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人才质量――求高
专业发展走势
自上世纪90年代后,国内高校交通土建专业的发展有两个走势:一种是保持专业特色和专业优势;一种是走“大交通、大土建”的路子,与国际接轨。作为铁路运输工科高等职业院校,何去何从?通过几年的理论探索和实践,学校得出这样一些结论:
一是专业定位应审视高等教育大众化与国际化的发展形势。专科学校交通土建专业在地位上处于本科与中专学校相关专业之间,发展服务空间亦受到两者的夹挤。随着高校扩招及中国加入WTO后高等教育的国际化,交通土建专业人才市场的供求形势及竞争格局发生了根本性的变化,原来金字塔人才结构(塔顶为重点院校本科尖子,塔底为中等专业人才)逐步被腰鼓形人才结构(两头分别为重点院校和中等学校人才)所代替;与此同时,西方发达国家凭借其品牌、师资、设备、资金等优势,通过“商业存在”和“境外消费”等形式,将相对过剩的交通土建工程教育力量向刚入世的我国转移,与我国高等学校争夺招生和就业市场。在这种形势下,一般专科职业院校交通土建工程专业所面临的教育竞争与日俱增。
二是基层单位交通土建工程应用型、技能型人才短缺,交通、能源等基础设施建设及各地方的工业化、城镇化建设急需大量的交通土建工程专业应用型和技能型人才。随着高等教育的大众化,原有的以培养尖子和骨干为主的交通土建工程精英教育,向以提高队伍整体素质为目的的大众化教育转变,原来的中等专业技术人才岗位将由接受了高等交通土建工程教育并具备相应素质和能力的高等交通土建工程技术人才和管理人才来承担。
三是专业建设适应行业和地方经济发展的需要。国家交通体系方面,根据交通部制定的交通三阶段发展战略目标,今后30年我国的交通建设目标是公路总里程超过300万公里,高速公路8万公里;国家铁路体系方面,铁道部提出至2020年路网总规模达到10万公里,在现有7万多公里的基础上,新增客运专线1.2万公里,其他新线1.6万公里。这些目标的实现,都需要大量的交通土建专业人才。
四是专业建设离不开学校自身的实际,应重视发挥自身的优势和特色。在专业定位过程中,石家庄铁路职业技术学院紧紧抓住“交通、地方、基层、应用技能型”等要点,进一步确立了“立足河北、依托行业,服务河北、服务铁路,为基层培养德、智、体全面发展的应用技能型高等交通土建技术人才和管理人才”的培养目标。
人才质量标准
人才定位
根据经济社会发展要求,交通土建专业群将人才定位在基层一线。科学的质量观应该根据基层单位对应用型人才的知识、能力和素质的要求来定义和确定其质量。对于培养面向基层的交通土建应用技能型人才来说,应该在具有较宽知识面(包括自然科学知识、人文和社会科学知识、基础知识)的基础上,有较扎实的专业知识,有突出的工程实践能力及与基层单位和社会经济发展相适应的英语及计算机应用能力,有一技或几技之长,有强烈的敬业精神、创业精神和吃苦耐劳精神,综合素质高。
培养计划
对交通土建专业人才培养计划应进行动态优化。
一是专业口径扁平化。按交通土建大类制定专业教学计划,统一基础课程的教学,在专业教学上设置教学模块,实行主辅修制度,鼓励学生选修两个及两个以上的专业或专业模块课程。
二是课程体系优质化。通过“整合、精简、增加”,使课程体系更好地符合知识结构的要求及能力与素质的培养要求。如已将“理论力学”与“材料力学”课整合为“工程力学”;将“公路勘测设计”、“城市道路设计”、“高速公路”合并为“道路勘测设计”;将“土力学”、“基础工程”和“桥梁”聚合为“桥梁工程”;将“弹性力学”和“路面力学”课由原来的必修课“精简”为任选课;增加了工程经济、管理、法律等课程的教学内容。
三是实践能力技能化。从1998年开始,在实习内容中增加了认识实习、生产实习和毕业实训;在实训课内容中增加了综合型实训、设计型实训和创新型实训。目前,基础课和专业课都安排了实训课或计算机应用实践课,集中性实践教学时间占教学总时间的40%。实践教学考核方式也进行了改革与理论教学平等对待,单独考核,成绩单独进档登记,作为学生毕业评级的依据和指标。
技能训练
2000年12月,由河北省劳动厅批准,石家庄铁路职业技术学院成立国家职业技能鉴定所。建所五年来,在河北省劳动厅及职业技能鉴定指导中心的指导下,先后开展了工程测量工、建材实验工、电气设备安装工、电脑操作工及电工、仪器仪表装配工等工种的鉴定工作。其中,铁道工程技术、智能建筑和现代测绘技术三个专业被河北省劳动和社会保障厅、教育厅批准为职业技能鉴定“直通车”专业,学生在校学习期满成绩合格,在获得毕业证书的同时,可直接颁发相应的职业资格证书。
近几年,有5000多名学生获得了中级或高级技能证书,毕业中高级工占60%,为学生就业创造了有利条件。
培养模式――求新
创新人才培养模式是高职高专教育的首要任务,只有模式新,才能不断适应企业对人才的需求。几年来,在校企合作的基础上,学院进行了四种人才培养模式和两种管理方式的创新。
人才培养模式
“3+2”培养模式
近年来,学院与中国铁道建筑总公司联合办学,试行“3+2”的“专科+技师”高技能人才培养模式,即学生在校三年完成预备技师培养要求,在企业二年综合考评达到技师要求。五年培养计划,方案整体设计,分段实施,统一管理。
订单培养模式
订单式人才培养是学院近几年重点探索的培养模式。企业根据自身需要,提前到学院预选人员,提出培养目标;学院按照企业的要求变更课程体系,改变教学方式,对所选学生有目的、有针对性地培养。有些课程学生直接到企业去,边工作边学习。学生的毕业设计,可以在用人单位学习期间,根据实际从事的工作,在教师和现场工程技术人员的指导下,选定题目,“真刀真枪”地做。在考核方式上,学院也改变以前一卷定终身的做法,从多方面、多层次上对学生进行考核,其中用人单位的绩效考核占30的比重。目前与学院签订订单式培养毕业生的单位已有15个之多。
联合培养模式
校企合作举办高职教育,培养目标具有很强的针对性。石家庄铁路职业技术学院与企业在开设联合新专业上做了积极的尝试。如智能建筑技术,是现代计算机技术、通信技术、自动控制技术在建筑领域的综合应用新技术。学院与沈阳西东控制技术有限公司在国内高职院校中较早开设智能建筑专业。该专业于2002年被确定为全国高职高专教学改革试点专业和精品专业建设项目。由此而开展的《校企联合开设新专业模式的探讨》教改项目已被列为河北省新世纪高等教育教学改革工程省级立项项目。
“2+1”和“2.5+0.5”培养模式
上世纪90年代,学院就实行了“2.5+0.5”方案,即学生在基层实习半年,结合生产任务,完成毕业实习、毕业设计、毕业答辩的教学过程,取得较好效果。2006年,学院还选择了地下工程与隧道专业实行“2+1”模式:前2年在校完成必需专业课的学习,提前预分到工程局结合现场和重点工程实习一年,以熟悉工程,培养能力,最后一年返回学校再予提高,进行针对性毕业设计。
管理模式
“三级教学质量监控模式”
在“政府监督、社会监控、自我监控”的管理体系中,政府监督是导向,社会监控是保障,自我监控是基础。自我监督的作用表现为自律、自省、激励,能够更大限度地弥补不足,更正失误、鼓励创新,最终保证教学质量。多年来,学院和各系都专门制定有教学督导条例,每年组织专家对专业建设、课程建设、教材建设、教师备课、教研室业务活动,学生学习风气、课程设计、毕业设计以及教学管理等进行检查、指导和评估,对教师的教学态度及教学质量等进行监督;与此同时,学院还成立了专门的“就业指导委员会”,对学院的教学质量和专业发展方向进行检查和指导;在校外聘请了有名望的资深专家对办学条件、教学投入、教师教学质量、学生学习情况及人才培养质量等独立地开展监督和管理工作;每年至少一次向用人单位调查了解毕业生工作情况以及对该专业人才培养质量的意见和建议。
实施全面质量管理
全面质量管理是指以教学目标管理制为基本,将全面质量管理活动寓于教学目标管理工作中,坚持教学目标管理制度不动摇。通过教学目标管理,进行动态教学管理,实现教学目标管理的PDCA循环。在开展教学目标管理活动中,坚持“质量出自计划”的教学管理理念,将教学计划工作放在教学质量管理的首位,通过教学计划明确教学管理目标。在实施中及时加强教学检查(特别是期中检查和期末检查)、监控和评价。
打造品牌――求优
任何一项教学改革,其最终目标都是提高教学质量;而影响教学质量诸要素中最重要的是师资。专业建设中最应强调的重点是师资建设、以及课程建设实训基地建设。
以“双师”为师资建设理念
从“双师”和“名师出高徒”的教育管理理念出发,学院提出将师资队伍建设作为专业建设的重点,按照“充实数量、优化结构、提高质量、造就名师”的思路,采取培养、引进、稳定、整合相结合的方式,师资队伍水平大幅度提高。表现在四个方面:
一是采用自培、引进等多种方式增加高层次师资规模。截至2006年底,教授达到26名、学科带头人16名,专业带头人30余名。
二是学历结构大大改善。到目前为止,博士后2名,博士8名,博士和在读博士后占教师总数5%,硕士占教师总数的75.6%。
三是双师队伍形成规模。学院鼓励教师参加各种职业技能培训,到2006年底,80%的教师达到“双师”要求,60%教师持有工程师、监理师、经济师、会计师、建筑师、物流师等多种证书。
四是教师的科技成果明显增多。近两年,获得各种奖励56项;教师公开发表教学、科研学术论文525篇,其中,核心刊物上发表的论文180篇(其中被SCI、EI、ISTR收录论文20篇)。
课程建设力争形成“重点群”
在深化教学内容、教学方法的改革与创新中,基本形成“重点群”。具体措施:
一是“测量工程”、“隧道工程”“桥梁工程”等专业课,把课堂搬到施工现场,在理论教学中通过案例法教学和形象教学融思维能力与工程实验能力的培养于一体,在实践教学中结合工程项目加强实验锻炼等来培养和提高学生的工程实践能力。目前,“测量工程”、“隧道工程”已成为国家级精品课。
二是对“理论力学”、“材料力学”、“结构力学”、“土力学”等力学系列课,建立“以知识板块为主线,加强工程应用”的教学内容新体系,通过“保、删、增、合”等措施,使教学内容“精、新、强、宽”,改“整齐划一的教学”为“按大类分层次教学”。在教学中探索开设创新性讨论课,探索使用英文原版教材,开展双语课教学试点等。另外,通过启发式教学和运用多媒体进行案例教学,培养学生的思维能力和工程实践能力。目前,“理论力学”和“土力学”课程被评为部级优秀课程。
三是对“工程制图”、“工程测量”、“钢筋混凝土结构”等专业基础课除通过开发(或利用)CAI课件(或制作电教片)加强形象教学外,在教学内容与教学方面上还采取了以下改革措施:“工程制图”课教学中融计算机绘图、构形设计与传统的工程制图于一体,按知识模块组织教学;“工程测量”课教学中开展经过劳动部认定的测量工职业技能训练,提高学生的实验动手能力;“钢筋混凝土结构”课程以新结构、新规范为依据拓展教学内容,增加了“钢―混凝土组合构件、双预应力混凝土、桥梁”等新结构的教学。
四是对工程经济、管理及法律知识系列课,以“四新”即新理念、新理论、新方法、新法规(规范)为主线,并结合交通土建工程技术经济特点,对传统经济模式下的教材和教学内容进行更新。
五是毕业设计教学中结合学校承担的公路、桥梁勘察设计工程测量选题,采取派出去(即派学生到实力雄厚的设计单位,结合对方的设计任务,由对方派经验丰富的专家担任兼职指导教师开展毕业设计)和请进来(即聘请经验丰富的教授、专家来学校指导毕业设计)的方式加强毕业设计指导。在指导过程中,采取答辩检查、毕业答辩、校督导组答辩抽查的室(系)、校三结合的毕业设计检查考核新模式,保证了毕业设计质量。
以“一流”为实训基地建设目标
建成国内一流、具有先进水平的产、学、研相结合的实践教学基地,是学院实训基地的建设目标。交通土建专业群的实训基地可以说是独树一帜:有亚洲第二、国内第一的智能建筑实训中心,同类院校中水平最高的无线远程道桥健康检测中心,进口了一大批具有当代最新国际水平的实验仪器与设备(设备总值1000万元),实训中心和建材实训中心也具有先进水平。
校园文化――求实
通过政策导向,合理配置人才
各工程局都承担着繁重的铁路交通建设任务――钻山沟、住帐篷、工作流动性大、工作条件非常艰苦……因此,人才下不去、留不住的现象十分突出。石家庄铁路职业技术学院作为培养铁路基建工程技术人才的基地,毕业生基本上面向铁路工程局铁路施工第一线。因此,解决需求与培养输送的矛盾,是学院工作重点之一。
针对这一情况,学院积极推进招生与就业制度改革,通过政策导向,合理地配置铁路基建所需人才。具体措施:
一是建立学院与用人单位联系制度,让工程局直接参与招生就业计划的制订。学院成立了由20个工程局和工厂组成的校企招生就业指导委员会,协调招生计划和毕业生就业事宜,从而提高了培养针对性和毕业生就业到位率。
二是根据铁路发展与改革需要,根据工程部门担负的任务情况,不断调整各专业的招生数量。长线专业有的暂时停招,有的减少招生数量;短线专业则尽力增加招生数量。
三是为工程局单独建立“人才市场”,每年都专门召开只有铁道工程单位参加的“双向选择”会议,让用人单位与毕业生早见面,效果非常显著,“成交率”每年稳定在95%。
加强思想教育,引导毕业生到基层建功立业
1 隧道衬砌的成因;
1.1 设计粗糙,建设、监理单位工作随意性大
个别建设单位限于自身管理和专业技术水平的欠缺,任意变更原设计。隧道开挖成型差,衬砌混凝土厚度严重不均匀;欠挖或初期支护侵入衬砌限界,造成衬砌混凝土厚度不足。结构形式与受力不协调由于土质围岩组成状态的不同,导致洞室周围各处受力状态的不同,而现在的设计却存在着设计粗糙、结构形式单一,盲目类比不加深究的现象。个别隧道衬砌混凝土背后存在脱空现象。未开展监控量测工作,仅凭经验来确定二次衬砌的施作时间,安全可靠性差,造成二次衬砌超设计荷载承受围岩压力。部分工程监理机构由业主的内部人员组成,监理工作失去了独立性。
1.2 施工因素及其引起的裂缝;
施工因素可以说在整个隧道的建设过程中是最不确定的一个因素。之所以提出这个非技术原因,是因为施工因素已经成为造成隧道衬砌裂缝的重要原因。大多数工程的施工并未按施工技术的要求进行动态的设计和施工管理。尤其在施工的过程中没有认真的对待量测环节,当然也就不能以量测资料指导设计和施工。 隧道开挖成型差,衬砌混凝土厚度严重不均匀;欠挖或初期支护侵入衬砌限界,造成衬砌混凝土厚度不足。混凝土生产时原材料计量误差大,尤其外加剂的掺加随意性大,没有根据砂、石料的实际含水率及时 调整施工用水量,造成混凝土水灰比增大。在混凝土运输及泵送过程中加水的现象也比较普遍.采用整体式钢模板台车施工,混凝土浇筑时不振捣或漏振,混凝土均质性差.盲目追求施工进度,随意提前脱模时间,使低强度混凝土过量承受荷载,破坏了混凝土结构。脱模后 没有进行混凝土的潮湿养护.夏季施工时砂、石料露天堆放,无切实有效的降温措施,混凝土入模温度高。冬期施工时采取的防寒 保温措施不力。这些对工程技术要求的断章取义或认识不清最终导致了各种各样的工程事故的发生,也导致了最终的工程质量问题。
2 隧道衬砌的基本类型;
2.1 施工缝(接茬缝)
施工过程中由于停电、机械故障等原因迫使混凝土浇筑中断时间超过混凝土的初凝时间,继续浇筑混凝土时,原有的混凝土基础表面没有进行凿毛处理,或者凿毛后没有用水冲洗干净,也没有铺水泥砂浆垫层,就在原混凝土表面浇筑混凝土,致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。
2.2 拉裂缝。
由于隧道衬砌混凝土的干缩、热胀冷缩和衬砌外侧围岩阻碍了衬砌的自由胀缩,在衬砌内部产生温度应力。混凝土抗拉强度远远低于抗压强度,故常能抵抗升温时产生的压应力,而难以抵抗降温时产生的拉应力。一般混凝土所能承受的降温只有7一l0℃,都可能在隧道衬砌内产生环向和纵向裂缝。这些裂缝不仅影响隧道衬砌的受力,而且是隧道渗漏水的通道。
2.3 荷载变形裂缝
仰拱和边墙基础的虚碴未清理干净,混凝土浇筑后,基底产生不均匀沉降;模板台车或堵头板没有固定牢固,以及过早脱模,或脱模时混凝土受到较大的外力撞击等都容易产生变形裂缝。荷载变形裂缝在隧道衬砌混凝土病害中占有的比例逐年增大,已经引起了广大工程技术人员的重视。
3 隧道衬砌的质量控制措施;
3.1 提高设计精度
加强工程前期地质工作,为设计提供详尽的工程地质、水文地质勘探资料,提高设计的质量。有针对性的进行精细设计针对不同的受力特点在断面形状、局部受力强度等方面进行深入细化设计,使结构与应力达到协调统一。如加强土质围岩中洞室开挖后初期稳定与长期受力变化特点的研究,更好的指导设计与施工加强地下洞室应力变化基础方面的研究,弄清各类地下结构在土层中的受力特点,研究土质围岩中地下洞室长期应力的变化情况及各种不同情况下土中应力的相应变化。着重研究在新奥法后阶段土层中应力的变化情况,明确在各种不同的地质条件下,土的物理力学参数随时间的变化情况,以此指导设计。
3.2 加强施工管理;
加强施工管理,保证工程质量在洞室开挖管理、混凝土质量管理、量测控制管理、施工工序等方面加强管理,杜绝塌方事故的发生,以严格的管理制度保证工程质量。提高钻眼技术水平,优化钻爆参数,提高光面爆破效果,加强隧道开挖断面检测,严格控制超欠挖,为衬砌施工创造良好的条件。一次衬砌施作时间,应在围岩和初期支护变形基本稳定时进行。当围岩变形较大、流变特性明显,需提前进行二次衬砌时,必须对初期支护或衬砌结构进行加强。严格按施工规范操作,灌筑混凝土后,应根据水平控制标志或弹线用抹子找平、压光,终凝后浇水养护;模板应有足够的强度、刚度和稳定性,应支在坚实地基上,有足够的支承面积,开防止浸水,以保证不发生下沉;在浇筑混凝土时,加强检查,凝土强度达到1.2N/mm2以上,方可在已浇结构上走动。
3.3 做好工程监理
严格监理旁站制度。监理对策为隧道监理工程师对每一循环拱架安装均严格检查,督促施工单位按设计要求的支撑方式实施。检验制作质量,钢支撑是在室外分片制作,制作时要求在平地上按设计尺寸放样制作加工,监理对策为由专业测量监理工程师对钢支撑规格尺寸在室外进行测量检查,合格后方可用于施工。通过掌子面现场踏勘、摄像、照像、超前地质预报等方式收集相关信息,充分发挥各参建单位在工程建设中的主体责任,经各方会议分析讨论,及时确定合理围岩支护方案,及时调整支护参数。采用管棚及超前小导管注浆,钢支撑及格栅拱架,锚喷混凝土相结合的初期支护手段,使开挖顺利进行,有效地度过了隧道浅埋、平层开裂、软弱岩层等不良地质段,同时合理的支护参数也是初期支护质量的有效保障。监理部通过科学的组织管理,使监理部监理人员充分了解了对隧道工程施工进行科学监理的方法,并在工程监理中经常进行监理理论及实践探讨。将有效的技术措施和管理措施相结合,有效地提高了隧道初期支护的施工质量。监理部也从本工程监理工作中积累了丰富的隧道工程科学管理方法及质量控制手段。
4 结束语:
客运专线隧道衬砌裂缝的治理是一项综合性很强的施工技术,它需要有经验的工程师及时分析施工进展与现场施工数据,调整原设计方案施工细节,加强质量管理,以便施工措施更能符合病害实际情况,从而避免在治理段重新产生新的病害。
参考文献:
[1]铁路隧道设计规范(TB1003)。2001.2001.9
为了贯彻落实《国务院关于大力发展职业教育的决定》的文件精神,2006年11月开始,教育部和财政部启动了“国家示范性高等职业院校建设计划”,计划在2006年至2010年期间重点支持建设100所示范性高职院校。2009年11月,教育部组织召开了国家示范性高职院校建设三周年成果展示会。2010年,根据《关于实施国家示范性高等职业院校建设计划加快高等职业教育改革与发展的意见》精神,教育部、财政部联合下发了《关于进一步推进“国家示范性高等职业院校建设计划”实施工作的通知》,扩大国家重点建设院校数量,在原有已建设100所国家示范性高等职业院校的基础上,新增100所左右国家骨干高职院校,2015年完成全部项目验收工作。经过国家级和省级示范校以及全国骨干校建设,高职院校的人才培养工作在专业建设、课程建设、师资队伍建设、实训条件建设等方面取得了长足进步与发展,发挥了很好的导向作用。
一、相关概念的界定
(1)示范性高职。所谓示范,是指做出可以作为他人效仿学习的标准或榜样。因此,示范性高职是指能够很好地实现培养技术技能人才目标,在领导能力、专业建设、师资队伍建设、人才培养模式、课程体系与教学内容改革、实训基地建设、社会服务等方面取得突破和创新的模范院校,能够对其他高职院校建设起到引领和示范作用。示范性高职应当具备的示范作用主要体现在:①发展定位和办学方向上起到模范带动作用;②在人才培养模式、课程建设、校内外生产性实训基地建设上成为改革的先锋;③在学生职业技能和素质的全面养成、人才培养质量保障体系、就业指导与服务上树立起标杆。(2)铁道类专业。铁道类专业不能算是一个学术性的分类,只能说是一个具有较鲜明行业背景的概念。从广义上讲,它可以是与铁路交通运输有关的车、机、工、电、辆所有专业的集合;从狭义上讲,按照教育部学科、专业目录分类,铁道类专业关联工学和管理学两大门类,涉及交通运输工程、信息与通信工程、土木工程、车辆工程、电气工程、工商管理等诸多专业门类。
二、示范性高职铁道类专业内涵建设的要求
(1)示范性高职铁道类专业内涵建设的特点。示范性高职铁道类专业内涵建设的特点有三。一是不再追求发展的数量和规模,转向追求专业整体利益。二是将铁路快速发展对高职院校的考验转化为学院发展的内在动力,追求人才培养质量的提升。三是树立科学的教育质量观,创设一个持久、深入推动内涵建设的环境。(2)示范性高职铁道类专业内涵建设的要求。示范性高职铁道类专业内涵建设,应该以专业建设为核心,紧密依托铁路行业,深度融合铁路企业,推进人才培养模式改革、师资队伍建设和实训条件建设,形成办学更加开放,工学结合更加紧密的局面,从而实现社会认可度高、辐射能力强、行业特色鲜明的办学目标。具体需要把握以下几个方面:①突破传统的学科性,突出专业培养目标的职业性。②增加教学内容的实用性,突出专业教学的实践性。③依托行业企业的导向性,突出高职办学中的企业性。④加强教师培训,着力打造“双师型”的专业教学团队。⑤以综合职业能力培养为基点,构建基于工作过程的教学模式。⑥注重学院与生产岗位的融通性,建设具有生产性、开放性的实训室。
三、示范性高职铁道类专业内涵建设存在的问题
(1)专业建设方面存在的问题。一是建设方案多是粗放型的建设模式。主要表现在专业建设的重点还放在专业数量的发展上、放在实训基地的建设数量上、放在建设资金的数量投入上,而在人才培养的改革、创新和特色方面体现不足。二是专业建设重规划轻实施。高职院校缺乏详细具体的实施措施,以及已开设专业因市场变化引起招生数量和规模锐减、导致教学资源过剩情况的调整和完善策略。(2)课程建设方面存在的问题。铁道类专业的课程设置已经按照行业企业要求做过调整和改善,但是与真正融入工作过程还是有一定的距离。其次,课程内容不仅应该加强铁道类专业人才技术能力的培养,还应该突出铁路行业的服务属性,充分体现铁路行业先导性、综合性、科技性和服务性的要求。(3)师资建设方面存在的问题。主要是师资队伍结构不太合理。此外,师资队伍的教学力量还需要强化,存在多数青年教师不具有现场实际工作经验,兼职教师队伍稳定性较差等问题。
四、示范性高职铁道类专业内涵建设的途径
(1)加强铁道类重点专业及专业群建设。在专业开发、专业设置、专业建设上,紧跟铁路行业发展步伐,进行整合、优化和取舍。吉林铁道职业技术学院目前已经开设30个专业涉及13个专业门类。在2010年吉林省省属普通高等学校学科专业结构调整中,所有专业都通过专家组审核。同时,各专业均成立了有行业企业人员加入的专业建设指导委员会,在它的指导和参与下,铁道交通运营管理、铁道工程技术、铁道机车车辆、电气化铁道技术四个专业被评为吉林省特色专业群建设的龙头专业,并于2013年通过了示范专业验收,2014年铁道交通运营管理、电气化铁道技术专业群通过了吉林省品牌专业群建设立项,形成了以铁道专业为主体,以示范专业、特色专业为品牌的办学格局。(2)改革人才培养模式。依托铁路行业企业,探索符合学生岗位面向的“校企合作,工学结合”的人才培养模式。该模式2012年被吉林省教育厅命名为创新实验区。铁道工程专业群推行校企合作框架下“工学交替”、“小订单”人才培养模式,分段组织教学,满足了顶岗实习与企业施工的同步性,实现了顶岗实习实效性和普及性。铁道机车车辆专业群构建并逐步完善了动态、快速、高质高效的“3S+3X人”才培养模式。电气化专业群逐步完善以能力培养为本位,模块式一体化教学与“职业资格证书”相融通的“2+1”“工学结合”人才培养模式。(3)深化校企合作。目前,以学院牵头组建的职教集团共有98个加盟单位,通过职教集团这个平台,坚持“合作办学、合作育人、合作就业、合作发展”,不断丰富校企合作内涵。①加大资金投入,建设以职业岗位作业流程为导向的实训基地和实训模式。学院建有国家、省级财政支持实训室23个,校企合作新建、改扩建校内实训室95个,可开展414个专业实训项目。校外实习实训基地85个,可提供262个实训项目,接纳实训学生5574人次。满足了实践教学需要,提高了学生动手实践能力。②加强职业技能鉴定工作。学院积极推行“双证书”制度,建有全国首批示范职业技能鉴定站。校内可进行37个工种的鉴定,提供258个实操鉴定工位。③依托职教集团,充分利用企业和社会资源,面向行业企业选聘大量的优秀专业技术人才和能工巧匠,承担专业课程以及铁路特有专业的实践教学任务,建立了数量稳定的兼职教师资源库。同时,根据实践教学需要对兼职教师实行动态管理,加强对兼职教师的岗位能力培训。
总之,通过内涵建设能够提高铁道类专业的教育教学质量,能够促进铁道类高职教育健康、科学、持续发展。
参考文献:
Abstract: railway erection along the catenary as special power supply unit supplies power for the electric traction locomotives, its purpose is to change the piezoelectric output power through catenary contact wire for wire of electric locomotive operation. Catenary of the particularity of performance in three aspects: the outdoor equipment, no spare, electromechanical integration, these are the basic characteristics of catenary. In this paper, the technical standard of passenger dedicated railway catenary and simple discussion on the construction quality control and analysis.
Key words: passenger dedicated line; Railway; Electrification; Catenary technology; The construction quality
中图分类号:TM922.5文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
一、客运专线铁路接触网的组成及要求
客运专线铁路接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路,也称为架空式接触网。
1、从结构形式看可分为以下几个部分。
(1) 接触悬挂:主要包括承力索,吊弦,接触线及连接它们的零件等。与电力机车受电弓直接接触的是接触线。其中以接触悬挂的种类最多。
(2) 支持装置:支持装置由腕臂,拉杆,定位装置等连接件组成,用来悬吊和支持接触悬挂,并将其负荷传递给支柱或者其它建筑物。根据接触网所在区间,车站和大型建筑物而有所不同。
(3) 支柱与基础:支柱与基础用以承受接触悬挂和支持装置的全部负荷,并把接触悬挂固定在规定的位置和高度上。支柱有金属支柱和钢筋混凝土支柱
2、牵引供电对接触网的要求
为了满足铁路接触网全天候不间断的向机车进行供电,保证弓网之间的良好匹配,提高接触网的性价比,接触网需要满足:①设备运行安全可靠,在恶劣气候条件下能保证向电力机车正常供电;②有足够的电气强度,保证在牵引高峰时正常地向电力机车提供电能;③有足够的机械强度,保证接触悬挂具有可靠的稳定性;④网上设备的空间位置不影响受电弓取流;⑤网上设备的质量应轻且分布均匀,保证接触网的弹性尽量一致;⑥有足够的防腐蚀性能各耐磨性能,使用寿命应尽可能长;七在保证接触悬挂稳定性的前提下,结构应尽量简化,有利于施工,维护及事故抢修;⑧在最高运行速度下,弓网离线率应在容许的范围内。
因此,这就需要要求铁路接触网不论在什么条件下,必须要保证良好的供电,使得机车能在线路上高速、安全的行驶运行。还要做到在符合上述要求的情况下,尽量做到节省投资、结构合理、维修简便等,同时还要便于新技术的应用。
3、《客运专线铁路电力牵引供电施工技术指南》对接触网施工的要求
为了更好的指导客运专线铁路接触网工程的施工和验收,铁道部组织编制了《客运专线铁路电力牵引供电工程施工质量验收暂行标准》。为了指导施工单位达到标准的要求,同时编制了与验收标准配套的《客运专线铁路电力牵引供电施工技术指南》,由铁道部经济规划研究院。其中《客运专线铁路电力牵引供电施工技术指南》对施工主体提出了如下要求:
(1)施工单位应采用机械化施工,积极推广施工新技术、新工艺、新设备、新材料。在施工过程中还需制定一系列相应的保护措施,以保证路基的完整性和稳定性。
(2)施工单位应应建立完善的质量保证体系,根据指南制定相应的施工组织设计,施工技术管理制度,施工操作细则,施工技术安全措施等。
客运专线铁路电气化接触网技术标准及施工方法
(3)施工中,施工单位应按本指南和有关工程质量管理办法,严格施工质量自查,采用先进的施工工艺和检测手段,进行严格的过程控制,客运专线铁路电力牵引供电工程每道工序的完成,都应采取相应的检测手段检测施工质量,并作好记录;完工后应对施工质量进行全面的综合检测,并应将检测结果纳入竣工文件。
(4)客运专线铁路电力牵引供电工程施工应根据铁路修建的总体施工组织计划,结合施工单位具体情况,做好以下工作:①必须遵守国家、铁道部规定的安全规程,制定切实可行的安全措施,确保施工安全。②必须遵守国家、铁道部规定的质量验收标准,建立完善的质量保证体系,制定切实可行的质量保证措施,确保工程质量。③应用信息化网络技术,推广应用新技术、新工艺、新材料、新设备,提高施工管理水平和施工技术水平。④在保证工程施工质量的前提下,节约能源,降低材料消耗,提高工程施工的综合经济效益。⑤积极改善工程施工条件,降低作业人员的劳动强度,遵守国家有关劳动保护法规,确保作业人员身体健康。⑥所用于主体、附属工程的材料进场前应进行相关的试验与检验,各种工程材料必须符合国家、铁道部现行规范和验标的要求后才能进场。⑦接触网工程施工从进场建点到竣工验收,都应把保护环境、文明施工贯穿到施工中的没有个环节。
二、客运专线接触网施工的特点
由于客运专线接触网的施工管理与一般工程的施工管理之间存在着一定的差异,要求也不尽相同,主要特点如下。
1、接触网是在一定地域和范围内进行施工的项目,所以每一条线路及每一区段的施工都需要按具体的施工对象、施工环境和条件来确定施工方法,因此,铁路接触网施工针对性较强,对工程施工质量要求也比较高。
2、由于接触网施工完全是沿铁路线路进行施工,这就使得接触网施工的施工点增多、战线过长、施工人员分散的问题较突出,对施工的组织和质量控制影响较大。
3、接触网施工由于整体结构复杂,技术含量较高。因此对接触网施工的质量管理工作必须深入细致,防止出现“一步错,步步错”。
4、受气候和地质条件的限制因素较多,这些客观因素不但制约了施工作业的顺利展开,而且往往会打乱全局的施工程序,影响整个。
5、系统工程中各专业工程在施工中相互干扰的机会和机率相当高,如通信与电力及信号等工程的电缆沟同一路肩侧的布置等,在施工组织与协调过程中一但出现疏漏,也将影响工程的质量。
三、客运专线接触网施工中存在的问题
随着电气化铁路的不断的发展,我们在学习和引进国外新技术、新材料、新结构的同时,广大工程技术人员也自主研发了许多接触网新金具和新设备, 随着新技术、新材料、新工艺的不断更新,传统的施工方法和手段已不能满足要求,主要表现为施工队伍的技术素质和施工技术两大方面滞后。
1、接触网施工队伍
(1)施工人员的整体技术素质不高。在从事接触网工程施工的队伍中,只有极少数的技术人员和管理人员具有较高的专业技术素养,大部分施工人员则是由没有受到专业的施工技术培训、教育的普通工人或者是民工,其专业技能和技术水平相对较差,这就容易造成对施工流程、施工工艺等不能很好的了解,致使施工过程中出现各种问题,进而对接触网工程施工质量造成严重的影响。
(2)技术装备落后
我国国内的各施工单位的技术装备较发达国家,显得稍微落后一些。主要表现在施工设备功能不强、性能不高、新度系数偏低;设备综合性能较低,体积大,较为笨重;检测手段和检测设备的精度系数不高。
2、接触网施工标准和工艺存在问题
(1)施工技术及工艺滞后
从全国范围来看,目前我国除少数施工单位外,大多数施工单位的施工 工艺和施工技术还停留在上世纪九十年代初的水平,很难适应目前客运专线铁路接触网的施工要求。
(2)施工的技术标准不协调
接触网的施工与路基、轨道的施工技术标准不协调,接触网一般是以轨面标高作为施工基准点的,而轨道施工的允许偏差较大,导至接触网工程施工质量难以满足技术要求。
(3)技术规范和操作规范不够完善
我国目前还没有一部客运专线铁路电气化的施工标准,每一条线路的施工技术要求除参照国外相应线路制定外,没有更多的通用性和标准化。
我国目前也没有一套客运专线铁路接触网的施工操作规范,除个别施工单位具有较为系统的施工工艺手册外,大部分施工单位或施工队伍在施工时的随意性较大。
四、接触网施工质量控制措施
客运专线铁路电气化铁路与我国现有的160 km/h以下电气化铁路相比,不仅车速大大提高,而且其接触网受流系统、悬挂方式、布置原则也有所不同。接触悬挂是向电力机车供电的重要设备,也是保证250 km/h以上目标值的关键。为了保证运行时受流的质量,必须具有良好的受流稳定性、理想的弹性及弹性均匀性。因此接触线对轨面的高度、跨中预留弛度及导线坡度以及弓网动态参数等对接触悬挂的受流质量好坏至关重要,而这些必须通过精确的施工安装来保证。施工安装精度需满足设计要求的评价接触网质量的重要指标。即安装精度越高,受流质量越好,接触线和受电弓的使用寿命越长,且速度越高对施工的误差要求越高。因此,对接触网的施工误差控制是保证接触网施工质量的唯一途径。尽管目前国内接触网采用了国外发达国家的程序化、数据化施工和中铁电气化局集团有限公司开发的“四个一次到位”国家级工法。
但由于接触网施工工序和所用材料繁多、安装或加工工艺、机具及环境不尽相同,每个施工工序过程仍均伴有误差,如导高、侧面限界的误差、腕臂和吊弦的测量、计算、预配加工及安装的误差等。因此,产生的原因主要来自施工人员、采用的机具、所用的材料、施工方法和施工环境五个方面。要保证施工质量就必须对以下五个方面加以严格的控制。
1、人:指直接参与施工的人员,作为主要控制对象,要充分调动其积极性、发挥其主导作用。有经验表明,要保证施工质量,还必须根据客运专线铁路接触网施工特点,进行系统化的培训;
2、材:材料在生产过程中难免的会出现公差,因此在使用时需要考虑其影响;
3、机:机械控制主要包括施工机械设备、工具和检测器具等控制。因此在施工过程中要根据不同的施工工艺要求、选用合适的、先进的机械设备、机具等,并正确使用、管理以及保养,确定其处于最佳使用状态。例如用经纬仪取代传统的线坠、接触线多功能激光测量仪取代测量杆等等,不仅能使施工测量的精度大幅度提高,同时也可以将施工误差控制在设计和标准范围以内;
4、施工工艺:需要根据工程实际,制定相应的施工方法,既有利于保证工程施工质量,也能加快施工进度,进而提高经济效益;
5、施工环境:指的是工程技术环境、环境因素对工程施工质量的影响。如吊弦、定位便宜均应根据施工当时的环境温度来进行施工控制。环境温度测不准,将直接影响施工质量。由此,在施工时应根据工程特点以及具体条件,对影响质量的环境因素,采取有针对性的措施并加以控制。
客运专线铁路电气化工程属于结构庞大、工艺技术复杂、需要多工种连续性施工生产的建筑安装工程。为了使工程施工达到连续性和均衡性,实现高效、低耗、优质的目的,就必须根据工程的特点,按照科学、合理的施工程序,择优选取先进的施工生产组织形式和施工作业方法,均衡施工进度,确保计划目标的实现。
参考文献
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从目前我国的高速铁路的开通情况来看,一部分的线路雷击事故还是较为频繁的,雷害导致的跳闸也是其中的一个重要因素。随着我国铁道运营里程的快速发展,重载以及高速铁路的迅猛发展,从而减少因接触网发生雷击故障而造成的事故发生,它具有重要的理论意义与工程应用价值。我们可以利用电气化的几何模型来分析回流线对于接触网雷击的屏蔽效果,并通过仿真软件分析雷击回流线的时候接触网上所感应的电压。并深入研究高速铁路 AT 供电的方式以及接触网避雷线的保护情况,从而推导出高架桥单线与复线铁路的避雷线设计高度。
一、国内外高速铁路接触网防雷的现状
随着我国高速铁路的快速发展,应考虑牵引高铁线路的结构等级与所经过的地区的雷电灾害频率,所经过的土壤所含电阻率与地形地貌等自然条件的情况,共同来设计牵引系统所进行的防雷设计。欧洲率先就拥有高速铁路的国家之一,它对雷击的接触网造成了牵引性的供电系统灾害有着丰富的实践经验,设计的标准是一年时间之内 100千米牵引网将会遭受雷击的次数来做为评定的标准,只是采用牵引变电的配带综合性自动重合闸与避雷器来限制雷电电压过高,避雷器不能够减少因雷电的侵入而减少损害接触网的次数,只能够对接触网的过电压起到有效的保护作用。无论是对于欧洲的气候条件还是经济等方面的因素考虑高铁的接触网进行有效的避雷也是十分重要的。
二、国内接触网防雷接地设计的概况
我国铁道接触网的防雷设计主要是依据《高速铁路设计规范》、《铁路电力牵引供电设计规范》与《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定》来进行规定的。根据雷电日的数量来分为4个等级管理区域:年平均雷电日在20d及以下地区为少雷区,年平均雷电日在20d以上、40d及以下地区为多雷区,年平均雷电日在40d以上、60d及以下地区为高雷区,年平均雷电日在60d以上地区为强雷区。《高速铁路设计规范》中规定重污染或是重雷区以及高路基、隧道口等重要的地段接触网应该增设氧化锌避雷器。接触网中的防雷设备主要是指接触网上所安装的避雷器,为了减少对综合接地系统上其它电气设备的影响。
三、高速铁路接触网防雷的措施
(一)接触网安装形式
现有高速铁路一般是采用AT供电方式,AF线与PW线安装位置,此时的PW线安装位置在AF线下方。采用电气应为:几何模型与先导发展模型的应计算该安装形式下的接触网线路来直接减少落雷的闪络概率,将它调试为自然雷中的90%为负极性。雷击闪络的次数和线路的暴露宽度 D( I)以及地闪密度是息息相关的。再乘以地闪密度即可以求出线路的年雷击闪络次数。PW线位置提高后还可对AF线与T线产生屏蔽,AF 线与T线直接落雷的次数将会大大的降低,但PW线落雷的雷电流幅值较高的时侯还是会造成AF线与 T线绝缘子的反击闪络,另外AF线与T线绝缘子仍存在雷电感应闪络的可能。
(二)合成绝缘子的采用
雷电所造成的接触网重合闸失败,将会导致供电的停止,其最根本的原因就是绝缘子受到了工频续流电弧烧蚀后的炸裂、破损,线路绝缘不能自行进行恢复,重合闸就会失败。如上所述,为了防止绝缘子的烧蚀损坏,一定要防止线路闪络与工频电弧建立。目前,我国输配电线路中所采用的绝缘子有瓷绝缘子、玻璃绝缘子与合成硅橡胶绝缘子,线路所具备的重合闸条件,而非瓷绝缘子烧蚀后的伞群已是完全脱落的。合成绝缘子在工频电化烧蚀之后,硅橡胶材料的成分将会发生变化,材料中遇热的易分解成分完全挥发,合成的绝缘子对提高线路 重合闸成功概率有一定的优势,并不能够完全解决线路的防雷问题,建议作为其它主要防护手段的辅助手段规避。
(三)接触网防雷接地
《建筑物防雷设计规范》中规定:对于国家级的会堂、大型展览与博览建筑物、国家级档案馆的重要给水水泵是特别重要的建筑物,应该划为第二类的防雷建筑物。对第二类的防雷建筑物的外部防雷装置应接地设置,相应同时设定方闪电感应、内部防雷、电气与电子系统等接地共用装置建设,雷击时都会成为雷电流的引下线路。当采用综合性的接地系统时,综合性接地系统的接地电阻不能够大于1欧姆,在综合性接地施工的过程中要及时施工完成,还应实测接地的电阻,如果达不到建网的要求,应该采取可靠有效的降阻措施。
四、结论
鉴于高铁的雷电防护问题它从原理上是无论采用何种措施,都只能够减少雷电所引起的故障概率或是跳闸概率,AF线悬挂的采用合成绝缘子,应认真做好接触网的防雷接地措施。我国目前的规范都只有相关的措施要求,但是没有接触网系统的耐雷水平与跳闸率或是故障率等具体的规避标准,防雷设计的深度不容易把握。总而言之,建议完善我国高铁的接触网系统的耐雷水平、跳闸率或是故障率等具体指标,应积极设定科学合理的规避方针,铁路综合性接地系统便是极好的雷电引下接地装置,应该充分利用。
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中图分类号:F407.1文献标识码:A
引言
岩溶是指水对可溶性岩石作用时,以化学溶蚀为主,水的机械作用冲蚀、潜蚀等为辅的地质作用所产生的一些现象的总称,也可叫做喀斯特。因为喀斯特作用形成的地貌,叫做喀斯特地貌。目前许多的研究者已经对其展开了多方面的研究,并且在一些领域取得了比较好的成就。但是,随着我国在岩溶地区建设的工程越来越多,在进行工程勘察时遇到的问题也就越来越多。虽然工程技术人员在勘察的过程中,也不断的总结了许多经验,但是岩溶地区的地质地貌繁杂多样,地质勘察技术还有待进一步的研究。
1岩溶地基的类型
岩溶在发育的过程中,可溶岩的表面常常会出现石芽、溶沟,并且表现的参差不齐,在底下的溶洞又常破坏岩体的完整性,岩溶的覆盖土层又受到溶水动力的变化而产生开裂、沉陷的现象。这些现象的存在不同的方面对建筑物地基的稳定性造成了威胁。因此,对岩溶地基的类型加以区分,也就显得非常重要。按照碳酸盐岩出露条件和其对地基稳定性的影响,可将岩溶地基分为以下三种:
1.1埋藏型的地基
在碳酸盐岩之上覆盖着的厚度大小不一的非可溶性岩,当其厚度和强度能够支撑起建筑物并保证建筑物的稳定性时,对于下部所发生的岩溶情况可不加以考虑。
1.2型的地基
型主要指的是由于地表只有较少的植被和土层覆盖,碳酸盐岩大部分在地表的情况。按照具体的情况细分,它又可以分为石芽地基和溶洞地基。
石芽地基:它所形成的的原因是由于大气降水和地表水沿,碳酸盐岩,在节理、裂隙溶蚀的扩展作用下形成的。这种石芽主要分布在山岭的斜坡上、岩溶洼地的边坡上和河流谷坡,石芽的表面表现的非常陡,而且溶沟和溶槽的深度有超过10米的,且与下部的溶洞裂隙相互连在一起。这就大大的导致了地基的不稳定,加重了施工的困难。
溶洞地基:它主要是由溶洞顶板的稳定性来决定的,而溶洞顶板的稳定性又主要是由岩石的性质、顶板厚度洞内充填情况以及溶洞形态和大小等决定的。
1.3覆盖型的地基
根据碳酸盐岩所覆盖的泥土,如风成黄土、残坡积红粘土等的厚度大小,可分为深、浅两种覆盖型。这种类型的存在对地基造成的影响主要是塌陷、不均匀沉降等,要稳定地基需从建筑荷载和土洞的共同作用两个方面来进行考虑。
2岩溶工程地质研究的现状
在进行岩溶地质的研究过程中,由于本身岩溶发育就存在着不确定性和隐蔽性,又常常使用随着桩基础,给工程的建设带来了极大的麻烦。在面对这些麻烦时,不少的方法和经验在一些学者和专家的总结下得以形成。比如,对于弹性体内存在的孔洞,受双向均匀应力场作用所形成的应力集中现象,有的学者采取用平面问题的有限单元法进行对溶洞的分析。有的学者和专家通过对覆盖型岩溶区的桩基础进行分析,找出适合建筑工程稳定性的最佳方式。这些研究和研究成果的出现,在对于我国进行岩溶地区工程建设地质勘察的问题上有着很大的帮助,在进行对这些资料的统计、分析上,可以总结出相应的合理的勘察方法。
3岩溶地区工程建设地质勘察的方法
岩溶地区的地质地貌情况非常的复杂,在进行勘查工作时,已经不能单凭槽探、坑探等传统的方法进行,只有在详细的了解岩溶地区的不同情况下进行才具有现实意义。因此在进行工程建设的的过程中,必须先进行地质的勘察。那么采取合理而有效的方法进行勘察就显得尤为重要。
3.1采用遥感技术
遥感技术用来探测识别目标物的整个发展过程的一种技术,主要运用电磁辐射的理论,将远距离的目标物辐射成电磁波信息,经过探测器的接受,传到地面的接收站,最后由接收站加工成具体的图像或数据资料。这个过程综合应用了现代物理学、电子计算机技术、数学和地学规律的相关原理。遥感技术的应用,能够大范围的将岩溶地貌形态显现出来,而且遥感图像能够从宏观上具体真实的将地表特征和地表的现象的关系显示出来,特别是在对岩溶层组划分和地质构造等方面特别的适用。
3.2采用地球物理勘探技术
将地球物理勘探技术应用到工程地质的勘察中,能够有效地提高工作质量,节省成本费用以及加快勘察工作的进度。它主要是对岩溶场地的各种参数进行详细的地质解释,因为人工的或天然的物具具有一定的“透视性”。这种方法也可以简称为“物探”技术,适用于地面、地下的测量和地下与地面之间的洞穴的测量。
3.3采用静力触探技术
静力触探技术的应用,可以精确的确定软土、粘性土以及砂类土的承载力,特别适用于对覆盖型岩溶工程的勘察。在进行勘察的过程中,这种技术主要是用来查明第四系的覆盖层中的隐蔽土洞的有无、规模、位置和疏松裂隙带的分布、范围。静力触探技术技术在一定的程度上可以代替物探技术,在探明隐蔽土洞和扰动土层方面具有明显的成效。
4结论
综上所述,对岩溶地区工程建设地质进行有效的勘察是非常有必要的。岩溶地区的喀斯特发育状况是一个非常麻烦的问题,它的不确定性及隐蔽性加重了技术勘察上的难度。因此,在进行岩溶地区工程建设时,我们必须针对具体的工作情况,在现实的地质地貌条件下,结合相应的地质勘察技术,详细的了解和地岩溶的相关变化情况,从而做出合理的工程建设方案。但是,在具体的勘察过程中,还有很多问题会出现,这些问题有可能是以前我们从来都没有遇见的,用现有的技术也无法加以解决的。面对这种情况时,只有不断地加强技术方面的更新以及寻找出新的技术方法,我们才能够更好的完成岩溶地质条件下的工程建设。
参考文献:
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中图分类号:U412.36+6 文献标识码:A 文章编号:
现阶段,国家不断加大对山区高速公路建设投入力度,这就致使山区高速公路岩土工程大量出现,如高边坡防护、隧道工程、滑坡整治、桥涵特殊基础处理等,这就增加了山区高速公路岩土勘察工作难度,进而对山区高速公路岩土工程施工提出了更高要求,因此,为了确保山区高速公路岩土工程质量,必须加强山区高速公路岩土勘察工作。基于此,笔者结合以往类似工程的经验与自身工作实践对山区高速公路勘察主要岩土问题进行了以下几方面的分析探讨,为山区高速公路岩土勘察工作的顺利进行提高良好保障。
1.山区高速公路岩土工程概述
山区高速公路岩土工程是一项系统而又复杂的工程,主要是通过采用复杂的综合技术对岩体与土体进行改造与利用。山区高速公路岩土工程主要内容依次为:岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程施工、岩土工程监测、岩土工程监理;这就对岩土工程的工作人员提出了更高要求,要求其必须正确掌握工程施工方法,熟悉施工现场地质、水文条件,具备专业的岩土工程知识,以便有效处理工程中存在的问题。随着国家对交通事业的大力投入,公路工程的建设标准也在逐渐由低向高发展,进而公路工程的勘察设计重点也在不断变化。现阶段,由于交通事业的飞速发展,我国山区高速公路也得到了大力建设,鉴于山区高速公路建设的复杂性导致岩土工程项目也在大量增加,这就对岩土工程的勘察工作提出了更高要求,然而在进行勘察工作中难免会出现这样或那样的问题,因此,必须对造成这些问题出现的原因进行认真分析,从而采取科学合理的方法有效解决这些问题,确保岩土工程勘察工作的顺利进行,以便为山区高等级公路建设奠定坚实的基础[1]。
2.山区高速公路勘察主要岩土问题
2.1高边坡防护
山区高速公路建设施工时,应对公路两侧的高边坡进行防护,防护的力度根据实际情况进行。通常应在矮边坡上进行植草防护,从而避免雨水冲刷,保持边坡稳定;对于高边坡应才衬砌拱、护面墙、植草等方式进行防护,从而防止局部失稳,保持边坡稳定。若是边坡高度在16米以上,必须减缓坡度,为防止出现失稳情况,就必须采用针对性地特殊措施进行防护,这就称之为高边坡防护。进行高边坡方法时,通常主要是采用圬工类挡土墙进行防护,如钢筋混凝土挡土墙、浆砌片石挡土墙等。且挡土墙通常是采用的方式是对岩土体内部进行加固,如预应力锚杆挡土墙、锚杆挡土墙等。进行高边坡防护设计时,必须充分考虑边坡稳定情况与挡土墙最大承压度,并进行验算,从而确保设计的高边坡防护科学合理,符合边坡稳定要求。边坡去稳形式较多,因而必须结合地形条件、地质结构分别进行对待,如硬岩层主要是崩塌,软岩层主要是顺层滑动,土质边坡主要是整体滑动等,同时还与软弱结构层及地下水位情况有密切关联[2]。
2.2隧道工程
高速公路隧道的修建,应先结合隧道地区的地质条件再进行勘察设计工作。隧道工程是一项复杂、技术要求高、施工要求严格的系统工程,隧道工程属于岩土工程,是一项对岩土工程技术含量要求极高工程项目。
隧道工程技术的复杂性主要有:第一,隧道支护结构的荷载与多种因素有关,如隧道形状、地形条件、地形条件、地质条件、施工方法与施工质量、支护型式与强度等等;第二,支护形式具有多样性;第三,支护结构与周围岩体相互作用,支护结构与施工方法的相互作用,增加了设计与质量控制的难度;第四,岩体稳定性越差,荷载就越大,而支护结构强,荷载、结构、围岩以及施工方法几方面的相互作用、影响就越大,增加设计施工难度。其中地质形状、隧道形状以及开挖跨度直径对隧道建设控制有着直接的影响。隧道地形越复杂、地质条件越差,跨度就越大,增加了设计施工难度,而隧道洞口地质条件越好,就越有利于设计施工。隧道工程的施工技术难点主要有:建设工期长、技术复杂、施工质量控制困难等。
2.3滑坡
滑坡是一种常见的地质灾害情况,但是在山区高速公路工程建设中出现滑坡则是一个非常棘手的问题,其整治处理不方便且代价也极高。不论滑坡的性质,只要滑坡规模大、滑动面深,进行整治处理都非常困难。滑坡的整治处理从某种程度来说也能认为是高边坡防护,一般主要采用的方法有抗滑挡土墙、抗滑桩、抗滑明洞、抗滑注浆、抗滑锚索。进行滑坡整治时,为了确保达到理想效果,应将上述方法进行有机结合使用,如滑坡力度较大时,应将抗滑桩与抗滑锚索进行结合使用等。
2.4桥涵特殊基础处理
公路桥涵基础主要有扩大基础、扩大基础、桩基础等三种。通常在地质条件好的区域不会出现太大难度,但是也会偶尔出现特殊情况,如地基承载力低导致施工困难等等。因此,在适宜的情况下采用岩土工程技术对桥涵特殊基础进行处理,不仅能降低设计方案成本,让施工更简便,还能进一步增加其使用安全性。岩土工程技术处理基础的方法有注浆、锚杆、锚索等,应根据桥涵基础特点并结合现场地质条件进行使用。采用注浆法处理基础通常适用于基础局部加固,基础后期加固或整治;采用锚杆法处理基础主要适用于对岩质地基的处理;采用锚索法处理基础主要适用于对受力较大的基础进行加固[3]。
3.山区高速公路勘察需注意的问题
做好岩土工程勘察设计工作的首要条件就是应符合设计要求,其次设计要求应符合施工要求,而后按照设计文件顺利进行施工并对施工质量进行检查与评定。地质条件的分析、评定贯穿于岩土工程全过程,地质条件能决定设计时选用的工程方法,又能决定工程方法中各项措施力度,还能对施工方法进行决定。因而岩土工程勘察设计不仅应有丰富的专业知识,还应有丰富的经验。
山区高速公路勘察需注意的问题:一是区分岩石与岩体的差别,利用相关的实验室进行检测,而后通过检测数据区分岩石与岩体的差别。当然,若是条件允许最佳的方法就是进行现场测试。二是区分岩体与软弱结构面的差别,相较于对边坡稳定性的分析,对岩土体中软弱结构面更为重视,通常软弱结构面综合值比较岩体更低。三是区分原状土体与设计取值间的关系,岩土体测试中对于原状土体的测试更为重视,原状测试能进一步反映真实情况。若是出现大量降雨及地下水活动将对岩土体造成严重影响,一旦原状土体在进行测设时,没有在规范条件下进行,直接将原状测试值当作设计取用,将导致工程陷入十分危险的境地。
四是必须对重视工程影响区域内的岩土层分布状况的勘察,重视工程影响区域内的岩土层物理力学性质的全面勘察[4]。
4.结语
总之,对山区高速公路勘察主要岩土问题进行分析探讨具有非常重要的意义,有利于山区高速公路勘察主要岩土问题岩土勘察工作的顺利进行,能为山区高速公路建设奠定坚实的基础,进一步保证工程质量,以不断促进我国交通事业的可持续发展。
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与国际工程教育相衔接的需要。为提高我国高等工程教育的国际竞争力以及提高我国高等工程教育的质量,做好加入《华盛顿协议》的准备,同时为了探索建立我国的注册工程师制度,促进工程教育与工业界的联系,2006年教育部会同有关部门正式启动了工程教育专业认证试点工作。学校积极参与认证工作,先后有交通运输工程、电气工程及其自动化、机械工程等多个轨道交通运输类相关专业通过教育部专业认证。在专业认证过程中,学校认识到建立“以学生为中心”的人才培养体系,提高学生“实践动手能力”,加强“工程教育界和企业界相结合”,建立“与国际高等工程教育专业相衔接专业标准”是极其重要的。学校在专业课程设计、教学内容、师资队伍、实践教学体系等方面需作出调整应对。
学校“卓越工程师教育培养计划”的思路
针对上述问题,学校在广泛调研国内外交通运输工程类专业人才培养现状、充分吸收各项教学改革的成功经验基础上,依托学校交通运输工程学科优势,加强学分制模式下的应用型、创新型人才培养研究,努力探索适合学校发展的人才培养新模式。教育部“卓越工程师教育培养计划”的实施,为学校的人才培养模式改革带来了契机,指明了道路。通过研究,学校认为“卓越工程师教育培养计划”主要有三个特点:一是行业企业深度参与培养过程,二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才,三是强化培养学生的工程能力和创新能力。这正是解决学校所面临问题的良方。结合“卓越工程师教育培养计划”,学校坚持“以人为本,德育为先,因材施教,特色鲜明”的教育理念,快速培养造就一大批创新能力强、适应轨道交通行业发展需要的多种类型工程人才。
卓越工程师人才培养体系的设计思路。卓越工程师人才培养体系的设计思路是:在轨道交通特色型大学的办学定位的指导下,按照培养具有创新精神和创新能力的高素质人才的目标,通过科学的培养体制、合理的组织形式和高效的运行机制,构成先进的教育教学模式,使受教育者掌握教育内容,成为既定目标所规定的创新人才。卓越工程师人才培养的主要模式。根据轨道交通运输行业发展对人才规格的要求,学校在原有大类人才培养模式的基础上进行改革,初步构建起“3+X”和“4+X”两个体系、六种类型的卓越工程师人才培养模式。①根据行业对研究型拔尖创新人才的要求,设置“3+3+3”本硕博贯通和“3+5”直博的人才培养模式。根据学生培养的特点,突破传统培养阶段的界限,将本科生教育和研究生教育贯通,统筹设计课程体系。以“3+3+3”培养模式为主渠道,少量优秀学生采用“3+5”培养模式,前三年不分专业,研究生教育从第四年开始进入。该模式具有三大特点:本硕博贯通的人才培养方案;坚持大类培养和强化工程基础教育;突出科研能力和创新能力培养。②主动适应企业需求,灵活设置与企业联合培养的“3+1”和“5+0.5”模式。学生前3年进行基础知识和专业知识学习,第4学年由学校和企业共同制定培养方案,开设专门课程,并让学生进入企业结合岗位开展实习和毕业设计。
在“5+0.5”模式中,根据用人单位对急需人才的需求,从相关专业选拔大四学生在寒假和第8学期进行校企联合培养,学生寒假完成特定的课程学习,第8学期进入企业结合岗位开展实习和毕业设计。③根据行业对工程型拔尖创新人才的需求,设置“4+2”本硕贯通的人才培养模式。前3年在工程大类公共课平台上进行工程基础教育和在打通的学科基础课程平台上进行专业培养,第4年主要针对铁路行业需求,结合工程现场进行专业课程学习、工程实践和毕业设计,第5、6年结合企业创新需求进行研究生阶段培养。④根据用人单位对复合型人才的需求,设置“4+1”双学位人才培养模式。在第一专业工学学士学位培养的基础上,开展第二专业学士学位(如工程管理、工业工程、公共管理、外语)的复合型人才培养。如“工学+工程管理”的双学位模式,根据轨道交通行业现场对综合技术、管理能力的要求,对传统工程管理的教学体系进行重大改革,学生用四年时间取得本专业的毕业证和学位证书,同时延长一年时间完成工程管理专业的课程与论文,取得由国务院学位办统一颁发的工程管理第二学士学位证书。
学校卓越工程师教育培养计划的实践
改革人才培养模式,快速响应高速铁路国际化发展对人才的需求。2010年瞄准我国高速铁路大发展和走出去战略的大好机遇,我校以“3+1”模式与6个铁路局联合培养了44名大型养路机械维修与养护的卓越工程师;以“5+0.5”培养模式,与北京铁路局联合启动了“高速铁路卓越工程师国际培训班”,培养了50余名国际化的高速铁路卓越工程师和20余名“一专多能”卓越工程师,他们已在沙特工程现场担当重任。根据铁路单位对国际工程现场的需求,我校以工学+英语的“4+1”双学位人才培养模式培养了31名卓越工程师。今年,根据铁路单位对一专多能技术综合型人才的需求,我校又以工学+工业工程的模式培养了70余名卓越工程师。根据铁路行业部门,尤其是铁路设计院和工程局对专业能力精深的高水平工程人才的需求,按照“4+2”本硕贯通的人才培养模式,在2010年和2011年,我校与11个铁路单位依托此模式,联合培养了200余名轨道交通领域工程技术类拔尖创新人才。#p#分页标题#e#
加强校企合作,与企业联合培养国际高速铁路卓越工程师。学校瞄准中国在沙特等国家的高速铁路建设和运营管理方面对高速铁路国际化人才的战略需求,于2010年1月与北京铁路局联合启动“高速铁路卓越工程师国际培训班”,对签约北京铁路局的50余名2010届毕业生进行为期半年的工程实践能力、工程师素养和外语能力强化培训,并有针对性地进行阿拉伯语的基础训练和高速铁路专业外语能力的强化。在学校培训结束后,学生将到北京铁路局进行为期三个月的顶岗实习并完成毕业设计,部分学生将赴阿拉伯国家参加国际工程实践锻炼。近年来,学校已先后与铁道部客运专线、成都铁路局、成都地铁等多家用人单位开展校企合作,采用“3+1”(前三年采用大类培养,后一年与企业共同制定特殊培养计划)订单式联合培养的方式,陆续开办了动车司机、牵引供电、铁道工程、高速铁路司机、地铁等培训班,为高速铁路的建设和发展培养了数百名高素质的专业人才。引进与培养并重,为培养高速铁路卓越工程师打造国际化的教师队伍。
学校通过选拔具备国际化背景的优秀师资以企业挂职锻炼、出国考察学习、参与高速铁路工程项目研究和到国外工程现场实践等方式提升教师的工程能力素养和国际实践能力,同时面向国内外聘请高水平专家为学生授课,充实高速铁路人才师资队伍。为办好首届“高速铁路卓越工程师国际培训班”,学校专门聘请了阿拉伯语教师担任教学任务,为高速铁路卓越工程师培养提供高水平的师资保障。此外,学校充分发挥在轨道交通领域的优势,组织专家为高速铁路人才培养编写国际化培训教材和讲义,开展双语教学。完善组织机构,科学构建高速铁路国际化背景下的卓越工程师培养长效机制。学校在教育部“卓越工程师教育培养计划”的精神指导下,成立了“茅以升学院”和“詹天佑学院”。“两个学院”实行“大基础”、“实践教学”、“专业学习”的“新三段”人才培养模式,即前两年不分专业,做大人文、自然科学和工科基础的大基础,中间加强实践教学,突出强化专业特点。
随着我国基本建设规模的扩大,隧道工程已经成为铁路、公路和水利水电等大型项目中的重要工程。隧道工程的重要性越来越显著,隧道工程的数量和长度明显增加,规模不断扩大。因此隧道工程的安全施工和贯通,是不可回避重要任务和技术难题。危及隧道工程施工的地质病害大致分为三类:1不良工程地质条件,诸如岩体的裂隙发育密集带、构造破碎带、岩溶发育带、以及人工采矿造成的不良地质条件和高地应力造成的危害等;2不良水文地质条件,诸如岩溶水、构造和裂隙水等;3不良环境条件,诸如有毒有害气体和强放射性的环境。对于以上地质问题,在隧道工程的勘察设计阶段,已经投入大量的地质勘察工作,但是由于地质、地形条件的复杂性和相应勘察技术的现状水平,以及时间、经费等条件的限制,勘察阶段的地质资料一般难于达到施工阶段的精度要求。国内外因地质条件不明造成隧道施工事故的教训是不少的,例如:日本越新干线中山隧道涌水淹没事件;前苏联贝加尔—阿穆尔干线上某隧道的突水事件;我国成昆线、大秦线、衡广复线建设中,因地质问题的停工时间约占到1/3;以及不久前发生的四川某隧道瓦斯爆炸,造成重大事故和人员伤亡。以上隧道施工事故的危害是巨大的,因此强调加强隧道施工地质超前预报工作是非常必要的。
我国隧道地震波超前预报技术的研究起始于上个世纪的90年代,铁道部第一勘测设计院物探队提出“负视速度方法”。铁道部第一勘测设计院是较早研究隧道地震超前预报的单位。他们在1992年7月,利用地震反射波方法对云台山隧道进行隧道超前预报,预报成果与开挖后的隧道左壁“破碎带”和“断层”的位置基本一致。从上个世纪90年代初开始,我国物探技术人员一直没有停止对隧道地震超前预报技术的研究。曾昭璜(1994)研究利用多波进行反演的“负视速度法”,这种方法利用来自掌子面前方的纵波、横波、转换波的反射震相在隧道垂直地震剖面上所产生的负视速度同相轴来反演反射界面的空间位置与产状。北方交通大学的陈立成等人(1994)从全波震相分析理论和技术的角度研究隧道前方界面多波层析成像问题,进行隧道超前预报。他们的研究成果在颉河隧道、老爷岭隧道地质预报中应用,取得预期的效果。该方法的工作原理是以地震反射波方法为基础。工作中他们根据娴熟的地震反射波技术进行数据采集和数据解释,当时没有开发出针对隧道地震预报的处理系统,同时受当时条件所限制,该项技术未能得到进一步深入研究和发展。
1995年左右铁道部下属单位引进瑞士“TSP202”隧道地震波超前预报的仪器,当时曾组织系统内有关地质和物探专家在隧道工点进行了试验,未见明显的效果,认为其技术与“负视速度方法”基本一致,对其处理解释系统争议较大、认识褒贬不一,试验工作无果而终,该设备技术的消化工作也就搁置了。时隔7年后,隧道安全施工要求进行地质预报,该仪器设备由铁路系统的工程局又开始第二次引进,并直接用于隧道施工的预报工作。可以说由于第一次引进消化工作不深入,造成第二次引进后出现:应用工作中的盲目性和简单化,以及其他一些不正常现象。在宜万铁路隧道施工中不断出现的问题,使人们开始反思,不少论文也提出了存在的问题,铁道部也下发文件要求科学地进行超前预报。可以说短短几年的应用实践,人们仍然在探索着地质预报技术的进步。
隧道地震波超前预报属于物探技术,但比地面的地震波物探技术复杂,我国的地质物探工作者一直没有放松该技术的研究工作。北京市水电物探研究所研究地震波勘察检测技术已经有近20年的历史,并且是多道瞬态面波勘察技术的发明单位,生产的SWS型工程勘察与工程检测仪器系统,已经为400多家勘察设计、高等院所广泛应用,并且出口日本等国家。2003年该所投入人力物力研究隧道地震波预报技术,研究TGP12型隧道地质超前预报仪器,以及孔中高灵敏度三分量检波设备,方便的孔中耦合技术,和Windows编程的数据处理软件系统。在经过大量的预报实践验证后,于2005年通过了由国家隧道中心王梦恕院士组织的国内著名隧道专家的评审鉴定。该仪器系统推向市场不到2年的时间,已经有近20台套投入到隧道超前地质预报工作中应用,反馈信息普遍受到用户的好评。
铁道部工程设计鉴定中心赵勇主编的《高速铁路隧道》一书,提出隧道地质超前预报的方法有以下部分组成:①地质分析、②超前平行导坑预报法、③超前水平钻孔法、④物理探测法。并阐述物理探测法与地质分析法、超前平行导坑预报法、超前水平钻孔法相结合,解决不同地质灾害的应用原则。书中介绍了国产TGP隧道地震波预报系统,声波反射方法,地质雷达方法,红外探水方法等。
本文就隧道地震波预报技术中的若干关键问题,并结合应用中的实际问题阐述如下,目的在于引起同行们讨论,促进地震波预报技术理论水平的提高,促进采集数据质量的提高,促进资料的解释推断工作向合理化方向发展。
一、隧道地震波方法的预报原理
隧道地震预报工作利用地震反射波原理,在隧道内以排列方式激发的地震波,向三维空间传播的过程中,遇到声阻抗界面会产生反射波。声阻抗是介质传播弹性波的速度与介质密度的函数,介质的声阻抗数值为速度与密度的乘积。因此地层中的岩性变化界面、构造破碎带、岩溶和岩溶发育带等界面会产生地震反射波,这种反射波被布置在隧道内的检波器接收,输入到仪器中进行信号的放大、数字采集和处理,实现地质预报的目的。
由此可以看出,隧道地震波预报技术是通过直接探查声阻抗变化的界面,经过人工分析实现间接推断地质病害的方法。
图(2)不同夹角构造界面的地震波路径与反射波记录形态
图(1)示意与隧道斜交的构造面,其地震波传播的路径图,构造面上的地震波反射点在白色园内。图(2)示意不同夹角构造面的地震波路径与反射波记录形态,与隧道夹角不同的构造面其反射点位置不同,地震波传播路径偏离隧道轴线也不同。构造面与隧道正交时地震波传播路径与隧道轴线平行,右图为与隧道正交构造面产生的地震反射波记录,根据反射波同相轴计算得到界面与检波点之间岩体的地震波速度,该速度代表隧道围岩的性质。由非正交条件下地震反射波记录获得的速度为地震波传播路径岩体的“视速度”,“视速度”值的大小不仅与路径上岩体的性质有关,而且与界面和隧道的夹角有关。应用地震波预报构造面位置的计算是利用地震波在炮孔段的传播速度,各构造面之间岩体的速度是综合界面反射获得的“估算速度”,不是隧道围岩的真速度,应用中结合反射点偏离隧道轴线距离的远近和岩体的各项异性分布综合考虑使用。
图(2)是理想模式的三份量地震波时距曲线形态。实际工作中采集的地震波是错综复杂的,理想模式的地震波是不常存在的,记录上普遍存在有来自三维空间中多个方向的反射波,和各种形式的干扰波,这是应用技术中首先考虑的问题。
针对隧道地震波传播的复杂性,TGP地震预报系统不仅利用地震反射波走时关系,同时采集空间地震波三分量记录,进行地震波的极化分析与计算,该技术的突破有利于地质构造面产状、规模和地质体性质的预报。
二、TGP隧道地质超前预报系统
隧道地震波预报的早期研究,是由研究和利用地震波在时间空间域中的运动学特征开始的,工作中认识到仅仅利用地震波运动学和动力学特征是不够的。隧道工程的地震波在全三维环境条件下传播,这种条件比地面上的平面半无限空间条件复杂得多,而且隧道内地震波的接收与激发测线与探测目的是近于垂直或者大角度相交的条件,因此影响在地质构造面上获得大长度大面积的地震波信息量。针对这种状况,预报工作仅仅利用单一模态的地震波难以胜任。因此,TGP系统强化采集地震波的多波列信息,综合利用地震波的多波列震相信息,因此TGP系统的功能得到明显的增强。
TGP隧道地质超前预报系统包括仪器设备和处理软件两大部分。其中仪器设备有TGP型仪器主机、接收传感器、孔中定位安装工具和电缆等。图(3)是TGP隧道地质超前预报系统的主机。其处理软件由地震波数据输入与编排、空间坐标建立、能量均衡、干扰波分析与去除、触发时差校正、谱分析、纵横波分离、岩体速度参数计算、回波提取与偏移图、有效波分析与衰减参数计算、极化波处理与构造产状图、综合分析与绘制成果图等模块组成。
工程应用中,TGP型隧道地质预报系统对于500多米距离的构造面具有清楚的地震反射波信息,说明仪器系统具有足够的信噪比。实际工作中考虑预报距离和分辨精度两方面要求,预报距离一般采用150米至200米。TGP型隧道地质预报系统具有登记全部测长距离内地质构造信息的功能,利用逐次递进的位置相关分析,和源生成果对比等处理功能,有利于去伪存真和排除异常,提高预报成果的质量。该系统2005年8月通过由国内知名隧道、地质、物探专家组成的专家组评审鉴定。专家们一致认为“TGP12仪器与相关的处理系统,性能稳定可靠,采集的波形完整,信噪比高,与国外同类仪器对比整体上具有国际先进水平,可替代进口产品。”具体评审意见如下:
1、TGP12是集信号放大,模数转换,数据采集、存储和控制为一体的密封防水防震的物探设备;优于利用微机装配式结构的仪器,TGP12适合在恶劣的隧道环境中使用。
2、TGP12的三分量速度型检波器具有高灵敏度,指向性强和较宽的频带响应等特点,因而拾取的地震波信号具有高的质量品质。TGP12孔中接收检波器采用黄油耦合,方便、经济、快捷。优于在钻孔中需要锚固异型钢导管的方式。2米长的钢导管难于携带、运输,价格昂贵,一次性使用,费事费工费财。
3、TGP12的地震波采集触发是开路触发方式,即信号线在雷管引爆炸药的同时被炸断,信号线同时开路触发仪器采集,仪器采集无延时差,保证定位的准确性。超前预报仪器若采用起爆器电脉冲同时触发电雷管和触发主机采集的方案,由于电雷管起爆的延时时间难于做到一致,因此会造成仪器采集的走时误差,这种触发方式在我国的地震波勘探规程中明确规定不宜使用,更何况隧道岩体的速度比覆盖层介质的速度高出几倍以上,以岩体波速4500m/s~5500m/s为例计算,每一毫秒误差会造成2~3m的预报距离误差,一般瞬发电雷管的延时误差不止一毫秒,因此由20多次激发的平均线计算隧道岩体速度,和利用存在误差的时间计算距离,两次误差的乘积造成的误差不容忽视。
4、TGPWIN隧道地震波处理分析软件借鉴了已有相关软件的长处,并充分考虑弹性波在三维空间的传播特点,以及根据TGP仪器采集的数据格式编写。功能特点如下:
(1)全中文界面,通俗易懂,对地震波信号的处理过程,直观、方便,具有友好的人机操作界面。
(2)对P波、SH波、和SV波的分离完善合理,这是超前地质预报数据处理的关键工作之一。
(3)处理软件具有相关部分互相检查的功能,例如点击偏移归位成果图上的反射界面位置,程序会转到该位置界面的反射波组位置,通过分析反射波组的连续性、反射波的极性和能量,确定偏移成果的可靠性和性质。有助于去伪存真,由此及彼,由表及里,深化认识,使预报结论科学可靠。
(4)TGPWIN处理中有自动处理方式,也有手动处理方式,有深入分析异常可靠程度的追踪功能,这样设计既适应非物探专业的普通工程技术人员使用,又适应物探专业人员分析地震波传播特性,对复杂地质条件进行深入研究工作的需要。
5、TGP12系统只要增加不多的配套附件和软件模块,就可以增加仪器用于隧道检测的其它功能,例如:对已衬砌的隧道进行衬砌脱空检测,检查隧道围岩中隐蔽的病害(岩溶)。也可以在掌子面上用锤击的激发方式做到短距离更为精确的地质预报,因而它是一机多能的设备。
TGP12的性价比与国外同类仪器相比具有明显的优势。而且研发、生产在国内,用户可以获得及时周到的技术服务和技术支持,以及仪器维修等方面的方便性。
三、工程应用实例
宜万铁路凉风亚隧道的岩性为灰岩,TGP12型仪器与进口TSP203仪器进行了同点试验,预报成果如下,见图(4)、图(5)。
由以上成果图可以看出:在DK53+322—DK53+346;DK53+370—DK53+380;DK53+390—DK53+420三处存在构造异常,其中DK53+322—DK53+346、DK53+370—DK53+380两处的Vsh波比Vp波反射幅度大,推断以上两处构造带存在有充水或岩溶发育的可能性、。此结论经过日后的隧道开挖证明完全正确。在隧道施工的《变更设计建议书》中结论:“在隧道左壁的DK53+322段发现岩溶,溶蚀带宽度为2.5米,溶蚀带穿过隧道拱顶至右壁的DK53+340米段,并向边墙外延伸,雨后DK53+322处溶洞有较大水量流出,DK53+339处溶洞有少量渗水。该段围岩较破碎,节理发育,受溶洞影响,拱顶岩层出现楔体破坏、掉块”。
TGP12型隧道地质预报系统在云南水富高速公路冷水溪隧道,宜万铁路王家岭隧道、凉风垭隧道,青岛海滨高速仰口隧道,重庆地区数条公路隧道,以及武广客运专线大瑶山隧道等工程使用,获得满意的预报效果。
1、隧道地震波超前预报的概念解释
隧道地震波超前预报技术翻译成英语是“TunnelSeismicPrediction”,简称“TSP”。在我国《客运专线铁路隧道施工技术指南》的第5.0.8条使用了“TSP”缩写词。一般规程中使用缩写英语字母表示某种技术是正常的事情,但是在隧道地质超前预报工作中却出现被歪曲利用的现象,把“TSP技术”歪曲解释成“TSP***仪器”。这种现象对隧道超前预报技术的应用,造成了不良的影响。在有的地方和部门的隧道施工招标和设备招标工作文件中也存在把“TSP技术”歪曲解释成“TSP***仪器”的现象,这是对隧道地震波预报技术缺乏科学认识。
因此,正确认识:“TSP技术”即隧道地震波超前预报技术,有益于正确执行我国的现行隧道规程规范和法规,有益于隧道工程的招投标工作,有益于隧道地震波预报技术的进步,有益于诚实诚信的预报技术服务。
2、隧道地震波预报中的接收与激发问题
在隧道地震预报工作中,有的采用把接收与激置在隧道的洞壁上,这种做法不妥当。众所周知,洞壁的表面波传播较强,对地震反射波会形成不容忽视的干扰。同时钻爆施工影响洞壁岩体松动,局部超欠挖使得洞壁岩体不平整和完整性差,接收检波器和激发点受局部岩体影响大,地震波的传播和衰减比较复杂,严重影响地震波记录的一致性,大大降低有效波的信噪比。因此不宜采取在洞壁激发与接收的做法。
有关
在洞壁激发和接收中面波的干扰问题,原清华大学声学教研室的沈建国教授曾经作过物理模型试验,见图(6)。模型设计在隧道前方有一个溶洞,洞径与隧道断面相当,分别在洞壁的4个深度布置接收排列。
图(7)是洞壁采集的地震波记录,图(8)是在洞壁一定深度内采集的地震波记录。图中:蓝色直线Vp表示直达纵波;蓝色曲线Vp1表示溶洞的反射纵波;红色直线Vr的后面表示面波。由图(7)与图(8)对照可以看到:图(7)面波Vr幅度强,溶洞的反射波无法分辨;图(8)的面波Vr幅度大大减弱,溶洞的反射波较清晰的表现出来。这个模型试验的结果明确说明面波的干扰在钻孔一定深度呈现减弱的趋势。因此,在隧道地震波超前预报检测工作中,采取孔中激发和接收技术措施压制面波非常必要,是提高反射回波记录信噪比质量的重要环节。
TGP隧道地震波预报系统的接收和激发,结合现场施工的方便性,要求钻孔的深度为2.0米。钻孔中采用炸药爆炸产生震源,控制使用小药量炸药,在有条件的地方尽量使用高爆速炸药,同时在孔中充水的条件下爆炸。在充水的条件下爆炸有以下好处:易于产生高频地震波,提高分辨率;同时爆炸泄放到隧道内的爆炸声音小,减弱隧道管波的干扰能量;爆炸时水由孔中喷出的过程有益于产生水平偏振,加强横波的能量,有利于地震预报工作中实现采集高质量的多波信息,实现多波多参数的预报目的。钻孔中接收,采用具有高指向性和高灵敏度的三分量接收探头安置在钻孔的底部,通过耦合剂实现与钻孔壁的直接接触,检波器信号输出采用软电缆,和采用吸声软材料封堵钻孔口等措施,对于高保真地接收地震有效波信号,减少产生干扰波环节等方面很有益处。
3、隧道地震波预报中的干扰波
在隧道地震波采集过程中,存在着多种干扰波,对此必须有明确地认识。例如:对头隧道施工和邻洞施工的干扰波;地表地形和来自其他方向的反射波干扰;洞内电磁波干扰;以及接收装置设计不当产生的干扰波等等。正确认识干扰波和产生的原因,才会采取正确的措施获得高质量的现场地震波记录。下面重点讨论隧道管波的干扰问题。
隧道管波由激发孔爆炸时声波泄放到隧道中产生,被接收传感器接收造成对记录的干扰,见图9。
图中地震记录50毫秒以下出现的呈斜线“黑点”,在右图中斜线用“紫线”表示,由记录上的时距线计算“紫线”表示的速度为340m/s,该线以下的波(左半图中黑色部分)为空气中传播的声波,我定义这种波为“隧道管波”,“隧道管波”出现后覆盖其后出现的地震反射波。“隧道管波”幅度的大小与激发和接收条件有关,“隧道管波”在地震记录上出现的位置与采集偏移距离有关。该紫色线位置为偏移距离为20m的“隧道管波”出现位置。图中蓝色线表示速度为4500m/s的前行纵波和反射纵波,红色线表示速度为2500m/s的前行横波和反射横波。上部的蓝色线Vp和红色线Vs分别表示由震源向前传播的直达纵波与横波。下部的多条蓝色线Vp100、Vp150、Vp200分别表示掌子面前方100米、150米、200米距离处构造面的反射纵波,多条红色线Vs100、Vs150分别表示掌子面前方100米、150米距离处构造面的反射横波。由图看出有30%地震道的反射纵波和50%以上地震道的反射横波淹没在“隧道管波”的干扰中。如果隧道围岩的纵波速度低于4500米/秒、横波速度低于2500米/秒,将会有更多的地震道淹没在“隧道管波”的干扰中,其中影响横波的程度更为严重,这种现象严重影响纵、横波双参数预报。
我提出隧道管波的严重干扰问题,希望引起足够的重视,加强地震波检测理论的学习,克服对有效波和干扰波不加区分,盲目按照流程进行处理的做法,才可以纠正成果中以夹杂干扰波假象进行预报的局面。
在京西梨园岭隧道TGP206与TSP200在同一次预报中进行试验对比,发现TSP200仪器采集的记录中有严重的隧道管波,TGP206仪器采集的记录中无隧道管波。两台仪器工作中使用同一批24炮震源和在同一位置接收,采集的地震波记录出现如此之大的区别,关键在TSP200仪器的接收装置设计不合理。我分析过近百个TSP203与TSP200仪器采集的记录文件,记录上普遍存在着“隧道管波”,检查数据处理的过程中也未见对干扰波进行处理,而是作为地震反射波数据参与了处理,隧道管波干扰的假象混杂在预报成果图中。近几年,我看到的使用TSP203和TSP200资料发表的预报文章中,其现场采集的偏移距离(接收到最近激发炮之间的距离)普遍使用15米或者20米,炮孔之间的距离为1.5米至2米左右。在隧道管波干扰的情况下,这种布置采集的记录见图(9),记录上的隧道管波是构成对有效波预报的严重干扰。我们对以如上参数采集的记录作个初步的分析,假设岩体条件为完整的微风化硬岩,以岩体的纵波速度为4500米/秒,横波速度为2500米/秒计算,未受隧道管波干扰的距离:纵波成果为120米左右,横波成果为60米左右。以现行TSP200或者TSP203双参数预报的做法评论,其未受隧道管波干扰的预报距离为60米左右。如果岩体条件降低,双参数预报的距离还要大打折扣。如果按预报150米距离分析,其中有90米左右的距离中包含有隧道管波的假象资料。请有关使用者自己检查已经处理过的文件,分析我的结论是否有道理。也不妨召开一个有代表性,而且能够深度研究隧道地震波预报技术的会议,研讨是否存在隧道管波干扰的问题和改进措施。
我提出一个不得已而为之的方法,供大家思考。根据各种波传播路径和速度差异的原理,即隧道管波在隧道内的空气中传播,其速度低,地震波在岩体中传播其速度高,现场采用加大偏移距离进行预报数据的采集方法,利用岩体的地震波速度明显高于空气中声波速度的条件,使隧道管波下移,延迟隧道管波在地震波记录出现的时间,加大反射波接收的时间窗口,可以起到加大预报距离的目的。图(10)下部标注有20、30、40的三条紫色线分别表示:偏移距离为20米、30米、40米情况下的隧道管波的出现位置。由图可见,如果采用40米的偏移距离,隧道管波下移,反射波的时间窗口加大,在岩体为完整微风化硬岩的条件下,纵波反射基本上不受干预,横波反射受影响的地震道约为30%。这种方法的不利点是偏移距离加大会影响到地震波频率的降低和能量的衰减,但是权衡利弊,实现“隧道管波”下移的方法,避开隧道管波的干扰,无疑是一个不坏的办法。
隧道管波在记录上的幅度与激发泄放到隧道中的能量,以及接收装置系统对隧道管波的压制能力有关。“隧道管波”产生的源头在激发,在激发孔没有注满水、或激发孔太浅的条件下,激发能量会大量泄放到隧道内。因此,注意改善激发条件有利于减弱隧道管波的干扰。
有关是否可以采取滤波方式处理“隧道管波”的问题。“隧道管波”的频率与激发条件、接收装置条件、以及隧道围岩的性质等有关系,也存在接收装置系统在受震条件下产生次生震荡波,综合起来的干扰波比较复杂。通过滤波方式处理不宜实现滤除目的,如果采用的滤波参数不合理,还会产生改变地震波信息造成其它成果假象的可能性。
4、隧道埋深与预报距离
有一位从事海底隧道地震波超前预报的工程师向我询问有关预报距离的问题,海底隧道在基岩和海底的沉积地层中穿过,如果基岩面的起伏较大,这一类情况与地面上的浅埋隧道一样。在隧道地震超前预报中,海底地形界面和起伏的基岩面同样是地震波的反射面,因此,地形界面和土石界面产生的反射波,与地质构造面产生的反射波均会被仪器接收并叠加在一起,造成地震波记录复杂化。所以,在海底隧道或者浅埋隧道进行超前预报时,要综合考虑上述影响,合理确定预报的距离。一般在无法剔除地形等界面反射波影响的条件下,控制预报距离小于隧道埋藏深度为宜,对于大于埋深的距离预报要慎重。
5、关于围岩参数的预报问题
关于隧道围岩参数的预报问题,应该明确两个问题:一是地震波预报方法获得围岩参数的原理和作用;二是利用围岩参数变更隧道围岩级别的合理性。
地震波预报方法获得的基本参数是纵波速度和横波速度,其他参数均是由此计算得到的二级参数。利用地震波方法求取速度参数计算的过程中,速度数值与介质本身和反射界面的角度两个变量有关系。在地震波预报求取速度的过程中,以测量段(炮孔段)岩体速度为基本参考值,计算中同时考虑岩体反射界面的反射幅度强弱作为计算因素,带有相关比较的性质,因此得到的速度数值称为估算速度,利用估算速度曲线的分布作为分析相邻岩体的定性比较具有一定的合理性。但是,它既不是常规地震波勘探中的均方根速度,也不是岩体的真速度。
地质界面与隧道的关系,地质界面正交隧道轴线的情况应该说是个别的,普遍存在的应该是与隧道存在夹角的情况,因此普遍存在的是地震反射波路径与隧道轴线不重合,地质界面与隧道的夹角越小(以正交为90度),地震波路径与隧道轴线的夹角越大,即地震波路径偏离隧道越远。因此,利用地震反射波路径方向上的速度代表隧道围岩,存在不合理性,因为地质岩体具有的非均质、非连续和各向异性是不容忽视的。
在明确地震波预报获取的速度含义以后,我们来分析利用该速度进行“隧道围岩弹性波分级法”和变更隧道围岩级别的问题。“隧道围岩弹性波分级法”顾名思义,是隧道围岩弹性波的一个分级方法,而不是隧道围岩地质分级的全部。勘察设计报告中围岩级别的结论是综合考虑:隧道通过地带岩体的工程地质、水文地质、隧道埋深与地应力,以及隧道围岩弹性波参数等多方面的资料做出的,仅仅利用预报获得的岩体参数变更围岩的级别存在着片面性。
举例说明如下:图(11)是TSP203仪器预报成果图中的一部分,图中上半部分三项参数的直方图,由上而下为岩体分段的纵、横波速度参数值;岩体的密度值;和岩体的弹性模量值。图的下半部分为反射界面的分布图。以图中的反射界面线与隧道里程线的交点为序,统计反射界面与隧道轴线的夹角,汇总成表1。
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
里程
2084
2092
2104
2108
2109
2116
2136
2152
2164
2184
2188
夹角
45°
75°
70°
65°
75°
80°
80°
70°
90°
70°
80°
以表1中最后两个界面的里程和夹角,根据隧道地震反射波传播理论,采用作图方法,绘制的地震反射波的射线路经,分别见图(12)。
上图的预报距离为100米:图中序号11的界面在2188里程,构造面与隧道夹角80°,其地震射线与隧道夹角10°~15°,反射段偏离隧道距离32~37米;图中序号10界面在2184里程,构造面与隧道夹角70°,其地震射线与隧道夹角20°~30°,反射段偏离隧道距离49~59米。如果以正常预报距离150米计算,反射段偏离隧道的距离达到70~80米。地震波射线与隧道轴线方向不同,射线路经与隧道轴线也不具备重合条件,而且偏离隧道50至80米多米以外,这样的速度资料作为隧道掌子面前方围岩的速度不具备代表性,以此变更隧道围岩的分级则更无道理。至于图中提供的其他岩体动参数,例如:动弹性模量、动剪切模量、动泊松比和岩体密度值等参数,皆由岩体纵波和横波速度计算而来,摆在报告中也就是一堆动参数。况且在没有具体岩体动静参数对比资料的基础上,如何使用也存在问题。
世界上科技、经济发达的国家.如美国、日本、加拿大等国的采矿高等教育均采用重基础、宽口径的培养模式.教学中体现培养方式的灵活性和教学内容的综合性,多学科交叉,培养学生成为一专多能的复合型人才。因此,为适应我国经济体制和经济增长方式的根本转变,迎接世界知识经井的到来,采矿工程本科教育应进行彻底改革。
一、我国有美高校采矿工程本科教育改革情况
目前,孢国大多数设有采矿工程专业的高等院校,其专业设置、教育培养模式和教学内容均进行了一定程度的改革。例如.中南工业大学,原采矿系经调整、改造后.现为资源环境与建筑工程学院.包括地质工程、采矿工程、测绘工程、城市规划工程及土木工程等专业采矿工程专业本科1999年招生30名,其中1/3在湖南省单考单招,2/3在全国统考生中招收。学校对采矿、选矿、地质及测绘等四个艰苦专业的学生,在专业奖学金评定上实行优惠政策凡学科各科考试合格的学生都可评为A类奖学金,在教学内容上增加岩土工程有关内容,重点是地下工程、道路建设等方面的内容,同时添加会计、金融等经济类的选修课程。中国矿业大学仍设采矿工程系及本科教学中的采矿工程专业。1999年采矿工程专业奉科招收四个班,计划1~3年级合为大班教学,4年级分为四个专业方向,即地下开采、露天开采、通风与安全及工业工程等专业方向。学生在校期问均获专业奖学金,教学内容主要围绕矿山进行。重庆大学原有的采矿工程专业发展起来舶矿山工程物理专业和矿山环保专业现已分别发展成为土术工程专业和珂=保专业采矿工程专业新设岩土工程及检涮技术方向.单考单捂,年招收25名本科生.教学内窖增加爆破、地基基础、边坡工程和地下工程等有关岩土工程知识。北京科技大学原采矿系现改为资源工程学院,采矿工程专业改为矿物资源工程专业。教学内容包括采矿,选矿、石油等方面。教学改革目标是拓展专业面.由金属矿开采改为以金属矿开采为主,同时包括石油、煤矿、非金属矿开采及海洋采矿。学生在校期闻加强CAD教学、计算机绘图等计算机应用方面的课程及部分岩土工程方面的课程。1999年该专业本科招生33人。武汉工业大学为原武汉建材学院,其采矿工程专业现改为矿物资源加工工程。1999年本科招生一个班。教学非金属矿开采为主.增加化学化工、矿物资源深加工及利用方面的内容。
采矿工程本科教育进行了较大改革的高校还包括东北工业大学、山东矿业学院、湘潭工业学院(原湘潭矿业学院)等高等院校。
前述高校采矿工程专业本科的专业基础课、专业课和专业选謦课改革后涉及的课程门效达150门,涉及的专业实习、实验及设计等实践性环节16个。原有的采矿工程专业课程门数减少或合并,学时减少。在校生所授课门散增加较多。总之,各有关高校根据自身的教学基础和人才需求特点,均在不同程度上扩大了专业范围,在学生招收、培养方式和教学内容等方面做了较大改革。
二、相关专业的教学改革情况
采矿工程、地下工程及地面岩土工程等均属“工程”类学科,处理的对象同为岩土.有非常接近的专业特点,要求的基础知识和专业基础知识基本相同或相近.且实践性强困此,了解这些相关专业的教学情况.有助于采矿工程的教学改革。
我国清华大学、北方交通大学、北京工业大学、西南交通大学、长沙铁道学院、长沙交通学院等高校的土术工程、交通工程、隧道工程及地下建筑工程等专业或专业方向的教学改革也各有择重。倒如.清华大学课程门数少,每门课择重基础知识教育;中南工业大学课程门数多,内容细.着重地下工程及地面工程有关知识的教学;长沙铁道学院重点在于隧道、桥粱与道路方面的教学。
课程设置中.前述诸高校开设的与岩土工程有关的课程有碧恂力学、钢筋混凝土结构、建筑材料、建筑掩工、基础工程、工程项目管理、道路工程、地下结构设计与掩工、路基与路面工程、工程勘测、高速公路、隧道工程地基加固与处理、地下铁道、地下空间利用、掩工组轵与概预算及防灾硪灾导论等课程及相应的实删生环节。
三、传统的采矿工程专业教学培养特点
多年来,采矿工程本科教育有以下几方面特点:
第一,数学力学知识较多,还涉及机械、电工电子技术等知识。因为采矿工程专业是采矿业的主导专业,毕业生在矿山主要从事矿山生产技术管理方面的工作,要求基础知识扎实,综合性强,因此,学生在校时需学习高等数学、线性代数、概率与数理统计、理论力学、材料力学、弹性力学等基本的数学力学知识,及大学物理学、工程制图、电工技术、液压传动及采掘机械、矿山提升运辅及压气排水机械等相关领域知识。在今后的教学培养中.可适当减少这些课程的学时.增加专业改造后其它所需知识的学时数。
第二,专业基础知识还包括岩土工程所需的地质测量等方面的知识。课程包括地质学基础、矿山测量、爆破与井巷工程、地质实习及测量实习等学生必须掌握和了解地球概况、矿物与岩石、地层、古生物、地史、地质构造、矿井水、岩落塌陷、岩土层的工程地质、矿山地质勘探等地质方面的知识,矿山平面控制测量、高程测量、联系测量、井巷贯通测量及施工测量等测量方面的知识,及凿岩爆破、井巷断面设计、支护及掩工等井巷工程方面的知识。这些知识,均可应用于其它行业的地面及地下的岩土工程中。
第三,专业课程门数多.专业知识划分太细。在70年代以前的采矿工程专业基础之上.进一步细分为露天开采专业、地下开采专业及矿山安全与通风专业等,因而涉及的专业知识更多、内容更细,导致毕业生专业适应面更窄。因此,有必要进行专业谭程及其内容的调整、综合,在近几年进行专业教学改造的基础上.可进一步减少专业课的门数和学时数。
第四,本专业实践性及实习、设计环节多。大学四年,学生需经过盘工实习、电子实习、地质实习、测量实习、专业认识实习、专业生产实习及专业毕业实习等许多实习环节.机械零件设计井巷工程课程设计、专业课程设计及专业毕业设计等许多工程设计环节.及许多相关课程的实验等,有助于培养学生的动手能力.有助于学生将理论知识与工程实践紧密结合。今后,可对现有的实验实践性环节作适当调整增加岩土工程等方面的实习设计。
总之.传统的采矿工程专业教学内容及培养方式已难以适应当前及今后国民经跻建设发展要求,在已有的改革基础之上,还有进一步调整、改革之必要。
四、21世纪对采矿工程教学的要求
目前,各学科知识渗透日益显见,学科领域日益扩大.边缘学科、交叉学科层出不穷另外.当前许多矿山企业严重不景气,资源枯竭,生产技术落后.安全环保问题突出,生产成本高.经济状况差,对技术人才的需求发生较大变化。采矿工程专业的人才需求减步,对岩土、机械、化工、电子及环保等方面人才需求增加,要求更高素质的复合型采矿工程技术人才。因此,我国采矿工程本科教育也应摒弃过去专业划分太细、专业面太窄的局隈,以适应世界经跻发展竞争和国民经济鸯设对高素质人才的需要。
21世纪对采矿工程本科教育的总要求:重基础、宽口径强能力、高素质。采矿工程专业的专业知识教育应与地下工程、地面岩土工程的知识和能力培养结合,达到多学科多领域知识的交叉、渗透,增强学生的社会适应能力。为此,应切实落实以下四点
第一.生源质量和特殊政策相结合是采矿工程专业培养
高素质毕业生的重要条件。采矿工程专业本科教学,首先应有高素质的学生.即该专业的学生中小学基础知识扎实,素质高。其次,学生在校期间,国家对采矿工程等艰苦专业应有优惠政策,如学费减免、奖学盘增加等措掩,有利于提高学生的学习积撮性,也有利于吸纳高质量的学生。
第二,顺应市场经济发展规律,采矿工程专业教学拓展到岩土工程领域。目前,在国家对矿山没有特殊政策的情况下,各有关的高等院校应根据自身特点在采矿工程本科教学中增加有关岩土工程的教学内容和实验实践性教学环节,以利于增强学生毕业以后的社舍适应能力。
第三,加强计算机应用船力的培养。计算机应用已深入到国民经济建设的各个领域。在企业的生产管理、技术开发和科学研究等方面.计算机已成为一种有用的工具。采矿工程专业本科教学中.应注意计算机知识和计算机应用能力的培养,有利于提高毕业生的社会适应能力。
第四,加强学生外语能力的培养.有利于学生在更高层次上的学习和对外交流。在加强基础外语学习的同时,应增加专业外语及专业课程外语教学的比重.逐步提高专业基础课、专业课外语教学的门数.全面提高采矿工程专业学生的外语能力.
三、传统的采矿工程专业教学培养特点
多年来,采矿工程本科教育有以下几方面特点:
第一,数学力学知识较多,还涉及机械、电工电子技术等知识。因为采矿工程专业是采矿业的主导专业,毕业生在矿山主要从事矿山生产技术管理方面的工作,要求基础知识扎实,综合性强,因此,学生在校时需学习高等数学、线性代数、概率与数理统计、理论力学、材料力学、弹性力学等基本的数学力学知识,及大学物理学、工程制图、电工技术、液压传动及采掘机械、矿山提升运辅及压气排水机械等相关领域知识。在今后的教学培养中.可适当减少这些课程的学时.增加专业改造后其它所需知识的学时数。
第二,专业基础知识还包括岩土工程所需的地质测量等方面的知识。课程包括地质学基础、矿山测量、爆破与井巷工程、地质实习及测量实习等学生必须掌握和了解地球概况、矿物与岩石、地层、古生物、地史、地质构造、矿井水、岩落塌陷、岩土层的工程地质、矿山地质勘探等地质方面的知识,矿山平面控制测量、高程测量、联系测量、井巷贯通测量及施工测量等测量方面的知识,及凿岩爆破、井巷断面设计、支护及掩工等井巷工程方面的知识。这些知识,均可应用于其它行业的地面及地下的岩土工程中。
第三,专业课程门数多.专业知识划分太细。在70年代以前的采矿工程专业基础之上.进一步细分为露天开采专业、地下开采专业及矿山安全与通风专业等,因而涉及的专业知识更多、内容更细,导致毕业生专业适应面更窄。因此,有必要进行专业谭程及其内容的调整、综合,在近几年进行专业教学改造的基础上.可进一步减少专业课的门数和学时数。
第四,本专业实践性及实习、设计环节多。大学四年,学生需经过盘工实习、电子实习、地质实习、测量实习、专业认识实习、专业生产实习及专业毕业实习等许多实习环节.机械零件设计井巷工程课程设计、专业课程设计及专业毕业设计等许多工程设计环节.及许多相关课程的实验等,有助于培养学生的动手能力.有助于学生将理论知识与工程实践紧密结合。今后,可对现有的实验实践性环节作适当调整增加岩土工程等方面的实习设计。
总之.传统的采矿工程专业教学内容及培养方式已难以适应当前及今后国民经跻建设发展要求,在已有的改革基础之上,还有进一步调整、改革之必要。
四、21世纪对采矿工程教学的要求
目前,各学科知识渗透日益显见,学科领域日益扩大.边缘学科、交叉学科层出不穷另外.当前许多矿山企业严重不景气,资源枯竭,生产技术落后.安全环保问题突出,生产成本高.经济状况差,对技术人才的需求发生较大变化。采矿工程专业的人才需求减步,对岩土、机械、化工、电子及环保等方面人才需求增加,要求更高素质的复合型采矿工程技术人才。因此,我国采矿工程本科教育也应摒弃过去专业划分太细、专业面太窄的局隈,以适应世界经跻发展竞争和国民经济鸯设对高素质人才的需要。
21世纪对采矿工程本科教育的总要求:重基础、宽口径强能力、高素质。采矿工程专业的专业知识教育应与地下工程、地面岩土工程的知识和能力培养结合,达到多学科多领域知识的交叉、渗透,增强学生的社会适应能力。为此,应切实落实以下四点
第一.生源质量和特殊政策相结合是采矿工程专业培养
高素质毕业生的重要条件。采矿工程专业本科教学,首先应有高素质的学生.即该专业的学生中小学基础知识扎实,素质高。其次,学生在校期间,国家对采矿工程等艰苦专业应有优惠政策,如学费减免、奖学盘增加等措掩,有利于提高学生的学习积撮性,也有利于吸纳高质量的学生。