时间:2023-03-20 16:08:25
序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇岩土工程专业论文范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
任意翻开岩土工程专业的学术刊物,里面提到的新理论、新方法随处可见。就土体本构模型而言,目前研究提出的各种新模型数不胜数。稍微对原来模型或者参数修改一下提出一个新模型,这样的情况较为普遍。更常见的方法是由试验研究总结出一些规律,在拟合或模拟试验规律的基础上提出新的模型或方法,然后用此模型计算出结果与试验结果相对比,得到预测结果与试验结果吻合的结论,于是模型就得到了验证。
上述研究思路在目前研究生论文中相当普遍,但并不可取。新模型建立在拟合试验规律的基础上,肯定与试验结果吻合,如此来验证模型的正确性颇有不妥?笔者认为,可以通过试验研究发现潜在规律,并用数学方法进行模拟或拟合。验证模型的正确性可从以下几个方面入手。
(一)用模型验证不同土体的试验结果
对同一种类不同土体进行试验,如果试验结果可用同样的表达式或方法模拟,则所提出的模型是正确的,只是不同土体的模型参数会有所不同。也就是说,要对多种土体进行试验研究,土体的性质可以类似,如:试验对象都是软粘土,则可以选取不同地方的软粘土进行多组试验研究,这样得出的结论才有说服力。有人质疑,研究生论文研究时间很短,很难对多种土体进行试验或多组试验,要求对不同土体进行试验是不现实的。这里强调的是一个学术态度的问题。换句话说,提出的新模型要经得起推敲和验证。遗憾的是,国内很少有人对别人提出的模型进行验证,因为仅验证别人的成果是达不到学校规定论文创新点要求的,这在很大程度上助长了学术不严谨的作风。国外同行看待一个新模型或新方法,首先想到的工作是验证其正确性,进行同样的试验或同样的计算用同样的方法及参数进行验证,而不是盲从。这也是为什么SC刊源非常强调投稿论文一定要详细介绍试验步骤或方法、试验材料、所用参数等等,其目的就是让读者可以依据文中介绍的方法或参数,重复论文中的研究工作,以验证其正确性。
(二)用模型验证文献中的试验结果
学生在较短的时间内不可能进行很多的试验研究,但文献中的试验数据是非常好的资源,可以充分利用。用文献中的试验结果验证新模型的正确性是一个很好的方法,它一方面解决了试验数据不足的困难,另一方面也提高了模型的可信度。
(三)与已有模型结果对比
新模型的正确性和优越性如何,还需要与旧模型的预测结果对比、验证,才能看出新模型的先进性和优越性,目前这方面的工作还很欠缺。
当前,很多模型通用性较差,很重要的原因就是上述问题没有解决好。对一种土体进行试验后就提出一个模型,这样的研究态度十分草率,研究生论文研究中应该杜绝此类现象。
二、试验研究中存在的问题
试验研究是岩土工程一个重要的研究方法和手段,很多新的规律、现象都是通过试验发现的,试验研究的可靠性直接关系到后续理论研究的正确性。
(一)土样问题
目前,很多试验土样都是请人取样后送到试验室的,现场取土大多由钻机工人完成,试验人员很少亲自参与取样,因此论文研究中对取样扰动、不正确取样方法带来的影响几乎不计。土样的代表性如何,取土过程中如何减少扰动,运输过程中如何避免振动,土样取回后如何密封保存等问题一概回避,用这样的土样进行试验结果可靠度难以保证。事实上,正因为土体的差异性大,研究方法不成熟,才更需要进行严格的试验研究。严谨的科学态度应该在平时的科研学习中逐渐培养起来,这需要导师严格要求。
(二)试验环境
国内大多数高校的土工试验仪器与国外相比并不逊色,甚至还要先进,但与国外土工试验室的环境差距却很大。许多学校没有专门的制样室,大都在仪器旁边放个桌子制样,实验室根本无法保证恒温、恒湿。这些不良的试验环境严重影响了仪器的正常工作。据了解,很多国外土工仪器中的传感器对温度、湿度非常敏感,较大的温差对传感器来讲是致命的。因此,笔者建议试验前一定要对仪器进行标定,测试传感器的温敏度,尤其是从国外进口的仪器,这项工作一定不能忽略。
(三)重复性研究
众所周知:由于土体的自身特性,试验者进行重复试验时无法得到完全一致的试验结果,但这并不意味着不需要进行重复试验。目前很多学生在试验时,不进行重复性试验,不考虑试验的稳定性。试验的稳定性和可重复性研究一方面可以检查仪器硬件可能存在的问题,另一方面也可以帮助试验者发现试验方法和步骤中存在的错误。因此,建议每个学生进行试验前,先做一些对比试验,通过设定的试验,对比试验结果,从而确保试验步骤、方法的正确性。
三、数值计算中存在的问题
(一)基准测试
数值计算结果错误的原因很多。有软件编写中的错误或缺陷;计算方法的错误或缺陷;软件使用不得当;或比较特殊的如硬件问题等等。计算者有责任检查数值是否正确,计算结果是否合适。检查的目的是确保计算方法正确,得到的结果可靠。检查软件的基准测试问题在岩土工程界没有引起足够的重视,使用软件前一般不进行相关测试,其后果是可怕的。德国岩土学会工作小组曾组织过程序基准测试试验,他们邀请一些单位对两个经常计算的问题进行计算试验并比较计算结果。在模拟隧道施工的例子中,各单位得到的沉降预测值差异很大,衬砌处最大弯矩、发生位置和正应力值也差很多,即便将没有按规定计算的结果除去,最大弯矩的数值和发生位置仍差距很大。在深基坑开挖的算例中,只有一半单位预测出墙体发生正的水平位移,即向坑内移动。奇怪的是,居然有结果预测出墙体发生背向坑内的负位移。可见,程序基准测试问题非常重要,作为岩土专业的研究生应该认识到这一问题,并引起高度重视。
过去用户很少有机会修改程序,修改必须由程序设计人员完成。近来情况变复杂了,有些计算机程序销售时就有“用户自定义子程序”,允许用户自行增加一些子程序,或在程序中使用一些新的本构模型。这样传统意义上的用户也成了开发者,这种情况下不仅要求编写子程序的人确保证子程序准确无误,而且与程序其它部分的连接也要仔细检查。有些子程序本身完美无误,但会使原来正确的程序其它部分出错,因而需要大量的检测,尤其对复杂程序而言。用户自定义子程序必须包含所有的错误控制程序,如果子程序与源程序的接口有限,问题会变得更复杂,原则上程序改动后一定要进行重新审定。但在实践中,学生们根本没有考虑程序接口问题,一般都不进行审定。
(二)模型理解
计算者对软件中所用的本构模型理解不够,也会造成很大的误差,有时甚至得到错误的结论。上述德国岩土学会进行深基坑问题测试中,12家参与单位中有5家用了同样的程序,但得出的结论却各不相同,可见对规定说明的不同理解也会导致不同结论。
例如:修正剑桥模型中偏平面上的塑性势函数形状会影响平面应变计算中破坏时的应力罗德角即土体的强度会发生变化。很多商业软件中用户不能选择塑性势函数,如果用户不知道其隐含的结果,计算结果的正确性就很难保证了。势面,即参数M;为常数。这样假设隐含着剪切摩擦角?随应力罗德角变化。令M;等于得到Mj和睐示的?
式(2)中分别取?'tc=20。,25。和30°计算相应的M;值,代入(1)得到?随0的变化情况,见图1如果偏平面中釆用圆形塑性势函数面,则平面应变计算中罗德角、=0°时土体破坏。由图1可见不同Mj值时?均随0增加而增加,若取?^二25°则平面应变条件下摩擦角?二346°M;越大,9V和?^的差距也越大。为考虑边界值问题中塑性势函数的影响,以2m宽粗糙的刚性条形基础为例进行两次计算。修正剑桥模型参数为:OCR=67=2848入二a16U二00322卩二a2第一次计算假设偏平面上屈服函数和塑性势函数均为圆形,取M;二Q5187相当于二23。第二次计算取9'=23°即对应偏平面上摩尔一库仑六边形屈服面,但塑性势函数仍为圆形,因此与第一次计算一样,土体还是在、二0°时破坏。两次计算中均用土体饱和重度18k/m计算初始应力,地下水位在地面以下2.5m处,K0=1.227。假设地下水位以上土体饱和且能承受孔隙吸力。对此进行固结计算,仔细选择渗透系数和时间步长确保满足不排水条件,荷载施加由设定竖向位移增量实现。
总体上讲两次计算输入的参数是一样的,只不计算中Tc均等于23°,因此,三轴压缩计算结果应该是一样的,但由于条形基础属平面应变问题,结果会有不同,计算得到的荷载-沉降曲线如图2所示。图中给定碼得到的极限荷载比给定?'值的结果高58%。该算例清楚地说明:如果用户不知道塑性函数或不熟悉软件中使用的本构模型,很容易输入?c=23°计算,若模型釆用M;计算方法,相当于?Ps=31.2°,这样计算出的极限荷载会有较大的误差。
中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
一.前言
岩土工程的勘察在整个工程项目建设过程中具有十分重要的作用,从总体而言,岩土工程勘察的最主要目的是根据建设工程的要求,查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件,并为设计和施工提供准确的地质勘察结果及各项岩土工程参数,岩土参数的合理提供直接关系到基础设计的经济性、安全性和可行性。岩土工程勘察的主要内容包含了很多方面,比如工程地质调查和测绘、勘探及采取土试样、原位测试、室内试验、现场检验和检测等,每一个环节都必须引起足够的重视并且要严格按照有关规定执行,同时结合所勘测地区的经验,才能确保勘察结果的精准性。但在实际勘察工作中,总是由于各种原因,在勘察中出现一些错误,最终造成巨大的经济损失或者安全事故。因此,加强岩土工程勘察的问题分析具有十分重要的意义。
二.岩土工程勘察中常见的问题分析
岩土工程在整个建筑工程施工过程中具有十分重要的地位,加强对岩土的勘察更是其中的重中之重。在通常情况下,由于工程整体勘察任务较重,且时间较短,加之进行勘察前缺少详细周密的计划,当问题出现时,很多时候施工已经结束,从而为工程建设埋下安全隐患。笔者结合多年的岩土工程勘察经验,从下面几个方面分析岩土工程勘察中常见的问题。
1.勘探点深度不足。在一般的岩土工程中,勘探的实际深度,一方面取决于基础结构的形式,形式不同,则深度也不相同。然而,在实际工程勘探中,不按照规范进行勘探的情况屡见不鲜,特别是在勘察市场竞争较为激烈的地方,这一现象更为明显。
2.取样及原位测试不合理。按照有关规范中的规定,取样及原位测试的件数应不少6组,并且应充分考虑取样及测试的均匀性和代表性,这样所得结果的数值才能准确。但在实际操作中,不按规范要求进行取样及原位测试的现象较多,或是虽然满足了件数要求,却未曾考虑土层的均匀性及代表性这两个关键因素,致使取样及原位测试所得出的实际结果与实际不符。
3.地下水的测量不合理在岩土工程勘察的外业工作中,地下水的测量是一项较为重要的工作,地下水位将会直接影响工程的建设,一旦在勘察工作中忽视这一工作,必将为整个工程的建设埋下隐患,如在被勘察的地层中,既含有承压含水层,又含有潜水含水层时,若未进行分层量测,则会导致勘察报告中地下水的性质不明确。
4.试验和资料的整理不够规范试验不规范。如对于高烈度地区的粉土未做粘粒含量测试,从而导致将其错误的判定为可液化土。相关资料的整理不规范。如在统计分析中,未将异常值提出,致使标准差系数过大,最终造成所得结果出现严重偏差。报告书的内容编写不规范、参数不完整、错误较多、重结论轻建议等。
三.岩土工程勘察中常见问题的原因分析
1.勘察市场不规范。《建筑工程勘察质量管理办法》第五条、第六条对勘察收费和承揽业务有明确规定.但勘察单位没有严格执行国家收费标准,互相压价,互相竞争,中标的勘察费很低,致使勘察工作粗糙,勘察手段选择不合理和布孔不规范,岩土工程勘察在深度和广度上还没有真正达到规范的要求,所以难以满足规范和设计要求。
2.权责不明确。《建筑工程勘察质量管理办法》第十六条对观测员、试验员、记录员、机长等现场作业人员应当接受专业培训,方可上岗的规定.但目前勘察单位大量雇佣农民工,而这些人员又不懂勘察,又未经过专业培训和教育,就承担起开钻机、取样、测试、量测地下水位,甚至还做起了野外对土层鉴定与记录等重要工作。这样就难免会出现原位测试、地下水位量测等诸多野外作业的不规范,难以保证勘察质量。因此对从业人员的必须经专业培训和教育,取得合格证后方可上岗操作。
3.缺乏岩土工程专业人才。专业的技术人才是对岩土工程正确分析评价的关键。未经专业培训和教育的人搞勘察,就会导致地基评价力度不足,基础设计参数偏于保守,造成工程的浪费。因此勘察工程项目的负责人,审核人,审定人,国家也应划定门槛,让真正懂行的人员担当,这样才能提高勘察队伍的整体素质,提高工程勘察质量,使我们的工程建设真溅建造在既经济,又安全的基础上,产生良好的经济效益和社会效益。
四.岩土工程勘察中常见问题的改进措施分析
1. 加强勘察市场的监督和管理,尽早推行岩土工程监理体制
第一加强对勘察合同、勘察纲要的审查和管理。防止越级勘察,加强勘察现场工作的监督防止打假孔及不规范的编录、取样及试验等现象发生最后,加强对勘察报告的审核,加强对勘察报告中的工作量、勘探质量、资料数据分析及结论建议逐一进行审查,特别是对基础选址论证场地稳定性评价及施工建议等内容进行统一审核管理,防止在此过程中只是进行理论的描述而缺乏深入分析的现象发生。由此可见勘察单位自身必须健全和推行全面质量管理同时还必须加强政府和社会监督机构对勘察市场的监督和管理,即尽早推行岩土工程监理体制。以确保勘察市场健康发展。
2. 加强计算机技术在岩土工程中的应用研究
伴随着我国经济和科学技术的发展,岩土工程的勘察和管理业逐渐得到了完善,从总体而言,我国的岩土工程勘察和管理逐渐走向标准化和规范化,但是,随着各种工程建设的施工条件越发的复杂,使得岩土工程问题也逐渐的日趋复杂,简单而言,在岩土工程勘察过程中,很多传统的岩土工程勘察方法已经难以完全满足复杂的岩土勘察需要。而计算机技术的发展和应用则在很大程度上使得岩土工程的勘察走向了现代化。通过充分的利用现代计算机技术,可以使得岩土工程在进行勘察过程中能够得到更为科学和系统的管理,同时,可以 很大程度的提高勘察工作的效率;同时,将计算机技术也可以很好的运用岩土工程勘察资料的整合处理上,比如,可以充分利用计算机技术制作岩土工程模型,可以进行计算机统计指标的分析,同时,在遇到一些相对而言比较复杂的岩土问题时候,可以充分的利用现代计算机技术,形象的模拟一些很复杂,很抽象的地址地貌的状况,比如可以模拟岩土问题的产生演变过程,如此,可以更为直观的对岩土工程作出更为明确的认识,可以更好的找到处理方案,总而言之,在岩土工程勘察过程中 通过现代计算机技术的应用,可以不不仅仅可以让勘察工作效率提高,也很大程度上让勘察的成本大为降低。
3.加大对勘察专业人才与勘察设备的投资力度
勘察人员与勘察设备都是影响勘察结果质量的重要因素。勘察公司要加强对勘察专业人员的培训,提高勘察人员的专业素质与专业技能。除此之外,还可以通过实施注册土木工程师制度,以提高勘察资质门槛。要加大对勘察设备的投资力度,采购先进的勘察设备,减少因设备老化而出现影响勘察结果质量的现象。
4.规范岩土工程勘察市场行为
要提高岩土工程勘察结果的质量,单靠勘察公司的自觉行为是不够的,还要通过法制和政府力量来加强对勘察市场的监督、检查与引导,规范勘察市场行为。即加强对勘察市场中的原始资料、原始数据的监督检查,有效防止挂靠、造假等不良事件的发生。当然,检查监督行为不能仅以检查报告作为依据,还要将检查拓展到野外源头勘察中去。
5.强化岩土工程勘察工作的规范性
加强岩土工程勘察工作的规范性,可以从以下几个方面着手:规范勘察准备工作。在正式开始勘察工作之前,必须做好充分的准备。不仅要通过现场踏勘对勘察对象的详细资料进行收集,还要根据收集得来的材料编写岩土工程勘察工作纲要,明确勘察工作的主要矛盾问题、技术问题与设计方案,使勘察工作做到有的放矢。应选择适当的勘察手段与方法。不同的勘探方法有其不同的优点与缺点,而在勘察工作中要根据不同的地基选择适当的勘探方法与手段,并严格规范。如钻孔是最为常用的勘探方法,在软土地质条件下利用静探孔的手段进行勘探,则可以客观、正确地反映出地基土的强度及性质。又如,在土质较粗的山前冲积地层中,则不适宜使用静探孔的方法进行勘察。当然,对一些地质较为复杂的地基,可以综合使用多种勘探方法进行勘察工作,这样有利于提高勘察结果的准确性。
五.结束语
在进行建筑工程施工过程中,岩土工程勘察是一切建筑工程开展的基础,只有打好这个基础,才能保证整个建筑工程的安全运营。随着我国经济的发展,各种风格迥异的公共建筑物和现代超高层建筑物层出不穷,给勘察专业带来了巨大的挑战,但只要对勘察中存在的问题给予足够的重视,并找到相应的处理措施,岩土工程勘察工作就肯定能做好,从而为整个工程建设的施工奠定良好的基础。
参考文献:
[1]康朝勇 浅析岩土工程勘察中常见的问题及对策[期刊论文] 《中国新技术新产品》 -2011年14期
[2] 宋双贝 浅谈岩土工程勘察中常见的问题及其解决对策 [期刊论文] 《中国新技术新产品》 -2011年24期
[3] 蒋斌斌 土工程勘察中存在的问题及对策 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年9期
岩土工程勘察是地基设计的基础,主要是为建(构)筑物基础设计,地基处理和施工提供详细的工程地质资料和技术参数。而岩土参数的合理提供关系到基础设计安全性、经济性和可行性。而由于对岩土工程勘察的重视度不够,在实际的勘察工作中存在着各种各样的问题,本文仅就野外勘探工作和岩土工程分析评价中的问题进行分析,并提出相应的措施,旨在纠正岩土勘察中的不规范行为,提高岩土工程勘察的质量,为地基处理和施工提供准确、详细的工程地质资料和技术参数。
1.岩土工程勘察中常见问题
1.1野外勘探工作
岩土工程勘察一般时间短、任务重且突击性强,若勘探前没有综合周密的计划,等发现问题时野外勘察工作已基本完成,若重新补充勘探工作事必会事倍功半。这集中表现在以下几方面。
(1)勘探点布设:基础形式及结构形式不同,勘探深度不同。如:一般5~6层砖混结构住宅,勘探孔深15m基本可满足要求,而5层框架结构商场由于柱网的柱荷载大,基础面积大甚至可能采用桩基,则勘探孔深度15m一般不够。地层工程地质性质不同,勘探深度不同。如:埋藏较浅且工程地质性质好的密实碎石土及基岩地区勘探孔深度较浅,而工程地质性质差的淤泥及松散杂填土地区勘探孔深度较深,这就要求在勘探前对勘探区域地层大致情况有所了解,做到有的放矢。地基复杂程度不同,勘探点密度不同。免费论文。遇复杂地基情况,应按规范要求加密勘探点,不能局限于经济或时间等因素而坚持原勘探方案不变,否则难以查明场地工程地质情况,埋下工程隐患。这种情况在工勘市场竞争剧烈而盲目压价的地区较严重。
(2)野外地层的划分:野外地层的正确划分是室内资料整理的关键因素,对较大型的工程,由于施工多采取多钻机平行作业形式,技术人员较多,各勘探班组往往各行其是,最后资料汇总后难以统一,给室内整理带来很大困难,为避免这种问题应将所有技术人员首先集中到一起共同勘探一到两个钻孔,统一编录形式,并派专人现场负责勘探区域整体野外分层连线,发现异常及时处理,只有这样才能更好地保证勘探质量。
(3)原位测试:原位测试应严格按规范进行,在施工中常会出现一些所谓“捷径”:静力触探按规定应定深调零以减少零漂,有时图省事不按要求调零,造成数据采集不准,尤其在气温与地温相差较大冬天、夏天触探指标相差更大。标准贯入试验不按规定进行杆长和孔深校正,在缩径和孔底有残留时,不能及时发现标贯器没落至应测试孔底位置,造成标贯数据严重失真。重型及超重型动力触探按规定需连续贯入,并定深旋转触探杆(以减小侧摩阻),但在施工时由于连续贯入比较缓慢,且起杆困难或局部地段锤击不进而放弃连续贯入,使得对碎石土评价本来就缺乏相应手段的触探指标数据不够详实,因而造成对碎石类土的评价困难。
1.2岩土工程分析评价
(1)地基均匀性评价
高层建筑地基均匀性评价按《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-2004之规定进行,但对一般建筑,GB50021-2001规定要求进行地基均匀性评价,但没有给出相应的评价方法进行评价,许多单位参考高层建筑地基均匀性评价的方法进行评价,目前,许多专家认为这种评价方法不太合理,需要各地区定制相应的评价方法。
(2)地基承载力特征值的确定
我国幅员辽阔,土质条件各异,用查表法按GBJ7-89规范确定地基土承载力值在大多数地区可能适合或保守,也可能在某些地区会不安全,故GB5007-2002取消了按表格查取承载力的办法,但大多地区仍在采用,因为很多地区的经验不足,没有能够建立起自己的成熟经验,基本上仍是各勘察单位各自为政,沿用89规范,更有甚者,故意利用所谓地区经验,逃避责任,降低承
载力指标,造成工程浪费。
(3)地震效应问题
对丙类建筑可依据地层f值估算场地地层剪切波速,但对重要建筑必须进行波速测试。但有的勘察单位用一句“根据地区经验”来确定覆盖层厚度,判定场地类别,这将对工程的抗震造价有很大的影响。另外,地基处理后剪切波速、场地地基土类别及场地类别是否会发生变化呢,这在岩土工程评价中很少给予重视。对饱和粉土或砂土进行液化初判时,地下水位的选取应为设计基准期内年平均最高水位,也可按近期内年最高水位采用,但很多单位则采用勘探时量测的水位,这是不合理的。
(4)基础方案的选择
在基础方案的选择上,勘察人员应同设计人共同分析研究,从多个可行方案中选取既经济又合理的方案。现大多勘察单位图省事,既不与设计协商,也不多考虑工程造价,仅提供单一的基础方案,设计方也不问原由,拿起就用,可能给工程造价造成很大的影响。另外,基础方案的选择应依据场地地层情况,并结合地区经验两方面综合分析,忽视任何一方面均可能造成错误。免费论文。
2.岩土工程勘察中常见问题的原因分析
以上对岩土工程勘察中几个常见问题进行了探讨,究其原因,主要与以下几个因素有关。
2.1勘察市场不规范
《建筑工程勘察质量管理办法》第五条、第六条对勘察收费和承揽业务有明确规定。但勘察单位没有严格执行国家收费标准,互相压价,互相竞争,中标的勘察费很低,致使勘察工作粗糙,勘察手段选择不合理和布孔不规范,岩土工程勘察在深度和广度上还没有真正达到规范的要求,所以难以满足规范和设计要求。
2.2权责不明确
《建筑工程勘察质量管理办法》第十六条对观测员、试验员、记录员、机长等现场作业人员应当接受专业培训,方可上岗的规定。但目前勘察单位大量雇佣农民工,而这些人员又不懂勘察,又未经过专业培训和教育,就承担起开钻机、取样、测试、量测地下水位,甚至还做起了野外对土层鉴定与记录等重要工作。这样就难免会出现原位测试、地下水位量测等诸多野外作业的不规范,难以保证勘察质量。因此对从业人员的必须经专业培训和教育,取得合格证后方可上岗操作。
2.3缺乏岩土工程专业人才
专业的技术人才是对岩土工程正确分析评价的关键。未经专业培训和教育的人在搞勘察,就会导致地基评价力度不足,基础设计参数偏于保守,造成工程的浪费。因此勘察工程项目的负责人,审核人,审定人,国家也应划定门槛,让真正懂行的人员担当,这样才能提高勘察队伍的整体素质,提高工程勘察质量,使我们的工程建设真正建造在既经济,又安全的基础上,产生良好的经济效益和社会效益。
2.4 岩土工程勘察技术落后
随着经济和技术的高速发展,传统的勘察方法和传统的勘察手段已经很难满足设计的需要。存在着诸多急需解决的岩土工程勘察技术问题。这些问题主要有以下几个方面:野外勘测中勘测点的合理布设问题、地质界面划分问题、岩土参数和地基承载力的确定问题、对勘察专业的野外和室内原始资料的整理、分析、利用问题。存在上述问题的主要原因是岩土工程勘查人员没有掌握先进的勘察技术,缺乏建筑、结构设计方面的知识,缺乏如何辨别真伪去伪存真,补充印证,归纳总结的能力,无法满足工程建设的需要。
3、岩土工程勘察改进的几点措施
3.1加强岩土工程勘察的体制化建设和人员培训
目前,岩土工程勘察的地位和作用与国家和政府给予岩土工程的定位和期望仍有一定的差距。这固然与人们“重设计轻勘察”的思维定式有关,与我国勘察行业体制尚未健全有关,与勘察市场的恶性竞争有关。在当前的形势下,如何完善市场准入制度,加强行业自律、约束机制,从根本上杜绝岩土勘察行业中的弊端,真正体现岩土工程师的价值,更好地应对进入WTO后与国际接轨的挑战。
(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。
(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)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循环思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。为加入WTO后的国际竞争提供支持,为勘察设计企业进入国际市场创造条件。
3.2采用先进的岩土工程勘察技术
在健全上述体制的基础上,还应该注重使用先进的岩土工程勘察技术,提高岩土工程的勘察水平,具体可以采用以下技术:
(1)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。免费论文。
(2)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。
(3)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
(4)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。
中图分类号:E271 文献标识码: A
随着计算机图形处理技术的完善,已经完全可以集成以岩土工程建模、岩土工程数字化、岩土工程数据库管理、岩土工程特性分析、岩土工程地质解释以及空间分析和预测、地学统计和图形可视化的一体化系统,继而发展成为现代化、信息化为一体的岩土工程勘察数字化新体系。本论文就将主要对数字化的岩土工程勘察进行简单的探讨,以期和同行分享。
一、岩土工程勘察方法概述
1. 传统的岩土工程勘察方法存在的问题
(1)勘察资料过于地质化。
由于部门长期的条块分割,勘察、设计分散作业,加之岩土工程规范制定和新技术、新方法应用的滞后,以及专业设置过细,岩土工程本身的特殊性等原因,设计与勘察之间脱钩多,使得勘察提供的岩土工程信息通常以设计人员难以理解的形式出现,而且勘察也较难参与设计的全过程;设计人员也因知识的局限,很难深层次理解岩土工程勘察信息,因而勘察成果在设计中的转化率较低,造成许多不应有的浪费和损失
(2)数字化地图与数字化设计系统间不够贯通。
地形图是设计系统的底图或称基础数据,由于数字化地图中的某些环节技术条件不成熟,与CAD设计软件的接口不匹配,很难顺利实现对接,设计系统不得不重新将勘察资料数字化,影响了设计系统CAD的推广应用。
(3)勘察信息数字化程度低。
勘察部门提供的勘察信息往往以图纸、表格、文字等形式为主,内容上定性描述较多。这一方面造成设计人员对于勘察信息难于准确理解,另一方面造成对勘察信息处理、利用上的困难。
二、数字化勘察技术概述
数字化岩土工程勘察是指应用当代测绘技术、数据库技术、计算机技术、网络通信技术和CAD技术,通过计算机及其软件,把一个工程项目的所有信息(勘察、设计、进度、计划、变更等数据)有机地集成起来,建立综合的计算机辅助信息流程,使勘察设计的技术手段从手工方式向现代化CAD技术转变,作到数据采集信息化、勘察资料处理数字化、硬件系统网络化、图文处理自动化,逐步形成和建立适应多专业、多工种生产的高效益、高柔性、智能化的工程勘察设计体系。该技术体系用系统工程观点,把勘察、设计的图纸、图像、表格、文字等以数字化形式存贮,供各专业设计使用。
三、数字化岩土工程勘察应用实现的关键技术探讨
3.1 岩土工程数字化建模方法
岩土工程地质建模的方法目前采用的主要有表面模型法,表面模型法(也叫数字表面模型)的历史较早,它的基本内容就是通过精确的表示出工程地质体的外表面来表示均质地质体的建模方法,也是目前广泛使用的建模方法。表面模型法的数据来源是通过测点获得的一系列离散的测点资料,包括测点的几何特征数据和属性特征数据,然后利用数据解释结果重构地质体界面。可以抽象为把一系列同属性的点按照一定的规则连接起来,构成网状曲面片,进而确定整个地质体的空间属性,有很多方法用来表示表面,常用的方法主要有数学模型法和图示模型法,本论文主要讨论图示模型法。常用的图示模型法有边界表示法、规则格网法、等值线法、不规则格网法等,其中不规则格网法是本系统选用的模型表示法,将做详细分析讨论。
不规则格网法(TIN)是将区域内有限个点将区域划分为相连的三角面网络。区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内,如果任意点不在顶点上,则该点的数字属性值通常通过线性插值的方法得到(在边上用边的两个顶点的高程,在三角形内则用三个顶点的高程),所以TIN是一个三维空间的分段线性模型,在整个区域内连续但不可微。有许多种表达TIN拓扑结构的存储方式,这里采用一个简单的记录方式是:对于每一个三角形、边和节点都对应一个记录,三角形的记录包括三个指向它三个边的记录的指针,边的记录有四个指针字段,包括两个指向相邻三角形记录的指针和它的两个顶点的记录的指针;也可以直接对每个三角形记录其顶点和相邻三角形。每个节点包括三个坐标值的字段,分别存储X,Y,Z坐标。这种拓扑网络结构的特点是:对于给定一个三角形,查询其三个顶点属性和相邻三角形所用的时间是定长的。它在沿直线计算地形剖面线时具有较高的效率,当然可以在此结构的基础上增加其它变化,以提高某些特殊运算的效率。
3.2 数字化岩土勘察工程数据库系统
基于GIS的岩土工程勘察涉及到的原始数据主要为地理信息方面的空间数据和非空间数据,数据来源包括:
(1)基础地理数据这些数据主要包括:
①自然区划图。
该图反映被研究区域的地理区划、河流、道路、居民区、山川、公共设施等等自然地理信息。
②地形、地貌图。
该图反映被研究区域的自然地貌情况。
(2)岩土工程勘察数据这些数据主要包括:
所研究区域的工程地质勘探资料。
经过筛选、处理的各勘探点包括地理、环境、土的物理力学指标在内的所有信息。
各类建筑场地的地层信息,比如液化等级、液化指数、特征周期、年代、沉积相等。
结合上述分析,数字化岩土勘察工程数据库系统可以按以下几个步骤实施构建:
①岩土工程勘察数据库的概念模型设计。
岩土工程勘察数据库管理作为岩土工程勘察数字化系统的一项基础工作是一个数据密集、处理复杂的数据库应用问题,为了能获得反映信息世界的概念性数据模型,将与实体和联系相关的功能与行为剥离出来,仅从现实世界中实体的数据侧面来建立模型即研究数据对象与属性及其关系,并在此基础上建立相对应的数据库表结构。
②数据库建立实现。
岩土工程一体化系统的数据有三类:用户输入的原始数据、系统生成的中间数据及最终数据。原始数据由测点数据组成,而测点数据又由测点几何属性数据(位置)和测点信息属性数据;中间数据包括根据原始数据系统自动生成的地层层面等值线模型、三维表面模型、剖面模型等,根据这些模型可以生成用户需要的各种图件,还可以进行各种信息查询操作;最终数据种类繁多,主要是根据用户需要由中间数据生成,包括图形资料和文档资料(如地质勘察报告等)。
结束语
作为一门应用型学科,岩土工程最终是为工程建设服务的。工程建设中遇到的各种岩土问题都应该成为岩土工程重点研究的课题。土木工程建设与岩土工程有着密不可分的联系,在中国这种联系表现的更加突出。要提高我国的岩土工程勘察技术,实现数字化是必经之路,也是勘察技术发展的必然趋势。它极大的改变了传统的勘察技术,综合运用各学科的知识,无论在操作方法还是实现效果上都有较大的优越性。但是在当前,这一技术依然处于发展的初级阶段,未来之路依然很长,其中有很多关键性的问题没有得到很好的解决,在人才方面也较为匮乏。因此,我国要大力培养岩土工程勘察设计方面的专业人才,加大该技术研究的投入力度,从真正意义上实现岩土工程勘察技术的数字化。
参考文献:
[1] 岳海东,王梅雨,谢雨繁.岩土工程勘察技术方法措施分析探讨[J].中国房地产业,2011(3).
1. 引言
岩土工程勘察是工程设计的先决条件。一般岩土工程信息,包括地形地貌、地层界面、断层、地下水位、风化层厚度以及各种物探、化探资料,这些资料只是一些离散的数据,岩土工程技术人员较难直接利用它们再去分析场地中工程地质参数的分布规律,更何况传统的岩土工程资料分析和解释一般都局限于二维、静态的表达,这种表达描述空间构造起伏变化的直观性差,往往不能充分揭示它们空间变化的规律,难以使人们直接、完整、准确地理解,也就越来越不能满足工程的空间分析要求。 随着计算机图形处理技术的完善,已经完全可以集成以岩土工程建模、岩土工程数字化、岩土工程数据库管理、岩土工程特性分析、岩土工程地质解释以及空间分析和预测、地学统计和图形可视化的一体化系统,继而发展成为现代化、信息化为一体的岩土工程勘察数字化新体系。本论文就将主要对数字化的岩土工程勘察进行简单的探讨,以期和同行分享。
2. 岩土工程勘察方法概述
2.1 传统的岩土工程勘察方法存在的问题。
(1)勘察资料过于地质化。 由于部门长期的条块分割,勘察、设计分散作业,加之岩土工程规范制定和新技术、新方法应用的滞后,以及专业设置过细,岩土工程本身的特殊性等原因,设计与勘察之间脱钩多,使得勘察提供的岩土工程信息通常以设计人员难以理解的形式出现,而且勘察也较难参与设计的全过程;设计人员也因知识的局限,很难深层次理解岩土工程勘察信息,因而勘察成果在设计中的转化率较低,造成许多不应有的浪费和损失。
(2)数字化地图与数字化设计系统间不够贯通。 地形图是设计系统的底图或称基础数据,由于数字化地图中的某些环节技术条件不成熟,与CAD设计软件的接口不匹配,很难顺利实现对接,设计系统不得不重新将勘察资料数字化,影响了设计系统CAD的推广应用。
(3)勘察信息数字化程度低。 勘察部门提供的勘察信息往往以图纸、表格、文字等形式为主,内容上定性描述较多。这一方面造成设计人员对于勘察信息难于准确理解,另一方面造成对勘察信息处理、利用上的困难。
2.2 数字化勘察技术概述。数字化岩土工程勘察是指应用当代测绘技术、数据库技术、计算机技术、网络通信技术和CAD技术,通过计算机及其软件,把一个工程项目的所有信息(勘察、设计、进度、计划、变更等数据)有机地集成起来,建立综合的计算机辅助信息流程,使勘察设计的技术手段从手工方式向现代化CAD技术转变,作到数据采集信息化、勘察资料处理数字化、硬件系统网络化、图文处理自动化,逐步形成和建立适应多专业、多工种生产的高效益、高柔性、智能化的工程勘察设计体系。该技术体系用系统工程观点,把勘察、设计的图纸、图像、表格、文字等以数字化形式存贮,供各专业设计使用。
3. 数字化岩土工程勘察应用实现的关键技术探讨
3.1 岩土工程数字化建模方法。
(1)岩土工程地质建模的方法目前采用的主要有表面模型法,表面模型法(也叫数字表面模型)的历史较早,它的基本内容就是通过精确的表示出工程地质体的外表面来表示均质地质体的建模方法,也是目前广泛使用的建模方法。表面模型法的数据来源是通过测点获得的一系列离散的测点资料,包括测点的几何特征数据和属性特征数据,然后利用数据解释结果重构地质体界面。可以抽象为把一系列同属性的点按照一定的规则连接起来,构成网状曲面片,进而确定整个地质体的空间属性,有很多方法用来表示表面,常用的方法主要有数学模型法和图示模型法,本论文主要讨论图示模型法。常用的图示模型法有边界表示法、规则格网法、等值线法、不规则格网法等,其中不规则格网法是本系统选用的模型表示法,将做详细分析讨论。
(2)不规则格网法(TIN)是将区域内有限个点将区域划分为相连的三角面网络。区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内,如果任意点不在顶点上,则该点的数字属性值通常通过线性插值的方法得到(在边上用边的两个顶点的高程,在三角形内则用三个顶点的高程),所以TIN是一个三维空间的分段线性模型,在整个区域内连续但不可微。有许多种表达TIN拓扑结构的存储方式,这里采用一个简单的记录方式是:对于每一个三角形、边和节点都对应一个记录,三角形的记录包括三个指向它三个边的记录的指针,边的记录有四个指针字段,包括两个指向相邻三角形记录的指针和它的两个顶点的记录的指针;也可以直接对每个三角形记录其顶点和相邻三角形。每个节点包括三个坐标值的字段,分别存储X,Y,Z坐标。这种拓扑网络结构的特点是:对于给定一个三角形,查询其三个顶点属性和相邻三角形所用的时间是定长的。它在沿直线计算地形剖面线时具有较高的效率,当然可以在此结构的基础上增加其它变化,以提高某些特殊运算的效率。
3.2 数字化岩土勘察工程数据库系统。基于GIS的岩土工程勘察涉及到的原始数据主要为地理信息方面的空间数据和非空间数据,数据来源包括:
3.2.1 基础地理数据这些数据主要包括:
(1)自然区划图。 该图反映被研究区域的地理区划、河流、道路、居民区、山川、公共设施等等自然地理信息。
(2)地形、地貌图。 该图反映被研究区域的自然地貌情况。
3.2.2 岩土工程勘察数据这些数据主要包括: 所研究区域的工程地质勘探资料。 经过筛选、处理的各勘探点包括地理、环境、土的物理力学指标在内的所有信息。 各类建筑场地的地层信息,比如液化等级、液化指数、特征周期、年代、沉积相等。 结合上述分析,数字化岩土勘察工程数据库系统可以按以下几个步骤实施构建:
(1)岩土工程勘察数据库的概念模型设计。 岩土工程勘察数据库管理作为岩土工程勘察数字化系统的一项基础工作是一个数据密集、处理复杂的数据库应用问题,为了能获得反映信息世界的概念性数据模型,将与实体和联系相关的功能与行为剥离出来,仅从现实世界中实体的数据侧面来建立模型即研究数据对象与属性及其关系,并在此基础上建立相对应的数据库表结构。
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。
1996年首次开设岩土工程本科班时,课程群只有7名核心教师(4名副教授,3名讲师,1名博士)。1996年的师资力量明显满足不了培养学生工程能力和创新意识的需要。充分分析研究国内外知名大学在岩土工程领域开展教学和科学研究的过程,借鉴其成功的经验,我们深刻认识到,建设一支相对稳定、职称、年龄、知识、学缘结构合理、爱岗敬业的高素质的师资队伍是提高教学质量的基础和保证。为了建设高素质的教师队伍,采取的具体措施为:一是密切联系“211”和“985”高校,引进年轻博士,优化教师队伍结构。二是通过产学研相结合、加强教师出国进修,提高年轻教师的理论水平和工程实践能力,激发青年教师的责任感和使命感,稳定中青年骨干教师。三是发挥老教师的“传、帮、带”作用,瞄准博(硕)士生导师、教学名师、学科带头人、骨干教师、人才工程等标准,有的放矢,给每位中青年教师确立中长期目标,不断提高核心教师的学术、教学水平,提升师资整体实力。18年来,我们通过上述3项措施进行师资队伍建设。目前,师资队伍中教授和博士比例分别达到57.89%和63.16%。其中,湖南省普通高校青年骨干教师4人,湖南省121人才工程人选4人,湖南省普通高校学科带头人后备人选1人,国家自然科学基金评审专家10人,中国博士后科学基金评审专家1人。
可以看出,目前师资队伍在年龄、学位、职称构成上比较合理,核心教师教学水平和学术水平提高很快,普遍具备团结协作、艰苦奋斗、朝气向上的优良精神,具有凝聚力,更具活力和创新精神。岩土工程课群核心教师形成了一支以中青年博士和教授为主体、老中青搭配合理、学历层次高、职称结构合理的一线教学队伍,在知识、能力、年龄、职称上有较强的互补性,有利于资源共享和业务能力的共同提高,也能通过老中青相结合促进教学工作的“传、帮、带”作用。在青年教师的培养过程中,我们采取如下措施提高教学质量:第一,坚持岗前培训制度、持证上岗制度、助课制度、试讲制度,对青年教师实行导师制,由资历较深的教学经验丰富的教师对青年教师予以具体的帮助和指导,并把它纳入导师和青年教师的业务考核之中。第二,积极组织青年教师参加各项教学比赛活动,如组队参加省多媒体课件制作大赛和学校青年教师教学比赛等,对培养青年教师起到了很好的作用。第三,创造条件、积极鼓励年轻教师申报国家自然科学基金。
2.调整教学大纲
1996年,我们开设1个岩土工程教学班,将原来单一的“土力学”、“工程地质”、“基础工程”发展为“工程地质”、“岩土工程勘察”、“土力学”、“基础工程”、“地基处理”与“隧道工程”课程群,满通和水利等工程建设的需要。调整教学大纲时,我们坚持“厚基础、宽口径、重实践”原则,首先对学生讲清基本概念、基本理论;其次增加了实践学时;最后面向岩土工程班级时整合了教学内容。刚开设“岩土工程勘察”、“地基处理”与“隧道工程”课程时,6门课程之间不同程度地存在部分内容重复、课程之间的联系不紧密等现象,系统性不强,难以激发学生的专业兴趣,制约了学生的学习积极性和主动性。特别是,当时市场上还没有《岩土工程勘察》和《地基处理》教材,教学内容的取舍成为关键。以课程群的方式融合起来,整合了教学内容,使学生加深了对专业的认识,缓和了教学内容增多与学时减少之间的矛盾,缩短大学教学和工程建设之间的距离。例如,对岩土工程班级,将“工程地质”中公路工程地质勘测、“土力学”中土工试验与原位测试结果的分析与利用调整到“岩土工程勘察”课程,将“基础工程”中地基处理、特殊性地基上的基础工程调整到“地基处理”课程。将该课程教学与课程设计、生产实习、毕业实习和毕业设计与注册土木工程师(岩土)考试内容紧密结合,实现了大学教学与社会需求相结合,实现了大学生与工程师或研究人员的对接。
3.合作或独立编写教材和著作
结合岩土工程课程群教学内容的相互联系、大学课程学时要求、在工程中的应用和发展情况,调整课堂教学内容,编写教材和著作,将取得的成果写进教材和著作,将亲历的典型工程引入到多媒体课件中,通过教材和课件将教学内容改革成果固化。具体措施如下:(1)结合教学和科研积累,独立编写教材和著作;(2)与“211”和“985”等兄弟院校和科研院所合作编写教材;(3)吸收合作院校编写的知名教材进入课堂。独立编写的8本教材和著作包括《岩土工程勘察》、《基础工程》、《灌注桩检测与处理》、《全国一级建造师执业资格考试(公路工程管理与实务)考前辅导资料》、《公路工程地基处理手册》、《高速公路路基沉降预测及施工控制》、《现代土木工程》。
在新编教材中,适度引入案例和专业词汇英汉对译,提高学生综合素质和工程能力,提高了每堂课的凝聚力和出勤率。与兄弟院校和科研院所合作编写的6本教材和著作包括与湖南科技大学合作编写的《地基处理》和《隧道工程》教材(2008年,机械工业出版社)、与湖南大学、重庆大学、太原理工大学、大连大学合作编写的《地基处理》教材(2010年,武汉理工大学出版社),与广东省长大公路工程有限公司合作编写的《新理念下山区高速公路建设实践》和《新理念下山区高速公路建设管理》(2010年,人民交通出版社),与清华大学合作编写的《公路土钉支护技术指南》(2006年,人民交通出版社),参编钱七虎院士编写的《岩土工程师手册》(2012年,人民交通出版社)。
4.开发与更新主干课程电子资源
岩土工程课程群的6门课程中,“工程地质”、“土力学”、“基础工程”是面向全校土木工程专业、水利工程专业开设的岩土工程类公认的3大支柱课程,每年受益学生超过1250人。全部课程实现了多媒体教学方式外,我们依托省、校精品课程平台重点开发这3门课的电子资源,为学生构建网上学习环境。
5.改革专业课程考核模式
传统的开卷或者闭卷笔试存在的弊端是难以杜绝舞弊现象,学生心存侥幸,不利于教学质量和学生专业技能的提高,不利于建设优良学风。况且,教学过程中,大学老师和学生的交流机会很少,学生难以感受到老师的指点和关爱。为此,我们探索了考试改革,期待通过师生互动交流、学生联动(动手、动脑、动嘴),确保教学效果,培养学生综合素质。
(1)“地基处理”课程采用“题库抽题答辩+开卷笔试”考核新模式。随着新校区投入使用后,新、老校区的空间距离导致老师和学生的交流机会很少。为了改善这种状况,我们进行了探索,采用“上午抽题应答(占总成绩的40%)、下午开卷笔试(占总成绩的60%)”。抽题应答的具体做法是:考试之前几周,老师将涵盖课程的近100个最重要的问题列出来,让学生找答案,考试时,让全体同学在教室里按学号随机从这近100个问题中按序号抽取1~2个问题作为自己的考试题目,然后走上讲台回答,接受同学们的质疑、评判和老师点评。这种抽签答辩与开卷笔试相结合的考核模式,注重学习过程,充分调动同学们的积极性、主动性和相互监督作用,促进了老师对学生的言传身教,效果很好,在学生中具有良好的口碑。很多学生与老师亲近,积极参加教师的科研课题研究。
(2)“工程地质”课程采用“节假日自主见习+开卷笔试”考核新模式。工程地质知识抽象、枯燥,难记难学,影响学生的学习热情,教学效果难以保证。瞄准该课程实践性强的特点,注重改革教学方法和手段的同时,通过对考核内容、方式和手段的改革实践,结合效果分析,采用“节假日自主见习+开卷笔试”考试形式,促进优良学风建设,有效提高了学生的综合素质,增进相互了解和交流,激发学生的求知欲和创新愿望。具体做法是:指导学生在节假日和周末去一些风景名胜或者自己的家乡观察分析地层、地质构造、边坡等现象,不明之处带入课堂,结合平时小测试和课后分组讨论,做到学以致用,计入总成绩的40%。
6.改革实验和实践教学模式
实验和实践教学是工科人才培养方案中非常重要的环节,是实现学生综合能力和综合素质培养目标的关键教学过程,也是实施素质教育和创新教育最有效的方法和途径。但是,1999年大学扩招以来,学生数量大幅度增长,实验和实践教学质量出现滑坡,原有教学模式显示出很多弊端,也给学风和教风带来了不良影响。这些弊端主要体现在,实验和实践教学流于形式,教师监管缺位,学生逃避、应付现象时有发生。我们开展了系列的实践教学改革,改革的指导思想是:以点带面,通过教师和学生的亲情式合作和示范,引导并约束全体学生全程参与实验和实践。
通过改革,在课堂授课学时减少的情况下,实践课学时得到了加强,如“土力学”课程实验由8学时增加到16学时。实验主要依托我校岩土与隧道工程实验中心来完成。该中心是土木工程专业实验教学中心国家级实验教学示范中心的一部分,有完备的室内实验设施,建立了融实验技能与工程综合训练于一体的实验教学体系,在强调实验基础性的同时更注重实验的应用性,在加强学生科学素质、创新精神、动手能力培养的同时更注重综合的工程训练。工程地质实习和岩土认识实习主要依托岳麓山、湘江两岸、湖南省地质博物馆和长沙市轨道公司等实习基地以及产学研基地开展。
认识实习、生产实习和毕业实习重点采取了师傅带徒制即导师制,具体措施为:(1)在进入专业基础课期间,核心教师与三年级学生举办师生联谊会,促进相互了解,为学生请教老师、老师关爱学生提供对接平台。(2)凡是和教学内容有联系的工程类科研项目或技术服务项目均吸收学生参加,由导师(项目负责人)具体指导。尤其是技术服务项目中的测试、测量、分析计算等内容让学生参与完成。(3)利用学校内的工程设计和勘测勘察单位的便利条件以及长期办学所形成的良好的社会基础,与工程单位建立稳定的联系机制,在较大工程项目中的一些施工环节,导师随时结合教学内容强化学生的实践性教学环节。这样,每名同学都会经历参观性实习、生产实习和毕业实习等一系列环节的工程锻炼,都会参与到具体的工程实践,独立运用所学知识解决某一工程中的某些具体问题,提高实践工作能力。每名本科生的毕业论文都结合具体的工程项目,一人一题,独立完成。由于具有较强的实践能力,毕业生不仅就业有保障,而且受到用人单位普遍好评。
7.加强产学研合作与交流
岩土工程最大特征就是实践性强。加强产学研合作与交流,既提高教师科研和学术水平,又为学生搭建了工程实践平台。只有提高教师的科研和学术水平,才有可能把握课程群发展方向、引领学科的发展,不断改进和优化教学内容、使专业培养更贴近实践需求,更好地服务国民经济的发展。工程实践有平台,学生的工程实践活动才能得到落实。具体措施包括加强与企业合作积极申请科研项目,加强学术交流和技术培训、与兄弟院校合报课题。以国家自然科学基金申报为例,2006~2013年,我系(教研室)教师每年都有批准立项,其中2009年3项,2012年6项,2013年3项,取得较好的成绩。
8.倾心指导大学生科学研究
教师科研引导学生研究性学习和创新实验。近几年来,教师指导学生承担9项国家级、省级或校级大学生研究性学习与创新性实验计划项目,培养了学生的科研精神和创新意识。由于注重学生创新能力的培养,近年来,指导学生公开发表科研论文7篇,申请专利2项,两项成果获得2011年全国土木工程专业本科生优秀创新实践成果二等奖。
二、实施效果
1.大学生工程能力和创新意识明显提高,产生了良好的示范效应
通过18年的岩土工程课程群研究与建设积累,先后产生的成果集中体现于学生的培养质量和特色。以岩土2008级(2012届)为例,该届共有56名学生,1人获得学校第八届“十佳大学生”(土木与建筑学院仅1人),并被录取为北京交通大学研究生,9位同学参与获得了国家级创新实验项目、专利或者创新实践成果二等奖,10位同学获得了毕业生三好学生、优秀毕业生或者优秀学生干部,12位同学继续攻读硕士学位,其余同学全部走向工程建设第一线。岩土2008-1班获得学校“示范班集体”、团支部获得学校“五四红旗团支部”、学院目标管理考核示范班集体,赢得了良好的口碑。
2.编写的一批教材、著作和规范被同行使用,反响良好
独立或合作编写的教材和著作均作为教材或者教学参考书,拓宽了学生的知识面,并被同行采用。例如,《岩土工程勘察技术与应用》已在省内高校使用,并且成为一线勘察技术人员的“拐杖”,《地基处理》和《隧道工程》在出版当年就投入课堂。
3.发表的教学改革论文被同行引用并借鉴,并参加全国性教学研讨
课群建设期间,发表了10篇教学改革论文,为同行的教学改革提供了借鉴,且注重参加全国性教学交流与研讨。例如,参加了全国第一、二届土力学教学研讨会。
[中图分类号] TU91 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-2-146-1
对于工程建设来讲,岩土工程的勘察是必不可少的,对于其勘察,我们可以看出工程的地理环境与开发条件,还可以模拟出的实际方案来实现对于岩土工程整体的评价与定位。地基的设计与岩土工程的准确性都有着一定的符合标准。对于工程建筑的施工而言,将工程的发展达到顺利是势在必行的。所以,我们应该加强对于岩土工程勘查技术的思考,模拟出更优良,性能更高的环境。
1岩土工程勘察中存在的技术问题
就目前而言,岩土工程勘察中存在的问题还是比较多的,由于现在竞争的激烈,不少单位都用低廉的价格承办一些工程,从而使得在高科技方面没有了资金的投入,导致了先进的科学技术无用武之地。除此之外,还有其他因素,我们将在下文分类探讨。
对于界面程度的综合利用与划分,往往存在着纰漏。由于岩土体和其风化程度是不同的,导致地质构造和结构都存在差异,很多关于岩土的参数问题都需要细致的分析与整合,这就需要一批具有素质较高,质量过硬的工作人员加以解决开发,利用整体性能解决其问题。同时,还应该加强总结归纳的能力,将建筑问题与结构设计问题综合利用,类比分析。目前来讲,现在很多工作人员的素质还不过硬,从而导致对于这方面的知识的熟练程度不高,如何设计,怎样开发成为了一大难题,这就需要开展一定的素质强化拓展训练,将工作人员择优培训,培养优质的骨干力量,狠抓质量,将如何辨别不同的地质与怎样加强一定的技术素质进行开拓与紧密结合,达到综合防治的能力。同时还应做好帮扶带的工作,上下级之间紧密联系结合,加强共同发,遇到问题比较多,项目比较复杂的工程时,应该加强联系,紧密沟通,从而实现最大程度的解决。
此外,还有很大一部分问题,在于缺乏生态保护。很多勘察单位在进行工程设计的时候,忽视了对于生态的保护,没有做到可持续发展的工作,这样来看,损失的不仅是生态利益,更是失去了经济利益。在对于勘察单位将四周的紧密建筑进行检测时,经常只注重自己的建筑是否会受到伤害来考虑全局,而没有顾全大局,忽视了周围的影响,这样做,对于设计施工不仅仅达不到要求,反而会增加了一定的经济成本,因为特码忽视了周围工程建筑设施的运营是否会有安全隐患,所以,对于周围城市的影响是有着一定的重要意义的。在这样的情况下,技术要求的难度增加,经济损失也造成了严重的后果。
在这里,我们浅谈一下形成这些问题的原因。首先,在勘察过程之中,专业的人员相当重要,如若没有专业的培训,那么对于地基的行程与发展分析不清楚,就会导致参数不准,甚至材料利用的不合理,在项目的实施开展过程之中,需要向其他地区学习,积极实践,努力尝试,确保过程万无一失,提升整体的质量。
其次,勘察的技术也有一定的落后性,随着时代的发展,技术的改善,我们需要做到的就是继续学习新的知识,原有的手段已经落后,无法再满足原来的需求,对于地理的勘察问题,野外的勘测问题,收集资料过程之中遇到的整理与整合为难题,以及资料的利用问题,都存在着一定的阻碍,多以我们需要安排相关的人员专门对不同的资料分类汇总,并加以整理。
2岩土工程勘察中技术问题的解决办法
在遇到上述问题是,我们应分层次分质量的做好每一部分问题的解决。首先,对于勘察的工作人员应该开展一一段时间的培训周、培训月,并且不定期的举办知识讲座,知识竞赛,从而达到目的,此外,应该加强科技的开发与精准性的校正,对于产生的问题,我们需要回到源头去寻找答案,找出工程设计的参数的准确性,从而解决一定的问题,对于各种岩土工程出现的差异,我们一你给改分门别类的去处理,采用各种手段与方法,来增加勘察的准确无误,利用所需的物理知识,化学知识来解决其不足与问题,同时,对于过时落后的手段,我们要学会温故而知新,打开新的渠道,通过信的方法加以改善解决,从而形成解决问题的最优化方案。
对于地质勘探的控制过程,应该增加一定的地质测绘技术,来增加其物探作用,完善的选择合适的流程,解决不同的地理信息,达到优质的勘探程度,此外,还需要重视整个过程的控制与检查,需要专门增加专业的工程监管,来达到对于原有的岩体与地层的抽样检测,取样分析,达到技术性的要求。
此外,我们应该有法可依,有法必依,对于岩土工程的勘查程序进行严格合理的安排。在政府部门的协调帮助之下,对于工程的监督检查实施严格的防范与加强。对于相关的单位我们也应该增强一定的监控力度,尽量避免不当行为的发生,从而实现企业的经济效益与社会效益的最大化。在此基础上,对于企业的相关投标和勘察工作都需要有一定的监管,强化科学研究,重视可持续性发展,达到双赢。对于环境的保护也是需要重视的,很多工程往往不够重视环境保护,忽略了生态保护的重要性,导致了“先污染,后治理”这样的不良局面的发生,这时我们需要遏制的,对于环境中产生的不足,我们要有针对性的解决,开展一些列防治的工作,加大步伐。防止污染,并且尽力将产生的污染保持在一定范围之内,并且回收,将做到极致。
在经济效益方面,我们还应加强市场的管理,防止不良竞争导致的经纪上的所缩减,加大财政投入,深化改革与工程管理,对科研的资金投入加大力度,尽可能找到更好更优的方法来加快前进的动力。从而将勘探工作做的有成效,并且去的良好的经济利益。
3结语
对于岩土工程来说,勘察技术起着非常重要的作用,目前在市场中表现良好,具有充足的发展空间,但与此同时,我们也应该注意到,其中也隐藏着非常多的问题,我们需要在工作中善于发现问题,找到问题,针对不同的现象具体分析,总结禁言,吸取教训,相信在未来的发展中,岩土工程的勘察技术会做的越来越好。
中图分类号:E271 文献标识码: A
一、岩土工程勘察中的土工试验
1.1岩土工程勘察
岩土工程勘察是整个工程项目建设的重要组成部分,内容包括很多方面,如工程地质勘察和测绘、原位测试、室内试验和现场试验等等。
一般情况下,岩土工程的勘察是分段进行的,一个完整的工程勘察包括三个方面的内容:第一,可行性研究;第二,初步勘察;第三,详细勘察。其中,可行性研究指的是对一个地区的地质条件做系统的勘察,确定其大致的地质环境,进而确定工程的种类和项目;而初步勘察和详细勘察都要符合相关的工程施工设计要求。
1.2土工试验
土工试验是岩石工程勘察的一个重要内容。在岩土工程勘察中,只要把土工试验与野外勘察有机结合起来,才能真正完成该地区土样的定性和定量分析。这也是理论联系实际的过程。只有这样,才能发现土工勘察过程中的问题,以便采取相应的对策,为岩土工程提供更准确和可靠的数据资料。
二、岩土工程勘察土工试验现状以及问题分析
影响岩土工程勘察土工试验质量的因素有很多,当前,试验的现状及其存在问题主要有:
2.1土工试验人员的现状
在岩土工程勘察土工试验中,其人员总共有两部分构成,一部分是工程试验的技术人员,一部分是工程施试验的操作人员。在正规岩土工程勘察单位,能够勉强拥有符合资质的人才,但是在那些不正规的岩土功臣勘察单位,往往比较缺乏这方面的专业人才[1]。同时,岩土工程勘察中的试验操作人员也参差不齐,一般都是普通的操作工人,而且,岩土工程勘察企业对试验人员的培训力度也不够,此外,当前土工试验人员的工作责任性也不是很强,往往抱着敷衍了事的态度进行土工试验,因此也就很难按照相应的操作规范和步骤进行土工试验,进而也就无法保证土工试验数据的准确性和可靠性。
2.2岩土工程勘察土工试验中仪器设备的管理问题
2.2.1仪器设备的采购
土工仪器设备的质量是影响土工试验质量的重要因素。土工试验室要根据自己所开展的试验项目和工作量合理配备仪器设备。新购入的测量仪器在投入使用前应由具有国家质量技术监督部门授权准予的计量检定部门检定合格方可投入
使用。
2.2.2试验仪器设备的老化问题。
目前,勘察单位的仪器管理部门也没有进行相关的排查和处理,对试验仪器设备进行更新换代;这是勘察单位一味追求眼前利益所造成的,也必定会损害这些勘察单位的长远利益。这些老化的仪器设备对试验的结果可信度和可靠性造成了严重的影响[2]。
2.2.3仪器设备的维护保养
土工仪器设备的日常使用、维护、保养是十分重要的环节。大型精密仪器操作人员应经专门培训考核,持证上岗。所有仪器设备应有专人负责保管,定期维护保养并又记录,确保仪器设备始终处于正常状态。
2.2.4土工试验仪器设备的产品规范。
当前,生产岩土工程勘察仪器设备的企业多属于新型企业,只有少部分大型的设备生产企业生产的设备质量较高,售后服务较好。因此,岩土工程勘察企业在采购土工试验仪器设备时,应该首选这些大型企业生产的试验仪器设备。
三、提高岩土工程勘察土工试验质量与管理水平的措施
3.1加强土工试验人员的技能培训力度
在技能培训中,要确保每个试验操作人员都深入掌握土工试验的试验原理及操作技能。此外,土工试验技术和操作人员要积极参与企业培训,自觉加强学习,真正掌握土工试验所需的各项技能,提高效率,增强试验责任心。
3.2建立健全土工试验质量管理制度和体系
岩土功臣勘察单位要健全和完善土工试验质量管理制度和体系,建立一整套土工试验质量管理章程,确保质量管理的每个环节都有章可循,定期消除仪器设备中存在的安全隐患,等等。
结语
土工试验是岩土工程勘察的重要工作内容,对工程勘察报告和工程建设项目的安全性和经济性有着直接的影响,试验中任何一个细小的问题可能都会影响试验结果的准确。因此实验人员要认真执行国家规范标准,提高专业技术水平,加强设备管理和更新,推行试验室认证机制,才能有效地提高土工试验质量,保证土工试验成果的真实性、可靠性,从而确保工程总体的质量和安全性。
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。
1 岩土工程勘察的内容
规范是进行岩土工程勘察工作的依据,对勘察工作的目的、 任
务、 评价等均提出了详细的、 可操作的要求, 岩土工程技术人员要重视对规范、 规程的学习, 充分了解其要求。 另外规范、 规程中的条文说明, 技术人员也要认真研读, 条文说明中有丰富的信息,对于提高我们的理论水平及正确理解规范、 规程具有重要作用。
1.1 查明勘察范围内场地原始地形、 地貌, 岩土层的成因、 类型、深度、 分布、 工程特性和变化规律, 分析评价地基的稳定性和均匀性。查明埋藏的河道、 沟浜、 墓穴、 防空洞、 旧基础、 孤石等对工程不利的埋藏物及其分布范围。
1.2 查明影响建筑场地稳定性的不良地质作用和特殊土的类型、
成因、 分布范围、 发展趋势和危害程度, 并提出相应防治措施的建议。查明地下水埋藏情况、 类型、 补给及排泄条件, 地下水位, 水位变化幅度及规律; 评价地下水对建筑材料的腐蚀性。对基坑工程还应查明各土层的渗透性质, 分析评价地下水的静水压力、 动水压力及浮托力的作用和影响; 预估产生基坑突涌、 流沙或管涌等地下水不良作用的可能性及危害程度, 并提出相应的防治措施建议; 提供基坑施工降水的有关技术参数及施工降水方法的建议;提供用于计算地下水浮力的设计水位。
1.3 基坑工程还应查明基坑周边环境, 提供基坑设计所需的岩土参数, 分析评价放坡开挖的可能性和基坑边坡稳定性, 适宜选用的支护结构类型及其稳定性, 基坑开挖与降水对地基变形、 周围建筑物和地下设施的影响。
2 岩土工程勘察的方法
随着计算机信息技术的不断发展,岩土工程勘察数字化技术得到广泛应用。下面就与传统勘察方法进行对比, 加以论述。
2.1 传统岩土工程勘察方法研究
勘察资料过于地质化。由于部门长期的条块分割, 勘察、 设计分散作业, 加之岩土工程规范制定和新技术、 新方法应用的滞后, 以及专业设置过细, 岩土工程本身的特殊性等原因, 设计与勘察之间脱钩多,使得勘察提供的岩土工程信息通常以设计人员难以理解的形式出现,而且勘察也较难参与设计的全过程;设计人员也因知识的局限, 很难深层次理解岩土工程勘察信息, 因而勘察成果在设计中的转化率较低, 造成许多不应有的浪费和损失数字化地图与数字化设计系统间不够贯通。地形图是设计系统的底图或称基础数据,由于数字化地图中的某些环节技术条件不成熟,与 CAD 设计软件的接口不匹配, 很难顺利实现对接, 设计系统不得不重新将勘察资料数字化, 影响了设计系统 CAD 的推广应用。勘察信息数字化程度低。勘察部门提供的勘察信息往往以图纸、 表格、 文字等形式为主,内容上定性描述较多。这一方面造成设计人员对于勘察信息难于准
确理解, 另一方面造成对勘察信息处理、 利用上的困难。
2.2 数字化勘察技术研究
数字化岩土工程勘察是指应用当代测绘技术、 数据库技术、 计算机技术、 网络通信技术和 CAD 技术, 通过计算机及其软件, 把一个工程项目的所有信息有机地集成起来,建立综合的计算机辅助信息流程,使勘察设计的技术手段从手工方式向现代化 CAD 技术转变,作到数据采集信息化、 勘察资料处理数字化、 硬件系统网络化、 图文处理自动化, 逐步形成和建立适应多专业、 多工种生产的高效益、 高柔性、 智能化的工程勘察设计体系。该技术体系用系统工程观点, 把勘察、 设计的图纸、 图像、 表格、 文字等以数字化形式存贮。
2.3 数字化勘察技术关键优势
岩土工程地质建模的方法目前采用的主要有表面模型法,表面
模型法的历史较早,它的基本内容就是通过精确的表示出工程地质体的外表面来表示均质地质体的建模方法,也是目前广泛使用的建模方法。表面模型法的数据来源是通过测点获得的一系列离散的测点资料, 包括测点的几何特征数据和属性特征数据, 然后利用数据解释结果重构地质体界面。可以抽象为把一系列同属性的点按照一定的规则连接起来,构成网状曲面片,进而确定整个地质体的空间属性,有很多方法用来表示表面, 常用的方法主要有数学模型法和图示模型法, 本论文主要讨论图示模型法。 常用的图示模型法有边界表示法、 规则格网法、 等值线法、 不规则格网法等, 其中不规则格网法是本系统选用的模型表示法, 将做详细分析讨论。不规则格网法是将区域内有限个点将区域划分为相连的三角面网络。 区域中任意点落在三角面的顶点、 边上或三角形内,如果任意点不在顶点上, 则该点的数字属性值通常通过线性插值的方法得到,所以 TIN 是一个三维空间的分段线性模型, 在整个区域内连续但不可微。有许多种表达 TIN 拓扑结构的存储方式,这里采用一个简单的记录方式是:对于每一个三角形、 边和节点都对应一个记录,三角形的记录包括三个指向它三个边的记录的指针, 边的记录有四个指针字段, 包括两个指向相邻三角形记录的指针和它的两个顶点的记录的指针;也可以直接对每个三角形记录其顶点和相邻三角形。每个节点包括三个坐标值的字段,分别存储 X,Y,Z 坐标。这种拓扑网络结构的特点
是:对于给定一个三角形,查询其三个顶点属性和相邻三角形所用的时间是定长的。它在沿直线计算地形剖面线时具有较高的效率,当然可以在此结构的基础上增加其它变化,以提高某些特殊运算的效率。对岩土工程勘察方法实施改进, 逐步过渡到数字化勘察技术, 并推广其广泛应用, 这是勘察工程发展的必然趋势, 但是这其中还有一段很长的路要走,不仅仅是因为其中还有一些关键技术问题尚未完全攻克,而且我国目前在数字化勘察、勘探方面的专业人才也很匮乏, 因此, 必须加大数字化岩土工程勘察技术人才的培养, 并加快该技术的研究应用,以真正实现岩土工程的数字化勘察的广泛应用。
3 数字化勘察技术的应用
我们在进行道路、 桥梁、 隧道的测量设计经常遇到地形复杂交通不便的情况。如线路在丘陵山区,经常是各种树木生长茂盛、 沟壑纵横,难以通视,传统的测量手段很难解决,经常令测量工作人员吃尽了苦头。传统的测量手段数据处理往往用手工方法记录储存,不仅数据显得零乱,而且在数据后续处理中,往往手工处理,工作量大,容易出错,测量数据不易校核。 由于处理枯燥,需要耗费的重复劳动也就相当多,内业处理出错率较高。
通过调查研究, 在我国大多数单位在公路设计测量工作中采用的方法传统,速度慢、 精度差,数据不易保存校核,所以难以适用当前推进公路建设自动化、 信息化建设的要求。采用现在传统的测量方法存在许多弊端,例如测量数据多,易出错,测量完毕不易校核和保存,采用数字化地形图可有效解决这一问题。 采用专业数字化地形图测绘,经过处理后,可以满足公路规范的需
求,每条公路的地形图可以形成永久保存的电子档案,勘测成果在图上一目了然,可重复利用,并可不断补充调整。 公路设计引入专业勘测的电子地形图,勘测效率大大提高,勘测费用降低很多,勘测设计周期会大大缩短,而且数据精确,易于保存,数据直接导入利用,免去人工录入的繁琐和失误,可以重复利用,一举多的,可以纸上选线、 定线,测量数据可以视实际情况,随时补充调整。测量成果可以直接与国家控制网转化,以便与其他测量行业的数据共享。测量完毕或公路施工后能长久保存测量成果,并进行校核,推进公路测量的数字化进程。
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