工程地质学论文大全11篇

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二、当前土木工程地质教学存在的问题

通过以上详细的调查和对比分析，目前土木工程地质教学仍存在以下问题：

1、土木工程地质教材的使用各自为政。目前各个高校使用的教材基本上是各自高校的老师根据自己的讲义编排而成，缺乏一个统一的标准，因而导致经典精品教材较少。单从教材的题目上足可看出目前教材缺乏统一性和协调性。例如中南大学所用的教材为《土木工程地质概论》，浙江大学的教材题名为《土力学与工程地质》，石家庄铁道大学所用教材题名为《工程地质学基础》等。

2、在教学内容上与其它课程交叉重复，无法突出本门课程的特色。工程地质是一门基础课程，是岩土工程、隧道工程等课程学习的基础，因此，由于与其它学科老师交流不够充分，往往存在重复讲授的情况。比如，以有效应力这个概念为例，在工程地质、土力学、基础工程等课程都涉及到，由于这个概念的重要性，各科老师为了追求各门学科的系统性和完整性，都会着重讲解这个概念，虽然在一定程度可以加深学生对这个知识点的理解，但是从侧面也可说明知识的重复交叉导致学业内容的累赘。

3、课时安排过少。目前各所高校对土木工程地质这门课的重视程度，课堂课设课时大多是32~48个学时，因此，老师在安排教学进度时显得极为紧张而紧凑。从实际教学安排来看，基本上讲解完三大岩石、地下水、地质构造基本概念后，没有足够的时间深入来探讨地质条件对工程的影响，往往后面工程应用的章节皆为学生自学。

4、知识学习与工程案例结合程度不够。由于部分老师本身参与的工程项目不多，同时又由于课时的不够，这两部分原因导致学习的主要内容集中在枯燥的理论知识部分，学生容易产生枯燥情绪。

三、土木工程地质教学改革措施

为了很好地解决当前土木工程地质教学中存在的问题，让学生从这门课程中更多地学习到有助于工程实践的知识，必须有针对性对当前教学实践中存在的问题进行改革，具体改革措施如下所述：

1、建立和完善土木工地质程精品课程精品课程建设既是压力，又是动力。通过精品课程建设，可以找出当前教学中存在的薄弱环节，精简重复的教学内容，突出本门课程的特色，使土木工程地质这门课的教学目标和任务更加明确。精品课程建设首先就是教材建设，因此，有必要根据新时期土木工程培养目标，并结合当前土木工程建设中出现的新问题、新方法、新技术，编写一本深入浅出的教材，教材中不仅包含传统的知识要点和概念，还应包含当前新的地质知识观点、新的地质勘查手段等，同时还应包含工程实例，让学生尽可能地更深入地建立起工程地质与工程项目的联系。精品课程建设中重要的一条就是教师队伍的建设，因此，有必要加大对教师队伍的培养力度，引进和培养一批有新视野、新知识的老师，以此给课堂注入新的气象。

2、注重教学手段和教学方法的革新注意授课的科学性与艺术性，在教学过程中，善于发挥学生的主导地位，采用“讨论试”、“启发式”教学模式。同时，要注重课前的准备，精心备好每一节课，善于总结归纳每节课的重点，以“主线法”讲授课程知识。

3、增强对工程地质教学的重视对工程地质教学的重视首先就体现在教学和学习的时间上。尽量安排更多的课时，让老师有足够充分的时间去讲解基础概念和工程实例。同时，老师也可以通过其它方式来增加学生们的学习时间，比如规定某个主题，要求学生自主独立进行文献调研，完成该主题相关文献的归纳总结，并加大平时学习报告在总成绩中的比例。另外，强化考试试题库建设，完善考试规范和制度，强化对学生进行专业知识训练。最后，要重视工程地质实习在教学中的作用，因为该门课程的实践性很强，需要从大自然中去认识和掌握工程地质现象，使学生巩固在书本上学到的知识，有感性认识上升到理性认识，同时在野外地质实习过程中，亦可锻炼学生们的体魄和吃苦耐劳的能力。

4、紧密联系工程实践学习的目的最终是为解决实际工程的问题，在教学的过程中融入工程实例有助于学生在正式进入工作岗位之前对其有初步的认识和了解，因此，工程实例教学是一个非常重要的手段。比如，老师可以把自身主持或参与的工程项目作为案例，结合书本知识讲解如何解决工程问题，分享在解决工程问题过程中的心得体会，这样寓教于乐的方式既能激发学生的学习兴趣，又能让他们积累相应的工程经验知识。

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中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）05-0106-02

改革开放三十多年来，各行各业大兴土木，城市建设日新月异。要保证项目建设安全，需要对建设场地进行工程地质条件勘察，才能进入设计、施工、建设阶段。纵观世界各国的建筑工程事故，以地基基础事故为主。地基基础是建筑物的地下隐蔽工程，费用约占总造价的20%～25%，一旦出现事故不易觉察，修补处理较为困难，所需费用较高。实践证明，地基基础问题在相当程度上与工程地质问题相关，是涉及人的生命和财产安全的大问题。而土木工程专业的毕业生大多从事工程设计、施工、监理等工作，也有人进入相关领域从事工程地质勘察设计、规划和管理工作。可见，具有良好的工程地质知识对他们以后所从事的工作意义重大。

工程地质学课程的特点

工程地质学是研究人类的工程活动与地质环境相互关系的学科。它的任务是为各类工程建筑的规划、设计、施工提供地质依据，以便从地质条件上保证工程建筑的安全可靠、经济合理、使用方便、运行顺利。为大型项目工程建设提供可行性研究报告，对拟建工程场地进行工程地质条件评价，为地基基础设计提供合理建议，对于场地存在的地质问题在深入分析的基础上提出处理措施，为地基加固工程的设计和施工提供依据。同时，还要研究评价由于工程兴建引起的环境地质问题，以及可能诱发的地质灾害对工程建筑本身及周围环境的影响、如何及时消除安全隐患等问题。

对于土木工程专业而言，工程地质学是一门专业基础课程，主要培养学生阅读地质资料、查明和分析工程地质条件、解决工程地质问题的能力，工程技术人员必须能够看懂地质资料，必须清楚建设范围内的地质条件，了解可能出现的地质问题及应该采取的防治措施。只有这样，才能进行正确的设计和施工，才能有效保证建筑物的安全和稳定。为后续的土力学、基础工程等专业课程的学习奠定基础，为以后所从事的工程建设工作提供相关专业知识。课程特点表现为：（1）教学内容多，涉及多个学科。仅就土木工程专业而言，工程地质学讲授的主要内容包括矿物与岩石、地质作用和地质年代，地质构造，岩、土体的工程地质性质，地下水，地貌及第四纪松散堆积物，不良地质条件下的工程地质问题，岩体工程稳定性问题，岩土的工程地质分级分类，工程地质勘察等。该课程涉及矿物学、岩石学、构造地质学、土质学、土力学、岩石力学、动力工程地质学、区域工程地质学、工程地质勘察、地基处理等相关内容。（2）概念多，实践性强。工程地质学涉及许多名词概念及专业术语，许多理论知识比较抽象，直接理解往往有一些困难，需要通过实验、实习、实训的途径加以解决，表现出较强的实践性。（3）学时不多。一般土木工程专业只有30~40个课时。由于教学内容丰富、教学难度大，要上好这门课具有挑战性。

土木工程专业工程地质学教学现状

重视不够 工程地质学作为土木工程专业的基础性学科，学生还没有感觉到它的重要性，以为不是主要专业课程，在专业中的作用不大，导致学生不具备工程地质方面的专业技能和专业素质，对以后所从事的工作造成不良影响。

部分内容比较枯燥 初次接触本课程的学生感觉比较陌生，由于工程地质基础知识理论性较强，概念多，与工程实际联系较少，学生会感觉乏味，学习兴趣降低。

野外地质实习基地缺乏 工程地质学实践教学包括室内实验和野外实践实训教学。室内实验涉及土工方面的实验及各类矿物、岩石标本实验室、地质构造模型室等，大部分高校都有。一般地质类的工科高校都有野外固定的地质实习基地，而对于大部分土木工程专业的高校来说，野外实习基地相对比较匮乏。由于实践教学条件不足，使大部分土木工程专业的学生在短时间内具有地质学方面的感性知识往往是很困难的。

综合利用多种教学

方法和手段提高教学质量

随着社会的发展和科学技术的不断进步，多媒体、网络技术已成为人们日常学习、生活、工作交流的工具之一。传统的授课方式也在逐渐发生改变，充分利用各种教学资源，采取多种教学方法和手段提高学习兴趣和教学质量成为关键。笔者通过多年教学实践总结出以下几点。

结合专业需要优化教学内容、精选整编教材 首先，应结合土木工程专业方向和专业需要，以及土木工程专业的学生以前从未接触或很少接触过工程地质的有关知识的特点，通过本课程的学习，使学生能读懂地质资料，能够利用地质资料完成工程项目的设计、施工、监理等工作。教学内容不仅应包括工程地质的基本理论知识，同时要重点突出实践性教学环节， 要在知识覆盖面、深度、广度上下工夫，不断完善工程地质学的教学内容，保证学生在工程地质学方面的专业素质，构建优良的教学体系结构。任课教师可以根据教学内容设计优选教材。教材是教学的基础，是教育思想、教学观念、教学内容、教学方法与手段的载体，是人才培养的依据，只有使用高质量的教材才能培养出高素质的人才。由于工程地质学教材很多，且各有特点，从中选出适合土木工程专业的理想教材至关重要。一本好的工程地质学教材，不仅要涵盖工程地质领域的基础知识，还要通俗易懂、重点突出，将整个工程地质领域众多基本理论和方法浓缩成系统性和专业性兼顾的知识体系。由于土木工程专业教学计划的限制，适合自身专业特色的工程地质学教材不多，因此，授课内容不能仅仅局限于教材。优化教学的方法是在查阅大量参考文献基础上，对教材内容进行重新组织、加工精练、补充提高，及时汲取最新的研究成果和工程实例，加入工程地质勘察新技术、新规范，积极整合优秀教改成果，做到理论知识恰如其分地与具体工程实际紧密结合，使学生不出课堂就能够把主要知识点与实际工程无缝对接，在有限的时间内获取尽可能多的知识。坚持以提高学生整体素质为基础，以培养学生综合能力，特别是创新能力和实践能力为主线，对教学内容进行整合。

合理运用现代多媒体、网络技术提高教学效果 应用多媒体技术可以大大提高学生的学习兴趣与效率，增加信息量。比如，在讲“矿物与岩石”这一章节时，若仅采用传统板书教学，很难讲清楚，而且学生也难以理解、想象出各种矿物与岩石的特征，而利用多媒体将常见的矿物和岩石的真实图片放在大屏幕上讲解后，再进行室内实习，学生很容易就能识别出常见矿物与岩石标本。同理，把地质图的阅读、地质灾害的形成、预防与处理、地形地貌、地质构造、常见工程事故及处理措施、工程地质现场勘察技术等内容采用图片、声音、动画、文字、录像的形式展现出来，可使学生有身临其境的感觉。可见多媒体教学不仅可以扩大课堂教学的信息量，而且还能增强教学的直观性、主动性，提高教学质量。应构建课程教学网站，将教学内容、教学大纲、教学方法、教学课件、录像、实纲、作业练习、在线测试、交流、答疑等挂在校园网上供学生随时查阅，为学生提供一个交互、开放式的理论与实践结合的教学环境。同时，也为学生自主学习提供良好的教学平台，弥补课堂教学课时少的缺点。

将理论教学与案例教学相结合 单纯理论教学不能充分调动学生学习的积极性，因为听课时间稍长，学生就容易疲惫，导致精神不集中。只有理论与案例教学结合，才能调动学生思维能动性，使学生在不知不觉中由传统教学中的被动接受知识变为积极运用知识，有效提高学生的理论水平和实践能力。将理论知识实践化，其捷径是采用工程实例分析，即案例教学。在教学中有针对性地运用适宜的工程实例资料，通过学生的独立思考与集体协作，对具体实例进行分析、研究和讨论。案例教学具有参与性、启发性和时效性的特点。如对于常见的地震等地质灾害，先采用多媒体课件讲授地震等地质灾害的成因、发生、发展以及结果和危害等，再通过如“5.12汶川地震”等地质灾害进行案例教学，学生会对授课内容产生强烈的共鸣，并在短时间内铭记于心。

创建完善的教学实习基地，加强实践性教学环节 工程地质学是一门实践性比较强的课程，实践性教学环节是该课程的重要组成部分，良好的实习条件是教学质量的重要保证。实践教学的基本任务就是让学生亲自接触各种真实的地质现象及工程地质问题，并利用已学到的理论知识来考察、辨析它们，进而加深对课堂教学内容的理解。可根据实纲要求，安排校内实验与野外实习。校内实验主要包括实验室矿物与岩石标本观察和地质图的阅读等，是为了培养学生对常见矿物和岩石的识别能力，训练学生地质图的读图能力。实验内容为：观察标本、鉴别区分常见的造岩矿物与常见三大类岩石（岩浆岩、沉积岩和变质岩）；通过阅读地质图，要求学生讲述图上所表示的地形、地貌、地质构造、地层岩性及其产状、接触关系等。每次实验前根据实纲要求，教师制定实习任务，让学生做预习，设计实验方案。实习时以教师现场指导、教学示范、学生自主探究方式进行。比如，对矿物、岩石的鉴定及描述等方面，通过实物介绍、实习操作示范等，使学生在短时间掌握要领，顺利完成实习任务。野外实习也是必不可少的教学环节。野外实习的内容主要是进行各种地质构造的野外观察、地质绘图、工程地质勘察，地质资料的现场记录整理等。教师在野外现场对实习内容要点反复讲解，示范操作要领、步骤；要求学生必须做到勤思考、勤动手、勤问、勤记录，即勤于动手考察地质现象、勤于思考产生这种地质现象的内外因素、勤于对某些问题进行较深入探索和研究。通过野外实践环节锻炼学生对自然地质现象的观察识别、动手能力、分析问题和解决问题的能力以及对原始数据资料的收集和编录的能力，能够让学生懂得野外地质工作的基本方法，在加深理解的基础上学会分析土木工程与地质的密切关系，熟悉土木工程建设中常见的地质问题及处理方法，及时消化和巩固所学的基本理论知识。此外，走出校门进行野外地质实习，还可以培养土木工程专业学生吃苦耐劳、遵守纪律、团结协作等优良品质，有利于增强学生体魄和意志力。

改变现有成绩考核办法 工程地质成绩分为两个部分，即理论教学与实习、实训成绩。理论教学成绩考核应多方面考核评定学生成绩。其中，考试成绩占60%（理论知识的考核应结合工程地质学课本，以闭卷的形式考核基本知识、基本理论，要求学生在规定的时间内完成）；平时成绩占40%，其中，课堂教学成绩考核占平时成绩的15%（主要考查上课表现）；课后作业及论文等占平时成绩的25%。这种考核方式注重学习过程的考核，可避免学生考前突击记忆，考完后很快忘记的弊端，提高学习效果。在实习成绩考核中，实习纪律占20%（考察学生实习是否缺席、迟到、早退等），集中实习占60%（其中原始记录及实习表现占20%，实习报告占40%），同学之间相互考评成绩占20%。这种考核方式有利于对实习全过程进行考评，促进学生的学习积极性。

多年来的教学实践证明，在教学过程中不断完善教学内容，改进教学方法与手段，充分利用现代科技成果服务于教学，针对专业需要进行课程教学设计，坚持理论联系实际，加强实践性教学环节，改革考核办法有利于增强学生学习的兴趣，有利于培养学生的动手能力和工程地质方面，专业素质，为土木工程专业学生从事工程建设工作奠定良好的基础。

参考文献：

[1]孙家齐，陈新民.工程地质[M].武汉：武汉理工大学出版社，2007.

[2]白明洲，王勐，刘莹，巩慧.工程地质课程教学改革[J].高等建筑教育，2006，（2）.

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[中图分类号] G643 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634(2012)01-0036-03

硕士研究生的课程教学阶段是从本科时期的知识学习阶段向研究生后期课题研究阶段过渡的重要时期，是研究生培养过程中的一个基础环节。这就决定了研究生课程教学不应仅仅只是本科式的知识传授的延续，而应是知识传授与科研能力培养并重。从根本上说，是一种建立在科学研究基础上的教学。然而当前的研究生课程教育中存在着一些共性的问题及误区[1]，严重影响研究生的教育质量。要解决这些问题，必须改变传统的教育思想和教学模式，注重加强研究生创新能力的培养，积极开展教学方法改革，探索研究生教学的新方法[2]。本文依托研究生课程“软土环境工程地质学”的教学实践，分别从教学观念、教学内容、教学方法以及考核方式等方面对以往的研究生课程教学模式进行了反思，并对其改革进行了探索及实践。

1 课程教学中存在的问题

1.1 教学内容滞后

以往的教学过程中，对于部分硕士研究生的教学内容比较陈旧，课程教学内容的更新速度严重滞后于学科前沿知识发展的速度。在数字化、信息化高度发展的今天，过去使用的仅仅由经典理论与十多年前的工程实例相结合的教学内容已明显跟不上时代的发展，不能满足研究生对于知识前沿性和创新性的要求，不能满足研究生的对于培养分析问题与解决问题能力的要求。

1.2 教学方法单一

以往，硕士生的课堂教学很大程度上依然停留在本科阶段那种“教师讲，学生听”的知识传授式的教学模式上。这种模式以教材、课堂和教师为中心，教师大多采用以讲授为主的教学方式，而且讲授中又侧重于单方面的灌输。教师比较习惯于通过灌输把现成的知识和结论直接塞给学生，以教师对教学内容的理解过程代替学生的学习过程，致使学生被动的听讲，参与较少。继续使用这种本科化的教学模式不利于研究生科研能力的培养。

2 基于硕士研究生科研能力培养的课程教 学改革

为了在课程教学的过程中同时兼顾硕士研究生科研能力的培养，笔者依托长期开设的地质工程硕士研究生课程“软土环境工程地质学”，对以往的研究生课程教学模式进行了反思，并对其改革进行了一系列探索。

2.1 教学观念的改革

从研究生教育的目的来看，研究生阶段的课程内容更多的不是人类已有或已确定的知识，而是带有研究性、不确定性的课题和一些尚有争议的问题，需要经过研究性、探索性的教学，师生共同对所涉及的问题进行探讨。所以，教材绝不是教学的终极目的，只是提供给师生选择使用的材料之一。

研究生在读期间，既有课程学习，也要做学位论文。由于学位论文研究周期较长，通过学位论文研究这样一个完整的科研过程之后，研究生的科研能力无论强弱，都已成为既成的事实，不会再有时间培养。因此要真正提高研究生的科研能力，有必要将科研能力的培养渗透到课程学习全过程中[3]。在近几年教学过程中，笔者摒弃以往课程学习重知识传授的传统观念，将研究生课堂学习与科研能力的培养相融合。采用以学生为主体，教师为引导的模式，启发学生的思维，使其在独立思考的基础上进行探索研究，从而逐渐掌握科学的认知方法，建立科学的认知结构。

2.2 教学内容的改革

传统的以教材为核心的教学内容已不能适应研究生教学的要求，这是毋庸置疑的。然而，单纯的以学科前沿研究组织教学内容又容易使知识缺乏系统性。为解决这一矛盾，兼顾基础理论和前沿研究，笔者在教学内容的组织上，采用系统的理论框架和前沿的专题导向相结合的方式[4]，兼顾了教学内容的深度与广度。

理论框架仍是以教材为基础。笔者以长期从事环境工程地质科学研究和教学的经验为基础，结合近些年来最新的科研进展与工程教学实例，于2007年出版了全新的《软土环境工程地质学》一书，既保留环境工程地质学科的框架脉络和基础理论，又结合了最新的工程实例。这样，就实现了基础理论部分以求“实”为目标的稳定性原则和以求“深”为目标的专业性原则。

专题导向是以若干专题为主线。在整个课程教学过程中，着重介绍环境工程地质领域内的热点、难点、重点以及尚存争议的问题和研究发展的新动向；在专题的选择上，以软土地区问题为主，但是又不仅仅局限于软土地区，而是立足上海，放眼全国，对涉及环境工程地质的各类热点问题均进行介绍。一方面，重点选择软土地区环境工程地质研究的最新进展，如国家自然科学基金项目“地铁振动对隧道周围软粘土微结构影响及动力特性研究”、国土资源部与上海市政府联合资助课题“软土地区密集建筑群工程环境效应与地面沉降机理研究”等；另一方面，兼顾其他地区环境工程地质问题的热点，如“灾害链机理与城市防灾综合研究”、973项目“喀斯特地区水土流失过程的动力耦合机理研究”等。实现了专题部分以求“新”为目标的前沿性原则和以求“宽”为目标的拓展性原则。

这样，仍然采用环境工程地质的基本理论框架组织教学内容，但是在每一章节的基础理论后面又补充上与之相应的专题部分。这样做的好处是：一方面可以通过梳理系统的理论框架，引导不同基础、不同水平的研究生自主修补基础知识的缺陷；另一方面，通过专题导向突出重点教学内容，向学生介绍专业领域内最新的研究动态和热点难点。

2.3 教学方法的改革

为了改变传统的教师单向知识传授式教学，很多教师采用了把课程教学安排给学生来讲的方式，但是如此一来又常常矫枉过正，引出了另一个问题，即教师本人投入到课程教学上的精力有限，对学生疏于引导、点拨、释疑和把关。显然，无论是教师单向传授还是让学生来讲课，两种模式都难以保证教学质量，也都不利于学生科研能力的培养。

为了能够既充分发挥学生的主观能动性，让学生参与到教学之中，又不失教师的指导监督作用，笔者设计了授课与研讨相结合的教学方式，使研究生在掌握基本理论的基础上，变被动接受知识为主动学习和灵活运用知识，既强调了经典理论的知识继承，又兼顾了知识的获取方法和创新。

1）授课阶段。在授课阶段，结合教材和专题内容，首先向学生明确软土环境工程地质学的课程目标和基本内容，给出课程的基本系统结构。借助教材，向学生深入介绍一些基本概念与理论。在此基础上，结合专题讲座，介绍环境工程地质领域的最新动态和研究方向。

以精讲多思为原则。教师在授课过程中主要起引导作用，强调基本原理和分析过程的介绍，淡化结论的获得，引导学生通过独立的思考与分析得出自己的结论，化教师的教法为学生的学法。鼓励学生提出自己不同的看法与见解，鼓励课堂讨论[5]。

古人云，“授人以鱼不如授人以渔”，在授课过程中，不仅重视知识的传授，更是坚持把研究方法的学习和训练放在首要位置。对于每一个科研专题，均从如何提出问题、查阅文献、收集整理资料、合理借鉴和引用、分析数据、得出结论等一整套研究方法着手，向研究生介绍研究的一般程序、基本原则和基本方法。

2）研讨阶段。随着授课阶段的进行，学生逐渐掌握课程的基本理论之后，教师结合教学内容提出研讨主题，如“基坑施工中流沙和管涌的环境工程地质问题与防治”、“建筑场地中地下水对钢筋及混凝土的侵蚀性评价”、“土的应力历史和应力路径对地下工程环境的影响”、“盾构施工引起的环境工程地质问题”、“井点降水引起的环境工程地质问题”等，每个学生根据自身兴趣以及对知识的理解掌握情况，自主选题进行研究。选题与授课阶段同时进行，以便尽早查阅资料，撰写读书报告。待授课阶段结束后，由学生当堂演讲，陈述自己针对所选主题的研究情况，并组织师生共同讨论。整个研讨阶段分为以下几个步骤：

第一，教师宣布研讨主题，概要介绍主题涉及的基本问题，学生自主选题。教师不做任何学术方面的评价与指导，以免影响学生独立思考与判断。

第二，针对所选主题，学生课下自主查阅资料进行研究，撰写读书报告，并利用多媒体制作自己研究成果的陈述报告。教师要求学生提出问题，带着问题进行研究。

第三，为保证学生的研究质量，在正式陈述之前，教师组织学生进行分批试讲，对于学生的成果予以把关，纠正明显的概念及原理性错误，提出修改建议。学生根据试讲情况对成果进行适当修改。

第四，学生正式当堂陈述研究成果。该部分是对研究生的学术水平以及演讲作风、礼仪、形象、多媒体制作水平、现场驾驭能力等总体水平的检阅。要求研究生衣着整洁、举止得体、语言流利。在陈述过程中，要求研究生向其他同学提出问题，引导其他学生的思考，促进学生之间的交流。

第五，组织师生讨论。针对报告内容，研讨的参与者，包括教师与学生均可向报告人提问，并对报告的命题提出自己不同的观点，指出报告中的错误，要求报告人对某些内容进行解释。

第六，教师总结点评。对于主题中报告人考虑不周或未涉及到的知识点进行补充说明，但是对于课堂中出现的有关学术问题的争论不做是非性的绝对性评价，只是提供自己的看法和建议。

研讨结束后，要求报告人根据报告过程中教师和同学们所提意见，将自己的报告作认真修改，并严格按照学术论文的格式整理上交。

这种教学方式可达到以下目的：第一，以学生自主性、研究型学习为主，充分调动了学生的主观能动性，也促进了学生对于一整套学术研究方法的掌握；第二，教师严格把关，保证了学生自主研究性学习的质量与效果；第三，鼓励学生提问并带着问题进行研究，有利于培养学生独立思考、分析问题解决问题的能力；第四，通过以学生为主的师生共同讨论，加强了教师与学生，学生与学生之间的交流，培养学生的学术交流能力；第五，要求学生做课堂陈述并按学术论文的规范和要求整理研究成果，培养了学生的清楚阐明自己学术观点的口头和书面表达能力。

2.4 考核方式改革

有关课程长期以来采用的都是单一的考核方式，即最终成绩仅由最后的书面考试成绩决定。这种重视结果而忽视过程的评价体系，不利于学生创新能力的培养，反而造成“高分低能”。因此，除了传统的考勤、作业以及书面考试成绩三大部分之外，笔者在硕士研究生成绩考核中还将学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力引入总分。对学生自主研究所得的学术报告和学术论文水平作适当的评价，特别是对于在作学术报告时能够提出有创新性启发性问题的同学和能够针对别人在报告过程中的问题提出自己不同观点的同学予以加分，作为对创新性思维的鼓励。

另外，为了防止学生依靠死记硬背和考前突击来应付考试，从而真正地考查学生对于知识的本质性的掌握情况，期末书面考试也一改以往的教师讲什么，考试就考什么的闭卷考试出题套路，而是采用开卷考试的模式。考试题目不限于某一章某一节，而是需要学生运用所学的全部知识全面的分析回答；个别题目也不设置标准的答案，而是要求学生给出自己的看法和见解，凡是言之有物、言之有理即可。

3 结束语

在近几年的硕士研究生的教学中，通过硕士研究生的软土环境工程地质学课程改革与建设，笔者摒弃以往课程学习重知识传授的传统观念，采用了将硕士研究生课堂学习与科研能力的培养相融合的教学理念。通过几年的教学实践，硕士研究生的科研能力得到进一步的加强，如地质工程专业唐益群教授的硕士研究生近几年共有10余人在核心期刊上各自发表1~2篇EI检索论文，有的发表了国外会议论文，并有10余人获得学校各类奖学金， 4人被评为同济大学优秀学生， 4人被评为上海市优秀毕业生。由此可见，按照这种理念培养的硕士研究生动手能力、分析问题与解决问题的能力得到很大提高，这些学生工作后能很快地适应工作环境。

通过这几年的实践，笔者感到：软土环境工程地质学课程改革与建设是成功的。在研究生教学过程中采用这样一种教学模式与教学方法，尽管教师要花费较多的时间，但实践后的效果明显，值得坚持与推广。

参考文献

[1]王忠伟,陈鹤梅.论研究生培养中的课程创新[J].学位与研究生教育,2006,(9):14 - 17.

[2]刘国福,李慧,张,等.研究生课程研讨式教学初探[J].高等教育研究学报,2009,(3):37-38.

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(1)利用多媒体教学。随着科技的发展，课堂教学的方法不再是单调的叙述，多媒体也成为课堂教学的一个重要组成部分。特别是工程地质课堂教学中，适当穿插多媒体方式讲授，能起到立竿见影的效果。比如在讲授地形地貌、不良地质作用以及由于岩土问题引起的工程事故及常见的处理措施、实验过程等内容时，仅靠讲述的方法，无法提高学生的学习兴趣和主动性。因此把这些章节相应的内容制成多媒体教学软件，通过图像、声音、动画、文字、录像的形式展现出来，这样不仅能扩大课堂教学的信息量，而且还增强了教学直观性，激发学生兴趣和学习的主动性，能起到加深学生印象及提高教学质量的效果。

(2)改变传统教学模式。教师与学生之间既是师生关系，又是平等的同志或朋友关系。教师应充分利用有限的学时数，注意突出重点、讲授难点，改变传统的“注入式”教学为“互动式”与“启发式”教学。对课程的重点内容、难点问题在课堂上采用问题设置、讨论及布置课后专项小论文等多种方式进行。比如讲到《特殊土》这一章节，由于内容枯燥、单调，单是课堂讲述效果不佳，可以通过设置问题，学生找到特殊土施工的工程实例及处理方式，利用图书馆、网络等多种手段对提出的问题积极思考，并学会分析问题和解决问题。对不良工程地质问题的处理及地质灾害的预防等方面的问题可以通过不同的工程实例进行课堂讨论，学生提高了分析问题和解决问题的能力，教师也可从学生身上学到一些独特的思路或方法，真正做到教学相长。通过课堂讨论及设置问题的方法可以激发起学生的求知欲望和参与兴趣，激励或启发学生运用已学知识，结合所讲授内容，联系起来思考问题，提出问题，进行广泛讨论。

(3)注重教学中的反馈信息。教学过程是一个控制过程，是一个由教师、学生和知识信息3个要素构成的教学控制系统。教学过程中的反馈信息包括正反馈与负反馈，它们是教学效果比较真实的反映。对正反馈信息，我们继续努力保持；对负反馈要采取正确态度对待，及时认真地分析负反馈产生的原因，并采取有效的教学办法改进，使教学活动沿着良性循环的方向发展。

完善室内实验环节

工程地质室内实习是工程地质学的一个重要组成部分，包括主要造岩矿物及三大岩类的肉眼鉴别及工程地质识图。对于主要造岩矿物及三大岩类的肉眼鉴别，通过室内标本进行，并辅以课堂多媒体图片讲解。实验室对学生进行分组，每组人数一般为5人，让学生在实习指导书的指导下独立完成各项实验内容，授课教师及实验教师应跟踪指导。实验过程中小组之间进行相互考核，教师现场提问，并根据实验效果及实习报告的完成情况，给出成绩，实验成绩一般占总成绩的20%。对于工程地质识图内容，主要由3个步骤完成教学：(1)课堂理论讲授；(2)进行实际工程地质图分析；(3)布置工程地质识图作业。通过这3个步骤，学生识别地质图的能力有了较大的提高。

加强及规范野外实习教学

工程地质学的一些地质术语比较抽象，直接理解起来有一些困难，需要建立感性认识，这就需要通过野外实习来实现。通过野外实习可以验证、巩固和进一步加深已讲授的理论知识，使学生懂得野外地质工作的基本方法，熟悉工程地质问题及其处理方法，激发和培养学生的创造能力。为了不使野外实习流于形式，我们应从以下几个方面加强野外实习，提高野外实习效果。

1建立多个固定野外实习基地

联系和建立多个野外固定的地质实习基地，改善实践教学条件，是野外实习得以成功的前提条件。没有固定的实习基地，实习带队教师对实习地区的工程地质条件不甚清楚，无法保证实习的质量。洛阳地处豫西丘陵地带，黛眉山、伏牛山地质公园为工程地质实习提供了良好的条件，为保证实习顺利完成，我们与3个有实习条件的单位建立了实习基地。

2做好实习准备

为了保证野外实习效果，必须精心做好实习路线的选择。本着节省开支，充分利用本市资源的原则，我们的工程地质实习就在洛阳市的龙门和郊县的黛眉山及伏牛山地质公园进行。在工程地质野外实习中要用到某些仪器设备，因此在实习前还要准备好实习中需要用到的地质罗盘、大镜、地质锤及照相机等相关设备。此外，还要做好实习动员，为期一周的工程地质实习虽然很短，但工程地质实习本身所具有的危险性，要求我们不能放松实习动员，而要做好实习动员工作，让学生明确地质实习的目的、要求和实习纪律。特别是要强调野外实习的开放性、危险性及分散性，以免给管理造成不便。在实习动员中带队实习教师要认真讲解野外可能出现的安全问题及预防措施并签订必要的安全合同。在实习进行前一周，实习带队教师还要编写实习计划书及实习任务书并发放给学生，让学生对实习内容有所了解并在实习前复习相关理论知识。

3加强实习内容，聘请有经验的工程师现场讲解

工程地质是一门实践性很强的课程，通过课堂学习，学生只能学到理论性的知识，但对地质现象还没有一个感性认识，理解它需要到野外，验证它更需要到野外，可以说，地质学家的实验室在野外。要做好野外实习这个环节，除了建立固定实习基地与做好实习准备外，我们更应该丰富实习的内容。所选路线地质内容要比较丰富，如野外识别岩石，我们所选择的是栾川老君山，在通往老君山的道路上可以看到两侧的沉积岩，在老君山景区内可以看到变质的千枚岩、岩浆岩中花岗斑岩、花岗岩及岩浆岩的侵入关系，同时可以看到附近的岩溶现象。

另外，在实习过程中，为避免学生成群呈无序状态，要适当增加实习带队教师，保证大部分学生能听清教师讲解的内容。特别是为了让学生系统了解实习地区的地质史及工程地质问题，近几年的工程地质野外实习中，聘请有工程勘察经验的工程师到现场讲解，取得了比较好的效果。

改革考核机制

篇（5）

“一天一门课，一周一学期”，体现了当今中国大学研究生期末的一个典型场景。每学期的最后两周各门考试密集展开。一部分平时混沌度日的研究生，不得不突击学习以便应付考试，或者大段摘抄专业书籍和文献以应付课程论文，岩体水力学课程教学也不例外。因此，研究生毕业后被指缺乏专业技能，缺乏竞争力，就不足为怪了。抛开学习态度不端正、学习目标不明确等主观因素，造成此现象的一个关键原因，是教师没能充分调动研究生对岩体水力学的学习兴趣和热情。研究生的学习环境自由宽松，这样安排的初衷，是便于研究生将时间用在自己感兴趣的领域，增长自身知识，激发研究潜能。如果研究生教育阶段仍无法让学生感受到学习兴趣和乐趣，而是选择了用强制力逼迫或者听之任之的极端方式，这样做的效果是很不理想的。

(二)研究生地质学基础知识薄弱

受不同院校、不同行业的影响，研究生在本科阶段的专业水平参差不齐，综合运用已有知识学习新知识以及解决实际问题的能力相差很大。水利、采矿、地质、石油类院校的本科教学环节，对水文地质学、工程地质学和岩石力学等地质类课程普遍比较重视，这也成为了这类高校在岩体工程专业研究生培养上的有利条件。然而，目前国内具备岩土工程专业研究生招生资格的高校，是以土木工程类院校为主。土木类院校以建筑工程为行业背景，以工业和民用建筑为主体研究对象，对水文地质、工程地质和岩体力学等课程重视不够是普遍存在的问题，甚至许多土木类高校本科阶段不开设岩体力学课程或作为选修课，岩土工程专业研究生也没有开设工程地质学课程。这导致大量的岩土工程专业研究生的地质学概念不清，严重影响他们对岩体水力学课程的学习质量，教师的教学效果和品质也受到很大的限制。

(三)学校实验条件有限，课程的实践教学环节严重不足

岩体水力学教学除了对理论讲述环节要求高，对实践性教学环节的要求也很高。室内实验揭示岩石最基本和最普遍的水力学特性，在岩石水力学实践性教学中至关重要。诸如软化系数测定，孔隙率和渗透率测试，三轴应力条件下的渗透率变化测试等都是岩石水力学性质的基础实验。然而，大部分高校的现状是实验设备和实验场地严重不足。如最基本的带水渗或气渗功能的电液伺服岩石三轴试验机，国产的试验机在国内高校装备数量很有限，功能齐全的高精度进口试验机更是凤毛麟角。基本设备都不齐全，大尺寸设备和实验场地就更为缺乏了。这会使研究生对岩石水力学实验的认识停留在字面理解上，很难真正掌握实验原理及数据处理技术。

(四)教师专业素养和学术水平有限

具有较高的专业素养、学术水平、创新意识和能力的实践教师队伍是研究生创新人才培养的关键。由于岩体水力学课程较新，可选教材比传统课程少。除了专门从事岩石水力学研究的专业人士之外，大部分承担岩体水力学课程教学的任课教师都会遇到备课困难，知识点讲解不清等问题，在课程内容广度和深度的把握上也是拙襟见肘，很难达到研究生课程的教学效果和教学品质。

二、教学改革思路与措施

(一)激发研究生的专业兴趣

岩体水力学牵涉的知识点众多且繁杂，在教学过程中，教师因为想把各知识点的概念尽量罗列齐全，不发生遗漏，从而讲授得过于理论化，使学生觉得听课十分乏味。人天生有好奇心，学习新知识、探寻未知世界本是奇妙而富有乐趣的。可以通过国家重点和大型岩石工程实例、国内外著名的工程灾害事件的现场照片、统计数据等资料，最大程度地调动研究生对岩体水力学课程的好奇心和探索欲望，从而提高学习兴趣。结合岩石遭地下水渗流破坏造成的重大工程失事实例，如意大利Vajont水库左岸大滑坡、法国Mal-passet双曲拱坝全坝溃坝、美国Teton土坝岩基段溃决［5］，以及英国Woodhead和Bilbery坝、美国Francis重力拱坝、意大利Gleno连拱坝、阿尔及利亚Gabra坝、西班牙EwgadeTera支墩坝、法国Bouzey坝等失稳破坏事故，借助统计分析资料(如国际大坝委员会)，从实例中强有力地体现岩体水力学性质对岩体强度和变形特性的巨大影响，突出研究的重要性。同时，让研究生充分了解这些事故，改变了工程界对岩体结构稳定性的传统认识，开辟了岩体水力学中众多新兴研究领域和方向，激发研究生的研究欲望，甚至可以培养研究生的科研责任感。

(二)完善研究生地质学基础知识

为了弥补大部分研究生地质学基础知识薄弱的问题，在充分调动学生的求知欲之后，强调岩体水力学是一门以工程地质学、水文地质学为地质学主线，以流体力学、地下水动力学为水力学主线，以材料力学、结构力学、弹塑性力学、岩体力学为力学主线的综合学科。让研究生深刻体会岩体水力学的多学科交叉融合特点。在课程讲述过程中，若遇到与地质学有关的知识，要注重基础，详细讲述，尽可能帮助研究生建立正确的水文地质学、工程地质学和岩体力学概念。如水文地质学中，溶穴、岩溶率、裂隙水和岩溶水、含水层和隔水层、隔水顶底板、贮水系数、渗流、层流和紊流、水流折射定律、溶滤作用;工程地质学中的岩浆岩、沉积岩、变质岩、断层构造、水化作用、侵蚀作用、膨胀系数;岩体力学中的地下硐室、锚固与注浆、节理、充填与胶结、损伤与断裂、水力劈裂等基本专业术语，均需要详细讲解。注意强调岩体的各种地质构造、天然缺陷、高度非线性、各向异性、多尺度特点及不确定性特征，以及裂隙岩体中非达西流现象、岩石结构的宏、细观层次认识等难点问题，并且告知学生岩体水力学理论存在的问题。例如:对岩体中渗流描述，几乎完全照搬土体渗流学，即孔隙介质渗流学的方法及经验来解决，而裂隙岩体渗流还处在发展阶段，对单裂隙渗流的研究和认识较为成熟，但对裂隙网络情况以及非稳定渗流还有待深入探索。

(三)教学模式和方法改革，注重实验和现场调

研等实践内容和本科卓越工程师培养计划的要求不同，研究生教学的核心并不仅仅是让学生去掌握某一专业知识或某一种实验方法，而是要让学生学会发现问题和解决问题的思路、方法，培养研究生获取知识和创新的能力。一方面，围绕岩体水力学的基本概念、岩体渗流规律的地质分析、基础力学理论和力学参数、岩体水力学的工程应用展开，结合岩体水力学的地质分析方法、室内外试验方法、物理和数学模拟方法、系统综合分析方法，以教师的专题介绍和研究生的学习汇报结合形式，加强和学生的互动，增加学术思想的碰撞，启发和引导研究生深入理解科学问题。另一方面，除了为学生选择合适的教材之外，还要给出相关参考书目，如《岩石水力学与工程》(张有天著)，《裂隙岩体水力学基础》(朱珍德、郭海庆著)，《岩体水力学导论》(仵彦卿、张倬元著)，《高等岩石力学》(周维垣著)等，并且鼓励学生广泛阅读学术期刊文章。开展理论和实践的同步性教学改革。在岩体水力学课程的实践环节中，带领学生走进实验室，针对具体的实验仪器，讲解设备构成，让研究生亲自动手全程完成实验。贵重设备可能不宜人人使用，但可以请研究生全程观摩实验，并同专职实验员或博士生深入讨论和交流，鼓励学生撰写实验心得。

采取物理实验与数值实验结合的教学模式，把基于计算机仿真技术的软、硬件平台应用于岩石水力学教学中，拓宽传统实验教学中的实验对象，通过鼓励、指导学生自发设计模型进行数值仿真分析，开拓学生视野，激发学生的思维能力和创造性，有利于学生理解和掌握教学内容，同时也可以促进教学人员科研能力的提高，还能在一定程度上弥补部分实验设备缺乏的不足。此外，还可以采用现场实地调研的实践性教学方式。厦门市地质和地理环境复杂多样，雨季频繁，构成了滑坡灾害易发的基本条件。根据厦门的工程地质条件，选择华侨大学附近的集美区后溪镇(2007年被确定为厦门市14处重要地质灾害地点之一)为调研场所，在由暴雨导致该地区边坡滑坡的灾害现场，讲解水力耦合作用下岩土体的变形和破坏规律，帮助学生更形象地理解岩体水力学的水力耦合基本理论。当然，每一所高校，每一位教师的特点不同，必须根据本单位实际的软硬件条件，确立课程教学改革的具体方式，而不是盲目借鉴其他重点院校的教学模式。岩体水力学课程专业性较强，建议在研究生第一学年的下学期开设。

(四)结合教师科研项目，提升教学品质

近几年，华侨大学积极鼓励教师进行科学研究。岩土工程专业教师组建岩土力学与地下工程科研创新团队，承担了国家自然科学基金“深部裂隙岩体HM耦合作用下的声学特性及参数研究(批准号51109084)”、“卸荷作用下岩石渗透性与损伤协同演化规律及主被动式声学表征(批准号51374112)”，以及多项省部级、地厅级科研项目。教师在科学研究过程中，查阅大量文献资料，紧密跟踪国际和国内的研究前沿，时刻关注岩石水力学发展和最新的学术成果。通过不断努力，比较准确地把握到学术研究的发展方向，掌握了岩体水力学研究的一些新的实验和理论分析技术，对水力耦合作用下岩石的强度、变形、损伤破裂和渗透性演化特性，以及卸荷条件下岩石渗透性与损伤协同演化的宏细观表征等方面有了一定突破性认识，获得了岩体水力学的新知识，教师自身的综合素质也得到了一定提高。将科研体会和成果融入教学中，进一步提高教学的理论起点，深化教学内容，能够让课程教学跟上岩体水力学学科最新进展。例如:结合笔者所在科研创新团队近期开展的渗透压–应力耦合作用下的岩石渗透率与变形关联性三轴试验研究，以物理实验为基础，让研究生借助高性能计算机，利用PFC2D颗粒流分析软件，建立符合室内砂岩渗透压–应力作用三轴试验的数值模型，定义流体域和流固耦合的控制方程，模拟岩石在不同围压和渗透压组合条件下三轴压缩试验。图1为不同时步试样孔隙压力分布情况，图2为微裂纹分布模拟和试验破坏结构照片，图3为不同渗透压下岩石渗透率云图。结合物理实验和数值仿真结果，和研究生一起讨论荷载和孔隙水压力共同作用下，岩石的宏观变形发展、细观裂纹发育、剪切带内外应力状态、孔隙率特征、渗透率演化特性等。

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作者简介：荣冠（ 1971- ），男，武汉大学水利水电学院副教授，博士，主要从事岩体稳定性研究及工程地质教学工作，（e-mail）rg_mail@163.com。

摘要：工程地质是水利类本科生的一门重要专业基础课，课程教学内容和环节丰富，难点较多，实践性强。如何在课堂教学和野外实践教学中有效提高教学质量是一个值得探讨的问题。文章详细分析了水利工程课程中的难点及教学中存在的问题，从课堂教学、实践教学、英文教学及课程考核等方面全面介绍了课程教学经验及改革探索。提出课堂教学应注重理论紧密联系工程实际，实践教学应注重培养学生动手技能和发现、分析、解决工程地质问题的能力，开展英文教学是培养国际人才的必然趋势，考核机制应全面反映学生的综合能力等观点。

关键词：工程地质； 水利专业； 教学研究； 理论教学； 实践教学

中图分类号：tv135；g642421文献标志码：a文章编号：10052909（2013）05011007工程地质是研究工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地质科学，是以地学学科的理论为基础，应用数学与力学理论和工程技术及方法解决与工程规划、设计、施工和运营有关的地质问题[1]。工程地质课程是水利类本科专业的一门重要专业基础课程。水利水电工程建设是人类在认识自然的基础上改造自然并为经济建设服务的活动，进行水利水电工程建设首先必须了解自然环境和工程条件，而环境地质条件是与水利水电工程关系最密切、最重要的自然条件。

当前，中国工科高等教育人才培养主要目标是：培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才[2]。工程地质课程作为水利类专业中一门实践性强的课程在凸显人才培养目标方面，更加突出工程地质理论和实践教学的必要性与重要意义[3-4]。

工程地质课程的教学分为课堂理论教学部分与野外地质实习部分。课堂理论部分主要讲授矿物岩石、地质构造、地质作用、地下水、岩体工程特性，边坡、坝基、洞室围压稳定性评价，工程地质勘察等知识。野外地质实习部分主要进行岩石及地质构造认识，风化、卸荷及河流地质作用研究，地下水及其作用研究，水利枢纽工程地质条件与问题分析评价等。

由于工程地质课程涉及的相关课程较多（矿物学、岩石学、构造地质学、地史学、地貌学、水文地质学、材料力学、岩石力学、土力学等），且这些课程多为地质专业课程。同时，工程地质课程实践性很强，但学生又缺乏实践经验和实践机会。因此，在有限的理论教学和实践教学时间内，如何合理安排教学环节，使学生扎实掌握工程地质相关概念及基本原理，并使学生初步具备分析工程地质条件及解决工程地质问题的能力，是一个很值得探讨的问题。根据笔者多年从事工程地质教学的经验，针对水利类本科专业工程地质教学，首先介绍学校工程地质课程的设置，然后分析课程教学的重点及难点，再从课堂教学、实践教学、英文教学、考核方式4个部分探讨理论与实践教学的改革思路，以期在提高教学效果、培养学生分析工程地质条件和解决工程地质问题能力方面有所收获。

一、水利类工程地质课程介绍

（一）水利工程地质课程设置

武汉大学水利水电学院最早可追溯至1928年创建的国立武汉大学工学院土木系水利组，学院现已成为国内水利水电高级人才培养的摇篮和科学研究的重要基地。一直以来，工程地质课程为水利各专业（农田水利、水电工程、河流泥沙、水文水资源）的重要专业基础课程。工程地质课一般在第五学期或第六学期开设，包括48 学时课堂教学和1 周的野外实习。课堂教材主要使用天津大学主编的《水利工程地质》（第四版）[1]，实验及野外实习采用武汉大学编写出版的实习教材[5]。

（二）水利工程地质课程内容

水利工程地质主要是研究水利水电工程建设中的工程地质问题。主要内容包括岩石及其工程性质，地质构造及区域稳定性，地表水流的地质作用及河谷地貌，地下水、岩溶及库坝区渗漏地质条件分析，岩体工程特性，坝基、边坡及洞室围岩稳定性分析，水利水电工程地质勘察等。

高等建筑教育2013年第22卷第5期

荣冠，等水利类专业工程地质课程教学研究与改革探索

课程的教学分为课堂教学与实践教

两部分。课堂教学主要讲授地质学基础知识和水利三大类岩体（边坡、坝基及洞室围岩）稳定性分析基本理论。通过课堂教学力求使学生掌握工程地质学基本概念、工程地质分析基本原理和岩体稳定性评价基本方法。实践教学通过野外现场典型岩体、地质构造、地质作用等的直接观察和分析来增强感性认识、理解并深化工程地质理论知识，使学生初步具备分析工程地质条件和解决工程地质问题的能力。水利类工程地质课程教学基本内容可总结为地质学基础知识和岩体稳定性分析两方面，核心主线则是工程地质条件及工程地质问题的分析研究。课程室内外教学均是围绕该主线开展的。

二、水利工程地质课程中的难点及问题

（一）工程地质相关概念不易理解和掌握

对于水利专业的学生来说，工程地质课是他们第一次接触地质学知识。多数学生，尤其是来自平原地区的学生，缺少对地质现象的感性认识，这使他们更不易理解相关地质现象和地质作用。水利工程地质课程的开始部分主要讲述地质学基本概念，包括矿物和岩石的成因、成分及分类，内外力地质作用概念，产状、节理、断层、褶皱等地质构造，地层地史，地质图分析，区域稳定等。这些内容涉及矿物学、岩石学、地层古生物学、构造地质学等知识。这些概念和相关课程知识对于初学者来说完全是陌生的。例如：在分析沉积岩的石英砂岩与变质岩的石英岩区别时，一般学生很难从沉积作用和变质作用的成因角度深刻理解其矿物结晶程度、颗粒大小、矿物纯度、孔隙率等方面的差异。在现场分析褶皱构造时，不少学生容易把现代地形与褶皱形态混为一谈。实际上起伏的山脊为背斜，剥蚀的山谷为向斜往往是不对的，反过来，背斜核部易形成河谷低地，向斜核部则可能形成山脊。准确定位褶皱应根据现场垂直岩层走向观察结果，若有岩层按新老次序有规律地对称出现时，则可肯定有褶皱。然后根据岩层新老组合关系的分析确定褶皱的基本类型（背斜或向斜），进一步依据两翼岩层产状、轴面产状以及地层层序判断褶皱的剖面类型和平面类型。但现场地层及其年代的划分，对于水利专业初学者而言是难以掌握的，况且岩层的产状及地层的划分往往又具有隐蔽性，因此，地质学基础概念往往是水利工程地质课程开始阶段学习的难点。（二）工程地质条件难以全面和深刻理解

工程地质条件指的是与工程建设有关的地质因素的综合，是自然历史发展演变的产物。对大型水利工程而言主要包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、物理地质现象（滑坡、崩塌、泥石流、风化、卸荷、侵蚀、岩溶、地震等）及天然建筑材料等6个方面。工程地质条件直接影响工程建筑物的安全、经济和运营管理。兴建大型水利水电工程，首先都要查明枢纽及库区的工程地质条件。不同地区的地质环境差异及水工建筑物类型的不同，对水利工程的影响也不同。教学中发现，学生对工程地质条件的复杂性认识不足，难以全面理解工程地质条件的内涵，这样自然导致对工程地质问题的把握不准。例如：西南水电工程主要集中在川、藏、滇、青等省区河流的深切河谷地区。该区域的自然地质环境十分复杂，相应地在此建高坝大库的工程地质条件也十分复杂。深切河谷往往首选高拱坝方案，此时地形地貌就是关键的地质条件，将直接影响工程高边坡的稳定与安全，同时影响并制约水工建筑物的布置、施工安排等。在西南深切河谷且为深覆盖层坝区，从坝基防渗及挡水建筑物安全的角度考虑多采用当地材料坝型，坝体防渗多为混凝土面板而非粘土心墙方案，这主要就是从天然建筑材料经济合理的角度考虑。

（三）对工程地质问题缺乏认识和实践经验

工程地质问题指的是工程地质条件与工程建筑物之间存在的矛盾或问题。对大型水利工程而言主要包括坝基和坝肩抗滑稳定问题，坝基渗漏和渗透稳定问题，边坡稳定性问题，地下洞室围岩稳定性问题，水库渗漏、水库淤积、库周浸没、库岸再造，水库诱发地震等问题。工程地质学简单说就是分析工程地质条件，解决工程地质问题。因此，工程地质问题是课程的最终落脚点。不同水工建筑物由于对场地条件要求存在差别，其相应的工程地质问题也存在差异。实际工程中，全面揭示工程地质问题是有难度的，尤其是深层隐伏的地质问题，更是从浅表很难观察确认。目前对水利专业，工程地质课程一般在水工建筑物等专业课之前开设，许多学生对水工建筑物知之甚少，对水工建筑及枢

纽区可能会出现哪些地质问题更是难知一二。

例如：对水利工程三大坝型工程地质问题的分析。土石坝主要由粘土、碎石、块石等散体堆积而成，坝体允许产生较大的变形，它对坝基工程地质的要求较低，可以在软基和工程地质条件复杂的坝基上兴建。由于坝基河床地质条件多变，易出现过大沉降引起坝体裂缝、坝基渗漏和渗透变形问题，以及粉细沙层震动液化等问题。重力坝主要依靠坝身自重与地基间摩阻力来保持稳定。重力坝对坝基要求高，一般要求修在弱风化下部的岩基上。该类坝型最主要的问题就是过大变形或不均匀变形导致坝体裂开，软弱结构面组合形成深层滑移块体。拱坝主要通过拱作用传递荷载到坝肩，所以拱坝对两岸岩体的要求较高，而对河床坝基岩体要求相对要低。两岸拱座岩体应新鲜完整、无大断层，狭窄对称的“v”字形河谷是首选地形条件。此时应特别关注顺河向软弱结构面切割形成的滑移块体。由于学生在这一阶段对水工建筑物不熟悉，同时缺乏对三大坝型的现场感性认识，导致他们较难在合理评价相应工程地质条件的基础上深入分析潜在的工程地质问题。

（四）工程地质分析方法不易理解和熟练运用

由于工程岩体结构特征及力学特性的复杂性和不确定性，针对岩体变形与稳定性的工程地质分析方法主要是定性与定量结合，总体上是半经验半理论性的。针对实际工程，在较大程度上是以现场经验为前提，然后通过工程地质定性分析结合定量计算综合确定。工程地质的分析方法主要有工程地质类比法、图表法、室内外实验方法、力学模型定量计算法等。各方法都有一定条件和适用范围，即存在各自的优缺点。实际应用中宜将几种方法结合，互相补充。针对不同的工程地质问题，刚学习课程的学生对怎样合理选择分析方法缺乏经验，熟练掌握困难更大。

现以岩质高边坡稳定性评价为例，简要讨论工程边坡稳定性评价的基本思路。总体上边坡稳定性的影响因素包括地形地貌、岩体结构、地质构造、风化卸荷、水的作用、地震及构造运动和人类工程活动等。首先从经验上判断其稳定性主要从坡形坡高、岩体强度、坡体结构等直观判断，此时工程地质定性方法（如赤平投影）就是较好的方法。对于边坡浅表的变形及破坏情况，则主要考虑岩体的风化和卸荷程度，及其卸荷裂隙等的组合情况。对于边坡的整体及长期稳定性，则需通过详细的地质勘探，确定潜在的破坏模式和滑移边界，采用如三维极限平衡方法、有限元应力应变方法等计算其变形和稳定性。边坡变形模式及边界、结构面和岩体力学参数的确定是关键，同时还应合理考虑地下水及地震等因素的影响。所以对岩石边坡采用工程地质方法合理评价其稳定性是一项较复杂的工作，对于初学者来说是不易全面和熟练掌握的。

（五）工程地质实习和工程实践时间不足

工程地质教学来源于实践并回归于实践，其最鲜明的特点就是实践性强。教学实习和工程实践是巩固和加深地质理论知识的有效途径，是理论联系实际培养学生掌握科学方法和独立能力的重要渠道。地质实践教学的任务主要是让学生亲自接触各种真实的地质现象及工程问题，用已学到的理论知识观察分析现象，提出解决问题的方法与措施。例如：断层是工程地质学中的基本概念，但学生要理解断层的规模与工程特性、现场鉴别方法及其对工程的影响是较困难的。通过现场露头可以较直观地了解断层的三种形态类型及其基本特征，对较大规模的断层可引导学生从地形地貌不协调、地层的重复或缺失、伴生构造及构造岩、地表地下水的异常分布等方面来认识。在此基础上分析断层的级别、特征及其对工程的影响学生就容易理解和熟悉，然而由于教学时间及经费的限制，学生在实习和实践方面的机会相对较少。在有限的实习和实践时间内，如何合理安排教学实习路线及教学内容，让学生能够较好地掌握基本概念和原理，并初步具备分析和解决问题的能力，是目前水利工程地质实践教学中的一大难题。

三、水利工程地质课程改革探索

（一）课堂教学改革 1.突出重点分解难点

由于水利工程地质课程涉及较多概念和方法，同时关联较多课程，是一门综合性很强的课程。由于教学课时有限，要将所有内容都面面俱到地深入讲解，显然是不可取的。这就要求在讲授时有的放矢，合理安排教学内容，做到突出重点、解剖难点，始终把握地质学基本概念和岩体稳定评价两个主要内容，抓住工程地质条

和工程地质问题两条主线。这样可以使学生从较多的概念和方法中理清思路，把握课程主体框架。例如：在地质构造部分，阅读和分析平面地质图是重点，同时也是难点。平面地质图的阅读要求熟悉地层年代、产状、褶皱、断裂、地史等理论知识，同时需要结合具体工程分析不利条件及可能存在的问题。为此需要结合教学图件，详细分析褶皱、断裂等存在的依据，并讨论作为坝基或洞室的地质条件可能存在的不良地质问题。这样学生才能较快掌握地质图的分析方法及工程应用。

2. 理论联系实际

工程地质学的理论性较强，各种概念及分析方法较多。这些内容均源于地质作用和工程实践，在讲授课程时如只照本宣科，学生很难对一些抽象的概念及方法感兴趣，这样教与学的效果均较差。在教学过程中注重理论联系实际将是提高教学效果、提高学生学习兴趣的最好手段。例如：在讲授岩石和地质构造内容之后，学生对三大类岩石的特性及现场鉴别、具体的断层和褶皱构造的理解和分析仍是模糊的。笔者则以珞珈山为例，该地质体即为学生大学生活的环境，引导学生探寻珞珈山的岩石类型，以及是否存在断裂和褶皱。几乎所有学生都对此感兴趣，并乐于了解校园的地质情况。由此对珞珈山地层岩性进行介绍，在此基础上分析褶皱、逆断层及平移断层分布等。学生惊叹常在身边出露的岩石就是典型的石英砂岩，而校园内的樱花大道竟是一条逆断层。通过这个实例很好地将基本地质概念与周边的实际环境联系起来。

3. 传统与现代教学结合

水利工程地质课程内容较多、实践性强，而且课时有限，因此要求将传统教学与现代教学相结合，这样可以很好地发挥各自的优势。重要的概念及分析方法以黑板演绎并详细讲解，使学生的注意力集中，有利于学生对重点难点内容的深入理解和掌握。例如：在介绍层状岩层产状时，宜采用教学图件分步讲解，使学生切实理解走向、倾向、倾角的真实含义及实际意义。在讲解赤平投影原理时，则需按投影方法介绍点、线、面等的投影过程，使学生理解空间点、线、面与赤道平面投影的关系，这样结构面的空间产状与赤平投影图间的关系也就清楚了，后续运用其分析边坡稳定性也就简单易懂。水利工程地质课程涉及许多地质作用、地质现象及工程实例。此时多媒体演示则显示其优势，多媒体课件可提供大量信息，形象生动地展现自然现象及复杂事物，其效果是口头表达难以达到的，同时也可提高学生学习兴趣，节省讲解时间。课余时间鼓励学生通过国内外各种网络资源（特别是高校工程地质课教学资源）了解和学习相关工程地质知识，也可以用即时通讯方式解答学生的不同问题，利用现代网络资源最大限度地开展教学互动，让学生扎扎实实学好工程地质课程。

（二）实践教学改革

实践教学环节是保证和检验水利工程地质课程教学效果和质量的关键。要真正熟悉和掌握水利工程地质的知识及方法，各种不同类型的实习实践教学是必不可少的。以下从室内实验、校内现场教学及水利枢纽地质实习3个环节来介绍实践教学。

1.强化室内实验教学

武汉大学水利水电学院较早建成工程地质实验室。实验室主要有各种矿物、三大类岩石、古生物化石、构造模型、典型水利枢纽岩石、各种地质图件及影像资料。同时还配有偏光显微镜、gps 、电子罗盘、gis等设备和工具软件。目前实验室可以满足水利类专业本科教学要求。室内实验教学主要安排造岩矿物、岩浆岩、沉积岩及变质岩的认识。同时还讲授地质图阅读、罗盘及gps使用等教学内容。

以三大岩石的认识为例，这对于学生来说是难点，仅通过课堂讲解学生很难掌握岩石的特征和鉴别方法。在课堂讲授造岩矿物及三大岩类后，需要进行三大岩类认识的室内实验教学：学生按5人一组进行分组，每组学生提供三大类岩石标本各一盒。教师先复习岩石的成因、矿物组成、结构构造及分类等，然后以3种典型岩石为例分析矿物及结构特征，再分析其成因和类别。在此基础上让学生仔细观察各种岩石标本，由各组学生相互讨论以寻找鉴定矿物和岩石的规律和技巧。对学生的具体问题教师现场答疑，对相似矿物的鉴别、结构的理解等共性问题由教师总结分析。通过室内实验课教学环节基本可以使学生掌握常见岩石特征和鉴别方法，对后续现场实习具有重要意义。

2. 重视校内现场教学

武汉大学地处东湖之滨，校园内有珞珈山和狮子山，存在不少良

好的地质露头、各类地质构造较丰富。为配合基本地质理论知识讲授，笔者充分利用武汉大学校园内的珞珈山地区进行现场教学。该地区发育有志留系、泥盆系、石炭系、二叠系及第四系等沉积岩，地层呈有规律的东西向条带状分布，呈现节理、断层、褶皱等地质构造。武汉大学水利水电学院从20世纪50年代开始，在珞珈山地区安排校内地质现场教学，实习路线从北向南横跨珞珈山，要求学生现场观察珞珈山地区岩石岩性、产状、风化、卸荷、隐伏岩溶、地下水露头、节理、断层、褶皱等现象。通过现场地质调查，学生可以理解地层划分及年代概念，熟悉产状的概念及测量方法，节理、断层及褶皱的鉴别和分析方法，最后独立完成简要的珞珈山地质调查报告。通过该单元的校内现场地质教学，可以进一步深化学生对基础地质概念和理论理解，培养学生独立分析和解决问题的能力。

3. 完善野外地质实习

（1） 水利枢纽地质实习目的与安排。工程地质野外教学实习是课程教学实践的最重要环节，目的在于巩固课堂所学的理论知识，使理论与实践紧密结合。通过对水利枢纽区地层、岩性、地质构造、地下水及外动力地质作用等的调查研究，使学生初步掌握野外地质工作的一般方法，了解水利枢纽工程地质条件及主要工程地质问题，熟悉地质报告编写及地质图件绘制的方法。实习教学包括路线教学、专题调研、现场讨论、内业整理等环节。通过现场调查、专题问题讨论、面试考查、实习报告编写等过程，培养学生野外地质工作能力和分析解决工程地质问题的能力。 （2） 野外实习区域及路线的选择。良好的实习区域与路线是满足工程地质野外实践教学要求的基础。实习区域应选择岩石类型及地层较丰富，河流地貌及水文地质现象发育良好，具备地质构造发育和风化、卸荷及边坡变形等外动力地质作用发育的地带。同时应具备典型的水利枢纽工程以便进行水利水电专业工程问题的分析讨论。在此基础上根据地层岩性及地质构造、河流地貌与地下水、边坡变形及稳定性分析、水利枢纽地质条件及工程问题等选择4～5条典型路线作为教学单元。路线选择注意地质现象的典型性及易识别性等特点，同时注意地质现象与工程实践的密切联系。

以武汉大学为例，从20世纪50年代开始，陆续建立了陆水实习基地、丹江口实习基地、韶山灌区实习基地等。2010年三峡工程建成后，又建立了湖北秭归三峡库区实习基地，选择茅坪至链子崖（郭家坝）、高家溪、泗溪、副坝大坝及永船等线路进行教学。三峡库区具有大量典型意义的地质露头，同时能够结合具体的水利工程建筑物（如大坝、副坝、高边坡等）进行工程地质条件与问题的分析。主要路线地层出露及地质构造较为齐全，风化、卸荷等动力地质作用和河流地质作用，以及地下水、岩溶等地质现象均有出露，能够满足水利类专业野外工程地质实习的要求。

（3） 野外实习环节及质量控制。整个实习期间每个教学单元要求有明确的教学内容。总体上要求完成：①典型剖面地层野外观察和描述，包括岩性、接触关系、产状及测量、岩浆岩和沉积岩及变质岩小构造观察、风化作用、地形图的使用等。②河流地貌及水文地质调查，包括河流侵蚀、堆积，河床、河漫滩及阶地观察，河谷边坡卸荷及变形，潜水露头，岩溶水，岩溶地貌等。③边坡变形及稳定性分析，包括典型卸荷拉裂体、崩塌体、滑坡体的现场调查，变形及破坏特征，边界条件，稳定性影响因素及评价，变形破坏成因，工程防护及治理方案等。④水利枢纽教学单元，主要侧重水利枢纽主要建筑物的组成及功能，大坝、副坝、高边坡、水工隧洞等主要工程地质问题分析。⑤资料整理及报告编写，主要是对现场观察的内容进行分析整理，按要求编写实习报告。

野外地质实习以小组为单位进行，实习过程要求分工明确、团结合作，现场特别强调纪律和安全。实习成绩评定综合考虑思想表现、组织纪律、操作技能、野外纪录、面试讨论及实习报告等。

（三） 英文教学探索

1. 工程地质英文教学意义

英语教学或中英文双语教学是目前本科教学改革的重要内容。基于高等学校培养具有国际视野和国际竞争力、面向未来的新型高素质人才的要求，高校对主要课程实行英文教学十分必要[6]。随着中国基础建设及能源等领域大规模工程的开展，在相应学科进行学术和业务交流已是基本要求。水利行业早已走出国门，承接或合作国际科研和工程项目。这就

求学生不仅有较高专业造诣，而且需要具备较好的英文文献阅读能力、语言表达和交流能力。

2. 工程地质课程英文教学实施

（1） 选定英文教材。工程地质英语教学，首先应选择合适的英文原版教材。国外出版的工程地质书籍较多，但适合国内水利专业使用的工程地质英文教材较少。这主要是国外很少有专门针对水利类的工程地质教材，多数教材是针对工程地质专业编写的。考虑到初学及课时情况，笔者建议采用tony waltham编著的《foundations of engineering geology》 （third edition）[7]，这本教材包括岩石、地质构造、物理地质作用、地下水、岩土力学特性、边坡、隧洞及采空区等，内容简洁，通俗易懂。其次，推荐f. g. bell编著的《engineering geology》（second edition）[8]作为主要参考书。这本教材内容较全面，包括岩石、地质构造、物理地质作用、地下水、岩土工程特性、地质勘查及洞室、边坡、坝基等内容。在工程地质英文教学过程，建议学生使用网络资源，国外知名大学有不少工程地质课程资料[9]可供参考，同时从《engineering geology》和《rock mechanics and rock engineering》等国际学术刊物学习有关论文及知识。由于专业需要，学生还需使用中文版的水利工程地质教材作为对照读物。

（2） 英文课件及教学。英语课堂教学主要采用多媒体方式，可提高讲授速度和效率。在制作英文教学ppt时，应尽量简洁明了、图文结合，英文一定要规范。对一些专业性强的知识（如专业术语）可适当加中文注释。授课语言主要为英语，对不易理解的内容可用中文解释。为了保证教学效率，要求学生课前进行适当预习。课堂上采取师生互动形式，提高学生英语表达能力。平时作业、小测验及期末考核均要求采用英文进行。授课教师自身英文必须熟练，首先是专业概念及术语的准确表达，其次是发音的准确。

（四） 课程考核方式

为更好开展工程地质教学工作，其中一个重要环节是课程考核。课程考核目的是考察学生掌握知识的情况及分析问题的能力，科学有效的考核方式可以充分发挥学生的主动性和能动性，从而提高教学效果和质量。目前水利工程地质课程包括室内教学和野外实习两个部分，一般是独立考核。其中室内教学部分主要考察地质基本知识及水利工程相关岩体稳定性评价方法的掌握情况，成绩主要由平时作业、课堂小测验、专题讨论及期末闭卷考试组成，要求学生以掌握地质知识和工程问题分析方法为主，鼓励平时交流讨论，避免考试突击的学习方式。野外实习考核主要考察学生基本技能的掌握情况，侧重考核问题的分析理解能力，从现场主动性、操作技能、综合分析、面试讨论、实习报告及组织纪律等方面综合评定。

文章总结笔者多年教学实践经验及课程改革探索供高校同行参考，以期在提高水利工程地质教学质量，提高学生学习积极性和培养学生创新能力方面发挥积极作用。

参考文献：

[1]崔冠英， 朱济祥. 水利工程地质[m]. 4版. 北京： 中国水利水电出版社， 2008[2]中华人民共和国教育部. 关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见（教高[2011]1号） [eb/ol].（2011-01-08）.

[3]王哲， 陈东瑞， 张勇. 土木工程专业工程地质课程实践教学方法探讨[j]. 高等建筑教育， 2010，19（4）： 125-127.

[4]程建军， 王海娟. 水利类本科专业工程地质课程教学探索[j]. 高等建筑教育， 2012， 21（3）： 98-100.

[5]杨连生， 王涛， 李宏明. 水利水电工程地质实习指导书[m]. 北京： 中国水利水电出版社， 2008.

[6]黄雨， 卞国强， 叶为民. 土木工程专业工程地质学双语教学改革探讨[j]. 高等建筑教育， 2009， 18（2）： 97-101.

[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）

关键词： 公路；边坡；病害机理；崩塌

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

中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）30-0075-02

1 项目概况

病害路段位于古浪县境内，G312公路K2326+600～ K2327+150处的路堑高边坡地段，病害特征主要是道路上行一侧（兰州方向）高边坡岩体危石崩落、岩体滑塌、岩屑溜落、小规模泥石流等，严重危及行车及驾驶人员的安全。

1.1 边坡地层岩性 根据现场调查研究和室内试验研究，白垩系地层的工程地质特征如下：

1.1.1 砂岩[1]：颜色以灰色、灰绿色、紫色的互层色调分布，成分以石英、长石为主，中粒或粉细粒结构，薄层～中厚层构造，钙泥质胶结，单层厚度变化悬殊，薄层厚度仅3～5cm，中层厚度为20～50cm，厚层可达250cm。发育两组贯通层位的构造节理，风化较重，厚层砂岩露头处可见受节理控制的典型球状风化特征。紫色砂岩多为泥质胶结的粉细粒结构，岩质较软，经试验，干燥抗压强度为5.7～6.6MPa[2]，灰色砂岩一般均为钙质或钙泥质胶结的中粒结构，相对层理较厚，岩质较硬，干燥抗压强度为21.8～26.3MPa。

1.1.2 砂砾岩：岩石颜色以灰绿色为主，砂粒成分主要为石英、长石，砾石成分较复杂，多为变质岩碎屑物质，砾石磨圆度较好，呈浑圆状，分选比较均匀，粒径绝大部分为5～8mm，个别有超过20mm粒径的，钙质胶结，中厚层状成岩，露头不多，呈夹层分布在局部，同样受到两组贯通状构造节理的切割，试验层的完整性遭到破坏，岩质较硬，风化较轻，干燥抗压强度为29.6～37.2MPa。

1.1.3 泥岩[3]：颜色以紫褐色为主，灰绿色为辅，成分以粉土矿物和粘土矿物为主，泥质结构，层里构造，多以中后层状产出，偶见极薄层泥质粉砂岩夹层。泥岩风化剥离严重，表面多成破裂状粒块溜落，使坡面形成凹槽，其工程地质性质具有遇水膨胀，崩解泥化，脱水干裂的特征，经试验，干燥抗压强度为20.8～32.1MPa。

1.2 边坡地质构造 本段路堑通过区主要是白垩系地层，为一套灰色、灰绿色、紫色、紫褐色的砂岩、泥岩、砂砾岩及含砾砂岩互层[4]，属陆相湖盆及山间凹地沉积，后期受造山运动的影响，岩层呈较高角度向南倾斜，产状约为195°∠48°～56°，发育两组构造节理，将岩体切割成大小不等的岩块状，产状分别为110°∠37°和260°∠78°，节理面较平直光滑，呈半闭合状。地表覆盖厚度不足0.5m的植被土层。

1.3 水文地质特征 本工程处于沟谷半坡地带，道路下方即为十八里堡水库，水库蓄水对路基未见有影响，边坡处未见地下水露头，渐渐浆砌片石护坡有几处泛湿外挤现象，与上方坡面防护层破损和排水系统失效有关。经调查推测，地下水类型应是基岩层间裂隙水，地下水补给主要为大气降水渗入补给，本区多年均降水量为177.1mm，近于垂直的密集型岩层层面裂隙是接受降水入渗的通道，下方沟谷应是地下水的排泄场所和交替循环场所。

2 边坡病害成因分析

2.1 砂岩崩塌落石 病害地段岩层走向几乎与坡面展布方向垂直，使岩体的危石存在率增加，同时，中～厚层状砂岩受到两组构造机理的切割，使岩体的整体性遭到破坏，稳定性变差，危石产生的几率进一步增加，另外，受互层关系泥岩风化剥蚀作用[5]的影响，泥岩坡面流落形成的凹槽，加剧了砂岩临空面的扩大。边坡砂岩在失稳状态下时常发生顺层滑塌或者崩塌，滑塌岩体冲毁防护网，直接落入路面，崩塌岩块在坡面跳跃下落，或被拦石网挡拦在平台处，或越过拦石网落到道路路面上，严重危及道路行车安全。落石大者近1m3，一般为50cm×30cm×25cm，小者为10cm×10cm×8cm（见图1）。

2.2 泥岩膨胀崩解 白垩系地层的泥岩受沉积环境及干旱气候条件的共同影响，普遍含有可融盐的成分，以及粘土矿物的某些特殊物理性质，致使泥岩遇水膨胀、崩解、脱水干裂、溜塌等严重的结构破坏现象。泥岩的这种复杂的水理特征，破坏了坡面的完整性[6]，加剧了泥岩露头处的凹槽及冲沟的形成，进而加剧中厚层砂岩大规模顺层滑塌[7]的可能性。膨胀性破坏了坡面人工防护工程，造成喷射混凝土层鼓包、破裂、滑落，浆砌片石护体外挤坍塌、排水沟鼓起、掏空等现象。崩解性形成的岩屑、岩块散步坡面，碎石滑溜到坡体平台，填塞排水沟，当遇到降雨，坡体产生滑塌，或形成泥石流流入道路，影响车辆正常的安全行驶（见图2）。

3 数值分析

GDEM基于连续介质力学的离散元方法（CDEM），可以实现边坡从连续变形到破裂运动的全过程模拟。

3.1 稳定性分析

结合边坡y方向位移云图和不平衡率时程曲线可以得出边坡自重作用下y方向最大位移为-4mm、边坡的不平衡率随时间发展逐渐趋近于零，这表明仅在自重作用下边坡足够安全不会发生滑移。

3.2 破坏变形模式

从图5（a）、（b）、（c）、（d）过程可以看出考虑节理因素，GDEM数值模拟时定义局部阻尼系数为0.001时本段路堑边坡破坏变形[8]为滑塌破坏，这与现场调查结果相符。

4 结论

本文对公路沿线区域地质环境进行了调查研究，分析归纳了边坡崩塌落石的形成条件、影响因素。采用可以从连续变形到破裂运动的全过程模拟的GDEM软件研究了边坡的稳定性和极限破坏变形模式。调查研究发现G312公路K2326+600～K2327+150处的路堑高边坡地段病害特征主要是危石崩落、岩体滑塌、岩屑溜落。沿线区域的地形地貌、边坡地层岩性和地质构造是形成病害的主要原因，线路附近的十八里水库也促使了崩塌灾害的形成。边坡潜在的破坏变形模式为大规模的滑塌。

参考文献：

[1]孙玉科.工程地质学发展与创新思路探讨之四—工程地质岩组划分的学术思路[J].岩土工程界，2002，5（11）：15-16.

[2]侍倩，曾亚武.岩土力学实验[M].武汉：武汉大学出版社， 2006.

[3]刘长武，陆士良.泥岩遇水崩解软化机理的研究[J].岩土力学，2000，2（1）：28-31.

[4]段海澎.山区高等级公路高边坡稳定性及动态的地质工程研究[D].成都理工大学博士论文，2007.

[5]赵晓.层间软弱夹层发育的切向边坡失稳模式及稳定性研究[J].地质灾害与环境保护，2006，17（3）：110-114.

篇（8）

 

0、引言

淮海地区位于鲁南丘陵与苏北平原交汇的残丘平原上, 其地貌为侵蚀平原, 根据多年实际勘察了解, 除残丘外, 平原区第四系地层的上部广泛沉积了巧软土, 一般多为土质松软、饱和、高压缩性、工程性质较差的粉砂、粉土或淤泥质软粘土等。笔者通过收集大量资料, 对饱和粉土的工程地质性质进行了分析总结。

1、粉土的分布与成因

统观淮海的地貌形态, 四周被低山、丘陵所环抱, 中间低平。从地质成因方面分析, 本地区在第四纪全新世有沐水、泅水泛滥, 后有黄河冲积, 形成了泛滥冲积平原及冲积垅状高地。

淮海地区泛滥冲积平原分布较广, 标高一, 地势平坦, 从北西向南东微斜, 坡降很小, 表层为第四系全新统泛滥冲积粉土。冲积垅状高地即废黄河高漫滩, 分布于黄河故道两侧, 自北西向南东穿越市区, 由黄河带来的粉砂、粉土堆积而成, 标高一。两侧形成天然坝堤, 高出泛滥冲积平原一。

2、粉土的指标及相应的工程地质特征

据GB50021 - 2001 及GB50007 - 2002 规范,粉土定义为塑性指数≤10 且粒径>0. 075mm 的颗粒含量不超过全重50 %的土体。由砂粒、粉粒、粘粒组成。论文格式。粉土以塑性指数IP ≤10 为下限与粘性土分界;以粒径> 0. 075mm 的粒组含量不超过全重50 %为上限区别于砂土。这类土呈现的特征主要是粉粒所具有的特征,是介于砂土与粘性土之间的一类特殊土。因粉土的颗粒较粘性土大,故其粒间联结较弱。粉土有接近砂土及粘性土的双重特性,这主要是因为粉土既含有砂粒又含有粘粒成份的缘故。实践中证明:当粉土中的砂粒含量较高时,其特征与砂土相似;当粘粒成份含量较高时,粉土表现出来的性质则与粘性土接近,故有条件时我们可据粉土中颗粒的级配情况将之划分为砂质粘土(粒径< 0. 005mm 的颗粒含量不超过全重的10 %) 及粘质粉土(粒径< 0. 005mm 的颗粒含量超过全重的10 %) 。论文格式。 粉土中水与土颗粒表面的作用发生了质的变化,明显地与粘性土和砂土不同:因粘性土存在结合水,它与矿物颗粘表面的物理化学作用以及其自身结合水的变化,对粘性土的性质影响极大,形成了流塑—软塑—可塑—硬塑—坚硬等不同的土体状态。而砂土孔隙中存在的是自由水,水的存在与否几乎对砂土土性无多大影响,而粉土中水与颗粒间的毛细作用占较大的优势。据研究,淮海地区粉土在不饱水状态下有一定的强度及硬实性,在饱水状态下则易散化与结构软化,致使强度降低、压缩性增大。粉土在失水状态下具有迅速的孔隙水压消散过程,主固结完成很快,因而伴随明显的强度增大。

通过广泛搜集资料，统计出淮海地区范围内含水量和孔隙比统计频数图如图1、图2所示。

图含水统计频数图

从表、图1及图2可看出天然饱和粉土的含水量、孔隙比等土工参数指标的变化范围较大,说明饱和粉土在全区分布范围内,其工程地质性质不均含水量较高、孔隙比较大, 中等压缩性说明其工程地质性质较差。

3、粉土液化强度

下图为典型的粉土液化试验记录曲线。（取淮海区粉土试样）。将不同循环应力σd 条件下粉土液化时的循环次数 与动剪应力比σd /2σ′在单对数坐标系作图,可以得到液化强度曲线。图3为不同密度状态条件下的液化强度曲线,从图1中可以看出对于重塑粉土试样,密实度是影响抗液化强度的一个重要因素,随粉土干密的增大,抗液化能力增强。图2为不同细粒含量下液化强度曲线。从图中可以看出,当细粒含量从80%减少到55% ,土样的抗液化阻力也随之减小。但是细粒含量为45%的土样的抗液化阻力却稍大于细粒含量为55%的土样,这表明当粉土中细粒为55%时,抗液化强度接近最低。在图2中,细粒含量为45%和55%的土样的液化强度曲线几乎重合,根据的粉土中细粒含量对液化强度的影响作用存在分界点的概念,可以推断本区试验所用的土样,当细粒含量在50%左右时抗液化强度最低,当细粒含量小于50% ,土样的抗液化强度将随着细粒含量的减小而增大。细粒含量为50%也相当于平均粒径大约等于0. 074 mm。

图1 不同干密度粉土抗液化强度曲线 图2　不同细粒含量土样抗液化强度曲线

4、粉土液化分析

笔者认为，在P c 小于9%时, 粘粒分布在粉粒周围以点接触式胶结着粉粒。在力的作用下, 粉粒沿粘粒发生滑移。此时, 粘粒起了以为主的作用, 动剪应力比随粘粒含量的增加而减少; 当粘粒含量大于9% 时, 粉粒周围有足够厚的粘粒层, 此时的粘粒不但胶结粉粒, 也有自身固结的作用。随着粘粒含量和时间的增加, 粘粒对粉土颗粒的胶结和自身结构调整作用也将增强, 此时粘粒主要起稳定、镶嵌粉粒的作用。所以, 随粘粒含量的增加而动剪应力比也逐渐增大。无论那组干重度下, 粘粒含量P c= 9% 抗液化强度最低。通过一些试验及分析得出：粉土中所含粘粒量是影响其液化的重要因素。论文格式。通过对本区含天然粘粒的粉土进行实验，动剪应力比在P c= 9% 时最低, 并且曲线呈向上开口的抛物线型；粉土中无论粘粒含量如何, 都有随干重度增大抗液化强度增强的规律, 即干重度愈大,土的抗液化强度愈高, 反之, 抗液化强度降低。

5、小结

由于饱和粉土工程地质特性的变化范围较大,在岩土工程勘察时, 应针对具体工程项目,

对饱和粉土地基进行更详细更具体的分析研究。本文对淮海区的粉土进行了一定的实验分析和讨论，研究了干密度、细粒含量对粉土的抗液化强度的影响。分析发现该地区的粉土的抗液化强度并不是随细粒含量的变化而单调变化,而是当粉土中细粒含量达到某一定量时,粉土的抗液化强度将达到最低点。淮海区的粉土有粘性粉土及砂质粉土之分。水在粉土中影响较大,不饱和水状态有一定的强度和硬实性,饱和水后易散化,力学强度大幅下降等。

参考文献：

【1】（　王家斌、粉土的工程地质特征及承载力特征值的确定 西部探矿工程呢2004)

【2】（牛琪瑛、粉土抗液化特性的试验研究、太原工业大学学报、1996年9月）

【3】（刘辉、石磊论徐州市饱和粉土的工程地质特性、江苏煤炭、2003年第三期）

【4】（李志毅、杨裕云 工程地质学、中国矿业大学出版1994年10月)

篇（9）

中图分类号：TU936 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0136-01

在二十一世纪国家经济社会全面发展的今天，国家正在大力推城镇化和新农村建设，让山区的公路建设迎来了重大的发展机遇，尽管在山区公路建设时会提前进行选址和优化，同时也会对公路滑坡进行预测和考虑，但是，在进行工程建设施工中，还是出现了许许多多的滑坡现象，而对这些滑坡的原因进行分析可以看出，大部分都是因为在建设施工的过程中破坏了山体原有的稳定性造成的，因为，一旦出现滑坡，要延缓工期，增加工程造价，如何有效的解决山区公路滑坡是一个重大的现实问题，如何快速有效的解决公路滑坡已经是施工人员和施工单位面临的重大技术难题之一。在当前的滑坡治理方案中，抗滑桩是应用的最为广泛，治理效果被普遍认为最好的一种治理山区公路滑坡的有效方式之一。该治理方式特别的适用于流速性强的公路滑坡。下面将以西部地区一公路位列，对如何治理公路滑坡进行综合分析。

一、工程概况

该山区公路处于西部地区，地质构造极为复杂，岩石碎体较多，地质变形严重，受制于地质条件的影响，施工工期较长，部分滑坡治理效果不理想等多种因素的影响，最终在常年积累下，形成了山体滑坡，该滑坡位于下部地区一经济欠发达地区，并且是属于挖方路基。该山区公路的斜面高度在一百五十米以上，而斜坡的角度达到了六十度以上，在地下水以及常年降水的双重影响下，该山区公路出现了多次的特大规模的山体滑坡。公路检修和维护部门采取了削坡以及构建挡土墙等诸多处理方式进行治理，但是最后的无济于事，没有得到有效的治理，该问题始终存在，对过往的车辆以及行人的安全带来了严重的威胁。

根据对该地段进行实地考察，翻阅相关的参考文献得出：下伏同向缓倾以及上腹残积层两种岩石构成，并且是节理发育，岩石层的厚度在两米上下不等，每一层之间的隔着一定厚度的土，其破体的结构大致可以分为下面几种，坡积碎石土层，厚度大约在一米上下，强风化岩层，其厚度大约在二到十米不等，中风化岩层也整个地形的外表有一些少量的外露。其滑动的主要层面就是表层以及中层，其中主要以岩石夹杂泥土为主，并且是受雨水累计和子流水长期作用力的影响。

二、滑坡出现的原因

由于在山区公路建设时，通常是最先挖掘地基，而挖掘地基通常都是最先从路基的底部开始挖掘，这样一来，就形成了高陡的垂直坡面，最终造成破体的下部根基被挖空，承受能力受到严重威胁，在雨水的冲刷以及在山体水分的影响下，进而产生了底部小幅度滑坡，然后再慢慢的变成了整体的大规模山体滑坡。

三、滑坡产生的机理

根据对该滑坡的现场进行考察，分析出该滑坡的性质以及主要现状，最终总结出产生该滑坡的主要原因有以下几点：（1）不科学的工程地质是其主要原因，在对滑坡的清理过程中，发现该滑坡的路线走向以及岩层形状大约在四十五度上下，同时更接近于层状岩，节理也十分的密集，岩石破碎程度较大，大气降水等都流入其中，形成了强大的膨胀力，进而降低了滑动面的摩擦力，最终造成了滑坡的出现。（2）出现滑坡的另一个主要原因就是在建设公路时，山体的路基遭受到了严重的破坏，将山体的底部挖空后，其支撑力和稳定性的急剧减弱，最后造成山体滑坡，该原因为山体滑坡提供了强大的动力。

四、治理滑坡的方案

治理工作组首先对滑坡的现场进行了多次的实地考察和分析，组织了一直由设计单位、施工单位、地质勘察人员、监理单位等多个部门组成的联合工作组进行探讨分析，根据该滑坡的地质条件、造成原因、滑坡量、滑坡高度、稳定性等多种未来可以遇见的趋势进行分析，最后决定采取以下的措施进行治理：（1）筋混凝土抗滑桩处理措施。在前缘的坡脚小，根据滑坡的大体量程，近距离的设计抗滑桩对滑坡的物体进行控制。（2）对坡面进行斜载，降低整个滑坡的能量。对于已经较为松散的表皮坡面，采用人工和机器的形式进行全面的清理，将其全部清理掉。（3）完善和增设排水设施。该路段发生滑坡的重要原因之一就是山体的水分太多，因此，针对这一情况，完善好排水设施，进行充分的排水是一项重要的治理方案。在整个山体的上方设立一条横向的水流沟，保障其上部的水流不向下流，这一减少了上部水量对下部的影响，然后再根据情况，从上部向下部设计垂直的水沟，将其分成多个排水区域。这样才能有效的保障整个边坡的稳定性。

五、总结

在经济总量已经成为全球第二大经济体的今天，国内的基础设计建设正在以快速的步伐前进，建设山区公路一方面拉动了经济的发展，另一方面也完善了农村、山区的出行交通，改善了农村面貌，是一项极为重要的工程。因此，在建设山区公路的过程中，应当对该路段的地质情况地理环境等进行全面的考察和分析，让整个公路建设具备科学性。其别需要注意的是，面对容易发生上体滑坡的路段时，应当根据路段特点，设立好排水系统，在挖掘路基时注意保护山体自身的稳定性，尽量减少滑坡的处理，如果出现了滑坡，那么应当及时有效的采取诸如抗滑桩的治理方法进行科学治理。进而切实的推动山区公路建设迈向一个更高的台阶。

参考文献

[1]陈德权，廖陈林，李月文. 抗滑桩在山区公路滑坡治理中的应用[J]. 中国科技信息，2009，08：53-54.

[2]许学宽，冯兴法，胡新红. 抗滑桩的研究进展及在公路滑坡治理中的应用[J]. 西部探矿工程，2008，10：50-52.

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第一，实验标本。工程地质实验室现有的工程地质实验用标本主要有主要造岩矿物标本、常见三大类岩石标本和各类地质模型标本。主要造岩矿物标本包括石英、方解石、正长石、斜长石、角闪石、辉石等矿物标本。常见三大类岩石标本包括石英砂岩、页岩、泥岩、鲕状石灰岩、白云岩等沉积岩标本;流纹岩、安山岩、辉长岩、花岗岩、玄武岩等岩浆岩标本;片麻岩、大理岩、千枚岩、蛇纹岩等变质岩标本。各类地质模型标本包括褶皱、断层、岩浆喷发、地球内部圈层结构等模型。第二，实验器材。现有工程地质实验室主要仪器设备包括三联高压固结仪、膨胀仪、液限、塑限联合测定仪、应变控制式直剪仪、孔隙压力仪等仪器;可进行的实验项目包括土的颗粒分析实验、含水率实验、直接剪切实验、膨胀实验、土的密度、土的液限、塑限测定实验等。

2实验教学现状分析

本校工程地质实验教学资源较为丰富，应充分合理地应用，各项实验应合理安排实验时间。对于土木工程专业而言，由于课时量的压缩，需要在有限的课时内完成各项实验是有挑战性的，既要保证完成各项内容，又要尽可能提高学生学习主动性，激发对工程地质课程的学习热情。以三大类岩石的认识与鉴定为例，分析现有实验教学概况。实验室的岩石标本总计约150多种，学生分组进行实验，每组安排6～8人。指导教师首先讲解实验的方法和步骤，以及实验过程中应注意的问题，然后选取部分实验标本做示范，并要求学生做好笔记，最后提出本次实验的要求，实验当堂完成。讲解完，学生即可进行分组实验。指导教师根据学生的提问，或讲解，或示范。总体来看，即使有的教师也做一些启发式的教学安排，但学生的主动探索意愿不强，导致教学效果一般，往往只有少数学生和教师互动。实际上，室内实践具有外扰性小、学生集中的特点，指导教师应充分利用这一特点，提高学生的探索能力和实践动手能力，提高学习效率。

3实验教学方法探讨

实验教学作为课程的重要环节，如何有效提高学生的学习热情以及对专业知识的有效掌握是一个值得我们思考的问题。笔者结合近年来本校区实验教学的现状以及教学经验，从四个方面探讨工程地质实验教学方法。

第一，室内室外相结合。以室内三大类岩石的认识与鉴定为例，传统的教学步骤为:首先教师讲解部分岩石标本，然后学生进行实验，最后总结写实验报告。室内实验标本是统一采购的，既标准又齐全，但同时也让人记不住这么多的标本。为了提高学生的实践应用能力，可适当安排课时量与野外实际看到的岩石进行对比观察。比如可以拿着实验室辉绿玢岩的标本到红门附近与由辉绿玢岩组成的岩体进行对比观察;可拿着实验室闪长岩标本和普照寺的闪长岩岩体进行对比观察。学生看到了实际岩石的样子，既加深了对岩石认识的印象，又提高了学习的热情，同时提高了岩石鉴定实践应用能力。由于在一个地方岩石种类较少，因此，要合理规划实习地点和实习时间，尽可能多地将室内和室外结合起来。

第二，建立地质灾害模拟实验室。像泥石流、崩塌、滑坡等地质灾害的课程内容讲解一般以文字叙述和实例讲解为主，学生印象不深。而且，外出实习时一般看到的已是结果，看不到过程。有些教师辅以视频讲解，这一点非常好。然而，为了给学生留下更加深刻的印象，建议可建立地质灾害模拟实验室。在实验室里，一是视频演示，各种实例演示，或者已做好的各种模拟视频演示均可;二是实材演示，相对难度较大，可采用各类岩块、沙子以及土类等，模拟泥石流、崩塌等的发生，甚至在设计可让学生也参与操作，则实验效果更好，印象更加深刻，不仅能激发学生探究其发生的机理，还提高了学生学习的热情。

第三，建立开放性实验室。课内实验由于受课时量的限制，不能满足优秀学生的探索需求。这部分学生具有较强的自主探索能力，有较强的专业学习兴趣，作为学科设置的配套，实验室应该给他们提供自主发挥的空间，更加有效地提高他们的创新能力。因此，建议建立开放性实验室。学生可找教师参与指导，也可自行设计实验项目。比如，要研究某地区土的膨胀性，就需做膨胀实验。有些膨胀实验所需时间较长，这种探索既能锻炼学生吃苦耐劳的精神，又能促其认识到实验中时间安排的合理性和重要性。同时，在实验过程中，指导教师可做必要的学术引导，初步培养学生的科技论文写作能力，激发学术探索的热情。

第四，注重实验过程考核方式。现有的实验考核方式一般都是以实验报告为主。由于是分组实验，每组中的报告差别不大，但在每组中总是有学生积极主动地做实验，起到了良好的带头作用。因此，指导教师需要注重实验过程的考核。对那些表现优秀的学生加以鼓励，并做好记录，同时对不认真的学生加以督促，从而促进全班学生的共同进步。注重实验过程的考核方式可有效避免仅靠实验报告作为考核方式的单一性，让所有学生都积极参与其中，以培养良好的学风。第五，其他。为了进一步提高学生学习的积极性，指导教师还应对本部门的新进仪器设备快速熟悉，让它尽早地在教学中发挥作用。例如，本部门为提升教学效果新进了一批实验设备，包括YTZ1矿用本安型地震仪、YCS160矿用本安型瞬变电磁仪等。指导教师应充分利用这些有利资源，让学生实际操作这些仪器，提升他们的实践动手能力。例如，在使用瞬变电磁仪时，学生发现线圈较硬、装线圈的纸箱较软、不易存放，就从线圈的材质以及包装盒的设计等方面提出了多种改进方案。这既锻炼了学生的思维方式，又进一步提升了他们的创新能力，提高了对专业知识获取的积极性。

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中图分类号：P642文献标识码：A

文章编号：16721683（2013）05008605

地裂缝是一种渐进型地质灾害，在世界上很多国家和地区都有发育，国外如美国、墨西哥、日本等国，国内如西安、大同、苏州、无锡、常州、衡水、邢台、北京等地区。由于地裂缝两侧地质体发生相对差异沉降和水平方向错动与拉张，使得地裂缝所到之处地下设施遭受严重破坏，地表建筑物失稳、道路破裂，不仅严重影响城市规划建设，有时也给人民生命财产造成严重威胁[18]。

在地裂缝研究中，确定地裂缝影响宽度、预测地裂缝活动趋势和活动量预测是亟待解决的重要问题，是制定合理的地裂缝防治措施的前提工作。这些问题直接关系到避让带宽度的设置、工程结构形式的选择、城市规划建设和建设工程安全。对于不可避免的跨地裂缝带建筑物，如果实际避让距离和实际错动量超过了预留避让宽度和预留位移量，造成的社会影响及经济损失难以估量。

利用模型模拟地裂缝是地裂缝研究重要的发展趋势[911]。近年来，长安大学在这方面已开展了卓有成效的工作，并取得了一些重要成果。本文采用FLAC3D软件对北京地区目前发育最强烈的高丽营地裂缝进行模拟研究。

FLAC3D可以模拟岩土或其它材料的三维力学行为，被广泛的应用在边坡稳定性分析、隧道围岩稳定性分析和工程地质数值分析等研究中，并且取得了行业内的普遍认可。

1高丽营地裂缝概况

高丽营地裂缝最早发现于20世纪90年代，地裂缝走向大致呈NE45°-60°，与黄庄-高丽营断裂相一致，由西王路村向北东延伸到北京北六环以外，向西南经唐自头村穿越京承高速公路，沿华都肉鸡场、土沟村、北七家卫生院、普罗旺斯别墅区、八仙别墅小区延展（图1），长度约6 km，裂缝宽度一般几毫米至十几毫米不等，最大200 mm。地裂缝两侧地面明显差异，呈西北高、东南低状态，主要表现为地面塌陷、墙体开裂、地表变形[2，5]。

贾三满等[2]认为高丽营地裂缝为复合型地裂缝，地裂缝受黄庄-高丽营断裂的控制，是黄庄-高丽营断裂的地表迹线，是基底断裂活动在地表浅部的延伸，地裂缝与下部构造断裂面呈明显的重接复合关系，地裂缝形成是断裂蠕滑变形与地下水下降引起的地面差异沉降共同作用的结果。

2研究区地层

研究区内属于温榆河冲洪积扇平原区，南侧有温榆河通过，总体地势为北高南低。温榆河东北侧地块地面高程2663～36.87 m，温榆河西南侧地块地面高程为25.92～3390 m，河床高程约25.0 m，河面宽约200 m。地表均被第四系地层覆盖，沉积物成因类型较简单，以河流的冲积物为主体。地裂缝两侧地层以收集的地热钻孔资料为基础，进行了简化，见表1。表中的物理力学指标为各地层岩组的平均估计值。

3数值模拟方案

根据研究区的水文地质与工程地质条件，以及地裂缝的影响因素。计算模型以黄庄高丽营断裂（地裂缝）为纵轴，长度取3 500 m，在横向以纵轴为基准轴线，下盘侧取1 000 m，上盘侧取1 800 m，即模型宽2 800 m，地面标高北部为35 m，南部为29 m，上盘（东南侧）基岩面标高取-1 084 m，下盘（西北侧）基岩面标高取-429 m。断裂带（地裂缝）宽度暂取10 m。数值模拟的断裂带倾角取76°（图2）。

4数值模拟结果分析

4.1构造应力作用下地裂缝的发展及其影响

篇幅所限，只选择基岩断块垂直错动0.2 m和5 m时的模拟结果进行分析。

当基岩断块垂直错动0.2 m时，垂直沉降分布见图3，水平位移分布见图4，最大主应力分布见图5，最小主应力分布见图6。

当基岩断块垂直错动5 m时，垂直沉降分布见图7，水平位移分布见图8。

在研究区域垂直于地裂缝轴线，选择河流北侧600 m测线，得到测线上的地表沉降、水平位移分布对比曲线（见图9、图10）。可以看出，地裂缝两侧存在明显的差异沉降，在剖面上呈现“牵引挠曲”现象；研究区地表沉降和水平位移随着基岩断块的垂直错动距离增大而增大。

根据地表相近两点的差异沉降与距离，计算测线断面的各部位的地表（地基）平均倾斜值，见表2。计算表明，当基岩断块垂直错动0.2 m时，地表（地基）平均倾斜值大于2‰的区域几乎不存在；当基岩断块垂直错动0.5 m时，地表（地基）平均倾斜值大于2‰的区域长度为距离地裂缝约52 m；当基岩断块垂直错动1 m时，地表（地基）平均倾斜值大于2‰的区域长度为74 m距离，当基岩断块垂直错动2 m时，地表（地基）平均倾斜值大于2‰的区域长度约86 m距离，当基岩断块垂直错动5 m时，地表（地基）平均倾斜值大于2‰的区域长度约130 m距离。

当承压水位降低15 m时，垂直沉降分布见图13、水平位移分布见图14。

在研究区域垂直于地裂缝轴线，选择一条测线（河流北侧500 m），拾取测线上的地表沉降、水平位移，可以得到测线上的地表沉降、水平位移分布对比曲线（图15、图16）。

根据地表相近两点的差异沉降与距离，计算该测线断面的各部位的地表（地基）平均倾斜值，见表3。

从地表沉降、水平位移、应力变化分布对比曲线可知，由于承压水头的降低，地裂缝两侧产生明显的差异沉降，但影响范围较小约10～20 m。研究区地表沉降和水平位移随着承压水头的降低而增大。地裂缝附近的倾斜值较大，随着距离地裂缝越远，倾斜值减小。综合分析认为，地下水作用下，地裂缝附近产生明显的差异沉降，其它部位以均匀沉降为主。

4.3地裂缝区域的安全避让距离

地裂缝区域的安全避让距离应是以地裂缝延展方向为轴线，垂直轴线向两侧（上盘、下盘）确定的保护建（构）筑物的有效距离。模拟结果表明，构造应力和地下水位变化影响下，地裂缝两侧均产生沉降和变形，其中远离地裂缝均产生均匀沉降，对建筑物的影响不大；但在地裂缝附近则产生明显的差异沉降，对建构筑物影响巨大。因此根据各类建筑物地基变形允许值的最严格标准，采用倾斜值0.002（即2‰）控制安全避让带。根据模拟计算结果，地裂缝安全避让距离确定为上盘（包括地裂缝带宽）80 m，下盘10 m，总避让带宽度为90 m。这与多种手段调查、试验、测试和监测结果确定的地裂缝两侧避让距离100.41 m（上盘74.27 m，下盘26.14 m）相近[4]。

5结论

（1）地下水的作用在地裂缝附近（10～20 m）产生明显的差异沉降，其它部位以均匀沉降为主。

（2）根据数值模拟高丽营地裂缝的安全避让距离确定为上盘80 m，下盘10 m，总避让带宽度为90 m。

（3）本次数值模拟假设断裂两侧地层为均质，但实际上断裂两侧地层参数非均一，地裂缝成因比较复杂，所以本次提出的地裂缝避让带宽度只是作为一种参考。

参考文献：

[1]王海刚.北京市顺义地区高丽营地裂缝灾害[J].中国地质灾害与防治学报，2011，22（3）：134.

[2]贾三满，郭萌.从高丽营探槽分析黄庄-高丽营断裂与地裂缝的关系[J].城市地质，2007，4（2）：2428.

[3]贾三满，王海刚，叶超，等.北京地区地裂缝勘察方法研究[J].工程地质学报，2011，（19）：104111.

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[5]王海刚，贾三满，王荣，等.北京顺义地区地裂缝调查与成因分析[J].中国科技论文在线精品论文，2012，21（5）：20552062.

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