属于“宽口径、厚基础”的大土木类型,既包括传统的土木工程(建筑工程、地下工程、桥梁工程、道路工程),又包括交通工程、工程管理、房地产等方向。与国内大学不同的是,土木工程一般与环境工程相结合,因此也包括一些与环境相关的专业或方向,比如可持续工程、水工程、测绘与地理空间工程等。此外,本科生四年的学习不再细分专业方向,真正体现了“宽口径、厚基础”的培养模式。
二是,本科生可以选择双学位培养方案,在完成本专业学士学位的课程和学分要求以外,可以再选修一些其他学院的与科学、艺术、商贸、法律、经济管理等相关的学位。从这个角度来说,本科生的专业和学位选择余地宽泛,有利于学生的均衡教育和视野拓展。此外,部分对从事科学研究感兴趣的本科生也可以直接选择攻读博士学位。
三是,课程研究生培养方案给一些不愿意从事科学研究,又想获得硕士研究生学历或学位的本科生提供了教育机会。他们可以通过修满一些课程和达到规定的学分要求,从而获得课程硕士学位,部分本科生也可以通过这个阶段进一步提升自己的专业知识水平和工作技能。
四是,研究型研究生一般没有课程和学分要求,这样有助于学生尽快进入研究状态,安心于研究兴趣。研究型硕士又分为工程硕士和工程科学硕士两种类型,有助于学生结合自身情况进行灵活选择。
五是,研究阶段没有的硬性要求,但对研究的创新性要求较高。比如针对博士的培养,每年学生都要汇报阶段性研究进展。由相关领域的学者进行评价,给出是否可以继续研究的建议。论文完成后不设置答辩环节,而是采用函评的方式由世界范围内的著名学者进行评阅,并给出是否达到授予学位要求的评价,真正体现了“宽进严出”的培养模式。
二、 课程设置
(一)本科生
土木工程专业本科生所修课程和学分如图3所示。课程主要分为基础课、专业基础课、专业课和实践四大模块。第一学年主要以基础课程为主,包括数学、物理、材料、化学、力学、各类基础设施体系、工程师基本概念、工程设计与创新等;第二学年以专业基础课和专业课为主,包括固体力学、水工程、交通与公路工程、工程计算与施工、通识教育、结构分析与建模等;第三学年以专业课为主,包括工程运营与控制、土力学、钢与混凝土结构、水力资源工程、土木工程实践、应用土工技术与工程地质、给水排水工程等;第四学年是实践环节,除了通识教育以外,主要包括与实际工程相结合的毕业论文专题,以及一些专业选修课。
以上每门课程均为6个学分,每学期一般安排4门课程,学生四年需要修满192个学分,方可获得学士学位。从课程设置来看,体现了土木工程学科宽泛的特点,在第四年的选修实践课中,学生可以灵活选择自己所感兴趣的工程方向。
(二)课程研究生
土木工程专业课程研究生的课程设置如图4所示。这些课程充分体现了工程教育宽泛的特点,既包括与土木工程设计、施工和管理相关的基本课程,又包括与经济、环境、可持续发展相关的选修课程。
允许课程研究生跨专业背景学习,如果学生来自于其他专业或者没有修完土木工程专业本科课程,一般会被建议增加选修一些相关的课程,以便增强本专业的知识背景。课程设置的类别和数量主要以培养学生具备解决与工程管理、岩土工程、结构、测绘、交通、给水排水等领域相关的高等学科知识为主。
(三) 比较研究
通过对新南威尔士大学土木工程专业本科生和课程研究生的课程设置分析,可以得出以下几点结论。
一是每门课程均设置为6个学分,每学期一般固定4门课程,学分制度和课程数量设置合理,有助于学生更好地学习和理解专业知识。国内大学土木工程专业课程的学分一般从1~4.5不等,学分设置分散,课程学时也很分散,有的课程仅仅设置为几周时间,有的课程却跨度一个学年。分散的学时和学分设置既不利于学生选修课程,也不利于学生对专业知识的充分理解和消化。
二是由于本科教育阶段设置了双学位培养模式,本科生可以自由选择自己感兴趣的学科或专业的课程。课程研究生也设置不同的学位授予类型,可以在土木工程专业范围内自由选择不同方向的课程,也可以跨不同专业或方向交叉选择课程。
三是实践环节设置是直接与实际工程相关联的,一般鼓励学生在工程单位实习期间同时完成毕业论文,增设一些实践选修课程,这些课程可能就开设在实验室或工程单位,以鼓励对不同工程感兴趣的学生自由选择学习。
四是对研究型研究生虽然没有课程和学分要求,但会要求他们根据不同的研究方向和研究方法有针对性地选择某些课程学习或直接去旁听。比如,从事数值分析的研究生可以选择一些高等工程数学课程,从事计算机编程与模拟的可以选择一些计算机程序课程。
三、结语
通过对新南威尔士大学土木工程专业的培养方案、学制、专业与课程设置等方面的教育模式进行分析和比较,提出了一些建议,为国内高校土木工程专业的建设、培养模式的改革、卓越工程师教育计划的实施提供借鉴。
(1)土木工程专业设置宽泛,培养方式灵活,真正体现了“宽口径、厚基础”的大土木培养模式。
(2)本科教育阶段设置单学位与双学位并重培养机制,学生不仅可以在本学科获得学位,还可以在不同的学科和专业间学习相关课程,取得相关的学位。
(3)课程设置体现了学科教育的宽泛特点,单门课程固定为6个学分,每学期固定4门课程,课程学时和学分紧凑集中。
(4)本科阶段的实践环节一般要求学生在工程单位完成,既包括结合实际工程案例完成的毕业论文,又包括一些与不同工程类型相关的实践选修课程的学习。
(5)研究生培养分为课程研究生(硕士)、研究型研究生(硕士和博士)两个层次。课程硕士不设导师制,不需要从事研究,主要是完成相关专业的课程学习。研究型研究生没有课程学习和学分要求,主要从事相关领域的研究工作。
(6)研究型研究生的培养充分体现了“宽进严出”的培养模式,没有硬性的要求,每年定期进行阶段性研究进展汇报,优胜劣汰,淘汰率较高。
参考文献:
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【关键词】CDIO;土力学;教学改革
1 关于“土力学”课程教学体系改革的思考
CDIO (Conceive-Design-Implement-Operate)工程教育模式以完整的项目研发为载体,系统地培养学生专业技术知识、创新思考能力、职业能力和态度、团队协作和沟通能力,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程[1]。土力学属于土木工程课程体系中的专业基础必修课,最突出特点就是实践性强,包含了理论、实验和工程应用三部分。只有将课堂、实验室、工程组成一个相互促进、相互引导的教学循环体系,才能实现理论指导实践、实践提升理论的良性循环。
目前土力学课程教学主要是通过理论学习来培养学生分析和计算方面的能力,虽然也开设了8学时的实验课程,但总体上缺乏对工程应用能力的培养。现存的主要问题有:
(1)学时少与内容多的矛盾。在培养计划总学时不变的情况下,基础课的学时有所增加,专业课的学时越来越少。然而,随着科学技术的发展,各种新理论、新技术、新方法的不断涌现,让学生了解学科前沿动态,扩大视野,是本科教育的重要任务。这就形成了教学学时的越来越少与教学内容越来越多的矛盾。
(2)教学方法单一,学生学习兴趣不浓。传统的“一言堂”、“填鸭式”的教学方式,陈旧落后的教学手段,繁多的教学内容,高难度的计算,再加上多媒体教学力度不够,使学生学习的积极性、主动性难以提高,教学效果大打折扣。
(3)教学内容与实践结合少。教学内容未能及时把学科最新发展成果和教改教研成果引入教学;工程案例较少。
(4)实践性教学环节薄弱。土力学是理论性和实践性都很强的自然科学,大部分土力学的理论是建立在实验基础上的;另外,大多数已开设的实验是对已有结论的验证性实验,缺乏启发型、综合型、设计型、探索型实验。这种重理论、轻实践的教学方式不适应土木工程专业人才培养目标的要求。
(5)学生读死书,死读书。学生的学习缺乏主动性,研究性学习、探究性学习、协作学习等现代教育理念在教学中的应用较少。
随着工程技术的发展,各种新理论、新技术、新方法的不断涌现,土力学应用的领域日益拓展,知识处于爆炸时代,让学生了解学科前沿动态,扩大视野,是本科教育的重要任务。合理地安排教学内容,采用有效的教学方法显得尤为重要。
2 改革教学内容
2.1 讲课内容少而精
教师主要通过课堂讲授、习题、实验等教学方式重点讲透基本概念、推导假设和基本原理等,如土的物理性、应力、强度、压缩性和渗透性等重点,应讲清楚它们的物理意义、用途、基本假设、应用中的注意事项等。不仅要掌握分析方法,更要掌握各种分析方法的适用条件,不需要纠缠于推导。
课堂教学过程中按照实际岩土工程和力学分析过程来进行。并按照自然逻辑将岩土力学问题和理论分解成许多细小知识和认识单元和步骤[2]。首先提出工程问题,再根据问题来建立力学理论模型、假设和相应参数,之后建立力学分析和计算模型,再回到原来实际工程问题用这些理论和计算结果来解释、分析和预测这些工程的关键问题。在提出―分析―解决问题的过程中,学生不仅可学习知识而且还可掌握分析问题的方法和获得相应的工程经验,并可在脑海中建立起整个知识的框架和分析问题的流程。
2.2 教学内容实际化
土力学讲共性,讲原理,把国内有些专业技术标准中比较典型的方法作为应用的一种例子来讲,让学生了解国内的技术发展情况和存在的问题,引导学生结合不同的工程正确地应用工程经验,理解专业技术标准(规范)之间差异的原因[3]。可结合实际情况,介绍当前人们非常关注的,属于热点和重大项目的工程案例,如深基坑开挖,地铁、高速公路路基的设计与施工,介绍其中遇到的一些重大而复杂的土力学问题以及解决这些问题的思路和方法,也可介绍近几年发生的重大工程事故及其中所涉及的一些土力学问题,工程事故能使学生感到十分震撼,有利于激起学生的社会责任感,对学好本课程乃至本专业都会起到很好的作用。
在教学中融合注册岩土工程师、注册结构工程师等考证的内容,使学生更加明确专业学习的重点和方向,提高学习积极性;以基本理论为基础,结合实际工程问题,学习结构设计方法,理解国家规范、规程,培养分析问题的能力。
2.3 教学内容新颖化
在教学内容中应及时反映本专业的最新技术和成果,介绍当前学术前沿发展动态:授课过程中教师将本学科相关的学术发展动态告诉学生,并提出当前存在的问题,提出自己的思路或可供选择的方案,由学生按自己的思路进行细化设计,这样既提高了学生学习的兴趣,同时也培养了他们独立思考的能力以及创新精神。同时在整个教学过程中,通过安排专家讲座、专题讲座或阅读相应最新前沿专业书籍等方式,加强学生对专业专业领域中比较成熟的新技术、新材料、新工艺最新发展的了解,使学生开阔视野,拓宽知识面,激发学生的创造性。
2.4 教学内容综合化
要在传授知识的基础上注重全面素质与综合能力的培养,加强学生获取知识、分析问题、解决问题的能力,以及加强综合性工程设计的教学和训练。另外应体现学科交叉和融合,加强包括人文、社会、管理科学在内的基本职业道德素质的培养。
3 改革教学方法
由于土体自身的特性,学习土力学形象思维比逻辑思维更重要。要根据土力学的学科特点,不断改进土力学的教学方法和研究方法,才能不断提高教学水平,正确把握土力学的学科发展态势。
3.1 开展研究型教学
增加大量的自学知识、讨论课程,学生就某一个主题搜集资料、发言讨论,同学和老师进行点评。这些讨论题有些是关键知识点,有些是综合性的知识,能达到扩展学生的知识面、调动学生的积极性、培养学生独立思考问题和激发学生的创作激情的目的。广泛开展课堂内外的讨论,强化理解基本概念,在课堂上进行有关土力学热点问题的讨论。例如关于土压力水土合算与分算的讨论、关于地下室浮力计算的讨论、关于渗透力的讨论等,加深学生对基本概念的理解,培养独立思考和对实际工程问题的分析能力,拓宽同学们的思路。
3.2 工程讲座和案例分析
大量收集工程图片资料,选配恰当的实例、算例或喻例,选择事故或失败工程实例进行分析。如对照挡墙或基坑工程实例阐述渗流现象与渗流理论、土压力和整体稳定;对照建筑物倾斜、开裂,阐述土体压缩与固结理论,分析有效应力原理;对照坝坡失稳、建筑物倒塌阐述土的抗剪强度理论、参数测定与应用,地基承载力等。通过工程讲座和案例分析,有助于激发学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性并提高教学效率,加强土工问题分析和判断能力的训练,进一步提高学生识别、分析和解决某一具体问题的能力。
3.3 开设第二课堂
通过开展学术与工程报告讲座,邀请工程勘察与设计单位的高级工程师、研究院所研究员、高校教授及在校教师,开展学术与工程报告讲座,成为学生加深原理与概念理解、获取新知识点、增强学术交流、了解我国重大岩土工程建设中存在问题及解决方法、了解学科前沿的窗口。要求学生阅读一定量的文献资料,并开展定期的读书交流活动,促进学生自主思考提出问题、解答问题,培养自主学习能力并互相学习、取长补短,激发学生潜能。
3.4 改进课外作业模式
目前的课外作业以复习、巩固书本知识为主,有些学生仅限于完成书上的习题及思考题,很难达到举一反三的效果。因此,将课外作业分为基本型(以复习书本知识为主)、综合设计型、工程实践型、创新研究型四类,并可由学生项目小组来集体讨论解题,成绩评定原则是以知识运用的“合理性”为主,即学生应能拿出理由说明其设计的合理性,并有适当的分析与思辨,以学生的实际表现和工作成果为依据,其中项目执行成果(研发报告及其展示)占40 %,研发过程占60 %(包括文献阅读、动手能力、团队合作能力、解决问题能力、设计与工艺的合理性及创新性)。
4 结束语
以先进的CDIO工程教育理念为指导,对土力学课程进行了一整套的教学改革,使学生能深刻地理解和掌握土力学基本原理,取得了良好的教学效果,达了现代工程教育改革的目标。今后我们还需要不断努力,逐步完善土力学课程教学改革的每一个环节,培养适合社会发展需要,具有实践创新能力的工程建设人才。
【参考文献】
[1]CDIO教育改革工作办公室.CDIO简介[EB/OL].汕头:汕头大学工学院[2009-10-15] .http:///index.asp.