樊曉一 王 磊

(西南科技大學(xué)1.土木工程與建筑學(xué)院;2.國(guó)防科技學(xué)院，四川綿陽 621010)

工程地質(zhì)條件和工程地質(zhì)問題是土木工程專業(yè)工程地質(zhì)學(xué)教學(xué)的核心內(nèi)容。由于工程地質(zhì)學(xué)的研究對(duì)象是變化多樣的土體和巖體，其研究方法是將地質(zhì)分析法、力學(xué)分析法、工程類比法與實(shí)驗(yàn)方法的緊密結(jié)合，即綜合定量分析和定性分析相結(jié)合的方法。查明工程建設(shè)區(qū)域的工程地質(zhì)條件的形成和發(fā)展，在工程建筑作用下的發(fā)展演化，分析由此可能導(dǎo)致的工程地質(zhì)問題，并提出防治這些工程地質(zhì)問題的工程治理方案和措施。由此，通過對(duì)工程地質(zhì)學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生能準(zhǔn)確地把握工程地質(zhì)學(xué)的研究對(duì)象和基本任務(wù)，具備在各種工程建設(shè)的勘察、設(shè)計(jì)、施工等階段對(duì)工程地質(zhì)條件進(jìn)行評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)可能發(fā)生的工程地質(zhì)問題的能力，并能提出合理的工程防護(hù)和治理措施。另外，在工程地質(zhì)教學(xué)過程中，加強(qiáng)和改進(jìn)工程地質(zhì)條件和工程地質(zhì)問題的教學(xué)過程、措施和方法也具有重要的意義。

一、工程地質(zhì)條件的教學(xué)探討

準(zhǔn)確地把握和了解土木工程建設(shè)場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件，是工程建設(shè)的基礎(chǔ)。工程地質(zhì)條件貫穿于整體工程地質(zhì)教學(xué)的過程之中，包括建設(shè)場(chǎng)地及其周邊區(qū)域的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、水文地質(zhì)條件、地表地質(zhì)作用。

(一)地形地貌教學(xué)

地形地貌是人類對(duì)地球地表形態(tài)的直接感受和評(píng)價(jià)，也是制約工程建設(shè)的基本工程地質(zhì)條件，我國(guó)幅員遼闊，地形地貌類型復(fù)雜多樣。由于學(xué)生來自于全國(guó)的不同地區(qū)，對(duì)工程建設(shè)可能遇見的地形地貌條件并沒有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。因此在教學(xué)過程中，通過地形地貌的兩種分類方法，即地表形態(tài)分類法和地貌成因分類法，并結(jié)合各種地貌類型的圖片、動(dòng)畫和影像資料直觀地展示。加強(qiáng)課堂教學(xué)互動(dòng)，讓學(xué)生列舉出自己曾經(jīng)到達(dá)的地區(qū)，并說明該地區(qū)的地形地貌條件及類型。結(jié)合學(xué)校周邊的地形地貌類型與工程建設(shè)的布局、分布和結(jié)構(gòu)形式，學(xué)生直觀地理解地形地貌條件對(duì)工程建設(shè)的作用和影響。

(二)地質(zhì)構(gòu)造教學(xué)

地質(zhì)構(gòu)造是地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，不同的地質(zhì)構(gòu)造具有各自典型的地質(zhì)現(xiàn)象和特殊的工程地質(zhì)條件。地質(zhì)構(gòu)造的許多概念與地質(zhì)特征需要通過比較分析向?qū)W生解釋概念、現(xiàn)象、特征。然而概念的講述不能依靠單純的灌輸，更應(yīng)該注重啟發(fā)、思考和引導(dǎo)，讓學(xué)生主動(dòng)思考、積極參與和分析總結(jié)，應(yīng)用和拓展學(xué)生豐富的想象力，將枯燥的基本概念、基本要素和特征構(gòu)成一個(gè)有機(jī)聯(lián)系的整體。比如在講述褶皺、節(jié)理和斷層等三個(gè)基本地質(zhì)構(gòu)造的概念時(shí)，著重采用啟發(fā)、引導(dǎo)的教學(xué)方法，由教師提出它們之間的區(qū)別與聯(lián)系。

(三)地層巖性教學(xué)

在工程地質(zhì)中，地層巖性的教學(xué)內(nèi)容，分布于巖石、地質(zhì)年代與第四紀(jì)地質(zhì)和巖層產(chǎn)狀的章節(jié)之中。因此，如何將這些章節(jié)中關(guān)于地層巖性的內(nèi)容聯(lián)系起來，讓學(xué)生能夠完整、系統(tǒng)地掌握地層巖性在工程地質(zhì)條件中的作用和意義至關(guān)重要。在教學(xué)過程中，采用典型的工程實(shí)例教學(xué)，列舉不同的巖石類型的工程，對(duì)比分析不同巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、巖石的地質(zhì)年代和巖層產(chǎn)狀和接觸關(guān)系來講述不同的地層巖性對(duì)工程建設(shè)可能造成的影響，以及不同地層巖性的有利和不利的工程地質(zhì)條件。

(四)水文地質(zhì)條件教學(xué)

水文地質(zhì)條件包括地表水和地下水的地質(zhì)條件和類型。地表水包括河流和坡面水流的地質(zhì)作用，而在坡面水流的地質(zhì)作用中，結(jié)合第四紀(jì)沉積物分布、形成和堆積特征，比較分析殘積物、坡積物、洪積物和河流沖積物的形成條件、堆積位置、顆粒形態(tài)特征。讓學(xué)生形成對(duì)坡面水流地質(zhì)作用沉積物的直觀印象，并結(jié)合周圍環(huán)境中的沉積物分布特征以及典型的圖片資料使學(xué)生能深切理解各種地表水地質(zhì)作用對(duì)工程建設(shè)的影響和作用。在此部分內(nèi)容的教學(xué)中，通過在課堂展示典型旅游景區(qū)的溶洞、水井的照片，提出這類地下水的來源、分布和變化特征，使學(xué)生能夠從身邊常見的現(xiàn)象來歸納和演繹地下水的基本特征、分布位置和變化規(guī)律。

(五)不良地質(zhì)作用教學(xué)

不良地質(zhì)作用包括風(fēng)化作用、巖溶作用、斜坡與邊坡地質(zhì)作用、地面塌陷和地面沉降。采用實(shí)例講述法(風(fēng)化和巖溶)、比較分析法進(jìn)行講述。巖石風(fēng)化程度愈深的地區(qū)，工程建筑物的地基承載力愈低，巖石的邊坡愈不穩(wěn)定。巖溶作用的巖體中有許多裂隙、管道和溶洞，在進(jìn)行水庫、大壩、隧道、基坑等工程活動(dòng)時(shí)，如存在承壓水并有富水優(yōu)勢(shì)斷裂作為通道，則可能會(huì)遇到地下突水而導(dǎo)致基坑、隧道等工程的排水困難甚至淹沒，也可能因巖溶滲漏而造成水庫無法蓄水。在斜坡和邊坡作用是則需要明確斜坡和邊坡的概念、形成機(jī)制的差異以及工程防護(hù)措施。比較分析地面塌陷和地面沉降產(chǎn)生的機(jī)制、類型以及動(dòng)力條件、治理措施。

二、工程地質(zhì)問題的教學(xué)分析

(一)地基穩(wěn)定性問題

在工業(yè)建筑和民用建筑中地基的強(qiáng)度和變形問題的講述中，結(jié)合近年來在工程建設(shè)中出現(xiàn)的住宅樓“樓歪歪”事件以及其他典型的工程事故，分析產(chǎn)生這類事故的原因和工程地質(zhì)條件。在不良地質(zhì)作用的地基穩(wěn)定問題中，結(jié)合分析由于地下水的作用導(dǎo)致2009年的上海樓盤倒塌事件。近年來，我國(guó)的高鐵建設(shè)取得高速發(fā)展，而高鐵建設(shè)中對(duì)路基穩(wěn)定性提出更高的要求，通過舉例分析在我國(guó)不同的地質(zhì)條件下，對(duì)高鐵路基穩(wěn)定的分析和建設(shè)措施，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)此部分內(nèi)容的深刻印象，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

(二)斜坡穩(wěn)定性問題

斜坡穩(wěn)定性是山區(qū)工程建設(shè)需要面臨的工程地質(zhì)問題，通過我國(guó)的地形地貌分布圖，展示給學(xué)生我國(guó)的山區(qū)面積占國(guó)土面積的2/3，讓學(xué)生了解斜坡穩(wěn)定性問題在我國(guó)工程建設(shè)中的突出地位。通過典型的汶川地震誘發(fā)的斜坡災(zāi)害，如北川王家?guī)r滑坡、青川東河口滑坡、汶川的牛圈溝滑坡碎屑流等災(zāi)害的資料，學(xué)生能直觀地感受斜坡穩(wěn)定性問題對(duì)山區(qū)工業(yè)和民用建筑的重要性。通過斜坡地質(zhì)災(zāi)害對(duì)公路、鐵路毀壞的資料和圖件，以及工程建設(shè)中的邊坡防護(hù)等措施，學(xué)生可以理解和體會(huì)斜坡穩(wěn)定性對(duì)山區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要作用。

(三)洞室穩(wěn)定性問題

地下工程建設(shè)是人類獲取更大的生存和活動(dòng)空間的重要方法，隨著大量地下工程的建設(shè)和特殊工程地質(zhì)條件的出現(xiàn)，洞室的穩(wěn)定問題成為許多重大工程建設(shè)中的難點(diǎn)和控制性工程。以目前我國(guó)城市地鐵建設(shè)和長(zhǎng)大隧道建設(shè)中圍巖塌方、地下涌水、地面塌陷等工程事故，讓學(xué)生了解在工程建設(shè)規(guī)劃和選址時(shí)，對(duì)不良的工程地質(zhì)條件進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)的重要性。并結(jié)合典型洞室建設(shè)過程中的防護(hù)措施和方法，通過討論和課堂交流，使學(xué)生明確這些措施和方法對(duì)洞室穩(wěn)定性的作用。

(四)區(qū)域穩(wěn)定性問題

區(qū)域穩(wěn)定性的概念是學(xué)生在開始接觸時(shí)不容易理解和掌握的工程地質(zhì)問題。在課堂的教學(xué)中，結(jié)合2011年日本東海岸的大地震，導(dǎo)致距離地震震中一百多千米遠(yuǎn)的福島核電站發(fā)生事故，導(dǎo)致核泄漏;地震、震陷、液化和活斷層對(duì)大型水電工程、地下工程以及建筑密集的城市地區(qū)可能導(dǎo)致的災(zāi)害，使學(xué)生了解和認(rèn)識(shí)區(qū)域穩(wěn)定性對(duì)工程建設(shè)的主要作用和采取的工程措施。

三、結(jié)論

我國(guó)幅員遼闊，地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、水文地質(zhì)條件和不良地質(zhì)作用類型多種多樣，不同區(qū)域的工程建設(shè)具有的工程地質(zhì)條件和工程地質(zhì)問題變化多端。并且隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的迅猛發(fā)展，城市高層和超高層建筑的建設(shè)日新月異、國(guó)家高速公路網(wǎng)、高速鐵路網(wǎng)建設(shè)以及由此帶來的超長(zhǎng)隧道和特大型橋梁等工程的建設(shè)向不同區(qū)域、復(fù)雜的地質(zhì)條件環(huán)境推進(jìn)，工程地質(zhì)的教學(xué)需要結(jié)合現(xiàn)代新型的工程建設(shè)中出現(xiàn)的工程地質(zhì)條件和工程地質(zhì)問題，傳授給學(xué)生新的思考方式和分析方法。工程建設(shè)中工程地質(zhì)條件的分析和工程地質(zhì)問題的防治措施是學(xué)生學(xué)校工程地質(zhì)課程需要達(dá)到的能力，通過在授課開始和課程結(jié)束時(shí)，全面分析和了解工程地質(zhì)條件的內(nèi)容和工程地質(zhì)問題的類型，對(duì)學(xué)生整體理解和掌握工程地質(zhì)課程具有重要的意義。

［1］吳振祥，樊秀峰．多種教學(xué)方法在“工程地質(zhì)學(xué)”教學(xué)中的應(yīng)用［J］．中國(guó)地質(zhì)教育，2007(4):109－110．

［2］黃 超．工程地質(zhì)野外實(shí)習(xí)與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討［J］．中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2011(17):120－121．

［3］張 平，吳 昊．工程地質(zhì)課程教學(xué)現(xiàn)狀及改革策略［J］．沈陽教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2011(4):45－47．

［4］程建軍，王海娟．水利類本科專業(yè)工程地質(zhì)課程教學(xué)探索［J］．高等建筑教育，2012(3):98－100．