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篇(1)

【關(guān)鍵詞】巖土工程；數(shù)值分析；分析

我國(guó)巖土工程力學(xué)的發(fā)展距今已經(jīng)有40余年的時(shí)間，在巖土工程力學(xué)變形計(jì)算之中，土地被視作彈性體，在穩(wěn)定分析中，土地被視作剛塑性體，穩(wěn)定分析與變形計(jì)算是兩種不同的關(guān)系，為了將其聯(lián)系起來(lái)，一些專家學(xué)者建立了現(xiàn)代土力學(xué)，并使用了統(tǒng)一的應(yīng)力——應(yīng)變——強(qiáng)度關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，這樣就很好的將變形計(jì)算以及穩(wěn)定分析聯(lián)系起來(lái)，下面就對(duì)巖土工程數(shù)值分析進(jìn)行深入的探討。

1、巖體工程分析過(guò)程的關(guān)鍵問(wèn)題

巖土工程的分析是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，一般情況下，對(duì)于該種問(wèn)題的解決常常使用物理模型與數(shù)學(xué)解題結(jié)合的方式進(jìn)行，要解決這類相關(guān)的問(wèn)題，需要使用幾種方式，若建立連續(xù)介質(zhì)力學(xué)模型后，在求解時(shí)應(yīng)該建立好木構(gòu)方程、包含小應(yīng)變分析與大應(yīng)變分析的幾何方程、包含動(dòng)力與靜力的運(yùn)動(dòng)微分方程。在進(jìn)行求解時(shí)，需要確定好邊界條件與初始條件，這幾類條件確定后，才能夠得出方程答案。如果工程問(wèn)題較為復(fù)雜，那么就需要使用數(shù)值分析的方式進(jìn)行解決，如果使用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)模型進(jìn)行求解，就要注意到邊界條件、初始條件以及木構(gòu)方程的不同，如果材料為線性彈性體，即可遵照虎克定律進(jìn)行解決。

如果將巖土材料作為多相體，就可以使用介質(zhì)力學(xué)模型進(jìn)行分析，為此，需要參考由力學(xué)與滲流本構(gòu)方程組成的本構(gòu)方程，包含小應(yīng)變與大應(yīng)變分析組成的幾何方程，由有效應(yīng)力相加得出的總應(yīng)力，總體積變化與相體積變化組成的連續(xù)方程以及動(dòng)力分析和靜力分析組成的運(yùn)動(dòng)微分方程。

通過(guò)以上的對(duì)比可以分析出，多相體包含有效應(yīng)力原理以及連續(xù)方程兩種方程，此外，還包含滲流本構(gòu)方程。在不同的問(wèn)題之中，連續(xù)方程、幾何方程、運(yùn)動(dòng)微分方程以及有效應(yīng)力原理表達(dá)式相同，但是本構(gòu)方程不同。對(duì)于邊界條件以及初始條件的求解，可以使用數(shù)值分析法進(jìn)行，在分析巖土工程問(wèn)題時(shí)，也能夠使用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)模型，在使用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)模型時(shí)，邊界條件、初始條件與本構(gòu)模型均不同，在進(jìn)行分析時(shí)，邊界條件與初始條件一般很容易確定，但是應(yīng)力-應(yīng)變的關(guān)系就相對(duì)較為復(fù)雜，此外，在使用本構(gòu)模型時(shí)，對(duì)于計(jì)算結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生較大的影響。因此，在具體的分析過(guò)程中，必須要使用樹(shù)脂分析的方式，考慮到單元法對(duì)于邊界條件與初始條件有著一些限定，本構(gòu)方程適應(yīng)性也相對(duì)較差，因此，要解決巖體工程的數(shù)值分析問(wèn)題，必須要使用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)模型進(jìn)行。

2、巖土本構(gòu)理論的發(fā)展

力學(xué)中的虎克定律是一種簡(jiǎn)單的本構(gòu)關(guān)系，巖土與其他的物質(zhì)有著較大的不同，巖土是大自然長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的產(chǎn)物，在同一地區(qū)的同層土壤之中，巖土沿垂直與水平方向會(huì)表現(xiàn)出一種較為復(fù)雜的性質(zhì)，巖土是固相、氣相與液相的多相體，在不同的狀態(tài)下，固相、氣相與液相會(huì)相互轉(zhuǎn)換，這就導(dǎo)致巖土初始應(yīng)力場(chǎng)難以確定；同時(shí)，土的變形、強(qiáng)度、滲透特性的確定也較為困難，其變形、強(qiáng)度與滲透特性與礦物成分、形成歷史以及環(huán)境因素息息相關(guān)，與巖土的應(yīng)力狀態(tài)、加荷速率、結(jié)構(gòu)、水平、應(yīng)力路徑、應(yīng)力狀態(tài)有著密切的關(guān)系，可以看出，巖土本構(gòu)關(guān)系十分復(fù)雜，這就導(dǎo)致本構(gòu)模型的建立出現(xiàn)一些困難。根據(jù)介質(zhì)力學(xué)理論，必須要考慮到區(qū)域性特征以及工程的實(shí)際情況，并將其結(jié)合起來(lái)才能夠建立起科學(xué)的本構(gòu)模型，再根據(jù)實(shí)際情況分析巖土的工程數(shù)值，這樣才能夠分析出準(zhǔn)確的巖土數(shù)據(jù)。

有關(guān)的專家學(xué)者認(rèn)為，對(duì)于巖土本構(gòu)模型的研究應(yīng)該包括兩種，即科學(xué)型模型與工程實(shí)用性模型，科學(xué)型模型能夠反映和揭示一些特殊的規(guī)律，如主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)問(wèn)題、土體剪脹性等等，這種模型雖然全面性相對(duì)較差，但是能夠反映出一個(gè)以及幾個(gè)特殊規(guī)律；與科學(xué)型模型相比而言，工程使用型模型較為實(shí)用、簡(jiǎn)單，參數(shù)也相對(duì)較少，更加容易測(cè)定，能夠用于具體工程的分析過(guò)程中，因此，該種模型的應(yīng)用范圍也較為廣泛，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，除了要建立模型外，還要考慮到地區(qū)經(jīng)驗(yàn)的問(wèn)題。

3、數(shù)值分析在巖土工程分析過(guò)程中的價(jià)值與地位

巖土材料是自然的產(chǎn)物，具有區(qū)域性的特征，其應(yīng)力場(chǎng)較為復(fù)雜，測(cè)定工作較為困難，巖土中的本構(gòu)關(guān)系也較為復(fù)雜，就現(xiàn)階段來(lái)看，尚未出現(xiàn)得到工程師普遍認(rèn)可的本構(gòu)模型。目前，結(jié)構(gòu)工程使用的材料均為鋼材與鋼筋混凝土，這些材料的均勻性較為理想，材料本身導(dǎo)致的誤差也較小，但是巖土工程使用的材料均為巖土，這種材料的均勻性較差，由于材料本身產(chǎn)生的誤差也較大。因此，在進(jìn)行幾何模擬的過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)工程的柱、梁與板進(jìn)行單獨(dú)的分析，以便最大限度的降低由于材料產(chǎn)生的誤差。但是在分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)，如果節(jié)點(diǎn)模擬工作未處理好，也會(huì)出現(xiàn)較大的誤差，因此，必須要做好節(jié)點(diǎn)模擬工作。此外，在巖土工程之中，如果有超過(guò)兩種以上的材料，那么界面模擬也會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。在本構(gòu)模型的建立方面，考慮到結(jié)構(gòu)工程的原始材料本構(gòu)關(guān)系相對(duì)簡(jiǎn)單，因此，在建立本構(gòu)模型時(shí)，可以使用線性關(guān)系進(jìn)行，這樣即可很好的降低模型的誤差。在模型參數(shù)的測(cè)定方面，考慮到本構(gòu)模型有著較大的誤差，結(jié)構(gòu)工程的初始應(yīng)力較小，難以測(cè)定，對(duì)于數(shù)值也有著較大的影響，因此，工程分析可以使用線性本構(gòu)關(guān)系，在分析的過(guò)程中，需要迭代，在分析的過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。

根據(jù)對(duì)巖土工程以及材料的特性分析可以得出，對(duì)于巖土工程的數(shù)值分析僅僅只能進(jìn)行定性分析，其數(shù)值的分析結(jié)果也是工程師進(jìn)行判定的主要依據(jù)。

4、結(jié)語(yǔ)

考慮到巖土工程邊界條件與初始條件的復(fù)雜性，現(xiàn)階段的巖土工程數(shù)值僅僅只能用作定性分析，因此，在工程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須要重視概念設(shè)計(jì)的作用，將其與工程師的判斷進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。此外，為了提升數(shù)值分析的準(zhǔn)確性，需要根據(jù)工程的實(shí)際情況多建立幾個(gè)本構(gòu)模型，這樣才能夠促進(jìn)數(shù)值分析在巖土工程中的廣泛應(yīng)用，同時(shí)，巖土工程師必須要充分的掌握地質(zhì)情況與工程性質(zhì)，使用科學(xué)的物理模型，采取科學(xué)的方法進(jìn)行分析與計(jì)算，在計(jì)算的過(guò)程中應(yīng)該遵循因地制宜的守則，把握好主要矛盾與次要矛盾之間的關(guān)系，這樣才能夠提升數(shù)值分析的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔曉南.對(duì)巖土工程數(shù)值分析的幾點(diǎn)思考[期刊論文].巖土力學(xué)，2011（02）

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[3]GONG Xiao-nan. A survey report： the actuality of numerical analysis in Chinese geotechnical engineering[J].Ground Improvement， 2010， 21（4）

篇(2)

關(guān)鍵詞：巖土工程；工程勘察；地下水；水位；腐蝕性；工程地基 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TU42 文章編號(hào)：1009-2374（2016）28-0146-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.28.073

地下水的檢定與勘測(cè)是巖土工程勘察工作的重要組成部分，因?yàn)榈叵滤旧硎且粋€(gè)不斷變化的水體，其內(nèi)部成分也相對(duì)復(fù)雜，多種因素必然會(huì)對(duì)巖土工程構(gòu)成威脅，甚至?xí)绊懝こ袒A(chǔ)施工，巖土工程勘察中必須積極重視地下水問(wèn)題，將一切可能的影響因素納入考慮范圍，重點(diǎn)進(jìn)行分析、排查，從而確保巖土工程勘察工作質(zhì)量。

1 地下水水位問(wèn)題

巖土工程勘察是向地下深入勘察的過(guò)程，其中必然涉及到地下水問(wèn)題，地下水水位的升降與動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題等必然會(huì)對(duì)巖土工程勘察帶來(lái)一定影響。

1.1 地下水位上升的影響

由于受地理環(huán)境因素、水文條件因素、氣候條件、人為因素等的影響，巖土工程附近的地下水位可能上升，例如降水量較大的年份、雨量充沛的季節(jié)河流將迎來(lái)汛期，工業(yè)污水、生活廢水等大量排放時(shí)都可能導(dǎo)致地下水位上升，地下水位夯實(shí)將對(duì)巖土工程勘察帶來(lái)不良危害和影響：

第一，地下水滲透于巖土中，會(huì)對(duì)土體形成腐蝕、滲透，從而出現(xiàn)沼澤式淤泥式土體，影響巖土工程地基的牢固度，也對(duì)巖土工程勘察自身造成影響。

第二，地下水位上升，土體內(nèi)部水分含量則將增加，這樣一些地勢(shì)相對(duì)陡峭、起伏不平的地段則將可能出現(xiàn)滑坡、泥石流等危險(xiǎn)，這勢(shì)必會(huì)對(duì)巖土工程勘察帶來(lái)安全威脅。

第三，特殊的巖土土體，例如細(xì)砂土、粉土等，易于吸收水分，當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r(shí)，土體將液化，當(dāng)液化土體形成顆粒狀后，則可能出現(xiàn)管涌、流砂等問(wèn)題，給巖土工程勘察、勘測(cè)等帶來(lái)不便。

此外，地下水位極度上升可能侵蝕、浸泡巖土工程地基本身，從根源上給建筑物地基帶來(lái)負(fù)面破壞作用。

1.2 地下水位下降的危害作用

地下水位下降同樣會(huì)給巖土工程帶來(lái)不良威脅，導(dǎo)致地下水位下降的主要原因?yàn)槿藗儫o(wú)節(jié)制、無(wú)計(jì)劃地利用地表水、地下水，例如：工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)與工程施工等對(duì)河流水的利用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)無(wú)節(jié)制地抽取地下水等，各種問(wèn)題交織在一起勢(shì)必要破壞水體平衡，導(dǎo)致地下水位下降，地下水位下降也將對(duì)地表、地面等帶來(lái)不良影響，最直接的結(jié)果就是地表下沉、地面塌陷等，地表所受浮力也將下降，使得巖土工程無(wú)法處于穩(wěn)定的地基環(huán)境中，而且水資源系統(tǒng)受到?jīng)_擊，自然環(huán)境與生態(tài)環(huán)境等都將面臨威脅。正是因?yàn)槭艿饺藶橐蛩?、自然因素等的威脅和干擾，地下水資源系統(tǒng)失去了平衡性、穩(wěn)定性，從而可能出現(xiàn)地下水涌突、流砂上泛等現(xiàn)象，不僅影響巖土工程勘察工作的正常開(kāi)展，甚至?xí)?lái)生命安全問(wèn)題。

2 地下水水動(dòng)壓力問(wèn)題

常規(guī)情況下，地下水由于所處環(huán)境，其水動(dòng)力不會(huì)形成較大壓力，然而隨著巖土工程勘察工作的開(kāi)展，地下水的水動(dòng)力則將逐漸發(fā)生變化，進(jìn)而帶來(lái)水動(dòng)壓力的變化，引發(fā)巖石或土體的松動(dòng)、變形，導(dǎo)致巖土地基失去穩(wěn)定性，巖土的構(gòu)造、工程結(jié)構(gòu)等都可能受到影響，巖土工程結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，下一步將影響建筑工程安全。

地基是工程的基礎(chǔ)，從根源上決定著建筑工程的安全度、牢固度，特別是地基坑中有承壓水層時(shí)，受到來(lái)自于上方建筑工程巨大的作用力、壓力，則可能導(dǎo)致基坑中的承壓水體壓力升高，不斷升高的水動(dòng)壓力也將給基坑結(jié)構(gòu)、根部等帶來(lái)一定的壓力和作用力，從而可能導(dǎo)致地基中的地下水上泛、外涌等問(wèn)題，這樣基坑中的混凝土則將逐步流失，影響地基牢固度，也使得巖土工程無(wú)法按照預(yù)定工期和期限施工。

3 地下水腐蝕問(wèn)題

因?yàn)樯钍軆?nèi)外因素、自然與社會(huì)因素等的干擾，多種復(fù)雜因素交織在一起使得地下水體中可能出現(xiàn)多種成分，這些復(fù)雜的成分很可能對(duì)巖土工程地基帶來(lái)不良威脅和影響。

3.1 氣候因素引發(fā)的混凝土腐蝕問(wèn)題

當(dāng)?shù)叵滤w內(nèi)含有腐蝕性成分時(shí)，巖土地基混凝土中則可能融入腐蝕性物質(zhì)，會(huì)加劇對(duì)混凝土的腐蝕與破壞，特別是鹽分、堿性等物質(zhì)滲透到砼細(xì)密紋理中時(shí)，混凝土?xí)艿綐O大破壞。當(dāng)外界環(huán)境中水分不均、干濕不均時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鹽分聚集、集中，鹽溶液逐漸走向飽和，遇到低溫條件，飽和的鹽溶液甚至出現(xiàn)固態(tài)鹽分、晶狀成分，具有膨脹作用，可能破壞混凝土內(nèi)部構(gòu)造。相反，溫度上升后，鹽分溶解于水體后則可能出現(xiàn)潮解問(wèn)題，混凝土反復(fù)性的潮解、膨脹則必將影響其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，可能更快腐蝕、變質(zhì)，無(wú)疑將對(duì)巖土工程地基的穩(wěn)定性、牢固度帶來(lái)破壞性影響。

3.2 地下水中腐蝕劑的不良影響

眾所周知，地下水因?yàn)樘幱谙鄬?duì)特殊的地理環(huán)境中，其內(nèi)部自然融入了多種化學(xué)物質(zhì)成分，各類化學(xué)成分之間容易發(fā)生反應(yīng)以及化學(xué)物質(zhì)本身等都可能對(duì)巖土工程地基帶來(lái)腐蝕性影響，具體的影響包括化學(xué)物質(zhì)作用于混凝土、石料、石材、鋼材等，對(duì)巖土建材表面形成腐蝕作用，特別是地下水體內(nèi)部的Cl-、NO3-、SO42-等同水體中的氫離子結(jié)合，可能生成HCl，酸性成分很容易對(duì)砼外部的氧化膜帶來(lái)腐蝕作用，氧化膜本身是一層保護(hù)膜，一旦受損，其內(nèi)部鋼筋將會(huì)遭到破壞，鋼筋受腐蝕后會(huì)出現(xiàn)變形、膨脹、銹蝕等現(xiàn)象，鋼筋作為巖土工程地基支撐性框架結(jié)構(gòu)，遭到腐蝕后，地基混凝土也將受到威脅和破壞，從而導(dǎo)致巖土地基無(wú)法長(zhǎng)期、永久地發(fā)揮支撐功效，進(jìn)而影響建筑工程的使用周期。

4 巖土工程勘察地下水問(wèn)題的防范與處理

通過(guò)以上分析可以看出，地下水問(wèn)題會(huì)對(duì)巖土工程帶來(lái)不良影響，特別是地質(zhì)條件復(fù)雜的環(huán)境，要想確保巖土工程施工質(zhì)量，就要結(jié)合常見(jiàn)的地下水問(wèn)題來(lái)進(jìn)行針對(duì)性勘察，從整體上保護(hù)巖土工程安全，實(shí)際勘察過(guò)程中要重點(diǎn)做好以下工作：

4.1 重點(diǎn)測(cè)量地下水位情況

根據(jù)地下水位變化規(guī)律，水體有枯水期、豐水期兩大關(guān)鍵時(shí)期，在實(shí)際的巖土工程勘察工作過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)季節(jié)時(shí)段、水期特征等有目的、有針對(duì)性地開(kāi)展勘察工作，要盡量確保科學(xué)、精準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)地掌握地下水位情況，通過(guò)數(shù)據(jù)測(cè)量、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)、分析等來(lái)掌握地下水位變化幅度，再對(duì)巖土工程施工采取對(duì)策和措施，控制其對(duì)巖土勘察帶來(lái)負(fù)面影響。

例如：枯水期，由于地下水位下降，水體遠(yuǎn)離地面，巖土工程勘測(cè)難以精準(zhǔn)地測(cè)量、測(cè)算出地下水位高度、變化幅度等，也就無(wú)法對(duì)工程施工提供科學(xué)的指導(dǎo)，此時(shí)可以重點(diǎn)鎖定關(guān)鍵因素，地下水變化幅度對(duì)地基帶來(lái)的不良威脅程度，再對(duì)應(yīng)采取科學(xué)、合理、針對(duì)性解決對(duì)策。因此應(yīng)該在豐水期來(lái)勘測(cè)地下水位、水體變化等，以便為巖土工程勘察提供更為精準(zhǔn)、有效的數(shù)據(jù)，要通過(guò)科學(xué)的防范對(duì)策、措施等來(lái)提升巖土工程結(jié)構(gòu)的牢固度、穩(wěn)定性，盡可能預(yù)防地基開(kāi)裂。

4.2 地下水體腐蝕性測(cè)定

地下水體腐蝕性能是威脅巖土工程安全的一大因素，必須強(qiáng)化地下水體腐蝕性檢測(cè)與測(cè)量。根據(jù)地質(zhì)科學(xué)規(guī)律，通常下層地下水的腐蝕性更強(qiáng)，將對(duì)巖土工程地基帶來(lái)腐蝕性危害，對(duì)此，實(shí)際工程施工中就必須選擇抗腐蝕性強(qiáng)的材料來(lái)充當(dāng)工程地基或者通過(guò)科學(xué)地把握、掌握水灰比來(lái)逐漸提升工程地基的耐腐蝕性能，實(shí)際巖土工程勘察中，可以對(duì)地下水腐蝕性檢測(cè)設(shè)定等級(jí)，根據(jù)腐蝕性等級(jí)來(lái)對(duì)巖土地基進(jìn)行科學(xué)處理，提高地基牢固度、穩(wěn)定性，從而確保建筑工程被長(zhǎng)期使用。

4.3 巖土層滲透系數(shù)的檢測(cè)

巖土層滲透系數(shù)是巖土工程勘察過(guò)程中必須測(cè)定的對(duì)象，也是用來(lái)分析降水法的一項(xiàng)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該得到勘察工作的重視。整體來(lái)看，巖土工程的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)以及布局等都與巖土層的滲透系數(shù)密切相關(guān)，最典型的地基挖掘施工中，通常要參照巖土層的滲透系數(shù)來(lái)對(duì)挖掘深度等做出取舍，因此必須對(duì)巖土層滲透系數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)、客觀的測(cè)定與求值。

傳統(tǒng)的室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)注水等檢測(cè)方法所得出的數(shù)據(jù)一般與巖土工程實(shí)際數(shù)據(jù)存在差異，影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，對(duì)此就要改變檢測(cè)方法，選擇野外抽水試驗(yàn)檢測(cè)方法，以此來(lái)確保所獲得數(shù)據(jù)更加靠近實(shí)際數(shù)值，然而這一方法也存在某種弊端，例如耗時(shí)、耗費(fèi)精力且成本較高等，至今尚未得到深入的運(yùn)用。因此，實(shí)際的巖土層滲透系數(shù)檢測(cè)就要注重方法的選擇與對(duì)比，可以采用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、室外抽水檢測(cè)等相結(jié)合的方法，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)、檢查與測(cè)算，最終得出精準(zhǔn)的檢測(cè)結(jié)果，再對(duì)應(yīng)獲得一個(gè)更為精準(zhǔn)的巖土層滲透系數(shù)，將其作為地基挖掘、巖土工程勘測(cè)等的一項(xiàng)科學(xué)依據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

巖土工程勘察過(guò)程中勢(shì)必將面臨著復(fù)雜的地下水問(wèn)題，主要的地下水問(wèn)題包括地下水位問(wèn)題、水體腐蝕性問(wèn)題等，每一類地下水問(wèn)題都可能給巖土工程勘察、工程地基質(zhì)量帶來(lái)不良影響。因此有必要積極重視巖土工程勘察工作，通過(guò)科學(xué)的調(diào)查、試驗(yàn)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析等來(lái)獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，再利用這些科學(xué)的數(shù)據(jù)來(lái)為巖土工程勘察提供科學(xué)的指導(dǎo)，以此來(lái)確保巖土土體性能，確保巖土工程安全。

參考文獻(xiàn)

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篇(3)

從培養(yǎng)方案、學(xué)制、專業(yè)與課程設(shè)置等方面，文章對(duì)澳大利亞新南威爾士大學(xué)土木工程專業(yè)教育模式進(jìn)行分析和比較。該校在本科階段一般是“寬口徑、厚基礎(chǔ)”的大土木培養(yǎng)模式，并設(shè)置單學(xué)位與雙學(xué)位并重的學(xué)士培養(yǎng)機(jī)制，課程學(xué)時(shí)和學(xué)分設(shè)置緊湊，學(xué)生選修課程自由而寬泛。研究生階段分為課程研究生（碩士）和研究型研究生（碩士和博士）兩個(gè)培養(yǎng)層次。課程研究生通過(guò)完成課程學(xué)習(xí)，修滿指定的學(xué)分即獲得學(xué)位；研究型研究生一般沒(méi)有學(xué)分要求，但對(duì)論文的研究質(zhì)量和創(chuàng)新性要求高，體現(xiàn)了“寬進(jìn)嚴(yán)出”的培養(yǎng)模式。通過(guò)對(duì)該校一流學(xué)科工程教育模式的比較研究，為國(guó)內(nèi)高校土木工程專業(yè)的學(xué)科發(fā)展和卓越工程師教育計(jì)劃的推進(jìn)提供一些有益的建議。

關(guān)鍵詞：土木工程；教育模式；培養(yǎng)方案；專業(yè)與課程設(shè)置；比較研究

中圖分類號(hào)：G649；TU 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：

10052909（2016）06002705

澳大利亞的高等教育體制源于英國(guó)，但教育理念和美國(guó)類似，教育質(zhì)量享譽(yù)全球。由于良好的氣候環(huán)境和完善的教育服務(wù)體系，澳大利亞每年吸引大量的海外留學(xué)生，是四大英語(yǔ)國(guó)家留學(xué)基地之一，其教育產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為該國(guó)僅次于采礦業(yè)、農(nóng)牧業(yè)和旅游業(yè)的第四大產(chǎn)業(yè)。當(dāng)前，中澳各大學(xué)之間的教育交流越來(lái)越多，研究澳大利亞著名大學(xué)一流學(xué)科的教育與培養(yǎng)模式，對(duì)促進(jìn)中國(guó)高校學(xué)科的發(fā)展也大有裨益。

近些年來(lái)，為了提升中國(guó)高校土木工程學(xué)科的教育理念，促進(jìn)卓越工程師教育計(jì)劃的良性發(fā)展，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)不同國(guó)家和地區(qū)的土木工程專業(yè)教育與培養(yǎng)模式進(jìn)行了分析和比較。比如，對(duì)澳大利亞高等教育的體系、機(jī)制和特色的分析，對(duì)澳大利亞一些大學(xué)的土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案、研究生培養(yǎng)層次，以及“寬進(jìn)嚴(yán)出”培養(yǎng)模式的比較研究[1-3]；以中美高校土木工程專業(yè)培養(yǎng)模式為對(duì)象，從美國(guó)高校的學(xué)科設(shè)置、專業(yè)評(píng)估、執(zhí)業(yè)注冊(cè)制度、卓越工程師培養(yǎng)等方面進(jìn)行分析，為國(guó)內(nèi)相關(guān)院校土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的改革提供參考[4-6]；以卓越工程師教育計(jì)劃和國(guó)際化土木工程人才培養(yǎng)合作辦學(xué)為視角，分別對(duì)德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)的國(guó)際合作辦學(xué)機(jī)制、臺(tái)灣大學(xué)的土木工程專業(yè)本科培養(yǎng)特色，

以及卓越工程師國(guó)際化課程教育體系等方面進(jìn)行比較[7-10]。以上的這些研究均有助于推動(dòng)中國(guó)高校土木工程專業(yè)教育與培養(yǎng)模式的改革與創(chuàng)新。

新南威爾士大學(xué)（The University of New South Wales）土木工程專業(yè)在2015年QS世界大學(xué)學(xué)科排名中名列第14位，在澳大利亞排名第1位，具有良好的學(xué)術(shù)聲譽(yù)和寬松的教學(xué)與研究氛圍。本文

結(jié)合新南威爾士大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院土木工程專業(yè)的培養(yǎng)方案、學(xué)制、專業(yè)與課程設(shè)置等幾個(gè)方面，對(duì)其一流學(xué)科的工程教育模式進(jìn)行分析和比較，為國(guó)內(nèi)高校土木工程專業(yè)的學(xué)科發(fā)展和卓越工程師教育計(jì)劃提供一些有益的建議。

一、專業(yè)設(shè)置與培養(yǎng)方案

新南威爾士大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院隸屬于工程學(xué)部，按專業(yè)分類主要有土木工程、環(huán)境工程、測(cè)繪與地理空間工程三大專業(yè)。其中，土木工程專業(yè)分為工程施工與管理、巖土工程、結(jié)構(gòu)工程、土木工程與建筑四個(gè)方向；環(huán)境工程專業(yè)分為可持續(xù)工程、交通工程、水工程三個(gè)方向；測(cè)繪與地理空間工程專業(yè)分為土地測(cè)繪與房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)、工程測(cè)量、采礦測(cè)量、水文測(cè)繪、地理空間科學(xué)與工程、遙感和數(shù)字制圖六個(gè)方向（圖1）。

結(jié)合以上的專業(yè)分類和方向設(shè)置，制定的研究領(lǐng)域主要有工程施工與管理、環(huán)境工程、巖土工程、結(jié)構(gòu)工程、測(cè)繪與地理空間工程、交通工程、水工程共七大領(lǐng)域。同時(shí)，設(shè)置了研究中心，分別為測(cè)繪與地理空間創(chuàng)新中心、基礎(chǔ)工程與安全中心、施工創(chuàng)新和研究中心、可持續(xù)工程中心、水文與資源研究中心、凈水研究中心、澳大利亞住宅與基礎(chǔ)設(shè)施氣候適應(yīng)研究中心、集成化交通體系創(chuàng)新研究中心。

人才培養(yǎng)方案主要有三個(gè)層次，一是本科學(xué)士學(xué)位（Undergraduate degree）；二是課程研究生（Coursework Program，主要培養(yǎng)課程碩士學(xué)位）；三是研究型研究生（Research Program，又分為碩士和博士?jī)蓚€(gè)階段）。此外，還有一些面向社會(huì)的短期培訓(xùn)模式，主要目的是為一些工程技術(shù)人員的知識(shí)更新和提高工作技能服務(wù)。

（一）本科生

在本科培養(yǎng)階段，主要有單學(xué)位和雙學(xué)位兩種模式。單學(xué)位一般學(xué)制4年，雙學(xué)位一般學(xué)制5～6年。學(xué)生的選擇靈活而又寬泛，在學(xué)期間可以交叉選擇藝術(shù)、科學(xué)、商貿(mào)、法律等雙學(xué)士學(xué)位課程。

本科單學(xué)位主要包括土木工程、環(huán)境工程、土木工程與建筑、測(cè)繪工程、地理空間工程等五類學(xué)士學(xué)位授予方向。土木工程專業(yè)方向單學(xué)位的學(xué)生或多或少都要選修一些與環(huán)境工程相關(guān)的課程，并完成相應(yīng)的學(xué)分要求。

本科雙學(xué)位主要包括工程與藝術(shù)、工程與商貿(mào)、工程與法律、工程與科學(xué)、土木工程與其他工程等五類學(xué)士學(xué)位授予方向。其中，土木工程與其他工程方向的學(xué)制一般為5年，主要是土木工程與測(cè)繪工程、環(huán)境工程、采礦工程方向的交叉結(jié)合。工程與藝術(shù)方向的學(xué)制一般為5～5.5年，工程與商貿(mào)方向的學(xué)制一般為5.5年，工程與法律方向的學(xué)制一般為6～6.5年，工程與科學(xué)方向的學(xué)制一般為5年。

（二）課程研究生

課程研究生不設(shè)導(dǎo)師制，主要講授課程，學(xué)生通過(guò)修滿指定的課程和學(xué)分獲得碩士學(xué)位，一般又稱為課程碩士。課程碩士的學(xué)制通常為2年，每學(xué)期需要修滿4門課程，每門課程一般通過(guò)階段性的PPT課堂討論、課程論文、課程考試來(lái)完成。目前，課程碩士約占新南威爾士大學(xué)碩士學(xué)生總數(shù)的絕大多數(shù)。提供課程碩士學(xué)位的專業(yè)方向主要有土木工程、環(huán)境工程、地理空間工程、巖土工程與工程地質(zhì)、工程管理、結(jié)構(gòu)工程、交通工程、水文與資源工程、凈水與污水處理工程。

課程碩士設(shè)置三個(gè)培養(yǎng)層次（圖2）。一是研究生課程認(rèn)證，主要為一些沒(méi)有本科學(xué)位的大專生過(guò)渡學(xué)習(xí)階段；二是研究生學(xué)歷認(rèn)證，主要針對(duì)一些專業(yè)背景或?qū)W習(xí)成績(jī)達(dá)不到要求的本科生；

三是碩士學(xué)位認(rèn)證，要求具備本專業(yè)本科學(xué)習(xí)背景，成績(jī)達(dá)到一定的要求，且有學(xué)士學(xué)位的學(xué)生。課程認(rèn)證要修滿24學(xué)分和4門課程，學(xué)歷認(rèn)證要修滿48學(xué)分和8門課程，學(xué)位認(rèn)證要修滿96學(xué)分和16門課程。

（三）研究型研究生

研究型研究生的學(xué)位授予主要分為哲學(xué)博士（Doctor of Philosophy）、工程碩士（Master of Engineering）與工程科學(xué)碩士（Master of Engineering Science）三類。與課程碩士不同的是，研究型研究生沒(méi)有具體的課程和學(xué)分要求，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下從事專業(yè)內(nèi)某一領(lǐng)域的研究工作。

哲學(xué)博士按專業(yè)主要分為土木與環(huán)境工程、測(cè)繪與空間信息系統(tǒng)兩大類，學(xué)制一般為4年。本科生獲得學(xué)士學(xué)位以后可以選擇直讀博士，或者工作幾年再讀博士，不需要有碩士學(xué)位。博士論文的長(zhǎng)度一般不超過(guò)十萬(wàn)字?jǐn)?shù)，要經(jīng)歷4年的持續(xù)研究與學(xué)習(xí)。一般要求博士生每年做一次階段性研究報(bào)告，是對(duì)研究創(chuàng)新的重要評(píng)估。如果未通過(guò)，推遲四個(gè)月再申請(qǐng)匯報(bào)；若再次沒(méi)有通過(guò)一般作退學(xué)處理。此外，博士階段雖然沒(méi)有課程學(xué)習(xí)要求，但一般來(lái)說(shuō)，學(xué)生會(huì)結(jié)合研究的需要，去選修一些本科或課程碩士的課程。博士學(xué)習(xí)階段的退學(xué)率比較高，有的專業(yè)高達(dá)50%～60%。

工程碩士與工程科學(xué)碩士學(xué)制一般是2年，主要專業(yè)有土木工程、環(huán)境工程、地理信息技術(shù)、巖土工程與工程地質(zhì)、項(xiàng)目管理、結(jié)構(gòu)工程、交通工程、凈水與水文工程、水資源等。工程碩士著重培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力，要求學(xué)生在應(yīng)用中提出一些獨(dú)到的見(jiàn)解或?qū)?yīng)用技術(shù)有所促進(jìn)。工程科學(xué)碩士著重工程中的一些涉及計(jì)算與分析的研究問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生從科學(xué)的角度去思考如何促進(jìn)工程技術(shù)應(yīng)用的提升。一般具有本科學(xué)位的學(xué)生可以選擇學(xué)習(xí)工程碩士或工程科學(xué)碩士，類似于博士。研究型碩士的退學(xué)率也很高，在學(xué)期間需要定期匯報(bào)階段性研究進(jìn)展。

（四）比較研究

通過(guò)對(duì)新南威爾士大學(xué)土木工程學(xué)科的專業(yè)設(shè)置與培養(yǎng)方案的分析，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。

一是，專業(yè)設(shè)置和國(guó)內(nèi)大學(xué)類似，屬于“寬口徑、厚基礎(chǔ)”的大土木類型，既包括傳統(tǒng)的土木工程（建筑工程、地下工程、橋梁工程、道路工程），又包括交通工程、工程管理、房地產(chǎn)等方向。與國(guó)內(nèi)大學(xué)不同的是，土木工程一般與環(huán)境工程相結(jié)合，因此也包括一些與環(huán)境相關(guān)的專業(yè)或方向，比如可持續(xù)工程、水工程、測(cè)繪與地理空間工程等。此外，本科生四年的學(xué)習(xí)不再細(xì)分專業(yè)方向，真正體現(xiàn)了“寬口徑、厚基礎(chǔ)”的培養(yǎng)模式。

二是，本科生可以選擇雙學(xué)位培養(yǎng)方案，在完成本專業(yè)學(xué)士學(xué)位的課程和學(xué)分要求以外，可以再選修一些其他學(xué)院的與科學(xué)、藝術(shù)、商貿(mào)、法律、經(jīng)濟(jì)管理等相關(guān)的學(xué)位。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，本科生的專業(yè)和學(xué)位選擇余地寬泛，有利于學(xué)生的均衡教育和視野拓展。此外，部分對(duì)從事科學(xué)研究感興趣的本科生也可以直接選擇攻讀博士學(xué)位。

三是，課程研究生培養(yǎng)方案給一些不愿意從事科學(xué)研究，又想獲得碩士研究生學(xué)歷或?qū)W位的本科生提供了教育機(jī)會(huì)。他們可以通過(guò)修滿一些課程和達(dá)到規(guī)定的學(xué)分要求，從而獲得課程碩士學(xué)位，部分本科生也可以通過(guò)這個(gè)階段進(jìn)一步提升自己的專業(yè)知識(shí)水平和工作技能。

四是，研究型研究生一般沒(méi)有課程和學(xué)分要求，這樣有助于學(xué)生盡快進(jìn)入研究狀態(tài)，安心于研究興趣。研究型碩士又分為工程碩士和工程科學(xué)碩士?jī)煞N類型，有助于學(xué)生結(jié)合自身情況進(jìn)行靈活選擇。

五是，研究階段沒(méi)有的硬性要求，但對(duì)研究的創(chuàng)新性要求較高。比如針對(duì)博士的培養(yǎng)，每年學(xué)生都要匯報(bào)階段性研究進(jìn)展。由相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者進(jìn)行評(píng)價(jià)，給出是否可以繼續(xù)研究的建議。論文完成后不設(shè)置答辯環(huán)節(jié)，而是采用函評(píng)的方式由世界范圍內(nèi)的著名學(xué)者進(jìn)行評(píng)閱，并給出是否達(dá)到授予學(xué)位要求的評(píng)價(jià)，真正體現(xiàn)了“寬進(jìn)嚴(yán)出”的培養(yǎng)模式。

二、 課程設(shè)置

（一）本科生

土木工程專業(yè)本科生所修課程和學(xué)分如圖3所示。課程主要分為基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課和實(shí)踐四大模塊。第一學(xué)年主要以基礎(chǔ)課程為主，包括數(shù)學(xué)、物理、材料、化學(xué)、力學(xué)、各類基礎(chǔ)設(shè)施體系、工程師基本概念、工程設(shè)計(jì)與創(chuàng)新等；第二學(xué)年以專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課為主，包括固體力學(xué)、水工程、交通與公路工程、工程計(jì)算與施工、通識(shí)教育、結(jié)構(gòu)分析與建模等；第三學(xué)年以專業(yè)課為主，包括工程運(yùn)營(yíng)與控制、土力學(xué)、鋼與混凝土結(jié)構(gòu)、水力資源工程、土木工程實(shí)踐、應(yīng)用土工技術(shù)與工程地質(zhì)、給水排水工程等；第四學(xué)年是實(shí)踐環(huán)節(jié)，除了通識(shí)教育以外，主要包括與實(shí)際工程相結(jié)合的畢業(yè)論文專題，以及一些專業(yè)選修課。

以上每門課程均為6個(gè)學(xué)分，每學(xué)期一般安排4門課程，學(xué)生四年需要修滿192個(gè)學(xué)分，方可獲得學(xué)士學(xué)位。從課程設(shè)置來(lái)看，體現(xiàn)了土木工程學(xué)科寬泛的特點(diǎn)，在第四年的選修實(shí)踐課中，學(xué)生可以靈活選擇自己所感興趣的工程方向。

（二）課程研究生

土木工程專業(yè)課程研究生的課程設(shè)置如圖4所示。這些課程充分體現(xiàn)了工程教育寬泛的特點(diǎn)，既包括與土木工程設(shè)計(jì)、施工和管理相關(guān)的基本課程，又包括與經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展相關(guān)的選修課程。

允許課程研究生跨專業(yè)背景學(xué)習(xí)，如果學(xué)生來(lái)自于其他專業(yè)或者沒(méi)有修完土木工程專業(yè)本科課程，一般會(huì)被建議增加選修一些相關(guān)的課程，以便增強(qiáng)本專業(yè)的知識(shí)背景。課程設(shè)置的類別和數(shù)量主要以培養(yǎng)學(xué)生具備解決與工程管理、巖土工程、結(jié)構(gòu)、測(cè)繪、交通、給水排水等領(lǐng)域相關(guān)的高等學(xué)科知識(shí)為主。

（三） 比較研究

通過(guò)對(duì)新南威爾士大學(xué)土木工程專業(yè)本科生和課程研究生的課程設(shè)置分析，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。

一是每門課程均設(shè)置為6個(gè)學(xué)分，每學(xué)期一般固定4門課程，學(xué)分制度和課程數(shù)量設(shè)置合理，有助于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和理解專業(yè)知識(shí)。國(guó)內(nèi)大學(xué)土木工程專業(yè)課程的學(xué)分一般從1～4.5不等，學(xué)分設(shè)置分散，課程學(xué)時(shí)也很分散，有的課程僅僅設(shè)置為幾周時(shí)間，有的課程卻跨度一個(gè)學(xué)年。分散的學(xué)時(shí)和學(xué)分設(shè)置既不利于學(xué)生選修課程，也不利于學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的充分理解和消化。

二是由于本科教育階段設(shè)置了雙學(xué)位培養(yǎng)模式，本科生可以自由選擇自己感興趣的學(xué)科或?qū)I(yè)的課程。課程研究生也設(shè)置不同的學(xué)位授予類型，可以在土木工程專業(yè)范圍內(nèi)自由選擇不同方向的課程，也可以跨不同專業(yè)或方向交叉選擇課程。

三是實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)置是直接與實(shí)際工程相關(guān)聯(lián)的，一般鼓勵(lì)學(xué)生在工程單位實(shí)習(xí)期間同時(shí)完成畢業(yè)論文，增設(shè)一些實(shí)踐選修課程，這些課程可能就開(kāi)設(shè)在實(shí)驗(yàn)室或工程單位，以鼓勵(lì)對(duì)不同工程感興趣的學(xué)生自由選擇學(xué)習(xí)。

四是對(duì)研究型研究生雖然沒(méi)有課程和學(xué)分要求，但會(huì)要求他們根據(jù)不同的研究方向和研究方法有針對(duì)性地選擇某些課程學(xué)習(xí)或直接去旁聽(tīng)。比如，從事數(shù)值分析的研究生可以選擇一些高等工程數(shù)學(xué)課程，從事計(jì)算機(jī)編程與模擬的可以選擇一些計(jì)算機(jī)程序課程。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)新南威爾士大學(xué)土木工程專業(yè)的培養(yǎng)方案、學(xué)制、專業(yè)與課程設(shè)置等方面的教育模式進(jìn)行分析和比較，提出了一些建議，為國(guó)內(nèi)高校土木工程專業(yè)的建設(shè)、培養(yǎng)模式的改革、卓越工程師教育計(jì)劃的實(shí)施提供借鑒。

（1）土木工程專業(yè)設(shè)置寬泛，培養(yǎng)方式靈活，真正體現(xiàn)了“寬口徑、厚基礎(chǔ)”的大土木培養(yǎng)模式。

（2）本科教育階段設(shè)置單學(xué)位與雙學(xué)位并重培養(yǎng)機(jī)制，學(xué)生不僅可以在本學(xué)科獲得學(xué)位，還可以在不同的學(xué)科和專業(yè)間學(xué)習(xí)相關(guān)課程，取得相關(guān)的學(xué)位。

（3）課程設(shè)置體現(xiàn)了學(xué)科教育的寬泛特點(diǎn)，單門課程固定為6個(gè)學(xué)分，每學(xué)期固定4門課程，課程學(xué)時(shí)和學(xué)分緊湊集中。

（4）本科階段的實(shí)踐環(huán)節(jié)一般要求學(xué)生在工程單位完成，既包括結(jié)合實(shí)際工程案例完成的畢業(yè)論文，又包括一些與不同工程類型相關(guān)的實(shí)踐選修課程的學(xué)習(xí)。

（5）研究生培養(yǎng)分為課程研究生（碩士）、研究型研究生（碩士和博士）兩個(gè)層次。課程碩士不設(shè)導(dǎo)師制，不需要從事研究，主要是完成相關(guān)專業(yè)的課程學(xué)習(xí)。研究型研究生沒(méi)有課程學(xué)習(xí)和學(xué)分要求，主要從事相關(guān)領(lǐng)域的研究工作。

（6）研究型研究生的培養(yǎng)充分體現(xiàn)了“寬進(jìn)嚴(yán)出”的培養(yǎng)模式，沒(méi)有硬性的要求，每年定期進(jìn)行階段性研究進(jìn)展匯報(bào)，優(yōu)勝劣汰，淘汰率較高。

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篇(4)

【關(guān)鍵詞】CDIO；土力學(xué)；教學(xué)改革

1 關(guān)于“土力學(xué)”課程教學(xué)體系改革的思考

CDIO （Conceive-Design-Implement-Operate）工程教育模式以完整的項(xiàng)目研發(fā)為載體，系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技術(shù)知識(shí)、創(chuàng)新思考能力、職業(yè)能力和態(tài)度、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[1]。土力學(xué)屬于土木工程課程體系中的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，最突出特點(diǎn)就是實(shí)踐性強(qiáng)，包含了理論、實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用三部分。只有將課堂、實(shí)驗(yàn)室、工程組成一個(gè)相互促進(jìn)、相互引導(dǎo)的教學(xué)循環(huán)體系，才能實(shí)現(xiàn)理論指導(dǎo)實(shí)踐、實(shí)踐提升理論的良性循環(huán)。

目前土力學(xué)課程教學(xué)主要是通過(guò)理論學(xué)習(xí)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生分析和計(jì)算方面的能力，雖然也開(kāi)設(shè)了8學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課程，但總體上缺乏對(duì)工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)?，F(xiàn)存的主要問(wèn)題有：

（1）學(xué)時(shí)少與內(nèi)容多的矛盾。在培養(yǎng)計(jì)劃總學(xué)時(shí)不變的情況下，基礎(chǔ)課的學(xué)時(shí)有所增加，專業(yè)課的學(xué)時(shí)越來(lái)越少。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新理論、新技術(shù)、新方法的不斷涌現(xiàn)，讓學(xué)生了解學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，擴(kuò)大視野，是本科教育的重要任務(wù)。這就形成了教學(xué)學(xué)時(shí)的越來(lái)越少與教學(xué)內(nèi)容越來(lái)越多的矛盾。

（2）教學(xué)方法單一，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃。傳統(tǒng)的“一言堂”、“填鴨式”的教學(xué)方式，陳舊落后的教學(xué)手段，繁多的教學(xué)內(nèi)容，高難度的計(jì)算，再加上多媒體教學(xué)力度不夠，使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性難以提高，教學(xué)效果大打折扣。

（3）教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐結(jié)合少。教學(xué)內(nèi)容未能及時(shí)把學(xué)科最新發(fā)展成果和教改教研成果引入教學(xué)；工程案例較少。

（4）實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱。土力學(xué)是理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的自然科學(xué)，大部分土力學(xué)的理論是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的；另外，大多數(shù)已開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)是對(duì)已有結(jié)論的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏啟發(fā)型、綜合型、設(shè)計(jì)型、探索型實(shí)驗(yàn)。這種重理論、輕實(shí)踐的教學(xué)方式不適應(yīng)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。

（5）學(xué)生讀死書，死讀書。學(xué)生的學(xué)習(xí)缺乏主動(dòng)性，研究性學(xué)習(xí)、探究性學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)等現(xiàn)代教育理念在教學(xué)中的應(yīng)用較少。

隨著工程技術(shù)的發(fā)展，各種新理論、新技術(shù)、新方法的不斷涌現(xiàn)，土力學(xué)應(yīng)用的領(lǐng)域日益拓展，知識(shí)處于爆炸時(shí)代，讓學(xué)生了解學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，擴(kuò)大視野，是本科教育的重要任務(wù)。合理地安排教學(xué)內(nèi)容，采用有效的教學(xué)方法顯得尤為重要。

2 改革教學(xué)內(nèi)容

2.1 講課內(nèi)容少而精

教師主要通過(guò)課堂講授、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)等教學(xué)方式重點(diǎn)講透基本概念、推導(dǎo)假設(shè)和基本原理等，如土的物理性、應(yīng)力、強(qiáng)度、壓縮性和滲透性等重點(diǎn)，應(yīng)講清楚它們的物理意義、用途、基本假設(shè)、應(yīng)用中的注意事項(xiàng)等。不僅要掌握分析方法，更要掌握各種分析方法的適用條件，不需要糾纏于推導(dǎo)。

課堂教學(xué)過(guò)程中按照實(shí)際巖土工程和力學(xué)分析過(guò)程來(lái)進(jìn)行。并按照自然邏輯將巖土力學(xué)問(wèn)題和理論分解成許多細(xì)小知識(shí)和認(rèn)識(shí)單元和步驟[2]。首先提出工程問(wèn)題，再根據(jù)問(wèn)題來(lái)建立力學(xué)理論模型、假設(shè)和相應(yīng)參數(shù)，之后建立力學(xué)分析和計(jì)算模型，再回到原來(lái)實(shí)際工程問(wèn)題用這些理論和計(jì)算結(jié)果來(lái)解釋、分析和預(yù)測(cè)這些工程的關(guān)鍵問(wèn)題。在提出―分析―解決問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)生不僅可學(xué)習(xí)知識(shí)而且還可掌握分析問(wèn)題的方法和獲得相應(yīng)的工程經(jīng)驗(yàn)，并可在腦海中建立起整個(gè)知識(shí)的框架和分析問(wèn)題的流程。

2.2 教學(xué)內(nèi)容實(shí)際化

土力學(xué)講共性，講原理，把國(guó)內(nèi)有些專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中比較典型的方法作為應(yīng)用的一種例子來(lái)講，讓學(xué)生了解國(guó)內(nèi)的技術(shù)發(fā)展情況和存在的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合不同的工程正確地應(yīng)用工程經(jīng)驗(yàn)，理解專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)范）之間差異的原因[3]。可結(jié)合實(shí)際情況，介紹當(dāng)前人們非常關(guān)注的，屬于熱點(diǎn)和重大項(xiàng)目的工程案例，如深基坑開(kāi)挖，地鐵、高速公路路基的設(shè)計(jì)與施工，介紹其中遇到的一些重大而復(fù)雜的土力學(xué)問(wèn)題以及解決這些問(wèn)題的思路和方法，也可介紹近幾年發(fā)生的重大工程事故及其中所涉及的一些土力學(xué)問(wèn)題，工程事故能使學(xué)生感到十分震撼，有利于激起學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，對(duì)學(xué)好本課程乃至本專業(yè)都會(huì)起到很好的作用。

在教學(xué)中融合注冊(cè)巖土工程師、注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師等考證的內(nèi)容，使學(xué)生更加明確專業(yè)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和方向，提高學(xué)習(xí)積極性；以基本理論為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際工程問(wèn)題，學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，理解國(guó)家規(guī)范、規(guī)程，培養(yǎng)分析問(wèn)題的能力。

2.3 教學(xué)內(nèi)容新穎化

在教學(xué)內(nèi)容中應(yīng)及時(shí)反映本專業(yè)的最新技術(shù)和成果，介紹當(dāng)前學(xué)術(shù)前沿發(fā)展動(dòng)態(tài)：授課過(guò)程中教師將本學(xué)科相關(guān)的學(xué)術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)告訴學(xué)生，并提出當(dāng)前存在的問(wèn)題，提出自己的思路或可供選擇的方案，由學(xué)生按自己的思路進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)，這樣既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)也培養(yǎng)了他們獨(dú)立思考的能力以及創(chuàng)新精神。同時(shí)在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)安排專家講座、專題講座或閱讀相應(yīng)最新前沿專業(yè)書籍等方式，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)專業(yè)領(lǐng)域中比較成熟的新技術(shù)、新材料、新工藝最新發(fā)展的了解，使學(xué)生開(kāi)闊視野，拓寬知識(shí)面，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。

2.4 教學(xué)內(nèi)容綜合化

要在傳授知識(shí)的基礎(chǔ)上注重全面素質(zhì)與綜合能力的培養(yǎng)，加強(qiáng)學(xué)生獲取知識(shí)、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，以及加強(qiáng)綜合性工程設(shè)計(jì)的教學(xué)和訓(xùn)練。另外應(yīng)體現(xiàn)學(xué)科交叉和融合，加強(qiáng)包括人文、社會(huì)、管理科學(xué)在內(nèi)的基本職業(yè)道德素質(zhì)的培養(yǎng)。

3 改革教學(xué)方法

由于土體自身的特性，學(xué)習(xí)土力學(xué)形象思維比邏輯思維更重要。要根據(jù)土力學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)，不斷改進(jìn)土力學(xué)的教學(xué)方法和研究方法，才能不斷提高教學(xué)水平，正確把握土力學(xué)的學(xué)科發(fā)展態(tài)勢(shì)。

3.1 開(kāi)展研究型教學(xué)

增加大量的自學(xué)知識(shí)、討論課程，學(xué)生就某一個(gè)主題搜集資料、發(fā)言討論，同學(xué)和老師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。這些討論題有些是關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，有些是綜合性的知識(shí)，能達(dá)到擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面、調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作激情的目的。廣泛開(kāi)展課堂內(nèi)外的討論，強(qiáng)化理解基本概念，在課堂上進(jìn)行有關(guān)土力學(xué)熱點(diǎn)問(wèn)題的討論。例如關(guān)于土壓力水土合算與分算的討論、關(guān)于地下室浮力計(jì)算的討論、關(guān)于滲透力的討論等，加深學(xué)生對(duì)基本概念的理解，培養(yǎng)獨(dú)立思考和對(duì)實(shí)際工程問(wèn)題的分析能力，拓寬同學(xué)們的思路。

3.2 工程講座和案例分析

大量收集工程圖片資料，選配恰當(dāng)?shù)膶?shí)例、算例或喻例，選擇事故或失敗工程實(shí)例進(jìn)行分析。如對(duì)照擋墻或基坑工程實(shí)例闡述滲流現(xiàn)象與滲流理論、土壓力和整體穩(wěn)定；對(duì)照建筑物傾斜、開(kāi)裂，闡述土體壓縮與固結(jié)理論，分析有效應(yīng)力原理；對(duì)照壩坡失穩(wěn)、建筑物倒塌闡述土的抗剪強(qiáng)度理論、參數(shù)測(cè)定與應(yīng)用，地基承載力等。通過(guò)工程講座和案例分析，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性并提高教學(xué)效率，加強(qiáng)土工問(wèn)題分析和判斷能力的訓(xùn)練，進(jìn)一步提高學(xué)生識(shí)別、分析和解決某一具體問(wèn)題的能力。

3.3 開(kāi)設(shè)第二課堂

通過(guò)開(kāi)展學(xué)術(shù)與工程報(bào)告講座，邀請(qǐng)工程勘察與設(shè)計(jì)單位的高級(jí)工程師、研究院所研究員、高校教授及在校教師，開(kāi)展學(xué)術(shù)與工程報(bào)告講座，成為學(xué)生加深原理與概念理解、獲取新知識(shí)點(diǎn)、增強(qiáng)學(xué)術(shù)交流、了解我國(guó)重大巖土工程建設(shè)中存在問(wèn)題及解決方法、了解學(xué)科前沿的窗口。要求學(xué)生閱讀一定量的文獻(xiàn)資料，并開(kāi)展定期的讀書交流活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生自主思考提出問(wèn)題、解答問(wèn)題，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力并互相學(xué)習(xí)、取長(zhǎng)補(bǔ)短，激發(fā)學(xué)生潛能。

3.4 改進(jìn)課外作業(yè)模式

目前的課外作業(yè)以復(fù)習(xí)、鞏固書本知識(shí)為主，有些學(xué)生僅限于完成書上的習(xí)題及思考題，很難達(dá)到舉一反三的效果。因此，將課外作業(yè)分為基本型（以復(fù)習(xí)書本知識(shí)為主）、綜合設(shè)計(jì)型、工程實(shí)踐型、創(chuàng)新研究型四類，并可由學(xué)生項(xiàng)目小組來(lái)集體討論解題，成績(jī)?cè)u(píng)定原則是以知識(shí)運(yùn)用的“合理性”為主，即學(xué)生應(yīng)能拿出理由說(shuō)明其設(shè)計(jì)的合理性，并有適當(dāng)?shù)姆治雠c思辨，以學(xué)生的實(shí)際表現(xiàn)和工作成果為依據(jù)，其中項(xiàng)目執(zhí)行成果（研發(fā)報(bào)告及其展示）占40 %，研發(fā)過(guò)程占60 %（包括文獻(xiàn)閱讀、動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、解決問(wèn)題能力、設(shè)計(jì)與工藝的合理性及創(chuàng)新性）。

4 結(jié)束語(yǔ)

以先進(jìn)的CDIO工程教育理念為指導(dǎo)，對(duì)土力學(xué)課程進(jìn)行了一整套的教學(xué)改革，使學(xué)生能深刻地理解和掌握土力學(xué)基本原理，取得了良好的教學(xué)效果，達(dá)了現(xiàn)代工程教育改革的目標(biāo)。今后我們還需要不斷努力，逐步完善土力學(xué)課程教學(xué)改革的每一個(gè)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)適合社會(huì)發(fā)展需要，具有實(shí)踐創(chuàng)新能力的工程建設(shè)人才。

【參考文獻(xiàn)】

[1]CDIO教育改革工作辦公室.CDIO簡(jiǎn)介[EB/OL].汕頭：汕頭大學(xué)工學(xué)院[2009-10-15] .http：///index.asp.

篇(5)

[關(guān)鍵詞]抗滑穩(wěn)定復(fù)核；圍堤穩(wěn)定；瑞典圓弧法

中圖分類號(hào)：TV543.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）10-0287-02

1 工程簡(jiǎn)介

1.1 工程概況

三門縣洋市涂圍墾工程位于浙東沿海三門灣畔，地處中國(guó)“黃金海岸線”中段，圍堤始于圍區(qū)背面高灣山東側(cè)山腳下的柴爿花嘴，堤軸線沿線涂面高程-4.0～-4.5米，工程圍墾面積5935畝，工程主要建筑物由、圍堤（始于圍區(qū)北面高灣山東側(cè)山腳下的柴爿花嘴，向東布置約200m后轉(zhuǎn)向東南，直線布置至外鱟島西面山坡坡）長(zhǎng)1133.2m；外鱟島～里鱟島堵壩，堵壩長(zhǎng)474.7m；里鱟島～東嘴頭堵壩、堵壩長(zhǎng)338.0m，東嘴頭納潮閘和柴爿花嘴排水閘組成。堤壩總長(zhǎng)1945.9m，納潮閘規(guī)模為3孔×3.0m；排水閘規(guī)模為5孔×3.0m。

1.2 圍堤設(shè)計(jì)斷面結(jié)構(gòu)

圍堤堤形采用土石混合結(jié)構(gòu)型式，斷面為寬平臺(tái)結(jié)構(gòu)，堤頂高程8.3米，防浪墻頂高程9.1米，堤頂寬度6.0米。圍堤迎潮面高程4.5米處設(shè)寬12.0米的消浪寬平臺(tái)，平臺(tái)上部和下部均為帶反弧的陡墻。圍堤迎潮面堤腳高程0.0米處設(shè)寬11.8米護(hù)角平臺(tái)，平臺(tái)下部以1：5的坡度至涂面。圍堤內(nèi)側(cè)閉氣土頂高程為6.5米頂寬3.0米下部以1：3的坡度至高程4.0米、寬7.0米的平臺(tái)，平臺(tái)下部以1：10的邊坡至坡腳拋石子堤。子堤頂高程2.5米，頂寬12米，鎮(zhèn)壓頂層高程0.0米、寬20米。地基采取爆炸擠淤置換法進(jìn)行處理（圖1）。

1.3 圍堤地基工程地質(zhì)

圍區(qū)呈凹形，三面環(huán)山，河流發(fā)育，河流長(zhǎng)度一般3.0km～5.0km，分水嶺至灘涂高差大于100m，源短流急，河流易在灘涂沖刷形成深槽。沉積環(huán)境復(fù)雜，后期沉積多形成槽狀透鏡體軟土、砂土夾層。

圍堤和堵壩沿線的沉積物以海積及沖～海積層為主，近岸坡處低部尚有殘坡積層分布。根據(jù)鉆孔取樣及靜力觸探揭示，圍堤和堵壩地基土層主要由淤泥、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粉土、粉質(zhì)粘土與粉土互層、含碎石粉質(zhì)粘土等組成三門縣洋市涂圍墾工程圍堤基礎(chǔ)沉積物以海積及沖～海積層為主，近岸坡處低部尚有殘坡積層分布，物理力學(xué)性質(zhì)差，具有含水量高，孔隙比大、壓縮性高、排水和固Y條件差、天然強(qiáng)度低、沉降變形大等特點(diǎn)，是堤基沉降和抗滑穩(wěn)定的主要控制層。

2、施工階段地基土層參數(shù)

土層勘測(cè)分在樁號(hào)堤0+255、堤0+355、堤0+450、堤0+505，每個(gè)斷面布置三個(gè)鉆孔進(jìn)行取樣試驗(yàn)及十字板試驗(yàn)，以勘查爆炸擠淤后地基土層的實(shí)際情況（表1-表3）。

3、設(shè)計(jì)條件

3.1 設(shè)計(jì)工況及水位組合

設(shè)計(jì)工況考慮采用正常運(yùn)行情況不利組合，即圍堤外海側(cè)50年一遇設(shè)計(jì)低潮位，圍區(qū)測(cè)中遠(yuǎn)期20年一遇設(shè)計(jì)洪水位。

外海側(cè)設(shè)計(jì)低潮位（P=2%）：-3.85米

圍區(qū)側(cè)中遠(yuǎn)期洪水位（P=5%）：3.71米

土石杰出面浸潤(rùn)線高程為多年平均位：2.36米

3.2 計(jì)算邊界條件

根據(jù)圍堤斷面實(shí)際鉆孔檢測(cè)深度控制現(xiàn)狀基礎(chǔ)爆填堤心石邊界。

邊界條件：淤泥層級(jí)爆填堤心石寬度范圍內(nèi)粘土參數(shù)按施工階段土層地質(zhì)勘測(cè)十字板抗剪強(qiáng)度取值，周邊土層按施工階段地質(zhì)勘測(cè)快剪指標(biāo)取值（表4）。

4、計(jì)算

圍堤抗滑穩(wěn)定采用理正巖土工程計(jì)算分析軟件進(jìn)行計(jì)算復(fù)核，正常運(yùn)算情況下，圍堤堤身實(shí)測(cè)斷面外海側(cè)整體抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5

根據(jù)規(guī)范要求，正常運(yùn)行情況系，3級(jí)圍堤整體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)瑞典圓弧法不小于1.20，簡(jiǎn)化畢肖法不小于1.30.圍堤堤身外海側(cè)整體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)兩種計(jì)算方法均滿足規(guī)范要求。

5、結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)圍堤實(shí)測(cè)斷面采用施工階段的地質(zhì)土層鉆芯室內(nèi)物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)參數(shù)及十字板抗剪強(qiáng)度指標(biāo)對(duì)圍堤外海側(cè)整體抗滑穩(wěn)定計(jì)算，整體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)能足規(guī)范要求。

參考文獻(xiàn)

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篇(6)

關(guān)鍵詞：建筑工程；復(fù)合地基；應(yīng)用分析

復(fù)合地基，按照土體的性狀和樁體的材料以及成樁的工藝，其有著各種不同的效應(yīng)。（1）樁體效應(yīng)：樁體效應(yīng)指的是在復(fù)合地基中，樁體在強(qiáng)度和模量方面都要比土大，因此其承擔(dān)荷載的能力自然也要比土大，由樁體的增強(qiáng)導(dǎo)致地基承載力的增強(qiáng)，因而減小了變形所產(chǎn)生的可能性，即為樁體效應(yīng)。（2）振密效應(yīng)：振密效應(yīng)指的是將相對(duì)比較松散的土和細(xì)沙使用一種名為非擠土振動(dòng)成樁的工藝，這樣可以增加樁間的土的密實(shí)度，也可以增加土的強(qiáng)度以及模量。（3）排水效應(yīng)：排水效應(yīng)是指在復(fù)合地基中，樁體的排水性能很好，例如砂樁和碎石樁。排水性比較強(qiáng)的樁體能夠提高地基的荷載承擔(dān)力。

一、復(fù)合地基的理論研究

復(fù)合地基，指的是在地基的處理過(guò)程中，天然地基的部分土體得到了一定的增強(qiáng)或是被置換了，或者是在天然的地基當(dāng)中，設(shè)置了加筋材料，因此加固區(qū)由天然地基的土體以及增強(qiáng)體共同組成的人工的地基。

“復(fù)合地基”這個(gè)詞在 20 世紀(jì) 60 年代時(shí)是第一次在國(guó)際上得以使用，從那以后，復(fù)合地基理論便為地基的處理提供了一種理論分析，并且為建立公式提供了依據(jù)。關(guān)于復(fù)合地基理論的研究深受學(xué)術(shù)界以及巖土工程界的重視。在灰石樁、石灰樁、碎石樁、旋噴樁等加固地基的一系列理論分析當(dāng)中，都應(yīng)用到了復(fù)合地基理論。最近幾年，CFG 樁（水泥粉煤灰碎石樁）和疏樁以及樹(shù)根樁基礎(chǔ)等也成為了復(fù)合地基理論的范疇之內(nèi)。

雖然復(fù)合地基出現(xiàn)的時(shí)間并不是很長(zhǎng)，但是復(fù)合地基的工程應(yīng)用有著很久的歷史淵源。自從人類文明出現(xiàn)，便興起了一種地基處理的技術(shù)。人類最早的砂石樁出現(xiàn)于 1835 年，出自于一位法國(guó)工程師之手。繼而，1933 年，德國(guó)人制作成功了振沖器，并且在 1935 年應(yīng)用于加固松散的粉砂地基，然后日本，美國(guó)和歐洲都使用了該振沖器。1977 年，我國(guó)制造了第一臺(tái)振動(dòng)水沖器，并與同年九月份應(yīng)用于軟粘土地基的加固。1992 年，建設(shè)部組織鑒定了 CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）復(fù)合地基成套技術(shù)，繼而其廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)的各個(gè)建筑工程當(dāng)中。

二、復(fù)合地基的分類

本論文主要以增強(qiáng)體的方向作為劃分復(fù)合地基的條件。其可分為兩種類型：一種是豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基，另一種是水平向增強(qiáng)體復(fù)合地基。

1.豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基

豎向增強(qiáng)體，就是我們前面所提到的樁，那么我們也經(jīng)常將豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基叫做樁體復(fù)合地基。人們又依據(jù)豎向增強(qiáng)體的不同性質(zhì)將樁體復(fù)合地基分為以下三大類：柔性樁復(fù)合地基、剛性樁復(fù)合地基以及散體材料樁復(fù)合地基。

柔性樁復(fù)合地基，顧名思義，其樁體的剛度相對(duì)較小一些，但是它具有粘結(jié)強(qiáng)度。柔性樁復(fù)合地基是由樁體以及樁間的同承擔(dān)荷載的。剛性樁復(fù)合地基有較高的承載能力，其主要是依靠著樁體的置換，而且樁體本身就有著較高的強(qiáng)度，因此其承載能力要比其他樁體復(fù)合地基更強(qiáng)大一些。在中國(guó)，最早開(kāi)發(fā)成功的剛性樁復(fù)合地基便是在 1992年，由中國(guó)建筑科學(xué)研究院地基基礎(chǔ)研究所所開(kāi)發(fā)的 CFG 樁復(fù)合地基。散體材料樁復(fù)合地基，同樣可知其樁體由散體材料組成。它的樁身的材料是無(wú)粘結(jié)強(qiáng)度的，因此并不能單獨(dú)形成樁體，要通過(guò)周圍的土的圍箍才得以形成樁體。

2.水平向增強(qiáng)體復(fù)合地基

水平向增強(qiáng)體復(fù)合地基，指的是在地基里，水平向地鋪設(shè)加筋材料，比如金屬材料、土工織物、土工格柵以及竹筋等所形成的復(fù)合地基，鋪設(shè)加筋材料的目的是增強(qiáng)地基的土的抗剪能力、避免地基的土產(chǎn)生側(cè)向位移的情形，謹(jǐn)防地基的土側(cè)向擠出來(lái)。

三、在建筑工程中復(fù)合地基的應(yīng)用

在建筑界里，復(fù)合地基以其在技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)發(fā)面取得雙贏的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，得到廣泛的歡迎和應(yīng)用。下面，我們舉一個(gè)例子加以說(shuō)明，不妨就以振沖碎石樁為典型。

在溫州市，我們選取某個(gè)小區(qū)的六棟樓為研究對(duì)象，這些樓均為住宅樓，并且都是五層的框架結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)調(diào)查，該地的地層從下往上依此做了記錄。記錄的結(jié)果如表 1 所示。

表1

經(jīng)過(guò)振沖碎石樁額加固以后，主住宅樓的復(fù)合地基的承載力的特征值可以達(dá)220kPa。該住宅區(qū)的振沖樁的工程結(jié)構(gòu)是這樣的：一號(hào)樓是底框結(jié)構(gòu)，其地下有一層，地上為六層。二號(hào)樓是磚混的結(jié)構(gòu)，其也是地下一層、地上六層，它的地基的上方是雜填土，下方則是粘土以及粉質(zhì)粘土。經(jīng)過(guò)振沖碎石樁的加固，主住宅樓的復(fù)合地基的承載力的特征值可以達(dá)250 kPa。

在寧波的某個(gè)地基處理的工程當(dāng)中，其所記錄的地質(zhì)條件是吹填粉細(xì)砂。地基的處理所采用的是振沖擠密無(wú)填料工藝。首先，向振區(qū)塊內(nèi)注入水，進(jìn)行浸泡，這樣可以消除粉砂和細(xì)砂土的毛細(xì)壓力，然后用雙頭振沖器實(shí)現(xiàn)共振，這樣可以提高效益，其處理的深度為十至十五米，經(jīng)過(guò)處理之后的地基的承載力的特征值達(dá)到 200 kPa。

同樣在寧波的某個(gè)地基處理的工程當(dāng)中，它的施工條件是在海上，水深度為 14 m，這個(gè)工程是第一次在海上實(shí)施振沖技術(shù)。該地的地質(zhì)條件如下（自上而下）：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，粉細(xì)砂，粉質(zhì)粘土。它的加固深度為 6～7 m，經(jīng)過(guò)加固之后，復(fù)合地基的承載力的特征值達(dá)到了 160 kPa。

在金華某一工程中，場(chǎng)地選擇的是一棟 30 層的樓，還有作為車庫(kù)的地下一層，該樓為框剪結(jié)構(gòu)。其地質(zhì)條件從下往上分別是：雜填土 3～4 m，其承載力是 80 kPa；淤泥質(zhì)粉細(xì)砂 2～8 m，其承載力是50 kPa；含礫粘土，其承載力是 200 kPa；礫石，其承載力是 300kPa。經(jīng)過(guò)振沖的加固，該樓的復(fù)合地基的承載力的特征值可達(dá) 400kPa，而作為車庫(kù)的地下一層的復(fù)合地基的承載力也達(dá)到了 250 kPa。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，大約 60%的高層建筑采用的都是復(fù)合地基，而中高層以及小高層的建筑也都在向著使用復(fù)合地基的方向發(fā)展，因此使得這些建筑使用復(fù)合地基比例得到不斷提升。本文結(jié)合實(shí)例，對(duì)復(fù)合地基在建筑工程中應(yīng)用進(jìn)行了論述，以供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃耀宇.建筑工程中復(fù)合地基施工技術(shù)的分析[J].現(xiàn)代物業(yè)（上旬刊）.2013（06）

篇(7)

關(guān)鍵詞：非飽和土邊坡穩(wěn)定性降雨入滲抗剪強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：U213.1+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

鐵路工程中的邊坡工程，大都涉及到邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了大量的卓有成效的工作，取得了很多有意義的研究成果。

眾所周知，降雨過(guò)程中或雨后是邊坡失穩(wěn)最易出現(xiàn)的時(shí)段。水的作用是影響邊坡穩(wěn)定的關(guān)鍵因素之一。本文采用數(shù)值分析方法，對(duì)降雨過(guò)程中非飽和土邊坡的穩(wěn)定性分析進(jìn)行了研究。

1. 降雨過(guò)程對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響

當(dāng)邊坡土體內(nèi)部的某些面上的剪應(yīng)力達(dá)到抗剪強(qiáng)度時(shí)，邊坡穩(wěn)定平衡受到破壞，這是邊坡失穩(wěn)的根本原因[1]。在降雨過(guò)程中，非飽和土邊坡的含水量增大，重度增加，同時(shí)下滑力也增大，使得剪應(yīng)力增加；而抗剪強(qiáng)度與含水量呈反比，隨著含水量的增大，抗剪強(qiáng)度降低。二者綜合作用，使得降雨過(guò)程中容易誘發(fā)邊坡失穩(wěn)。

研究降雨入滲的邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題時(shí)有兩個(gè)復(fù)雜問(wèn)題需要探討：飽和與非飽和狀態(tài)下水的滲流問(wèn)題、含水量變化問(wèn)題[2]。與飽和土中水的滲流不同，在非飽和土中水的滲透系數(shù)并不是固定的常數(shù)，它與飽和度有關(guān)，是飽和度的函數(shù)。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)非飽和土抗剪強(qiáng)度的做了大量的研究工作。1960年Bishop[4]參照飽和土的有效應(yīng)力原理，提出了適用于非飽和土的抗剪強(qiáng)度表達(dá)式（1）：

（1）

其中為作用在土體上的正應(yīng)力； 為土的有效應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)；為與土的飽和度及土性有關(guān)的試驗(yàn)參數(shù)；為孔隙氣壓力；為孔隙水壓力。

Fredlund于1978年將公式改進(jìn)，提出了非飽和土的抗剪強(qiáng)度公式（2），定義了等效摩擦角。在公式中，正應(yīng)力引起的強(qiáng)度與土體內(nèi)摩擦角有關(guān)，而由于基質(zhì)吸力引起的強(qiáng)度與等效內(nèi)摩擦角有關(guān)。

（2）

從以上兩個(gè)公式可以看出，非飽和土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)包含了基質(zhì)吸力的影響。在實(shí)際工程中，抗剪強(qiáng)度參數(shù)對(duì)巖土工程有著重要的意義，是指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)和安全施工的重要前提。因此，有必要研究非飽和土抗剪強(qiáng)度參數(shù)的確定。

2. 非飽和土參數(shù)的確定

通過(guò)以上理論研究，我們可以得出，在非飽和土研究中，主要存在兩個(gè)未知量：滲透系數(shù)及抗剪強(qiáng)度參數(shù)。

2.1 非飽和土滲透系數(shù)

非飽和土的滲透系數(shù)是土體飽和度的函數(shù)，土體滲透系數(shù)隨飽和度的變化而變化。我們考慮以一個(gè)折減系數(shù)a來(lái)考慮飽和度對(duì)滲透系數(shù)的影響。在ABAQUS軟件中，當(dāng)出現(xiàn)非飽和滲流時(shí)，默認(rèn)當(dāng)飽和度＜1.0時(shí)，；當(dāng)時(shí)，。計(jì)算中滲透系數(shù)按照飽和度的不同修正為。

2.2 非飽和土強(qiáng)度參數(shù)的確定

在上一節(jié)中，我們已經(jīng)將滲透系數(shù)與飽和度聯(lián)系起來(lái)。在土中，基質(zhì)吸力同樣是土的飽和度的函數(shù)，這就是土－水特征曲線，或稱水分特征曲線。在土體這種孔隙材料中，土體非飽和意味著總的孔隙水壓力＜0，既－就是材料的基質(zhì)吸力[3]。在分析非飽和土問(wèn)題時(shí)，必須確定非飽和土的土－水特征曲線。

室內(nèi)非飽和土試驗(yàn)的方法很多，應(yīng)用比較廣泛的是通過(guò)壓力板儀控制基質(zhì)吸力。試驗(yàn)過(guò)程中，將飽和試樣放入壓力板儀中，通過(guò)加壓系統(tǒng)可以使儀器中試樣在一定的壓力下脫（吸）水、平衡，待試樣穩(wěn)定不再有水排出后，將試樣取出稱重，得出非飽和土的相應(yīng)壓力即基質(zhì)吸力下對(duì)應(yīng)的含水量。

文獻(xiàn)［1］中通過(guò)大量的非飽和土試驗(yàn)，得出了非飽和土的土－水特征曲線的擬合公式（3），該公式采用指數(shù)函數(shù)擬合了脫濕段與吸濕段的土－水特征曲線：

（3）

其中，ω為含水量， 為基質(zhì)吸力，a、b、c均為擬合參數(shù)。通過(guò)該公式，我們可以得出各飽和度下的負(fù)的孔隙水壓力即基質(zhì)吸力。同樣，對(duì)非飽和土試樣進(jìn)行剪切試驗(yàn)，可以獲得不同含水量下對(duì)應(yīng)的非飽和土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。

3. 非飽和土邊坡的算例分析

3.1 工程概況

某鐵路邊坡，邊坡高度為H=10m，邊坡坡率為1:1。根據(jù)地質(zhì)資料，坡體材料為山西中南部地區(qū)常見(jiàn)新黃土，重度為18.2kN/m3，滲透系數(shù)為k＝0.018m／s，降雨入滲強(qiáng)度為q＝20mm／s。

3.2 數(shù)值分析

數(shù)值分析采用有限元分析軟件ABAQUS軟件。邊坡模型如圖一所示。土體網(wǎng)格單元?jiǎng)澐中问讲捎盟倪呅味螁卧?。本?gòu)模型采用理想的彈塑性模型，基于Mohr-Coulomb破壞準(zhǔn)則與非相關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則。

圖一邊坡模型

在降雨過(guò)程中，非飽和土吸收降雨，從天然含水量開(kāi)始，逐漸增大含水量，分析非飽和土邊坡穩(wěn)定性的變化。不同含水量對(duì)應(yīng)的抗剪強(qiáng)度參數(shù)不同。我們選取4個(gè)不同含水量，通過(guò)試驗(yàn)得出的對(duì)應(yīng)的抗剪強(qiáng)度參數(shù)如下表所示。

表1不同含水量下的廣義抗剪強(qiáng)度參數(shù)

通過(guò)數(shù)值分析結(jié)果我們可以直觀的看到，隨著降雨過(guò)程時(shí)間的增加，黃土邊坡的塑性區(qū)逐漸增加，非飽和土邊坡的強(qiáng)度降低，塑性區(qū)逐漸貫通，當(dāng)含水量為15.5%時(shí)，塑性區(qū)貫通，邊坡即將破壞。

（a）含水量9.5% （b）含水量10.2%

（c）含水量12.8% （d）含水量15.5%

圖二數(shù)值分析結(jié)果

4. 小結(jié)

本文通過(guò)理論分析與數(shù)值分析相結(jié)合的方法，對(duì)降雨過(guò)程中非飽和土邊坡的穩(wěn)定性研究提供了方法，在研究中可以得出以下結(jié)論：

(1)降雨入滲過(guò)程中，非飽和土吸水，含水量逐漸提高，基質(zhì)吸力減小，從而導(dǎo)致廣義抗剪強(qiáng)度值的降低，導(dǎo)致邊坡破壞。

(2)在以往邊坡穩(wěn)定性分析中，多采用飽和土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)，而實(shí)際邊坡多為非飽和土邊坡。以往的計(jì)算分析勢(shì)必造成一定的工程量的浪費(fèi)。

(3) 雖然通過(guò)對(duì)非飽和土進(jìn)行試驗(yàn)與數(shù)值分析相結(jié)合的方法，采用不同含水量下邊坡的抗剪強(qiáng)度參數(shù)，為非飽和土邊坡穩(wěn)定性分析研究提供了依據(jù)。但鑒于非飽和土邊坡的復(fù)雜性，如何將此方法應(yīng)用到工程實(shí)踐中，仍然需要進(jìn)一步的深入研究。

參考文獻(xiàn)：

［1］溫曉鵬，楊慶，楊鋼.重塑非飽和粘土脫吸濕抗剪強(qiáng)度對(duì)比研究.水利水電科技進(jìn)展，2010.

［2］陳仲頤，張?jiān)诿鞯茸g．非飽和土力學(xué)．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997．

［3］孟長(zhǎng)江.非飽和土土水特征曲線與強(qiáng)度的試驗(yàn)研究及其應(yīng)用：（碩士學(xué)位論文）.大連：大連理工大學(xué)，2006.