王勇　代樹林

摘 要：依托獨(dú)有的巖體力學(xué)實(shí)踐教學(xué)基地，在過去30多年的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出了適應(yīng)現(xiàn)階段巖體力學(xué)實(shí)踐教學(xué)試驗(yàn)的新方法，面向隧道與地下工程及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，緊密結(jié)合教學(xué)大綱，以突出實(shí)踐教學(xué)為特色，形成了一套針對(duì)巖體力學(xué)原位試驗(yàn)方法的教學(xué)體系，使得學(xué)生從最基礎(chǔ)的試驗(yàn)內(nèi)容到理論知識(shí)都能熟練掌握，取得了理想的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：巖體力學(xué) 實(shí)踐教學(xué) 試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2019）03（c）-0192-02

巖體力學(xué)是一門研究巖體在各種不同受力狀態(tài)下產(chǎn)生變形和破壞規(guī)律的學(xué)科，它包含了力學(xué)、地質(zhì)學(xué)與工程學(xué)[1]。近些年，隨著巖體力學(xué)理論方法的不斷發(fā)展以及實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的積累總結(jié)，導(dǎo)致新的巖體力學(xué)原位試驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生。作為新時(shí)代的教育工作者，在實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中應(yīng)該時(shí)刻關(guān)注這些理論和方法的發(fā)展，并且還要結(jié)合教學(xué)大綱將符合教學(xué)大綱內(nèi)容、適用性及普及性強(qiáng)的新理論新方法推廣到在實(shí)踐教學(xué)中去。下面對(duì)這些年新形勢(shì)下的巖體力學(xué)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容做了一些總結(jié)，希望能起到指導(dǎo)借鑒的作用。

1 基本試驗(yàn)方法更新內(nèi)容

巖體力學(xué)實(shí)踐教學(xué)是依托1982年建立的巖體力學(xué)教學(xué)實(shí)習(xí)基地，該教學(xué)實(shí)習(xí)基地是在山體內(nèi)開挖的人工隧硐，具備巖體力學(xué)原位測(cè)試的天然條件。自建立起先后開設(shè)出巖體原位變形試驗(yàn)、巖體剪切強(qiáng)度試驗(yàn)以及巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)和巖體聲波測(cè)試等多項(xiàng)實(shí)習(xí)內(nèi)容，使巖體力學(xué)教學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際，在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際工作能力方面起到了重要的作用[2-3]。根據(jù)教學(xué)大綱的內(nèi)容，制定了巖體力學(xué)原位測(cè)試基本試驗(yàn)內(nèi)容，包括巖體變形試驗(yàn)、巖體強(qiáng)度試驗(yàn)、巖體聲波測(cè)試、地下硐室圍巖變形量測(cè)、點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)、地下硐室圍巖分級(jí)、地下硐室工程地質(zhì)展示圖、回彈儀測(cè)定巖石強(qiáng)度試驗(yàn)。隨著儀器設(shè)備的更新?lián)Q代，促進(jìn)了新測(cè)試方法的產(chǎn)生。

1.1 巖體變形及強(qiáng)度試驗(yàn)

巖體變形試驗(yàn)由于該項(xiàng)試驗(yàn)需要用到油壓千斤頂、電動(dòng)液壓油泵、剛性承壓板、墊板、傳力柱等設(shè)備，這些設(shè)備都比較笨重，經(jīng)過重新計(jì)算試驗(yàn)中的受力情況，將墊板和傳力柱進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，減輕了儀器重量，在試驗(yàn)安裝過程中容易了很多，減少了安全隱患；控制系統(tǒng)由于老化以及操作繁瑣，測(cè)量精度上不能滿足要求，于是升級(jí)了操作系統(tǒng)和相應(yīng)的傳感器，操作步驟減小精度得到提高；改造了測(cè)表支架，使其更能很好的適應(yīng)地面的起伏情況，更好的保證了支架的支點(diǎn)與承壓板邊緣之間有一定的距離間隔。

巖體強(qiáng)度試驗(yàn)破壞分為拉張破壞和剪切破壞兩種，絕大多數(shù)破壞屬于剪切破壞。剪切破壞有3種情況：完整巖體自身的剪斷破壞；巖體與工程結(jié)構(gòu)物混凝土體之間的剪切滑動(dòng)破壞；沿各類軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生的剪切滑動(dòng)破壞。鑒于巖體中軟弱結(jié)構(gòu)面對(duì)巖體失穩(wěn)破壞的控制作用，在工程實(shí)踐中開展軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪試驗(yàn)居多數(shù)，因此，試驗(yàn)內(nèi)容改為軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，其余兩種情況的巖體強(qiáng)度試驗(yàn)在方法上與之雷同。

巖體聲波測(cè)試包括硐室圍巖松動(dòng)圈的聲波測(cè)試、聲波測(cè)井、圍巖分類的聲波測(cè)試。其中，松動(dòng)圈測(cè)試增加了頂拱等部位的測(cè)試。

1.2 地下硐室圍巖類試驗(yàn)

地下硐室圍巖變形量除了隧道內(nèi)空變位量測(cè)、拱頂下沉量測(cè)之外，還增加了錨桿拉拔力量測(cè)、收斂變形、多點(diǎn)位移觀測(cè)。在實(shí)際測(cè)量時(shí)讓學(xué)生能找出內(nèi)空收斂位移與其他量測(cè)項(xiàng)目之間的規(guī)律；地下硐室圍巖分級(jí)試驗(yàn)依據(jù)現(xiàn)行的《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) GBT50218-2014》中的地下工程巖體級(jí)別的確定內(nèi)容，對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行了更新；地下硐室工程地質(zhì)展示圖是在地下硐室工程中，為了全面了解和掌握硐體的工程地質(zhì)狀況，往往需要在開挖施工過程中制作工程地質(zhì)展示圖，在實(shí)際繪制過程中要求標(biāo)注出硐體內(nèi)的巖性變化位置、構(gòu)造和地下水的出露等情況，其目的是檢驗(yàn)校核前期地質(zhì)勘測(cè)工作的成果，并為硐室穩(wěn)定性分析提供科學(xué)的依據(jù)，這一部分內(nèi)容非常重要也是具備地質(zhì)背景的隧道與地下工程專業(yè)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)，所以要求每一位學(xué)生都要親手繪制。

2 新增試驗(yàn)方法內(nèi)容

目前巖體力學(xué)實(shí)踐教學(xué)只面對(duì)隧道與地下工程專業(yè)的學(xué)生，將原來(lái)工程地質(zhì)專業(yè)、巖土工程專業(yè)分配到其他適合他們的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)方向上，使得本來(lái)有限的實(shí)踐教學(xué)時(shí)間可以更加有效的分配到每個(gè)學(xué)生身上，讓他們更好地掌握本專業(yè)的實(shí)習(xí)內(nèi)容，為以后的科研工作奠定了基礎(chǔ)。針對(duì)這些年的實(shí)踐教學(xué)的改革經(jīng)驗(yàn)，明確了隧道與地下工程專業(yè)的學(xué)生應(yīng)該掌握的巖體力學(xué)原位試驗(yàn)方法，為了緊跟新形勢(shì)工程應(yīng)用方向的發(fā)展需要，讓學(xué)生盡可能掌握新技術(shù)新方法，結(jié)合實(shí)踐教學(xué)大綱內(nèi)容及基地的實(shí)際情況，增加了隧道紅外探水超前預(yù)報(bào)、隧道超欠挖檢測(cè)、隧道混凝土襯砌無(wú)損質(zhì)量檢測(cè)的內(nèi)容。

2.1 隧道紅外探水超前預(yù)報(bào)

隧道紅外探水超前預(yù)報(bào)是將地質(zhì)體作為背景場(chǎng)源，因?yàn)榈叵滤纬傻募t外場(chǎng)的強(qiáng)度大小與場(chǎng)源本身的場(chǎng)強(qiáng)不一致，將會(huì)影響地質(zhì)體的紅外場(chǎng)，因此，在有地下水滲漏的地方紅外場(chǎng)有著不一樣的特征表現(xiàn)，根據(jù)圍巖紅外場(chǎng)強(qiáng)的變化特征來(lái)預(yù)報(bào)掌子面前方或硐壁四周隱伏的地下水。這就要求學(xué)生掌握儀器的原理操作以及后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。

2.2 隧道超欠挖檢測(cè)

隧道超欠挖檢測(cè)主要目的是在對(duì)隧道鉆爆法開挖時(shí)，超欠挖的現(xiàn)象是不可避免的，這樣會(huì)影響隧道的施工成本和安全穩(wěn)定性，因此對(duì)隧道開挖后的超欠挖檢測(cè)成為必不可少的手段。通過分析隧道超欠挖的情況，制定相應(yīng)的治理方案，不僅可以保證隧道穩(wěn)定，也可對(duì)隧道施工管理起著指導(dǎo)意見。因此讓學(xué)生掌握該項(xiàng)內(nèi)容，不僅可以了解隧道施工的步驟，也可以熟練掌握處理超欠挖的方法步驟。

2.3 隧道混凝土襯砌無(wú)損質(zhì)量檢測(cè)

隧道混凝土襯砌無(wú)損質(zhì)量檢測(cè)常用的是地質(zhì)雷達(dá)，原理是混凝土介質(zhì)以及內(nèi)部構(gòu)造與缺陷對(duì)電磁波均有發(fā)射的特征，用來(lái)判定混凝土的質(zhì)量。讓學(xué)生了解掌握該方法可以使他們對(duì)隧道施工后的質(zhì)量檢測(cè)有一個(gè)較為清晰的認(rèn)識(shí)，以點(diǎn)概面了解整個(gè)隧道監(jiān)測(cè)檢測(cè)的內(nèi)容。

3 結(jié)語(yǔ)

在過去的37年里，經(jīng)過巖體力學(xué)教研組全體教師的不懈努力與改革創(chuàng)新，使得巖體力學(xué)原位測(cè)試的方法不斷更新與發(fā)展，教學(xué)水平也穩(wěn)步提高，培養(yǎng)了一屆屆優(yōu)秀的畢業(yè)生。至今為止，我們的巖體力學(xué)實(shí)踐教學(xué)基地因其得天獨(dú)厚的自然條件和鮮明的巖體原位試驗(yàn)教學(xué)特色，在國(guó)內(nèi)依然是獨(dú)一無(wú)二的。為了適應(yīng)高校教育改革的步伐，突出各專業(yè)的優(yōu)勢(shì)，有針對(duì)性的實(shí)施不同專業(yè)方向的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，這樣不僅增加了相應(yīng)專業(yè)的學(xué)習(xí)課時(shí)數(shù)，使得學(xué)生對(duì)本專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容能夠熟練掌握，也避免了因?qū)W生人數(shù)過多加上課時(shí)數(shù)又有限導(dǎo)致的學(xué)習(xí)效果不佳的現(xiàn)象。

通過對(duì)巖體力學(xué)實(shí)踐教學(xué)試驗(yàn)內(nèi)容的改革創(chuàng)新，使得學(xué)生了解與掌握了許多新技術(shù)、新方法，鞏固了專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，并且很好地結(jié)合了計(jì)算機(jī)編程等內(nèi)容，使他們學(xué)會(huì)了能借助高效率的工具進(jìn)行處理相關(guān)內(nèi)容，增加了學(xué)生的實(shí)習(xí)興趣和熱情，培養(yǎng)獨(dú)立處理問題的能力。讓他們懂得教科書上的內(nèi)容不是一成不變的，而是隨著時(shí)代的發(fā)展不斷完善進(jìn)步的，還應(yīng)教會(huì)他們具備與時(shí)俱進(jìn)的思想，緊跟學(xué)科前沿發(fā)展的方向，使他們?cè)谏鐣?huì)工作的任何崗位上都應(yīng)該學(xué)會(huì)善于運(yùn)用新方法新理論，用以指導(dǎo)實(shí)際工作，這也是實(shí)踐教學(xué)的最主要目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈明榮，陳建峰.巖體力學(xué)[M].2版.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2015.

[2] 齊偉，代樹林.巖體力學(xué)教學(xué)實(shí)習(xí)的改革與實(shí)踐[J].中國(guó)地質(zhì)教育，2005，14（2）：57-59.

[3] 齊偉，代樹林.關(guān)于巖體力學(xué)學(xué)科屬性的探討[J].中國(guó)地質(zhì)教育，2013，22（1）：42-45.