時間:2023-03-20 16:08:25
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任意翻開巖土工程專業的學術刊物,里面提到的新理論、新方法隨處可見。就土體本構模型而言,目前研究提出的各種新模型數不勝數。稍微對原來模型或者參數修改一下提出一個新模型,這樣的情況較為普遍。更常見的方法是由試驗研究總結出一些規律,在擬合或模擬試驗規律的基礎上提出新的模型或方法,然后用此模型計算出結果與試驗結果相對比,得到預測結果與試驗結果吻合的結論,于是模型就得到了驗證。
上述研究思路在目前研究生論文中相當普遍,但并不可取。新模型建立在擬合試驗規律的基礎上,肯定與試驗結果吻合,如此來驗證模型的正確性頗有不妥?筆者認為,可以通過試驗研究發現潛在規律,并用數學方法進行模擬或擬合。驗證模型的正確性可從以下幾個方面入手。
(一)用模型驗證不同土體的試驗結果
對同一種類不同土體進行試驗,如果試驗結果可用同樣的表達式或方法模擬,則所提出的模型是正確的,只是不同土體的模型參數會有所不同。也就是說,要對多種土體進行試驗研究,土體的性質可以類似,如:試驗對象都是軟粘土,則可以選取不同地方的軟粘土進行多組試驗研究,這樣得出的結論才有說服力。有人質疑,研究生論文研究時間很短,很難對多種土體進行試驗或多組試驗,要求對不同土體進行試驗是不現實的。這里強調的是一個學術態度的問題。換句話說,提出的新模型要經得起推敲和驗證。遺憾的是,國內很少有人對別人提出的模型進行驗證,因為僅驗證別人的成果是達不到學校規定論文創新點要求的,這在很大程度上助長了學術不嚴謹的作風。國外同行看待一個新模型或新方法,首先想到的工作是驗證其正確性,進行同樣的試驗或同樣的計算用同樣的方法及參數進行驗證,而不是盲從。這也是為什么SC刊源非常強調投稿論文一定要詳細介紹試驗步驟或方法、試驗材料、所用參數等等,其目的就是讓讀者可以依據文中介紹的方法或參數,重復論文中的研究工作,以驗證其正確性。
(二)用模型驗證文獻中的試驗結果
學生在較短的時間內不可能進行很多的試驗研究,但文獻中的試驗數據是非常好的資源,可以充分利用。用文獻中的試驗結果驗證新模型的正確性是一個很好的方法,它一方面解決了試驗數據不足的困難,另一方面也提高了模型的可信度。
(三)與已有模型結果對比
新模型的正確性和優越性如何,還需要與舊模型的預測結果對比、驗證,才能看出新模型的先進性和優越性,目前這方面的工作還很欠缺。
當前,很多模型通用性較差,很重要的原因就是上述問題沒有解決好。對一種土體進行試驗后就提出一個模型,這樣的研究態度十分草率,研究生論文研究中應該杜絕此類現象。
二、試驗研究中存在的問題
試驗研究是巖土工程一個重要的研究方法和手段,很多新的規律、現象都是通過試驗發現的,試驗研究的可靠性直接關系到后續理論研究的正確性。
(一)土樣問題
目前,很多試驗土樣都是請人取樣后送到試驗室的,現場取土大多由鉆機工人完成,試驗人員很少親自參與取樣,因此論文研究中對取樣擾動、不正確取樣方法帶來的影響幾乎不計。土樣的代表性如何,取土過程中如何減少擾動,運輸過程中如何避免振動,土樣取回后如何密封保存等問題一概回避,用這樣的土樣進行試驗結果可靠度難以保證。事實上,正因為土體的差異性大,研究方法不成熟,才更需要進行嚴格的試驗研究。嚴謹的科學態度應該在平時的科研學習中逐漸培養起來,這需要導師嚴格要求。
(二)試驗環境
國內大多數高校的土工試驗儀器與國外相比并不遜色,甚至還要先進,但與國外土工試驗室的環境差距卻很大。許多學校沒有專門的制樣室,大都在儀器旁邊放個桌子制樣,實驗室根本無法保證恒溫、恒濕。這些不良的試驗環境嚴重影響了儀器的正常工作。據了解,很多國外土工儀器中的傳感器對溫度、濕度非常敏感,較大的溫差對傳感器來講是致命的。因此,筆者建議試驗前一定要對儀器進行標定,測試傳感器的溫敏度,尤其是從國外進口的儀器,這項工作一定不能忽略。
(三)重復性研究
眾所周知:由于土體的自身特性,試驗者進行重復試驗時無法得到完全一致的試驗結果,但這并不意味著不需要進行重復試驗。目前很多學生在試驗時,不進行重復性試驗,不考慮試驗的穩定性。試驗的穩定性和可重復性研究一方面可以檢查儀器硬件可能存在的問題,另一方面也可以幫助試驗者發現試驗方法和步驟中存在的錯誤。因此,建議每個學生進行試驗前,先做一些對比試驗,通過設定的試驗,對比試驗結果,從而確保試驗步驟、方法的正確性。
三、數值計算中存在的問題
(一)基準測試
數值計算結果錯誤的原因很多。有軟件編寫中的錯誤或缺陷;計算方法的錯誤或缺陷;軟件使用不得當;或比較特殊的如硬件問題等等。計算者有責任檢查數值是否正確,計算結果是否合適。檢查的目的是確保計算方法正確,得到的結果可靠。檢查軟件的基準測試問題在巖土工程界沒有引起足夠的重視,使用軟件前一般不進行相關測試,其后果是可怕的。德國巖土學會工作小組曾組織過程序基準測試試驗,他們邀請一些單位對兩個經常計算的問題進行計算試驗并比較計算結果。在模擬隧道施工的例子中,各單位得到的沉降預測值差異很大,襯砌處最大彎矩、發生位置和正應力值也差很多,即便將沒有按規定計算的結果除去,最大彎矩的數值和發生位置仍差距很大。在深基坑開挖的算例中,只有一半單位預測出墻體發生正的水平位移,即向坑內移動。奇怪的是,居然有結果預測出墻體發生背向坑內的負位移。可見,程序基準測試問題非常重要,作為巖土專業的研究生應該認識到這一問題,并引起高度重視。
過去用戶很少有機會修改程序,修改必須由程序設計人員完成。近來情況變復雜了,有些計算機程序銷售時就有“用戶自定義子程序”,允許用戶自行增加一些子程序,或在程序中使用一些新的本構模型。這樣傳統意義上的用戶也成了開發者,這種情況下不僅要求編寫子程序的人確保證子程序準確無誤,而且與程序其它部分的連接也要仔細檢查。有些子程序本身完美無誤,但會使原來正確的程序其它部分出錯,因而需要大量的檢測,尤其對復雜程序而言。用戶自定義子程序必須包含所有的錯誤控制程序,如果子程序與源程序的接口有限,問題會變得更復雜,原則上程序改動后一定要進行重新審定。但在實踐中,學生們根本沒有考慮程序接口問題,一般都不進行審定。
(二)模型理解
計算者對軟件中所用的本構模型理解不夠,也會造成很大的誤差,有時甚至得到錯誤的結論。上述德國巖土學會進行深基坑問題測試中,12家參與單位中有5家用了同樣的程序,但得出的結論卻各不相同,可見對規定說明的不同理解也會導致不同結論。
例如:修正劍橋模型中偏平面上的塑性勢函數形狀會影響平面應變計算中破壞時的應力羅德角即土體的強度會發生變化。很多商業軟件中用戶不能選擇塑性勢函數,如果用戶不知道其隱含的結果,計算結果的正確性就很難保證了。勢面,即參數M;為常數。這樣假設隱含著剪切摩擦角?隨應力羅德角變化。令M;等于得到Mj和睞示的?
式(2)中分別取?'tc=20。,25。和30°計算相應的M;值,代入(1)得到?隨0的變化情況,見圖1如果偏平面中釆用圓形塑性勢函數面,則平面應變計算中羅德角、=0°時土體破壞。由圖1可見不同Mj值時?均隨0增加而增加,若取?^二25°則平面應變條件下摩擦角?二346°M;越大,9V和?^的差距也越大。為考慮邊界值問題中塑性勢函數的影響,以2m寬粗糙的剛性條形基礎為例進行兩次計算。修正劍橋模型參數為:OCR=67=2848入二a16U二00322卩二a2第一次計算假設偏平面上屈服函數和塑性勢函數均為圓形,取M;二Q5187相當于二23。第二次計算取9'=23°即對應偏平面上摩爾一庫侖六邊形屈服面,但塑性勢函數仍為圓形,因此與第一次計算一樣,土體還是在、二0°時破壞。兩次計算中均用土體飽和重度18k/m計算初始應力,地下水位在地面以下2.5m處,K0=1.227。假設地下水位以上土體飽和且能承受孔隙吸力。對此進行固結計算,仔細選擇滲透系數和時間步長確保滿足不排水條件,荷載施加由設定豎向位移增量實現。
總體上講兩次計算輸入的參數是一樣的,只不計算中Tc均等于23°,因此,三軸壓縮計算結果應該是一樣的,但由于條形基礎屬平面應變問題,結果會有不同,計算得到的荷載-沉降曲線如圖2所示。圖中給定碼得到的極限荷載比給定?'值的結果高58%。該算例清楚地說明:如果用戶不知道塑性函數或不熟悉軟件中使用的本構模型,很容易輸入?c=23°計算,若模型釆用M;計算方法,相當于?Ps=31.2°,這樣計算出的極限荷載會有較大的誤差。
中圖分類號:K826.16 文獻標識碼:A 文章編號:
一.前言
巖土工程的勘察在整個工程項目建設過程中具有十分重要的作用,從總體而言,巖土工程勘察的最主要目的是根據建設工程的要求,查明、分析、評價建設場地的地質、環境特征和巖土工程條件,并為設計和施工提供準確的地質勘察結果及各項巖土工程參數,巖土參數的合理提供直接關系到基礎設計的經濟性、安全性和可行性。巖土工程勘察的主要內容包含了很多方面,比如工程地質調查和測繪、勘探及采取土試樣、原位測試、室內試驗、現場檢驗和檢測等,每一個環節都必須引起足夠的重視并且要嚴格按照有關規定執行,同時結合所勘測地區的經驗,才能確保勘察結果的精準性。但在實際勘察工作中,總是由于各種原因,在勘察中出現一些錯誤,最終造成巨大的經濟損失或者安全事故。因此,加強巖土工程勘察的問題分析具有十分重要的意義。
二.巖土工程勘察中常見的問題分析
巖土工程在整個建筑工程施工過程中具有十分重要的地位,加強對巖土的勘察更是其中的重中之重。在通常情況下,由于工程整體勘察任務較重,且時間較短,加之進行勘察前缺少詳細周密的計劃,當問題出現時,很多時候施工已經結束,從而為工程建設埋下安全隱患。筆者結合多年的巖土工程勘察經驗,從下面幾個方面分析巖土工程勘察中常見的問題。
1.勘探點深度不足。在一般的巖土工程中,勘探的實際深度,一方面取決于基礎結構的形式,形式不同,則深度也不相同。然而,在實際工程勘探中,不按照規范進行勘探的情況屢見不鮮,特別是在勘察市場競爭較為激烈的地方,這一現象更為明顯。
2.取樣及原位測試不合理。按照有關規范中的規定,取樣及原位測試的件數應不少6組,并且應充分考慮取樣及測試的均勻性和代表性,這樣所得結果的數值才能準確。但在實際操作中,不按規范要求進行取樣及原位測試的現象較多,或是雖然滿足了件數要求,卻未曾考慮土層的均勻性及代表性這兩個關鍵因素,致使取樣及原位測試所得出的實際結果與實際不符。
3.地下水的測量不合理在巖土工程勘察的外業工作中,地下水的測量是一項較為重要的工作,地下水位將會直接影響工程的建設,一旦在勘察工作中忽視這一工作,必將為整個工程的建設埋下隱患,如在被勘察的地層中,既含有承壓含水層,又含有潛水含水層時,若未進行分層量測,則會導致勘察報告中地下水的性質不明確。
4.試驗和資料的整理不夠規范試驗不規范。如對于高烈度地區的粉土未做粘粒含量測試,從而導致將其錯誤的判定為可液化土。相關資料的整理不規范。如在統計分析中,未將異常值提出,致使標準差系數過大,最終造成所得結果出現嚴重偏差。報告書的內容編寫不規范、參數不完整、錯誤較多、重結論輕建議等。
三.巖土工程勘察中常見問題的原因分析
1.勘察市場不規范。《建筑工程勘察質量管理辦法》第五條、第六條對勘察收費和承攬業務有明確規定.但勘察單位沒有嚴格執行國家收費標準,互相壓價,互相競爭,中標的勘察費很低,致使勘察工作粗糙,勘察手段選擇不合理和布孔不規范,巖土工程勘察在深度和廣度上還沒有真正達到規范的要求,所以難以滿足規范和設計要求。
2.權責不明確。《建筑工程勘察質量管理辦法》第十六條對觀測員、試驗員、記錄員、機長等現場作業人員應當接受專業培訓,方可上崗的規定.但目前勘察單位大量雇傭農民工,而這些人員又不懂勘察,又未經過專業培訓和教育,就承擔起開鉆機、取樣、測試、量測地下水位,甚至還做起了野外對土層鑒定與記錄等重要工作。這樣就難免會出現原位測試、地下水位量測等諸多野外作業的不規范,難以保證勘察質量。因此對從業人員的必須經專業培訓和教育,取得合格證后方可上崗操作。
3.缺乏巖土工程專業人才。專業的技術人才是對巖土工程正確分析評價的關鍵。未經專業培訓和教育的人搞勘察,就會導致地基評價力度不足,基礎設計參數偏于保守,造成工程的浪費。因此勘察工程項目的負責人,審核人,審定人,國家也應劃定門檻,讓真正懂行的人員擔當,這樣才能提高勘察隊伍的整體素質,提高工程勘察質量,使我們的工程建設真濺建造在既經濟,又安全的基礎上,產生良好的經濟效益和社會效益。
四.巖土工程勘察中常見問題的改進措施分析
1. 加強勘察市場的監督和管理,盡早推行巖土工程監理體制
第一加強對勘察合同、勘察綱要的審查和管理。防止越級勘察,加強勘察現場工作的監督防止打假孔及不規范的編錄、取樣及試驗等現象發生最后,加強對勘察報告的審核,加強對勘察報告中的工作量、勘探質量、資料數據分析及結論建議逐一進行審查,特別是對基礎選址論證場地穩定性評價及施工建議等內容進行統一審核管理,防止在此過程中只是進行理論的描述而缺乏深入分析的現象發生。由此可見勘察單位自身必須健全和推行全面質量管理同時還必須加強政府和社會監督機構對勘察市場的監督和管理,即盡早推行巖土工程監理體制。以確保勘察市場健康發展。
2. 加強計算機技術在巖土工程中的應用研究
伴隨著我國經濟和科學技術的發展,巖土工程的勘察和管理業逐漸得到了完善,從總體而言,我國的巖土工程勘察和管理逐漸走向標準化和規范化,但是,隨著各種工程建設的施工條件越發的復雜,使得巖土工程問題也逐漸的日趨復雜,簡單而言,在巖土工程勘察過程中,很多傳統的巖土工程勘察方法已經難以完全滿足復雜的巖土勘察需要。而計算機技術的發展和應用則在很大程度上使得巖土工程的勘察走向了現代化。通過充分的利用現代計算機技術,可以使得巖土工程在進行勘察過程中能夠得到更為科學和系統的管理,同時,可以 很大程度的提高勘察工作的效率;同時,將計算機技術也可以很好的運用巖土工程勘察資料的整合處理上,比如,可以充分利用計算機技術制作巖土工程模型,可以進行計算機統計指標的分析,同時,在遇到一些相對而言比較復雜的巖土問題時候,可以充分的利用現代計算機技術,形象的模擬一些很復雜,很抽象的地址地貌的狀況,比如可以模擬巖土問題的產生演變過程,如此,可以更為直觀的對巖土工程作出更為明確的認識,可以更好的找到處理方案,總而言之,在巖土工程勘察過程中 通過現代計算機技術的應用,可以不不僅僅可以讓勘察工作效率提高,也很大程度上讓勘察的成本大為降低。
3.加大對勘察專業人才與勘察設備的投資力度
勘察人員與勘察設備都是影響勘察結果質量的重要因素。勘察公司要加強對勘察專業人員的培訓,提高勘察人員的專業素質與專業技能。除此之外,還可以通過實施注冊土木工程師制度,以提高勘察資質門檻。要加大對勘察設備的投資力度,采購先進的勘察設備,減少因設備老化而出現影響勘察結果質量的現象。
4.規范巖土工程勘察市場行為
要提高巖土工程勘察結果的質量,單靠勘察公司的自覺行為是不夠的,還要通過法制和政府力量來加強對勘察市場的監督、檢查與引導,規范勘察市場行為。即加強對勘察市場中的原始資料、原始數據的監督檢查,有效防止掛靠、造假等不良事件的發生。當然,檢查監督行為不能僅以檢查報告作為依據,還要將檢查拓展到野外源頭勘察中去。
5.強化巖土工程勘察工作的規范性
加強巖土工程勘察工作的規范性,可以從以下幾個方面著手:規范勘察準備工作。在正式開始勘察工作之前,必須做好充分的準備。不僅要通過現場踏勘對勘察對象的詳細資料進行收集,還要根據收集得來的材料編寫巖土工程勘察工作綱要,明確勘察工作的主要矛盾問題、技術問題與設計方案,使勘察工作做到有的放矢。應選擇適當的勘察手段與方法。不同的勘探方法有其不同的優點與缺點,而在勘察工作中要根據不同的地基選擇適當的勘探方法與手段,并嚴格規范。如鉆孔是最為常用的勘探方法,在軟土地質條件下利用靜探孔的手段進行勘探,則可以客觀、正確地反映出地基土的強度及性質。又如,在土質較粗的山前沖積地層中,則不適宜使用靜探孔的方法進行勘察。當然,對一些地質較為復雜的地基,可以綜合使用多種勘探方法進行勘察工作,這樣有利于提高勘察結果的準確性。
五.結束語
在進行建筑工程施工過程中,巖土工程勘察是一切建筑工程開展的基礎,只有打好這個基礎,才能保證整個建筑工程的安全運營。隨著我國經濟的發展,各種風格迥異的公共建筑物和現代超高層建筑物層出不窮,給勘察專業帶來了巨大的挑戰,但只要對勘察中存在的問題給予足夠的重視,并找到相應的處理措施,巖土工程勘察工作就肯定能做好,從而為整個工程建設的施工奠定良好的基礎。
參考文獻:
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[3] 蔣斌斌 土工程勘察中存在的問題及對策 [期刊論文] 《城市建設理論研究(電子版)》 -2012年9期
巖土工程勘察是地基設計的基礎,主要是為建(構)筑物基礎設計,地基處理和施工提供詳細的工程地質資料和技術參數。而巖土參數的合理提供關系到基礎設計安全性、經濟性和可行性。而由于對巖土工程勘察的重視度不夠,在實際的勘察工作中存在著各種各樣的問題,本文僅就野外勘探工作和巖土工程分析評價中的問題進行分析,并提出相應的措施,旨在糾正巖土勘察中的不規范行為,提高巖土工程勘察的質量,為地基處理和施工提供準確、詳細的工程地質資料和技術參數。
1.巖土工程勘察中常見問題
1.1野外勘探工作
巖土工程勘察一般時間短、任務重且突擊性強,若勘探前沒有綜合周密的計劃,等發現問題時野外勘察工作已基本完成,若重新補充勘探工作事必會事倍功半。這集中表現在以下幾方面。
(1)勘探點布設:基礎形式及結構形式不同,勘探深度不同。如:一般5~6層磚混結構住宅,勘探孔深15m基本可滿足要求,而5層框架結構商場由于柱網的柱荷載大,基礎面積大甚至可能采用樁基,則勘探孔深度15m一般不夠。地層工程地質性質不同,勘探深度不同。如:埋藏較淺且工程地質性質好的密實碎石土及基巖地區勘探孔深度較淺,而工程地質性質差的淤泥及松散雜填土地區勘探孔深度較深,這就要求在勘探前對勘探區域地層大致情況有所了解,做到有的放矢。地基復雜程度不同,勘探點密度不同。免費論文。遇復雜地基情況,應按規范要求加密勘探點,不能局限于經濟或時間等因素而堅持原勘探方案不變,否則難以查明場地工程地質情況,埋下工程隱患。這種情況在工勘市場競爭劇烈而盲目壓價的地區較嚴重。
(2)野外地層的劃分:野外地層的正確劃分是室內資料整理的關鍵因素,對較大型的工程,由于施工多采取多鉆機平行作業形式,技術人員較多,各勘探班組往往各行其是,最后資料匯總后難以統一,給室內整理帶來很大困難,為避免這種問題應將所有技術人員首先集中到一起共同勘探一到兩個鉆孔,統一編錄形式,并派專人現場負責勘探區域整體野外分層連線,發現異常及時處理,只有這樣才能更好地保證勘探質量。
(3)原位測試:原位測試應嚴格按規范進行,在施工中常會出現一些所謂“捷徑”:靜力觸探按規定應定深調零以減少零漂,有時圖省事不按要求調零,造成數據采集不準,尤其在氣溫與地溫相差較大冬天、夏天觸探指標相差更大。標準貫入試驗不按規定進行桿長和孔深校正,在縮徑和孔底有殘留時,不能及時發現標貫器沒落至應測試孔底位置,造成標貫數據嚴重失真。重型及超重型動力觸探按規定需連續貫入,并定深旋轉觸探桿(以減小側摩阻),但在施工時由于連續貫入比較緩慢,且起桿困難或局部地段錘擊不進而放棄連續貫入,使得對碎石土評價本來就缺乏相應手段的觸探指標數據不夠詳實,因而造成對碎石類土的評價困難。
1.2巖土工程分析評價
(1)地基均勻性評價
高層建筑地基均勻性評價按《高層建筑巖土工程勘察規程》JGJ72-2004之規定進行,但對一般建筑,GB50021-2001規定要求進行地基均勻性評價,但沒有給出相應的評價方法進行評價,許多單位參考高層建筑地基均勻性評價的方法進行評價,目前,許多專家認為這種評價方法不太合理,需要各地區定制相應的評價方法。
(2)地基承載力特征值的確定
我國幅員遼闊,土質條件各異,用查表法按GBJ7-89規范確定地基土承載力值在大多數地區可能適合或保守,也可能在某些地區會不安全,故GB5007-2002取消了按表格查取承載力的辦法,但大多地區仍在采用,因為很多地區的經驗不足,沒有能夠建立起自己的成熟經驗,基本上仍是各勘察單位各自為政,沿用89規范,更有甚者,故意利用所謂地區經驗,逃避責任,降低承
載力指標,造成工程浪費。
(3)地震效應問題
對丙類建筑可依據地層f值估算場地地層剪切波速,但對重要建筑必須進行波速測試。但有的勘察單位用一句“根據地區經驗”來確定覆蓋層厚度,判定場地類別,這將對工程的抗震造價有很大的影響。另外,地基處理后剪切波速、場地地基土類別及場地類別是否會發生變化呢,這在巖土工程評價中很少給予重視。對飽和粉土或砂土進行液化初判時,地下水位的選取應為設計基準期內年平均最高水位,也可按近期內年最高水位采用,但很多單位則采用勘探時量測的水位,這是不合理的。
(4)基礎方案的選擇
在基礎方案的選擇上,勘察人員應同設計人共同分析研究,從多個可行方案中選取既經濟又合理的方案。現大多勘察單位圖省事,既不與設計協商,也不多考慮工程造價,僅提供單一的基礎方案,設計方也不問原由,拿起就用,可能給工程造價造成很大的影響。另外,基礎方案的選擇應依據場地地層情況,并結合地區經驗兩方面綜合分析,忽視任何一方面均可能造成錯誤。免費論文。
2.巖土工程勘察中常見問題的原因分析
以上對巖土工程勘察中幾個常見問題進行了探討,究其原因,主要與以下幾個因素有關。
2.1勘察市場不規范
《建筑工程勘察質量管理辦法》第五條、第六條對勘察收費和承攬業務有明確規定。但勘察單位沒有嚴格執行國家收費標準,互相壓價,互相競爭,中標的勘察費很低,致使勘察工作粗糙,勘察手段選擇不合理和布孔不規范,巖土工程勘察在深度和廣度上還沒有真正達到規范的要求,所以難以滿足規范和設計要求。
2.2權責不明確
《建筑工程勘察質量管理辦法》第十六條對觀測員、試驗員、記錄員、機長等現場作業人員應當接受專業培訓,方可上崗的規定。但目前勘察單位大量雇傭農民工,而這些人員又不懂勘察,又未經過專業培訓和教育,就承擔起開鉆機、取樣、測試、量測地下水位,甚至還做起了野外對土層鑒定與記錄等重要工作。這樣就難免會出現原位測試、地下水位量測等諸多野外作業的不規范,難以保證勘察質量。因此對從業人員的必須經專業培訓和教育,取得合格證后方可上崗操作。
2.3缺乏巖土工程專業人才
專業的技術人才是對巖土工程正確分析評價的關鍵。未經專業培訓和教育的人在搞勘察,就會導致地基評價力度不足,基礎設計參數偏于保守,造成工程的浪費。因此勘察工程項目的負責人,審核人,審定人,國家也應劃定門檻,讓真正懂行的人員擔當,這樣才能提高勘察隊伍的整體素質,提高工程勘察質量,使我們的工程建設真正建造在既經濟,又安全的基礎上,產生良好的經濟效益和社會效益。
2.4 巖土工程勘察技術落后
隨著經濟和技術的高速發展,傳統的勘察方法和傳統的勘察手段已經很難滿足設計的需要。存在著諸多急需解決的巖土工程勘察技術問題。這些問題主要有以下幾個方面:野外勘測中勘測點的合理布設問題、地質界面劃分問題、巖土參數和地基承載力的確定問題、對勘察專業的野外和室內原始資料的整理、分析、利用問題。存在上述問題的主要原因是巖土工程勘查人員沒有掌握先進的勘察技術,缺乏建筑、結構設計方面的知識,缺乏如何辨別真偽去偽存真,補充印證,歸納總結的能力,無法滿足工程建設的需要。
3、巖土工程勘察改進的幾點措施
3.1加強巖土工程勘察的體制化建設和人員培訓
目前,巖土工程勘察的地位和作用與國家和政府給予巖土工程的定位和期望仍有一定的差距。這固然與人們“重設計輕勘察”的思維定式有關,與我國勘察行業體制尚未健全有關,與勘察市場的惡性競爭有關。在當前的形勢下,如何完善市場準入制度,加強行業自律、約束機制,從根本上杜絕巖土勘察行業中的弊端,真正體現巖土工程師的價值,更好地應對進入WTO后與國際接軌的挑戰。
(1)嚴格執行建設程序、規范市場行為、推行全程化監理
科學的建設程序應當遵循“先勘察、后設計、再施工”的原則。不按原則辦事,必然會受到自然規律的懲罰。一方面必須仰仗政府主管部門按國家的法律、法規,對項目招投標和實施過程中的行為主體進行全面有效的監督管理,另一方面應積極推行工程監理全程化,采用事前、事中、事后控制相結合的方法,最大限度地避免不當行為的發生,保證勘察質量和投資效益最大化。
(2)嚴格市場準入、盡快實施注冊土木工程師制度,加強相關人員培訓
經過近年勘察設計資質換證,對勘察設計單位進行了一定的清理整頓,對規范市場起到了一定的作用。但應該清醒地看到,我國的勘察資質門檻很低,尤其是打破行業壁壘后不同行業間的銜接過渡尚未完成,以高級工程師的數量來衡量技術水平不能如實反映勘察企業的技術實力。建議盡快實施注冊土木工程師制度,通過采用企業資質和個人執業資質雙重控制來規
范勘察市場、促進勘察技術水平的提高。
(3)加強勘察設計單位的質量認證,健全質量管理
ISO9001∶2000質量管理體系確立了以過程模式作為標準的結構。勘察設計企業應通過有效應量管理體系的要求,運用過程方法,采用PDCA循環思進行巖土工程勘察的實施和管理,持續改進。提高勘察設計的能力,增加顧客的滿意程度。為加入WTO后的國際競爭提供支持,為勘察設計企業進入國際市場創造條件。
3.2采用先進的巖土工程勘察技術
在健全上述體制的基礎上,還應該注重使用先進的巖土工程勘察技術,提高巖土工程的勘察水平,具體可以采用以下技術:
(1)在巖土工程勘測中,為了避免勘探點布置的隨意性,可使用克里格法。免費論文。
(2)在巖土工程分析評價中,為提高精確度,可使用多道瞬態面波勘探技術和高密度點法。
(3)巖土工程勘測中,為了準確確定地基承載力特征值,可使用回歸分析
(4)巖土工程勘測資料的整理中,為了保證成果的正確性,應使用計算機進行處理。
中圖分類號:E271 文獻標識碼: A
隨著計算機圖形處理技術的完善,已經完全可以集成以巖土工程建模、巖土工程數字化、巖土工程數據庫管理、巖土工程特性分析、巖土工程地質解釋以及空間分析和預測、地學統計和圖形可視化的一體化系統,繼而發展成為現代化、信息化為一體的巖土工程勘察數字化新體系。本論文就將主要對數字化的巖土工程勘察進行簡單的探討,以期和同行分享。
一、巖土工程勘察方法概述
1. 傳統的巖土工程勘察方法存在的問題
(1)勘察資料過于地質化。
由于部門長期的條塊分割,勘察、設計分散作業,加之巖土工程規范制定和新技術、新方法應用的滯后,以及專業設置過細,巖土工程本身的特殊性等原因,設計與勘察之間脫鉤多,使得勘察提供的巖土工程信息通常以設計人員難以理解的形式出現,而且勘察也較難參與設計的全過程;設計人員也因知識的局限,很難深層次理解巖土工程勘察信息,因而勘察成果在設計中的轉化率較低,造成許多不應有的浪費和損失
(2)數字化地圖與數字化設計系統間不夠貫通。
地形圖是設計系統的底圖或稱基礎數據,由于數字化地圖中的某些環節技術條件不成熟,與CAD設計軟件的接口不匹配,很難順利實現對接,設計系統不得不重新將勘察資料數字化,影響了設計系統CAD的推廣應用。
(3)勘察信息數字化程度低。
勘察部門提供的勘察信息往往以圖紙、表格、文字等形式為主,內容上定性描述較多。這一方面造成設計人員對于勘察信息難于準確理解,另一方面造成對勘察信息處理、利用上的困難。
二、數字化勘察技術概述
數字化巖土工程勘察是指應用當代測繪技術、數據庫技術、計算機技術、網絡通信技術和CAD技術,通過計算機及其軟件,把一個工程項目的所有信息(勘察、設計、進度、計劃、變更等數據)有機地集成起來,建立綜合的計算機輔助信息流程,使勘察設計的技術手段從手工方式向現代化CAD技術轉變,作到數據采集信息化、勘察資料處理數字化、硬件系統網絡化、圖文處理自動化,逐步形成和建立適應多專業、多工種生產的高效益、高柔性、智能化的工程勘察設計體系。該技術體系用系統工程觀點,把勘察、設計的圖紙、圖像、表格、文字等以數字化形式存貯,供各專業設計使用。
三、數字化巖土工程勘察應用實現的關鍵技術探討
3.1 巖土工程數字化建模方法
巖土工程地質建模的方法目前采用的主要有表面模型法,表面模型法(也叫數字表面模型)的歷史較早,它的基本內容就是通過精確的表示出工程地質體的外表面來表示均質地質體的建模方法,也是目前廣泛使用的建模方法。表面模型法的數據來源是通過測點獲得的一系列離散的測點資料,包括測點的幾何特征數據和屬性特征數據,然后利用數據解釋結果重構地質體界面。可以抽象為把一系列同屬性的點按照一定的規則連接起來,構成網狀曲面片,進而確定整個地質體的空間屬性,有很多方法用來表示表面,常用的方法主要有數學模型法和圖示模型法,本論文主要討論圖示模型法。常用的圖示模型法有邊界表示法、規則格網法、等值線法、不規則格網法等,其中不規則格網法是本系統選用的模型表示法,將做詳細分析討論。
不規則格網法(TIN)是將區域內有限個點將區域劃分為相連的三角面網絡。區域中任意點落在三角面的頂點、邊上或三角形內,如果任意點不在頂點上,則該點的數字屬性值通常通過線性插值的方法得到(在邊上用邊的兩個頂點的高程,在三角形內則用三個頂點的高程),所以TIN是一個三維空間的分段線性模型,在整個區域內連續但不可微。有許多種表達TIN拓撲結構的存儲方式,這里采用一個簡單的記錄方式是:對于每一個三角形、邊和節點都對應一個記錄,三角形的記錄包括三個指向它三個邊的記錄的指針,邊的記錄有四個指針字段,包括兩個指向相鄰三角形記錄的指針和它的兩個頂點的記錄的指針;也可以直接對每個三角形記錄其頂點和相鄰三角形。每個節點包括三個坐標值的字段,分別存儲X,Y,Z坐標。這種拓撲網絡結構的特點是:對于給定一個三角形,查詢其三個頂點屬性和相鄰三角形所用的時間是定長的。它在沿直線計算地形剖面線時具有較高的效率,當然可以在此結構的基礎上增加其它變化,以提高某些特殊運算的效率。
3.2 數字化巖土勘察工程數據庫系統
基于GIS的巖土工程勘察涉及到的原始數據主要為地理信息方面的空間數據和非空間數據,數據來源包括:
(1)基礎地理數據這些數據主要包括:
①自然區劃圖。
該圖反映被研究區域的地理區劃、河流、道路、居民區、山川、公共設施等等自然地理信息。
②地形、地貌圖。
該圖反映被研究區域的自然地貌情況。
(2)巖土工程勘察數據這些數據主要包括:
所研究區域的工程地質勘探資料。
經過篩選、處理的各勘探點包括地理、環境、土的物理力學指標在內的所有信息。
各類建筑場地的地層信息,比如液化等級、液化指數、特征周期、年代、沉積相等。
結合上述分析,數字化巖土勘察工程數據庫系統可以按以下幾個步驟實施構建:
①巖土工程勘察數據庫的概念模型設計。
巖土工程勘察數據庫管理作為巖土工程勘察數字化系統的一項基礎工作是一個數據密集、處理復雜的數據庫應用問題,為了能獲得反映信息世界的概念性數據模型,將與實體和聯系相關的功能與行為剝離出來,僅從現實世界中實體的數據側面來建立模型即研究數據對象與屬性及其關系,并在此基礎上建立相對應的數據庫表結構。
②數據庫建立實現。
巖土工程一體化系統的數據有三類:用戶輸入的原始數據、系統生成的中間數據及最終數據。原始數據由測點數據組成,而測點數據又由測點幾何屬性數據(位置)和測點信息屬性數據;中間數據包括根據原始數據系統自動生成的地層層面等值線模型、三維表面模型、剖面模型等,根據這些模型可以生成用戶需要的各種圖件,還可以進行各種信息查詢操作;最終數據種類繁多,主要是根據用戶需要由中間數據生成,包括圖形資料和文檔資料(如地質勘察報告等)。
結束語
作為一門應用型學科,巖土工程最終是為工程建設服務的。工程建設中遇到的各種巖土問題都應該成為巖土工程重點研究的課題。土木工程建設與巖土工程有著密不可分的聯系,在中國這種聯系表現的更加突出。要提高我國的巖土工程勘察技術,實現數字化是必經之路,也是勘察技術發展的必然趨勢。它極大的改變了傳統的勘察技術,綜合運用各學科的知識,無論在操作方法還是實現效果上都有較大的優越性。但是在當前,這一技術依然處于發展的初級階段,未來之路依然很長,其中有很多關鍵性的問題沒有得到很好的解決,在人才方面也較為匱乏。因此,我國要大力培養巖土工程勘察設計方面的專業人才,加大該技術研究的投入力度,從真正意義上實現巖土工程勘察技術的數字化。
參考文獻:
[1] 岳海東,王梅雨,謝雨繁.巖土工程勘察技術方法措施分析探討[J].中國房地產業,2011(3).
1. 引言
巖土工程勘察是工程設計的先決條件。一般巖土工程信息,包括地形地貌、地層界面、斷層、地下水位、風化層厚度以及各種物探、化探資料,這些資料只是一些離散的數據,巖土工程技術人員較難直接利用它們再去分析場地中工程地質參數的分布規律,更何況傳統的巖土工程資料分析和解釋一般都局限于二維、靜態的表達,這種表達描述空間構造起伏變化的直觀性差,往往不能充分揭示它們空間變化的規律,難以使人們直接、完整、準確地理解,也就越來越不能滿足工程的空間分析要求。 隨著計算機圖形處理技術的完善,已經完全可以集成以巖土工程建模、巖土工程數字化、巖土工程數據庫管理、巖土工程特性分析、巖土工程地質解釋以及空間分析和預測、地學統計和圖形可視化的一體化系統,繼而發展成為現代化、信息化為一體的巖土工程勘察數字化新體系。本論文就將主要對數字化的巖土工程勘察進行簡單的探討,以期和同行分享。
2. 巖土工程勘察方法概述
2.1 傳統的巖土工程勘察方法存在的問題。
(1)勘察資料過于地質化。 由于部門長期的條塊分割,勘察、設計分散作業,加之巖土工程規范制定和新技術、新方法應用的滯后,以及專業設置過細,巖土工程本身的特殊性等原因,設計與勘察之間脫鉤多,使得勘察提供的巖土工程信息通常以設計人員難以理解的形式出現,而且勘察也較難參與設計的全過程;設計人員也因知識的局限,很難深層次理解巖土工程勘察信息,因而勘察成果在設計中的轉化率較低,造成許多不應有的浪費和損失。
(2)數字化地圖與數字化設計系統間不夠貫通。 地形圖是設計系統的底圖或稱基礎數據,由于數字化地圖中的某些環節技術條件不成熟,與CAD設計軟件的接口不匹配,很難順利實現對接,設計系統不得不重新將勘察資料數字化,影響了設計系統CAD的推廣應用。
(3)勘察信息數字化程度低。 勘察部門提供的勘察信息往往以圖紙、表格、文字等形式為主,內容上定性描述較多。這一方面造成設計人員對于勘察信息難于準確理解,另一方面造成對勘察信息處理、利用上的困難。
2.2 數字化勘察技術概述。數字化巖土工程勘察是指應用當代測繪技術、數據庫技術、計算機技術、網絡通信技術和CAD技術,通過計算機及其軟件,把一個工程項目的所有信息(勘察、設計、進度、計劃、變更等數據)有機地集成起來,建立綜合的計算機輔助信息流程,使勘察設計的技術手段從手工方式向現代化CAD技術轉變,作到數據采集信息化、勘察資料處理數字化、硬件系統網絡化、圖文處理自動化,逐步形成和建立適應多專業、多工種生產的高效益、高柔性、智能化的工程勘察設計體系。該技術體系用系統工程觀點,把勘察、設計的圖紙、圖像、表格、文字等以數字化形式存貯,供各專業設計使用。
3. 數字化巖土工程勘察應用實現的關鍵技術探討
3.1 巖土工程數字化建模方法。
(1)巖土工程地質建模的方法目前采用的主要有表面模型法,表面模型法(也叫數字表面模型)的歷史較早,它的基本內容就是通過精確的表示出工程地質體的外表面來表示均質地質體的建模方法,也是目前廣泛使用的建模方法。表面模型法的數據來源是通過測點獲得的一系列離散的測點資料,包括測點的幾何特征數據和屬性特征數據,然后利用數據解釋結果重構地質體界面。可以抽象為把一系列同屬性的點按照一定的規則連接起來,構成網狀曲面片,進而確定整個地質體的空間屬性,有很多方法用來表示表面,常用的方法主要有數學模型法和圖示模型法,本論文主要討論圖示模型法。常用的圖示模型法有邊界表示法、規則格網法、等值線法、不規則格網法等,其中不規則格網法是本系統選用的模型表示法,將做詳細分析討論。
(2)不規則格網法(TIN)是將區域內有限個點將區域劃分為相連的三角面網絡。區域中任意點落在三角面的頂點、邊上或三角形內,如果任意點不在頂點上,則該點的數字屬性值通常通過線性插值的方法得到(在邊上用邊的兩個頂點的高程,在三角形內則用三個頂點的高程),所以TIN是一個三維空間的分段線性模型,在整個區域內連續但不可微。有許多種表達TIN拓撲結構的存儲方式,這里采用一個簡單的記錄方式是:對于每一個三角形、邊和節點都對應一個記錄,三角形的記錄包括三個指向它三個邊的記錄的指針,邊的記錄有四個指針字段,包括兩個指向相鄰三角形記錄的指針和它的兩個頂點的記錄的指針;也可以直接對每個三角形記錄其頂點和相鄰三角形。每個節點包括三個坐標值的字段,分別存儲X,Y,Z坐標。這種拓撲網絡結構的特點是:對于給定一個三角形,查詢其三個頂點屬性和相鄰三角形所用的時間是定長的。它在沿直線計算地形剖面線時具有較高的效率,當然可以在此結構的基礎上增加其它變化,以提高某些特殊運算的效率。
3.2 數字化巖土勘察工程數據庫系統。基于GIS的巖土工程勘察涉及到的原始數據主要為地理信息方面的空間數據和非空間數據,數據來源包括:
3.2.1 基礎地理數據這些數據主要包括:
(1)自然區劃圖。 該圖反映被研究區域的地理區劃、河流、道路、居民區、山川、公共設施等等自然地理信息。
(2)地形、地貌圖。 該圖反映被研究區域的自然地貌情況。
3.2.2 巖土工程勘察數據這些數據主要包括: 所研究區域的工程地質勘探資料。 經過篩選、處理的各勘探點包括地理、環境、土的物理力學指標在內的所有信息。 各類建筑場地的地層信息,比如液化等級、液化指數、特征周期、年代、沉積相等。 結合上述分析,數字化巖土勘察工程數據庫系統可以按以下幾個步驟實施構建:
(1)巖土工程勘察數據庫的概念模型設計。 巖土工程勘察數據庫管理作為巖土工程勘察數字化系統的一項基礎工作是一個數據密集、處理復雜的數據庫應用問題,為了能獲得反映信息世界的概念性數據模型,將與實體和聯系相關的功能與行為剝離出來,僅從現實世界中實體的數據側面來建立模型即研究數據對象與屬性及其關系,并在此基礎上建立相對應的數據庫表結構。
殷建華教授的人生經歷了曲折、艱苦和成功的喜悅。殷建華教授出身于湖北省崇陽縣白霓鎮。白霓鎮是鄂南因橋而興的湖北古鎮,歷史悠久,源遠流長,明嘉靖四十年(1561年)邑商熊白霓為方便百姓,捐資建橋于高堤河上,為銘善舉,故以“白霓”命名,至今已有四百多年歷史。白霓文化深厚,景觀璀璨,是中國民間藝術――提琴戲之鄉,廣泛流傳民間敘事詩《鐘九鬧漕》的產生之地。1977年在該鎮大市出土的商代銅鼓,距今已有3000多年歷史,成為崇陽古代文明象征。1979年,治內出土的獸面紋提梁卣是青銅藝術瑰寶,鎮西南金城山上有宋太史黃庭堅讀書的遺跡――金城墨沼,為“崇陽古八景”之一。建于后唐和宋代的崇陽歷史上著名的水利工程石枧堰,遠陂堰,至今已越千年;三國時期,東吳大將陸遜曾屯兵金城山;清朝晚期,將士與清軍血戰歇馬山。建于明清時代的石板街,全長317米,青石路、朱大門、馬頭墻、斗拱楣,雕欄畫柱,檐牙高啄,古樸黃雅,巷道曲折,斬紉巳,是中華傳統民居之寶貴遺產。
殷建華教授小時候,在石板街上古色古香的居屋長大。他在鎮上就讀于白霓小學,1968年底隨母親李鳳儀和哥哥殷建國從白霓鎮下放到堰下鄉第一生產隊務農,便在這里上金城中學,之后去白霓高中上學,1975年高中畢業后回到堰下鄉第一生產隊。他在農村種過田,在大市渡槽工地當農民工,之后到青山第三級水電站工地指揮部當文宣員,直到1977年冬季參加“”后的第一次高考,考上重慶建筑工程學院(現并入重慶大學)。
刻苦學習
批判性思維 創新性實踐
殷建華在重慶建筑工程學院水港系讀航道與港口工程專業,以優秀的成績于1981年底畢業,同年考上中國科學院武漢巖土力學研究所碩士研究生。從師于中國著名的巖土力學袁建新先生、袁先生1948考入土木系――1952年獲學士學位。1956年入美國路易維爾大學土木系,1957年獲碩士學位并受聘于美國波音飛機公司任副工程師。1958年底,袁建新先生通過印度駐華盛頓大使館與中國國務院取得了聯系,他沖破了重重阻撓,終于經香港于1959年元月抵達祖國。
殷建華在導師袁建新教授的指導下,順利完成了他的碩士論文《土的非線性剪脹應力-應變模型》。他指出了當時非常流行的用于土石壩和地基有限元分析的鄧肯-張非線性應力-應變本構模型中的缺點:此模型不能描述土的剪脹性和剪縮性。由此,殷建華提出了新的土的非線性剪脹應力-應變模型,作了試驗驗證,并將新的模型用于土石壩和巖土工程限元分析計算分析。
碩士畢業后,殷建華留在武漢巖土力學所工作,任助理研究員。作為“”后培養的第一批碩士生和年青研究人員,他參加了“”后的第一次全國土的剪切強度與本構關系會議。會議在湖北省武當山附近的老河口市召開。在會上,殷建華組織青年論臺,積極發言,受到老一輩的歡迎與肯定。
1986年9月,殷建華通過考試與挑選,得到中國科學院的獎學金,被公派到加拿大曼尼托巴大學土木系攻讀博士學位。在曼尼托巴大學他所有學的總共6門課,取得3個A+和3個A的優秀成績,是班上第一名。由此,他得到大曼尼托巴大學外國學生獎學金。他的博士學位研究是在著名的James Graham 教授指導下完成的。James Graham 教授曾任加拿大巖土工程學會主席和加拿大巖土工程刊物的主編。殷建華博士論文題目是《土的時間有關的應力應變本構模型》。對于土的時間有關的應力應變特性的建模研究是一個活躍的有著長期歷史的研究領域。早期的研究得追溯到十八世紀的Maxwell的流變模型和Kelvin的流變模型,許多中國學者在這個領域上也作出了巨大的貢獻。但先前的工作或模型都有一些局限性。殷建華基于前人的工作、科學原理和對土的蠕變行為的基本理解,建立了一個新的一維彈粘塑性本構模型,即非線性流變模型,是對線性的Maxwell的流變模型重大發展。該模型描述了土在一維任意荷載條件下與時間有關的非線性應力應變關系。模型被試驗數據驗證并用于固結分析中。殷建華教授歸納和闡述了一個重要的土的蠕變特性,即土單元的蠕變率僅與應力-應變狀態有關,而與加載路徑(或加載歷史)無關。該模型在提出之后又進一步得到發展,得到了更廣泛的應用。他只用了3年7個月的時間便完成了博士學位課程與研究,取得博士學位。當時在土木系,他是最短時間內取得博士學位的研究生。
博士畢業后,殷建華博士在加拿大東海岸一顧問設計公司工作兩年多,后在一研究中心工作兩年,于1994年來到香港一顧問設計公司工作,1995年9月加入香港理工大學,從助理教授,副教授,到2002年成為正教授。
殷建華教授現成為香港屈指可數的專業人士、工程師。他的人生之路真實地寫滿了努力與奮斗!
人們都說,三分天注定,七分靠打拚。殷建華教授的人生恰如其分地演繹了這句話的含義,從而給我們一個有力地啟發――做事情也好,做學問也罷,最重要的是靠自己的努力,堅持選擇,并拿出堅持不懈的努力和奮斗的勇氣!
而這,對于當下那些在生活面前彷徨無助,甚至開始困惑于自己專業選擇的年輕學子們,尤其有值得思索的意義。
努力成材學貫中西
2004年7月19日。這一天,殷建華教授應邀回到他曾經讀碩士和工作過的中科院武漢巖土力學所,為該所科研人員和研究生作了一場題目為“巖土工程發展過程研究方法、經驗總結和個人體會”的學術報告。報告中,殷建華教授從土力學的發展過程、個人的求學經歷、生活家庭的變化情況等幾個方面向該所在座的師生們作了生動具體的介紹,并號召學生們抓住現在的好機會,努力學習,為國爭光。
作為香港理工大學教授,知名的巖土工程師,殷建華教授經常應邀前往各高校作學術演講或者學術報告,往往能夠在高校引起強烈的反響,達到增進友誼、擴大共識、合作交流與共同發展的學術交流目的。但是,在中科院巖土所的這一場學術報告,帶給學生們的意義卻全然不同。
在中科院武漢巖土力學所學子們的心中,除了在學術的交流中增長見識外,他們的心中更受到一種精神的激勵,情不自禁地升起對上進的強烈渴望,因為為他們作學術報告的那一位教授,曾經就是他們的校友――1984年的碩士研究生。殷建華教授于2002年被聘為武漢巖土所巖土力學重點實驗室兼職研究員。在殷建華教授的心中,對中科院武漢巖土力學所是充滿了感情,所以這樣一場學術報告,他將自己的求學經歷和學術結合在一起,濃縮了自己這一段學術生涯的風雨歷程。那就是,從求學起,殷建華教授就一直用“努力”詮釋著自己的人生價值,正如同他自己所說:“人的一生,全靠自身努力,唯有努力不懈,才能成功。”
縱觀殷建華教授的求學經歷,從學士到碩士再到博士,字面上一切一帆風順,但是在實際生活中,卻是要付出許多努力和汗水。
殷建華教授在大學時選擇的專業,就是巖土工程。而巖土工程是一門很博大、很深奧的學問,以大學有限的知識面,去探索里面的奧秘,顯然是很艱難的。因為一個系統的科學,就好像源頭活水,支流旁支駁雜,衍生出很多很細的專業,讓人難以一一追根尋源。殷建華教授坦白說:“在進大學之前,對于這個專業,其實我不大懂。”
但是進了這個專業,真正了解了這個專業博大的系統之后,殷建華教授也依然是坦然面對,在研究生專業的選擇上,依然是選擇巖土工程,只不過,這個時候經過大學的系統學習,對這個專業有了一個一般的了解,殷建華教授因此朝著專業細化地方向發展。對此,殷建華教授作了一個形象的比喻:“就好像建房子,不是一家兩家公司,也不是一個兩個專業就可以做出來的。建房子,除了地基和結構,還涉及到建筑學、機械工程、通風等一系列的學問。”
有人說,學習是一顆辛苦、無味的種子,埋藏在你人生路上,你只有用汗水澆灌,才能結出美味可口的果實。的確,在一般人心中,巖土工程這樣的專業,每天要與數據打交道,時間長了會覺得索然無味,失去學習的興趣。殷建華教授在選擇武漢的中國科學院研究所之后,也是有過一陣子的迷惑,因為專業的細分遠遠不是大學時候所學可以比擬的。但是殷建華教授很快愛上了自己的專業,在他看來,這個專業是用來解決實際問題的,并不是很抽象,因此在長時間的學習中,他并沒有覺得枯燥。或許是抱著這樣的學習心態,加上自身刻苦的努力,殷建華教授取得了自己的進步,取得了讓別人看得見的進步。因此在拿到碩士學位之后,得到中科院的選派和獎學金前往加拿大攻讀博士學位。
努力付出往往和收獲成正比。在加拿大留學的日子,殷建華教授不負眾望,拿到了加拿大 Manitoba 大學優秀外國學生獎學金,所有功課都是班上第一名。之后,殷建華教授順利地拿到了博士學位,成為一名學貫中西的專家學者。而對于許許多多正在求學的學子們來說,殷建華教授的這一段求學經歷,卻如同一盞明燈,驅散了那些學生心中的迷惘,激勵著學生們努力、努力、再努力。
傳道授業不懈求索
古人曰:師者,所以傳道授業解惑也;現在我們說:教師是人類靈魂的工程師。從古到今,教師這個職業都是高尚的,受人尊重的。作為一名學貫中西的專家學者,殷建華教授最終將自己的角色定位在教師這個位置上,值得人尊敬。
選擇在香港理工大學任教,殷建華教授并不自恃學問高就傲物,而是從低做起,踏踏實實,一步一個腳印,對自己負責,也對自己的學生負責,從助理教授很快升到了副教授,隨后又在2002年升為正教授。
職稱的飛快提升,是香港理工大學作為一所名牌大學,對殷建華教授最大的肯定;而殷建華教授在教書育人的同時,也真正實現了自己的人生價值,將自己的專業作出了最大的貢獻。
當初,獲得博士學位后,殷建華教授并沒有急于回到國家,而是在加拿大東部城市的一個顧問設計諮詢公司和一研究中心分別工作過兩年。而移居香港后,也在一個顧問設計諮詢公司工作接近一年。可以說,這幾年的工作經歷,使得殷建華教授所學的理論知識,在實踐中得到了很好地印證,也很好地鍛煉了自己的能力,更增強自己解決實際問題的能力。而這些,更為他成為一名優秀的教授打下了良好的理論與實際相結合的基礎。
據了解,殷建華教授所指導的兩大學生畢業論文連續兩年 (1999-2000年, 2000-2001年)被香港工程師學會評為第一名,并得到獎金和證書。殷建華教授介紹說:“我們對教學很重視,也重視跟學生溝通。我們學校教學有一整套系統,很完善,也很出色,所以本科生從我們這里畢業都很有收獲,在社會上也很有改變。”
優秀的教師,培養出優秀的學生,但本質上,殷建華教授也是一名優秀的學者。他擔任高校聯工程師聯合會主席,將香港高校的許多工程界的朋友,匯聚在一起,在專業的碰撞間,實現聯會對香港、對國家更大的貢獻。
可以說,殷建華教授是國際巖土力學界十分活躍的青年專家學者,目前不僅擔任國際巖土力學計算方法與進展學會副主席、國際巖土力學與工程學會會員、中國力學學會巖土力學專業委員會委員、中國巖石力學與工程學會及地面巖石力學與工程專業委員會委員、中國地質學會及工程地質專業委員會委員、香港力學學會委員等職務,同時還擔任《加拿大巖土工程》學報副主編、國際《巖土力學與巖土工程》學報主編之一,美國《國際巖土力學》學報編委、國際《海洋地球資源與巖土工程》學報編委、《防災減災工程學報》編委、《巖土力學與工程學報》編委、《巖土工程界》編委、《結構工程進展》國際雜志編委。
積極參與國內、國際學術的同時,殷建華教授也有自己的學術研究,在科研上取得豐富的成果:首創性地給出等效時間定義和土的一維、三維粘塑性模型,并應用于土體完全耦合的固結分析;首創性地將Timoshenko Beam Model用于土工布加筋土地基模擬;提出有排水板和用非線性土的本構方程(維彈粘塑性模型)完全耦合的固結分析的有效的有限元方法;首創性地將填海造地工程和土的固結理論及分析與互聯網結合。
其中,殷建華教授取得4項專利,出版了2本專著和編輯了3本書籍,發表了300多篇學術論文, 其中102篇學術論文在國際科學引文索引數據庫中的科學期刊(Journals in Science Citation Index )上發表。
1996年首次開設巖土工程本科班時,課程群只有7名核心教師(4名副教授,3名講師,1名博士)。1996年的師資力量明顯滿足不了培養學生工程能力和創新意識的需要。充分分析研究國內外知名大學在巖土工程領域開展教學和科學研究的過程,借鑒其成功的經驗,我們深刻認識到,建設一支相對穩定、職稱、年齡、知識、學緣結構合理、愛崗敬業的高素質的師資隊伍是提高教學質量的基礎和保證。為了建設高素質的教師隊伍,采取的具體措施為:一是密切聯系“211”和“985”高校,引進年輕博士,優化教師隊伍結構。二是通過產學研相結合、加強教師出國進修,提高年輕教師的理論水平和工程實踐能力,激發青年教師的責任感和使命感,穩定中青年骨干教師。三是發揮老教師的“傳、幫、帶”作用,瞄準博(碩)士生導師、教學名師、學科帶頭人、骨干教師、人才工程等標準,有的放矢,給每位中青年教師確立中長期目標,不斷提高核心教師的學術、教學水平,提升師資整體實力。18年來,我們通過上述3項措施進行師資隊伍建設。目前,師資隊伍中教授和博士比例分別達到57.89%和63.16%。其中,湖南省普通高校青年骨干教師4人,湖南省121人才工程人選4人,湖南省普通高校學科帶頭人后備人選1人,國家自然科學基金評審專家10人,中國博士后科學基金評審專家1人。
可以看出,目前師資隊伍在年齡、學位、職稱構成上比較合理,核心教師教學水平和學術水平提高很快,普遍具備團結協作、艱苦奮斗、朝氣向上的優良精神,具有凝聚力,更具活力和創新精神。巖土工程課群核心教師形成了一支以中青年博士和教授為主體、老中青搭配合理、學歷層次高、職稱結構合理的一線教學隊伍,在知識、能力、年齡、職稱上有較強的互補性,有利于資源共享和業務能力的共同提高,也能通過老中青相結合促進教學工作的“傳、幫、帶”作用。在青年教師的培養過程中,我們采取如下措施提高教學質量:第一,堅持崗前培訓制度、持證上崗制度、助課制度、試講制度,對青年教師實行導師制,由資歷較深的教學經驗豐富的教師對青年教師予以具體的幫助和指導,并把它納入導師和青年教師的業務考核之中。第二,積極組織青年教師參加各項教學比賽活動,如組隊參加省多媒體課件制作大賽和學校青年教師教學比賽等,對培養青年教師起到了很好的作用。第三,創造條件、積極鼓勵年輕教師申報國家自然科學基金。
2.調整教學大綱
1996年,我們開設1個巖土工程教學班,將原來單一的“土力學”、“工程地質”、“基礎工程”發展為“工程地質”、“巖土工程勘察”、“土力學”、“基礎工程”、“地基處理”與“隧道工程”課程群,滿通和水利等工程建設的需要。調整教學大綱時,我們堅持“厚基礎、寬口徑、重實踐”原則,首先對學生講清基本概念、基本理論;其次增加了實踐學時;最后面向巖土工程班級時整合了教學內容。剛開設“巖土工程勘察”、“地基處理”與“隧道工程”課程時,6門課程之間不同程度地存在部分內容重復、課程之間的聯系不緊密等現象,系統性不強,難以激發學生的專業興趣,制約了學生的學習積極性和主動性。特別是,當時市場上還沒有《巖土工程勘察》和《地基處理》教材,教學內容的取舍成為關鍵。以課程群的方式融合起來,整合了教學內容,使學生加深了對專業的認識,緩和了教學內容增多與學時減少之間的矛盾,縮短大學教學和工程建設之間的距離。例如,對巖土工程班級,將“工程地質”中公路工程地質勘測、“土力學”中土工試驗與原位測試結果的分析與利用調整到“巖土工程勘察”課程,將“基礎工程”中地基處理、特殊性地基上的基礎工程調整到“地基處理”課程。將該課程教學與課程設計、生產實習、畢業實習和畢業設計與注冊土木工程師(巖土)考試內容緊密結合,實現了大學教學與社會需求相結合,實現了大學生與工程師或研究人員的對接。
3.合作或獨立編寫教材和著作
結合巖土工程課程群教學內容的相互聯系、大學課程學時要求、在工程中的應用和發展情況,調整課堂教學內容,編寫教材和著作,將取得的成果寫進教材和著作,將親歷的典型工程引入到多媒體課件中,通過教材和課件將教學內容改革成果固化。具體措施如下:(1)結合教學和科研積累,獨立編寫教材和著作;(2)與“211”和“985”等兄弟院校和科研院所合作編寫教材;(3)吸收合作院校編寫的知名教材進入課堂。獨立編寫的8本教材和著作包括《巖土工程勘察》、《基礎工程》、《灌注樁檢測與處理》、《全國一級建造師執業資格考試(公路工程管理與實務)考前輔導資料》、《公路工程地基處理手冊》、《高速公路路基沉降預測及施工控制》、《現代土木工程》。
在新編教材中,適度引入案例和專業詞匯英漢對譯,提高學生綜合素質和工程能力,提高了每堂課的凝聚力和出勤率。與兄弟院校和科研院所合作編寫的6本教材和著作包括與湖南科技大學合作編寫的《地基處理》和《隧道工程》教材(2008年,機械工業出版社)、與湖南大學、重慶大學、太原理工大學、大連大學合作編寫的《地基處理》教材(2010年,武漢理工大學出版社),與廣東省長大公路工程有限公司合作編寫的《新理念下山區高速公路建設實踐》和《新理念下山區高速公路建設管理》(2010年,人民交通出版社),與清華大學合作編寫的《公路土釘支護技術指南》(2006年,人民交通出版社),參編錢七虎院士編寫的《巖土工程師手冊》(2012年,人民交通出版社)。
4.開發與更新主干課程電子資源
巖土工程課程群的6門課程中,“工程地質”、“土力學”、“基礎工程”是面向全校土木工程專業、水利工程專業開設的巖土工程類公認的3大支柱課程,每年受益學生超過1250人。全部課程實現了多媒體教學方式外,我們依托省、校精品課程平臺重點開發這3門課的電子資源,為學生構建網上學習環境。
5.改革專業課程考核模式
傳統的開卷或者閉卷筆試存在的弊端是難以杜絕舞弊現象,學生心存僥幸,不利于教學質量和學生專業技能的提高,不利于建設優良學風。況且,教學過程中,大學老師和學生的交流機會很少,學生難以感受到老師的指點和關愛。為此,我們探索了考試改革,期待通過師生互動交流、學生聯動(動手、動腦、動嘴),確保教學效果,培養學生綜合素質。
(1)“地基處理”課程采用“題庫抽題答辯+開卷筆試”考核新模式。隨著新校區投入使用后,新、老校區的空間距離導致老師和學生的交流機會很少。為了改善這種狀況,我們進行了探索,采用“上午抽題應答(占總成績的40%)、下午開卷筆試(占總成績的60%)”。抽題應答的具體做法是:考試之前幾周,老師將涵蓋課程的近100個最重要的問題列出來,讓學生找答案,考試時,讓全體同學在教室里按學號隨機從這近100個問題中按序號抽取1~2個問題作為自己的考試題目,然后走上講臺回答,接受同學們的質疑、評判和老師點評。這種抽簽答辯與開卷筆試相結合的考核模式,注重學習過程,充分調動同學們的積極性、主動性和相互監督作用,促進了老師對學生的言傳身教,效果很好,在學生中具有良好的口碑。很多學生與老師親近,積極參加教師的科研課題研究。
(2)“工程地質”課程采用“節假日自主見習+開卷筆試”考核新模式。工程地質知識抽象、枯燥,難記難學,影響學生的學習熱情,教學效果難以保證。瞄準該課程實踐性強的特點,注重改革教學方法和手段的同時,通過對考核內容、方式和手段的改革實踐,結合效果分析,采用“節假日自主見習+開卷筆試”考試形式,促進優良學風建設,有效提高了學生的綜合素質,增進相互了解和交流,激發學生的求知欲和創新愿望。具體做法是:指導學生在節假日和周末去一些風景名勝或者自己的家鄉觀察分析地層、地質構造、邊坡等現象,不明之處帶入課堂,結合平時小測試和課后分組討論,做到學以致用,計入總成績的40%。
6.改革實驗和實踐教學模式
實驗和實踐教學是工科人才培養方案中非常重要的環節,是實現學生綜合能力和綜合素質培養目標的關鍵教學過程,也是實施素質教育和創新教育最有效的方法和途徑。但是,1999年大學擴招以來,學生數量大幅度增長,實驗和實踐教學質量出現滑坡,原有教學模式顯示出很多弊端,也給學風和教風帶來了不良影響。這些弊端主要體現在,實驗和實踐教學流于形式,教師監管缺位,學生逃避、應付現象時有發生。我們開展了系列的實踐教學改革,改革的指導思想是:以點帶面,通過教師和學生的親情式合作和示范,引導并約束全體學生全程參與實驗和實踐。
通過改革,在課堂授課學時減少的情況下,實踐課學時得到了加強,如“土力學”課程實驗由8學時增加到16學時。實驗主要依托我校巖土與隧道工程實驗中心來完成。該中心是土木工程專業實驗教學中心國家級實驗教學示范中心的一部分,有完備的室內實驗設施,建立了融實驗技能與工程綜合訓練于一體的實驗教學體系,在強調實驗基礎性的同時更注重實驗的應用性,在加強學生科學素質、創新精神、動手能力培養的同時更注重綜合的工程訓練。工程地質實習和巖土認識實習主要依托岳麓山、湘江兩岸、湖南省地質博物館和長沙市軌道公司等實習基地以及產學研基地開展。
認識實習、生產實習和畢業實習重點采取了師傅帶徒制即導師制,具體措施為:(1)在進入專業基礎課期間,核心教師與三年級學生舉辦師生聯誼會,促進相互了解,為學生請教老師、老師關愛學生提供對接平臺。(2)凡是和教學內容有聯系的工程類科研項目或技術服務項目均吸收學生參加,由導師(項目負責人)具體指導。尤其是技術服務項目中的測試、測量、分析計算等內容讓學生參與完成。(3)利用學校內的工程設計和勘測勘察單位的便利條件以及長期辦學所形成的良好的社會基礎,與工程單位建立穩定的聯系機制,在較大工程項目中的一些施工環節,導師隨時結合教學內容強化學生的實踐性教學環節。這樣,每名同學都會經歷參觀性實習、生產實習和畢業實習等一系列環節的工程鍛煉,都會參與到具體的工程實踐,獨立運用所學知識解決某一工程中的某些具體問題,提高實踐工作能力。每名本科生的畢業論文都結合具體的工程項目,一人一題,獨立完成。由于具有較強的實踐能力,畢業生不僅就業有保障,而且受到用人單位普遍好評。
7.加強產學研合作與交流
巖土工程最大特征就是實踐性強。加強產學研合作與交流,既提高教師科研和學術水平,又為學生搭建了工程實踐平臺。只有提高教師的科研和學術水平,才有可能把握課程群發展方向、引領學科的發展,不斷改進和優化教學內容、使專業培養更貼近實踐需求,更好地服務國民經濟的發展。工程實踐有平臺,學生的工程實踐活動才能得到落實。具體措施包括加強與企業合作積極申請科研項目,加強學術交流和技術培訓、與兄弟院校合報課題。以國家自然科學基金申報為例,2006~2013年,我系(教研室)教師每年都有批準立項,其中2009年3項,2012年6項,2013年3項,取得較好的成績。
8.傾心指導大學生科學研究
教師科研引導學生研究性學習和創新實驗。近幾年來,教師指導學生承擔9項國家級、省級或校級大學生研究性學習與創新性實驗計劃項目,培養了學生的科研精神和創新意識。由于注重學生創新能力的培養,近年來,指導學生公開發表科研論文7篇,申請專利2項,兩項成果獲得2011年全國土木工程專業本科生優秀創新實踐成果二等獎。
二、實施效果
1.大學生工程能力和創新意識明顯提高,產生了良好的示范效應
通過18年的巖土工程課程群研究與建設積累,先后產生的成果集中體現于學生的培養質量和特色。以巖土2008級(2012屆)為例,該屆共有56名學生,1人獲得學校第八屆“十佳大學生”(土木與建筑學院僅1人),并被錄取為北京交通大學研究生,9位同學參與獲得了國家級創新實驗項目、專利或者創新實踐成果二等獎,10位同學獲得了畢業生三好學生、優秀畢業生或者優秀學生干部,12位同學繼續攻讀碩士學位,其余同學全部走向工程建設第一線。巖土2008-1班獲得學校“示范班集體”、團支部獲得學校“五四紅旗團支部”、學院目標管理考核示范班集體,贏得了良好的口碑。
2.編寫的一批教材、著作和規范被同行使用,反響良好
獨立或合作編寫的教材和著作均作為教材或者教學參考書,拓寬了學生的知識面,并被同行采用。例如,《巖土工程勘察技術與應用》已在省內高校使用,并且成為一線勘察技術人員的“拐杖”,《地基處理》和《隧道工程》在出版當年就投入課堂。
3.發表的教學改革論文被同行引用并借鑒,并參加全國性教學研討
課群建設期間,發表了10篇教學改革論文,為同行的教學改革提供了借鑒,且注重參加全國性教學交流與研討。例如,參加了全國第一、二屆土力學教學研討會。
[中圖分類號] TU91 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2013)-2-146-1
對于工程建設來講,巖土工程的勘察是必不可少的,對于其勘察,我們可以看出工程的地理環境與開發條件,還可以模擬出的實際方案來實現對于巖土工程整體的評價與定位。地基的設計與巖土工程的準確性都有著一定的符合標準。對于工程建筑的施工而言,將工程的發展達到順利是勢在必行的。所以,我們應該加強對于巖土工程勘查技術的思考,模擬出更優良,性能更高的環境。
1巖土工程勘察中存在的技術問題
就目前而言,巖土工程勘察中存在的問題還是比較多的,由于現在競爭的激烈,不少單位都用低廉的價格承辦一些工程,從而使得在高科技方面沒有了資金的投入,導致了先進的科學技術無用武之地。除此之外,還有其他因素,我們將在下文分類探討。
對于界面程度的綜合利用與劃分,往往存在著紕漏。由于巖土體和其風化程度是不同的,導致地質構造和結構都存在差異,很多關于巖土的參數問題都需要細致的分析與整合,這就需要一批具有素質較高,質量過硬的工作人員加以解決開發,利用整體性能解決其問題。同時,還應該加強總結歸納的能力,將建筑問題與結構設計問題綜合利用,類比分析。目前來講,現在很多工作人員的素質還不過硬,從而導致對于這方面的知識的熟練程度不高,如何設計,怎樣開發成為了一大難題,這就需要開展一定的素質強化拓展訓練,將工作人員擇優培訓,培養優質的骨干力量,狠抓質量,將如何辨別不同的地質與怎樣加強一定的技術素質進行開拓與緊密結合,達到綜合防治的能力。同時還應做好幫扶帶的工作,上下級之間緊密聯系結合,加強共同發,遇到問題比較多,項目比較復雜的工程時,應該加強聯系,緊密溝通,從而實現最大程度的解決。
此外,還有很大一部分問題,在于缺乏生態保護。很多勘察單位在進行工程設計的時候,忽視了對于生態的保護,沒有做到可持續發展的工作,這樣來看,損失的不僅是生態利益,更是失去了經濟利益。在對于勘察單位將四周的緊密建筑進行檢測時,經常只注重自己的建筑是否會受到傷害來考慮全局,而沒有顧全大局,忽視了周圍的影響,這樣做,對于設計施工不僅僅達不到要求,反而會增加了一定的經濟成本,因為特碼忽視了周圍工程建筑設施的運營是否會有安全隱患,所以,對于周圍城市的影響是有著一定的重要意義的。在這樣的情況下,技術要求的難度增加,經濟損失也造成了嚴重的后果。
在這里,我們淺談一下形成這些問題的原因。首先,在勘察過程之中,專業的人員相當重要,如若沒有專業的培訓,那么對于地基的行程與發展分析不清楚,就會導致參數不準,甚至材料利用的不合理,在項目的實施開展過程之中,需要向其他地區學習,積極實踐,努力嘗試,確保過程萬無一失,提升整體的質量。
其次,勘察的技術也有一定的落后性,隨著時代的發展,技術的改善,我們需要做到的就是繼續學習新的知識,原有的手段已經落后,無法再滿足原來的需求,對于地理的勘察問題,野外的勘測問題,收集資料過程之中遇到的整理與整合為難題,以及資料的利用問題,都存在著一定的阻礙,多以我們需要安排相關的人員專門對不同的資料分類匯總,并加以整理。
2巖土工程勘察中技術問題的解決辦法
在遇到上述問題是,我們應分層次分質量的做好每一部分問題的解決。首先,對于勘察的工作人員應該開展一一段時間的培訓周、培訓月,并且不定期的舉辦知識講座,知識競賽,從而達到目的,此外,應該加強科技的開發與精準性的校正,對于產生的問題,我們需要回到源頭去尋找答案,找出工程設計的參數的準確性,從而解決一定的問題,對于各種巖土工程出現的差異,我們一你給改分門別類的去處理,采用各種手段與方法,來增加勘察的準確無誤,利用所需的物理知識,化學知識來解決其不足與問題,同時,對于過時落后的手段,我們要學會溫故而知新,打開新的渠道,通過信的方法加以改善解決,從而形成解決問題的最優化方案。
對于地質勘探的控制過程,應該增加一定的地質測繪技術,來增加其物探作用,完善的選擇合適的流程,解決不同的地理信息,達到優質的勘探程度,此外,還需要重視整個過程的控制與檢查,需要專門增加專業的工程監管,來達到對于原有的巖體與地層的抽樣檢測,取樣分析,達到技術性的要求。
此外,我們應該有法可依,有法必依,對于巖土工程的勘查程序進行嚴格合理的安排。在政府部門的協調幫助之下,對于工程的監督檢查實施嚴格的防范與加強。對于相關的單位我們也應該增強一定的監控力度,盡量避免不當行為的發生,從而實現企業的經濟效益與社會效益的最大化。在此基礎上,對于企業的相關投標和勘察工作都需要有一定的監管,強化科學研究,重視可持續性發展,達到雙贏。對于環境的保護也是需要重視的,很多工程往往不夠重視環境保護,忽略了生態保護的重要性,導致了“先污染,后治理”這樣的不良局面的發生,這時我們需要遏制的,對于環境中產生的不足,我們要有針對性的解決,開展一些列防治的工作,加大步伐。防止污染,并且盡力將產生的污染保持在一定范圍之內,并且回收,將做到極致。
在經濟效益方面,我們還應加強市場的管理,防止不良競爭導致的經紀上的所縮減,加大財政投入,深化改革與工程管理,對科研的資金投入加大力度,盡可能找到更好更優的方法來加快前進的動力。從而將勘探工作做的有成效,并且去的良好的經濟利益。
3結語
對于巖土工程來說,勘察技術起著非常重要的作用,目前在市場中表現良好,具有充足的發展空間,但與此同時,我們也應該注意到,其中也隱藏著非常多的問題,我們需要在工作中善于發現問題,找到問題,針對不同的現象具體分析,總結禁言,吸取教訓,相信在未來的發展中,巖土工程的勘察技術會做的越來越好。
中圖分類號:E271 文獻標識碼: A
一、巖土工程勘察中的土工試驗
1.1巖土工程勘察
巖土工程勘察是整個工程項目建設的重要組成部分,內容包括很多方面,如工程地質勘察和測繪、原位測試、室內試驗和現場試驗等等。
一般情況下,巖土工程的勘察是分段進行的,一個完整的工程勘察包括三個方面的內容:第一,可行性研究;第二,初步勘察;第三,詳細勘察。其中,可行性研究指的是對一個地區的地質條件做系統的勘察,確定其大致的地質環境,進而確定工程的種類和項目;而初步勘察和詳細勘察都要符合相關的工程施工設計要求。
1.2土工試驗
土工試驗是巖石工程勘察的一個重要內容。在巖土工程勘察中,只要把土工試驗與野外勘察有機結合起來,才能真正完成該地區土樣的定性和定量分析。這也是理論聯系實際的過程。只有這樣,才能發現土工勘察過程中的問題,以便采取相應的對策,為巖土工程提供更準確和可靠的數據資料。
二、巖土工程勘察土工試驗現狀以及問題分析
影響巖土工程勘察土工試驗質量的因素有很多,當前,試驗的現狀及其存在問題主要有:
2.1土工試驗人員的現狀
在巖土工程勘察土工試驗中,其人員總共有兩部分構成,一部分是工程試驗的技術人員,一部分是工程施試驗的操作人員。在正規巖土工程勘察單位,能夠勉強擁有符合資質的人才,但是在那些不正規的巖土功臣勘察單位,往往比較缺乏這方面的專業人才[1]。同時,巖土工程勘察中的試驗操作人員也參差不齊,一般都是普通的操作工人,而且,巖土工程勘察企業對試驗人員的培訓力度也不夠,此外,當前土工試驗人員的工作責任性也不是很強,往往抱著敷衍了事的態度進行土工試驗,因此也就很難按照相應的操作規范和步驟進行土工試驗,進而也就無法保證土工試驗數據的準確性和可靠性。
2.2巖土工程勘察土工試驗中儀器設備的管理問題
2.2.1儀器設備的采購
土工儀器設備的質量是影響土工試驗質量的重要因素。土工試驗室要根據自己所開展的試驗項目和工作量合理配備儀器設備。新購入的測量儀器在投入使用前應由具有國家質量技術監督部門授權準予的計量檢定部門檢定合格方可投入
使用。
2.2.2試驗儀器設備的老化問題。
目前,勘察單位的儀器管理部門也沒有進行相關的排查和處理,對試驗儀器設備進行更新換代;這是勘察單位一味追求眼前利益所造成的,也必定會損害這些勘察單位的長遠利益。這些老化的儀器設備對試驗的結果可信度和可靠性造成了嚴重的影響[2]。
2.2.3儀器設備的維護保養
土工儀器設備的日常使用、維護、保養是十分重要的環節。大型精密儀器操作人員應經專門培訓考核,持證上崗。所有儀器設備應有專人負責保管,定期維護保養并又記錄,確保儀器設備始終處于正常狀態。
2.2.4土工試驗儀器設備的產品規范。
當前,生產巖土工程勘察儀器設備的企業多屬于新型企業,只有少部分大型的設備生產企業生產的設備質量較高,售后服務較好。因此,巖土工程勘察企業在采購土工試驗儀器設備時,應該首選這些大型企業生產的試驗儀器設備。
三、提高巖土工程勘察土工試驗質量與管理水平的措施
3.1加強土工試驗人員的技能培訓力度
在技能培訓中,要確保每個試驗操作人員都深入掌握土工試驗的試驗原理及操作技能。此外,土工試驗技術和操作人員要積極參與企業培訓,自覺加強學習,真正掌握土工試驗所需的各項技能,提高效率,增強試驗責任心。
3.2建立健全土工試驗質量管理制度和體系
巖土功臣勘察單位要健全和完善土工試驗質量管理制度和體系,建立一整套土工試驗質量管理章程,確保質量管理的每個環節都有章可循,定期消除儀器設備中存在的安全隱患,等等。
結語
土工試驗是巖土工程勘察的重要工作內容,對工程勘察報告和工程建設項目的安全性和經濟性有著直接的影響,試驗中任何一個細小的問題可能都會影響試驗結果的準確。因此實驗人員要認真執行國家規范標準,提高專業技術水平,加強設備管理和更新,推行試驗室認證機制,才能有效地提高土工試驗質量,保證土工試驗成果的真實性、可靠性,從而確保工程總體的質量和安全性。
巖土工程勘察在快速的發展過程中,不論是在體制還是在勘察方法、 計算機輔助軟件、 勘察報告編制等各方面工作都有了長足的進步, 并且還在在不斷優化中。 巖土工程勘察工作研究的主要對象是地基和基礎以及地下工程的關系。 由于地基土是因地而異的,在接受一項巖土工程勘察任務時, 必須明確該工程的主要技術矛盾是什么, 需要解決哪些主要技術間題。在對設計意圖和設計要求以及建筑物荷載情況了如指掌的情況下,在巖土工程勘察實施過程中, 根據工程的具體情況, 就基礎及地下工程的設計、 施工過程中可能遇到的問題,給以充分的論證和分析, 最終提出經濟合理、 技術可行的解決方案。
1 巖土工程勘察的內容
規范是進行巖土工程勘察工作的依據,對勘察工作的目的、 任
務、 評價等均提出了詳細的、 可操作的要求, 巖土工程技術人員要重視對規范、 規程的學習, 充分了解其要求。 另外規范、 規程中的條文說明, 技術人員也要認真研讀, 條文說明中有豐富的信息,對于提高我們的理論水平及正確理解規范、 規程具有重要作用。
1.1 查明勘察范圍內場地原始地形、 地貌, 巖土層的成因、 類型、深度、 分布、 工程特性和變化規律, 分析評價地基的穩定性和均勻性。查明埋藏的河道、 溝浜、 墓穴、 防空洞、 舊基礎、 孤石等對工程不利的埋藏物及其分布范圍。
1.2 查明影響建筑場地穩定性的不良地質作用和特殊土的類型、
成因、 分布范圍、 發展趨勢和危害程度, 并提出相應防治措施的建議。查明地下水埋藏情況、 類型、 補給及排泄條件, 地下水位, 水位變化幅度及規律; 評價地下水對建筑材料的腐蝕性。對基坑工程還應查明各土層的滲透性質, 分析評價地下水的靜水壓力、 動水壓力及浮托力的作用和影響; 預估產生基坑突涌、 流沙或管涌等地下水不良作用的可能性及危害程度, 并提出相應的防治措施建議; 提供基坑施工降水的有關技術參數及施工降水方法的建議;提供用于計算地下水浮力的設計水位。
1.3 基坑工程還應查明基坑周邊環境, 提供基坑設計所需的巖土參數, 分析評價放坡開挖的可能性和基坑邊坡穩定性, 適宜選用的支護結構類型及其穩定性, 基坑開挖與降水對地基變形、 周圍建筑物和地下設施的影響。
2 巖土工程勘察的方法
隨著計算機信息技術的不斷發展,巖土工程勘察數字化技術得到廣泛應用。下面就與傳統勘察方法進行對比, 加以論述。
2.1 傳統巖土工程勘察方法研究
勘察資料過于地質化。由于部門長期的條塊分割, 勘察、 設計分散作業, 加之巖土工程規范制定和新技術、 新方法應用的滯后, 以及專業設置過細, 巖土工程本身的特殊性等原因, 設計與勘察之間脫鉤多,使得勘察提供的巖土工程信息通常以設計人員難以理解的形式出現,而且勘察也較難參與設計的全過程;設計人員也因知識的局限, 很難深層次理解巖土工程勘察信息, 因而勘察成果在設計中的轉化率較低, 造成許多不應有的浪費和損失數字化地圖與數字化設計系統間不夠貫通。地形圖是設計系統的底圖或稱基礎數據,由于數字化地圖中的某些環節技術條件不成熟,與 CAD 設計軟件的接口不匹配, 很難順利實現對接, 設計系統不得不重新將勘察資料數字化, 影響了設計系統 CAD 的推廣應用。勘察信息數字化程度低。勘察部門提供的勘察信息往往以圖紙、 表格、 文字等形式為主,內容上定性描述較多。這一方面造成設計人員對于勘察信息難于準
確理解, 另一方面造成對勘察信息處理、 利用上的困難。
2.2 數字化勘察技術研究
數字化巖土工程勘察是指應用當代測繪技術、 數據庫技術、 計算機技術、 網絡通信技術和 CAD 技術, 通過計算機及其軟件, 把一個工程項目的所有信息有機地集成起來,建立綜合的計算機輔助信息流程,使勘察設計的技術手段從手工方式向現代化 CAD 技術轉變,作到數據采集信息化、 勘察資料處理數字化、 硬件系統網絡化、 圖文處理自動化, 逐步形成和建立適應多專業、 多工種生產的高效益、 高柔性、 智能化的工程勘察設計體系。該技術體系用系統工程觀點, 把勘察、 設計的圖紙、 圖像、 表格、 文字等以數字化形式存貯。
2.3 數字化勘察技術關鍵優勢
巖土工程地質建模的方法目前采用的主要有表面模型法,表面
模型法的歷史較早,它的基本內容就是通過精確的表示出工程地質體的外表面來表示均質地質體的建模方法,也是目前廣泛使用的建模方法。表面模型法的數據來源是通過測點獲得的一系列離散的測點資料, 包括測點的幾何特征數據和屬性特征數據, 然后利用數據解釋結果重構地質體界面。可以抽象為把一系列同屬性的點按照一定的規則連接起來,構成網狀曲面片,進而確定整個地質體的空間屬性,有很多方法用來表示表面, 常用的方法主要有數學模型法和圖示模型法, 本論文主要討論圖示模型法。 常用的圖示模型法有邊界表示法、 規則格網法、 等值線法、 不規則格網法等, 其中不規則格網法是本系統選用的模型表示法, 將做詳細分析討論。不規則格網法是將區域內有限個點將區域劃分為相連的三角面網絡。 區域中任意點落在三角面的頂點、 邊上或三角形內,如果任意點不在頂點上, 則該點的數字屬性值通常通過線性插值的方法得到,所以 TIN 是一個三維空間的分段線性模型, 在整個區域內連續但不可微。有許多種表達 TIN 拓撲結構的存儲方式,這里采用一個簡單的記錄方式是:對于每一個三角形、 邊和節點都對應一個記錄,三角形的記錄包括三個指向它三個邊的記錄的指針, 邊的記錄有四個指針字段, 包括兩個指向相鄰三角形記錄的指針和它的兩個頂點的記錄的指針;也可以直接對每個三角形記錄其頂點和相鄰三角形。每個節點包括三個坐標值的字段,分別存儲 X,Y,Z 坐標。這種拓撲網絡結構的特點
是:對于給定一個三角形,查詢其三個頂點屬性和相鄰三角形所用的時間是定長的。它在沿直線計算地形剖面線時具有較高的效率,當然可以在此結構的基礎上增加其它變化,以提高某些特殊運算的效率。對巖土工程勘察方法實施改進, 逐步過渡到數字化勘察技術, 并推廣其廣泛應用, 這是勘察工程發展的必然趨勢, 但是這其中還有一段很長的路要走,不僅僅是因為其中還有一些關鍵技術問題尚未完全攻克,而且我國目前在數字化勘察、勘探方面的專業人才也很匱乏, 因此, 必須加大數字化巖土工程勘察技術人才的培養, 并加快該技術的研究應用,以真正實現巖土工程的數字化勘察的廣泛應用。
3 數字化勘察技術的應用
我們在進行道路、 橋梁、 隧道的測量設計經常遇到地形復雜交通不便的情況。如線路在丘陵山區,經常是各種樹木生長茂盛、 溝壑縱橫,難以通視,傳統的測量手段很難解決,經常令測量工作人員吃盡了苦頭。傳統的測量手段數據處理往往用手工方法記錄儲存,不僅數據顯得零亂,而且在數據后續處理中,往往手工處理,工作量大,容易出錯,測量數據不易校核。 由于處理枯燥,需要耗費的重復勞動也就相當多,內業處理出錯率較高。
通過調查研究, 在我國大多數單位在公路設計測量工作中采用的方法傳統,速度慢、 精度差,數據不易保存校核,所以難以適用當前推進公路建設自動化、 信息化建設的要求。采用現在傳統的測量方法存在許多弊端,例如測量數據多,易出錯,測量完畢不易校核和保存,采用數字化地形圖可有效解決這一問題。 采用專業數字化地形圖測繪,經過處理后,可以滿足公路規范的需
求,每條公路的地形圖可以形成永久保存的電子檔案,勘測成果在圖上一目了然,可重復利用,并可不斷補充調整。 公路設計引入專業勘測的電子地形圖,勘測效率大大提高,勘測費用降低很多,勘測設計周期會大大縮短,而且數據精確,易于保存,數據直接導入利用,免去人工錄入的繁瑣和失誤,可以重復利用,一舉多的,可以紙上選線、 定線,測量數據可以視實際情況,隨時補充調整。測量成果可以直接與國家控制網轉化,以便與其他測量行業的數據共享。測量完畢或公路施工后能長久保存測量成果,并進行校核,推進公路測量的數字化進程。
4 結束語