BOB半岛周口店野外实践教学区位于太行山山脉北段与华北平原的临接处,大地构造单元隶属于华北陆块燕山板内(陆内)构造带教学区内诸多的地质遗迹难易适中,加之区位优势和便利的交通条件,使周口店野外实践教学站成为享誉国内教育界的野外实践教学场所。
周口店地质学基础野外教学实习是我校地质工程专业(工程地质方向)本科生一门重要的实践课程BOB半岛,教学效果对本专业人才培养质量有着较大的影响,因此本文针对我校地质工程专业(工程地质方向)培养要求和专业特点,结合前人研究的基础上,就教学内容以及教学方法进行探讨。
周口店地质学基础野外教学实习由简到繁、循序渐进,共划分为:路线地质教学阶段、独立综合填图实践和地质(实习)报告编写三个阶段。
我校地质工程专业(工程地质方向)周口店野外教学为期四周,学生系统地掌握常规的地质调查方法和基本技能,包括:(1)地层的野外观察和描述;(2)罗盘和地形图使用;(3)地层实测剖面;(4)独立地质填图;(5)野外教学实习报告编写等五个内容。
地质工程专业(工程地质方向)周口店教学除按照地质学基础野外教学任务和要求外,考虑到专业特点以及后续教学内容的衔接,笔者认为还需要注意如下方面:
1.注重图件绘制能力训练。周口店野外教学实习图件编制包括地质素描图、信手剖面图、实测剖面图、地层综合柱状图、综合材料图、地质平面图以及构造纲要图。根据笔者周口店教学经验,要加强学生图件的编制能力,首先要强化地质素描以及信手剖面图的绘制训练。地质素描的技巧以及步骤详见《野外地质素描》,在此只针对笔者在教学实践中总结出几点注意事项供参考:(1)地质素描是对地质现象的形态特征和规律采用线条为主要表现形式予以表达,故素描之前,首先需要认真观察、看懂地质现象,然后才能画出正确的素描。如八角寨垭口附近的石香肠构造素描,除了石香肠特征(形成原因)外,还需要表现出剪切构造的性质、运动方向以及与石香肠构造的先后顺序等要点。(2)图形比例以及关键点或者地质现象在图中的位置。如孤山口火车站复杂褶皱构造素描中可以教会学生根据电线杆长度和间距估算出剖面高和长,然后根据野簿尺寸确定整数比例尺。地质点或现象的定位,首先确定典型的地形地物(挡墙、电线杆)或显著的构造点位置,再确定其他构造点或者要素的相对位置,从而避免素描失线)先后顺序。如进行褶皱类素描时应首先画两翼,然后填充地层岩性,这样可以避免褶皱形态失真;对于断层则先确定断层面的位置和产状,然后再绘两盘地层岩性。为了表现出不同构造期次,则应遵循由新到老的顺序。
信手剖面图最大的问题是比例失调(地形失真)、岩层产状不正确以及岩性组合错误等三个问题。
比例失调一般出现在手绘地形起伏较大的剖面,可目估剖面起始距离或者从地形图上读取以确定剖面长度,再根据野簿尺寸确定横向比例尺。纵向比例尺则依据地形图读取高差或者根据树木、电线杆等估算山顶与谷底高差来确定纵向比例尺。坡面线则可采用罗盘测量出俯角或仰角,然后基于山顶与坡角的高差和纵向比例尺确定坡面的基准线,然后根据实际坡面起伏修正。
岩层产状主要为岩层倾向线画反以及倾角过陡。教学时可以告诉学生岩层倾向与剖面方向夹角小于90°则岩层倾向线向剖面方向倾斜,当二者夹角大于90°时则岩层倾向线向剖面方向相反的方向倾斜。视倾角小于或等于真倾角,故信手剖面上的岩层倾角要小于真倾角,具体数值可查阅野簿后面的附录表。
岩性组合画错的主要原因是学生并没有养成“边走边观察记录,边延伸剖面图”的习惯,加之天气炎热,绘图功底不扎实,很多学生凭印象画,甚至有的相互抄袭,以讹传讹。故教师在路线教学时,一定要严格督促学生训练其信手剖面功能。
2.强化独立地质填图训练。独立地质填图是学生掌握常规的地质调查方法和基本技能的必由途径,也是周口店野外教学成果的有效检验手段之一。
根据近六年的教学效果看,学生基本掌握了褶皱区的地质填图,而且对不同世代的褶皱构造分析具有一定的能力,取得了良好的教学效果。但需要注意的是,部分学生对于大型断层的确定以及填图还存在困惑。对于此,笔者建议地质工程专业(工程地质方向)填图区调正为东区和西区,填图时间延长至8天,不仅使学生的地质野外功底加强,而且也后利于后续的《工程地质学基础》和《工程地质勘察》课程的学习。
3.适当突出工程地质专业特色。周口店实习区拥有丰富的野外地质教学资源,部分路线同样可以作为后续的《工程地质学基础》课程教学的有益补充,如:
“房山西断裂观察”教学路线可以适当补充活断层、地震以及区域稳定方面的基础知识。地震区选址问题可以在“八角寨―拴马庄桥头”地层路线h)韧性剪切(鞘褶皱)中结合“中性三角区”予以介绍。
地质工程专业是主要研究如何获取地质环境条件,并分析研究人类工程活动与地质环境相互制约形式,进而研究认识、评价、改造和保护地质环境的一门科学,是地质学的一个分支,是地质学与工程学相互渗透、交叉的边缘学科。地质工程专业是地质学中的工科专业,具有较强的实践性。野外实践教学在地质工程专业人才培养过程中具有重要地位。
防灾科技学院2003年设置工程勘察与工程地震专科专业,2006年设置勘查技术与工程本科专业,2013年设置地质工程专业。2008年勘查技术与工程专业被教育部批准为“第三批高等学校特色专业建设点”,并与土木工程等相关专业一起以专业群的形式被批准为“河北省高等学校防灾减灾科技创新与人才培养高地”。
地质工程专业培养适应社会主义现代化发展需要,德、智、体、美全面发展,具备扎实的数学、力学、地质学和工程学专业基础,掌握相关课程的基本理论和基本方法,系统掌握工程勘察、工程地震等方面的专业知识和专业技能,获得岩土工程师的基本训练,具备从事岩土工程勘察、设计、施工、管理以及地震安全性评价等领域相关工作岗位工作能力的高级应用型人才。
根据地质工程专业的人才培养方案和教学计划,学生在大学期间要进行认识实习、专业实习、生产实习和毕业实习。相应的时间分别安排在大一、大二、大三的暑期和大四的第二学年。地质工程专业三年级的生产实习具有特殊而重要的意义,是学生在学习完“岩土工程勘察”“工程动力地质学”“工程地震学”“土力学”“岩体力学”“基础工程”“岩土工程测试与监测”“地下结构工程”“强震观测”“工程物探”“岩土工程设计”等专业课程之后,在教师的指导下,进一步巩固和提高专业技能,把所学的理论应用于实际的重要实践。以下就地质工程生产实习教学内容进行介绍。
地质工程专业生产实习是本专业的一门集中综合实践课。该实习由地下结构与工程地质实习模块(2周)、岩土工程勘察实习模块(1周)、地震安全性评价实习模块(1周)、工程物探实习模块(2周)、基础工程设计实习模块(1周)和岩土工程设计实习模块(1周)组成。
地下结构与工程地质实习内容包括土体原位直剪试验、锚杆抗拔试验、混凝土与岩体模拟直剪试验、岩体承压板法静载试验、岩体点荷载实验、岩体平探头声波测试、岩体回弹试验、岩体松动圈声波测试、隧道净空相对位移测试及拱顶下沉量测、隧硐周边土压力检测、衬砌混凝土内力和变形监测、衬砌中钢筋应力检测、锚杆拉力量测、锚索拉力量测、土体分层沉降监测、隧硐周边土体内部位移量测、深部土体侧向变形监测、孔隙水压力量测、地下水位监测,使学生掌握原位测试的原理、方法、数据处理和工程应用。
岩土工程勘察实习模块实习内容包括岩土工程原位测试、工程地质勘探与取样勘察报告编写。通过实习进行岩土工程勘察基本理论及基本技能的训练,使学生较系统地掌握岩土工程勘察工作的方法、程序与步骤,并具有一定的解决实际问题的能力。
地震安全性评价实习模块内容包括使用地震安全性评价工作中的地震危险性分析程序,通过划分潜在震源区、确定地震活动性参数、选用合适的概率模型和衰减关系,通过分析计算,确定工程场地的抗震设防地震动参数。
工程物探实习模块要求掌握地震勘探和电法勘探的外业和内业的方案设计、现场实验和资料分析处理各项工作,通过实习使学生对地震法、电法勘探各项工作的基础知识有更深的理解,并具备开展相关工作基本能力。实习内容包括地震勘探、地基常时微动、波速测井、小应变测桩、高密度电法、地质雷达的现场测试与资料处理。
基础工程设计实习模块要求学生在学完了理论课程的基础上,综合运用所学专业知识和理论,独立完成工程建筑物(构筑物)基础设计,以及对于承载能力不够的地基提出地基处理方案并完成方案设计。
岩土工程设计实习模块要求学生综合运用所学专业知识和理论,解决基坑、挡土墙或边坡支护等岩土工程项目的分析与方案设计。
地质工程专业生产实习中地震安全性评价实习模块、基础工程设计实习模块和岩土工程设计实习模块一般在机房(利用专业软件)和教室完成;地下结构与工程地质实习模块、岩土工程勘察实习模块、工程物探实习模块大部分试验需要在野外开展。考虑到每年生产实习依托工程项目不确定,以及实验设备远距离搬运安装困难特点,防灾科技学院在校园内自行设计并建设了大型地下结构与工程地质试验场,从而满足了生产实习的需求。该试验场在国内并不多见。该试验场包括地下和地上两部分,地下隧硐长50米,宽10米,设计了22个支硐供不同的试验项目使用,地下部分的建筑面积500平方米;地上部分的试验场地占地面积300余平方米;在试验场内设计了共5大类43项试验项目。这些试验项目能够满足“土力学”“岩体力学”“基础工程”“岩土工程勘察”“岩土工程测试与监测”“地下结构工程”“地震工程学”“强震观测”和“工程物探”等课程野外实验的要求。同时,也能满足勘查技术与工程专业和地质工程专业的部分生产实习实践教学要求并能开展地下结构的抗震试验和岩土体原位试验研究工作。
本试验场2010年着手设计,2013年建成并投入使用,目前设计的试验项目如下。
(1)土体与地基基础试验项目:①土体静载试验;②土体原位直剪试验;③基桩低应变测试;④桩基静载试验;⑤波速测井;⑥复合地基静载试验;⑦标准贯入试验;⑧锚杆抗拔试验;⑨钻孔旁压试验;⑩动力触探试验;11静力触探试验;12地脉动测试。
(2)岩体与硐室检测试验项目:①承压板法静载试验;②狭缝法岩体变形试验;③混凝土与岩体直剪试验;④混凝土平探头声波测试;⑤模拟围岩松动圈测试;⑥岩石点荷载试验;⑦模拟岩体平探头声波测试;⑧隧硐超前地质预报;⑨岩体回弹测试;⑩混凝土回弹测试;11衬砌完整性检测。
(3)硐室与土体监测测试项目:①隧道净空相对位移测试及拱顶下沉量测;②隧硐周边土压力检测;③衬砌混凝土内力和变形监测;④衬砌中钢筋应力检测;⑤锚杆拉力量测;⑥锚索拉力量测;⑦地表面土体水平位移及沉降监测;⑧土体分层沉降监测;⑨隧硐周边土体内部位移量测;⑩深部土体侧向变形监测;11孔隙水压力量测;12地下水位监测。
(4)地下结构检测与强震观测项目:①地下结构完整性检测;②地下结构动力响应测试;③地下结构抗震性能检测;④强震竖井观测台阵;⑤ 强震地下结构观测台阵。
(5)硐室地质现象观测:①断层观测;②硐室节理裂隙统计;③硐室素描和硐室展示图绘制。
实践教学的改革和创新离不开高素质专业师资队伍的建设。目前防灾科技学院地质工程专业现有专职教师 22 名,其中教授5人,副教授7人,具有博士学位的15 人。返聘工程地质专业退休老教授为实习教师和青年教师导师。老教授一方面审定生产实习的教学大纲、教学指导书和教学任务书等教学文件,另一方便对青年教师进行指导培养BOB半岛,促进以老带新。学校同时加强“双师”型教师培养,定期选派教师到知名高校和企事业单位进修和实践,掌握相应岗位实践技能。学校与多家生产单位开展产学研合作,聘请实践经验丰富的工程师为兼职教师,参与实习工作的指导,充实加强实践师资力量。
第一,实习纪律考核,是对学生实习期间的出勤率、实习态度、动手操作等的考核,是进行素质教育的组成部分。只有亲自动手操作仪器、记录数据、处理数据,才能真正掌握整个实验各个环节。通过实习纪律考核可以督促学生积极主动地参加实习。
第二,实习图件和报告考核,即对学生每一模块实习结束后,完成的实习图件和实习报告给出成绩。
第三,答辩考核,即在生产实习结束后,学生针对实习内容进行总结汇报。通过答辩考核,教师可以了解学生系统掌握生产实习内容的程度,以及应用专业知识开展实际工作的能力;另外还可以锻炼学生理清思路、总结汇报、讲演的能力。
本文从生产实习教学内容、实习基地建设、教师队伍建设和实习考核机制几个方面详细阐述了防灾科技学院地质工程专业三年级生产实习教学内容。根据2014年、2015年的生产实习情况,表明教学效果良好。主要表现在以下三个方面:①学生感性接触各个试验环节, 理论联系了实际;②学生的动手能力和实际操作能力提高;③学生对专业知识的理解更加深入。学生根据试验数据开展分析,又一次运用理论知识,又一次从实践到理论,完成了理论―实践―理论知识体系循环,学生利用掌握的理论知识更好地指导实践工作的开展。
[1]李虎杰,易发成,高德政.地质工程专业实践教学的改革与实践[J].中国地质教育,2000(04).
[2]巩 伟,张 生,陈 松,等.应用型示范高校地质工程专业实践教学体系的构建――以宿州学院为例[J].中国地质教育,2014(02).
2、水工是华水的王牌专业,从考生招分师资力量到专业分科都是最好的。在华水作为水工的学生你会有一种优越感。但实际上华水的土木、地质、水动也很好。就发展前景讲水动和地质近年就业挺吃香的,但地质工作环境艰苦些。
3、主要课程有:岩石力学、地下水动力学、普通地质学、工程力学(理论力学、材料力学)、土力学、水文地质学、工程地质学等。
1.巩固课堂所学的基本理论,联系现场实际,验证和拓宽视野,培养和实际工作能力。
3.了解三大岩石的形成过程,辨别岩浆岩、沉积岩、变质岩,产生时代、结构、产状、形成原因及现象等。
5.用流水地质作用分析秀峰深谷和河谷地貌的形成过程。并了解溶洞的形成原因。
6.培养学生吃苦耐劳、艰苦努力、遵守纪律、团结协作等优良品质和增强集体观念,掌握野外的操作技能和编写实习报告的能力,总结此次实习与我们所学专业的相关联系。
这学期我们土木专业进行了为期两天半的庐山地质实习,第一天上午我们到达了那里并安排好了住宿,下午一点我们出发到秀峰观察其地质概况。第二天上午到海汇镇水库观察其地质概况和沉积物,并学习罗盘的使用,下午便去三叠泉观察沉积岩的形成以及庐山的形成,最后一天沿路返回观察狮子洞的溶岩现象,然后去了采石场。通过这次野外实习,我们进一步加固和加深了课堂里学过的理论知识,而且我们还能用工程地质观点分析实际问题和观察能力。在实习中,观察分析褶皱、断裂特征,学会了辨认分析河流地质作用的能力,从而进一步明确了工程地质的地位以及与工程建设紧密结合的治学思想。
庐山,雄峙于长江南岸,兀立于鄱阳湖西北。庐山、长江、鄱阳湖三位一体的奇妙结合,特殊的地理位置,造就出具有突出价值的地质地貌景观。在地貌学上,庐山称为“地垒式断块山”。它在10亿年前就开始了它的发展史,它记录了地球的地壳演变史,它承载过地球曾发生的那一次次惊心动魄的巨变。
庐山是由北东——南西向断裂作用上升而成的断块山,平面形态呈肾形,中部宽而向东北和西南逐渐收窄,长20多公里,最宽10多公里,最高峰为汉阳峰,高1474米。山体内的褶皱、断层和单斜构造地貌都很明显。此外,还有尚在争论中的第四纪山岳冰川地貌。六十多年前,地质学家李四光经过反复考察和研究,认定庐山第四纪时发生多次冰川,并命名为:鄱阳冰期、鄱阳—大姑间冰期、大姑冰期、大姑—庐山间冰期、庐山冰期,为中国第四纪冰川地质学奠定了坚实的基础。
庐山,位于中国江西省北部,东经115度52分——116度零 8分,北纬29度26分——29度41分,面积302平方公里,保护地带面积500平方公里。北濒一泻千里的长江,南襟烟波浩渺的鄱阳湖,大江、大湖、大山浑然一体,险峻与秀丽刚柔相济,素以“雄、奇、险、秀”闻名于世。
在整个的庐山地区,存在着两大主要的断层:泉断层(鄱阳湖一带)下降,形成盆地,即为鄱阳湖;莲花洞断层(九江一带)下降,形成了九江盆地。鄱阳湖即为断陷盆地。
基金项目:教育部新世纪优秀人才支持计划项目(ncet-11- 0406)
作者简介:荣冠( 1971- ),男,武汉大学水利水电学院副教授,博士,主要从事岩体稳定性研究及工程地质教学工作,(e-mail)。
摘要:工程地质是水利类本科生的一门重要专业基础课,课程教学内容和环节丰富,难点较多,实践性强。如何在课堂教学和野外实践教学中有效提高教学质量是一个值得探讨的问题。文章详细分析了水利工程课程中的难点及教学中存在的问题,从课堂教学、实践教学、英文教学及课程考核等方面全面介绍了课程教学经验及改革探索。提出课堂教学应注重理论紧密联系工程实际,实践教学应注重培养学生动手技能和发现、分析、解决工程地质问题的能力,开展英文教学是培养国际人才的必然趋势,考核机制应全面反映学生的综合能力等观点。
中图分类号:tv135;g642421文献标志码:a文章编号:10052909(2013)05011007工程地质是研究工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地质科学,是以地学学科的理论为基础,应用数学与力学理论和工程技术及方法解决与工程规划、设计、施工和运营有关的地质问题[1]。工程地质课程是水利类本科专业的一门重要专业基础课程。水利水电工程建设是人类在认识自然的基础上改造自然并为经济建设服务的活动,进行水利水电工程建设首先必须了解自然环境和工程条件,而环境地质条件是与水利水电工程关系最密切、最重要的自然条件。
当前,中国工科高等教育人才培养主要目标是:培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才[2]。工程地质课程作为水利类专业中一门实践性强的课程在凸显人才培养目标方面,更加突出工程地质理论和实践教学的必要性与重要意义[3-4]。
工程地质课程的教学分为课堂理论教学部分与野外地质实习部分。课堂理论部分主要讲授矿物岩石、地质构造、地质作用、地下水、岩体工程特性,边坡、坝基、洞室围压稳定性评价,工程地质勘察等知识。野外地质实习部分主要进行岩石及地质构造认识,风化、卸荷及河流地质作用研究,地下水及其作用研究,水利枢纽工程地质条件与问题分析评价等。
由于工程地质课程涉及的相关课程较多(矿物学、岩石学、构造地质学、地史学、地貌学、水文地质学、材料力学、岩石力学、土力学等),且这些课程多为地质专业课程。同时,工程地质课程实践性很强,但学生又缺乏实践经验和实践机会。因此,在有限的理论教学和实践教学时间内,如何合理安排教学环节,使学生扎实掌握工程地质相关概念及基本原理,并使学生初步具备分析工程地质条件及解决工程地质问题的能力,是一个很值得探讨的问题。根据笔者多年从事工程地质教学的经验,针对水利类本科专业工程地质教学,首先介绍学校工程地质课程的设置,然后分析课程教学的重点及难点,再从课堂教学BOB半岛、实践教学、英文教学、考核方式4个部分探讨理论与实践教学的改革思路,以期在提高教学效果、培养学生分析工程地质条件和解决工程地质问题能力方面有所收获。
武汉大学水利水电学院最早可追溯至1928年创建的国立武汉大学工学院土木系水利组,学院现已成为国内水利水电高级人才培养的摇篮和科学研究的重要基地。一直以来,工程地质课程为水利各专业(农田水利、水电工程、河流泥沙、水文水资源)的重要专业基础课程。工程地质课一般在第五学期或第六学期开设,包括48 学时课堂教学和1 周的野外实习。课堂教材主要使用天津大学主编的《水利工程地质》(第四版)[1],实验及野外实习采用武汉大学编写出版的实习教材[5]。
水利工程地质主要是研究水利水电工程建设中的工程地质问题。主要内容包括岩石及其工程性质,地质构造及区域稳定性,地表水流的地质作用及河谷地貌,地下水、岩溶及库坝区渗漏地质条件分析,岩体工程特性,坝基、边坡及洞室围岩稳定性分析,水利水电工程地质勘察等。
两部分。课堂教学主要讲授地质学基础知识和水利三大类岩体(边坡、坝基及洞室围岩)稳定性分析基本理论。通过课堂教学力求使学生掌握工程地质学基本概念、工程地质分析基本原理和岩体稳定性评价基本方法。实践教学通过野外现场典型岩体、地质构造、地质作用等的直接观察和分析来增强感性认识、理解并深化工程地质理论知识,使学生初步具备分析工程地质条件和解决工程地质问题的能力。水利类工程地质课程教学基本内容可总结为地质学基础知识和岩体稳定性分析两方面,核心主线则是工程地质条件及工程地质问题的分析研究。课程室内外教学均是围绕该主线开展的。
对于水利专业的学生来说,工程地质课是他们第一次接触地质学知识。多数学生,尤其是来自平原地区的学生,缺少对地质现象的感性认识,这使他们更不易理解相关地质现象和地质作用。水利工程地质课程的开始部分主要讲述地质学基本概念,包括矿物和岩石的成因、成分及分类,内外力地质作用概念,产状、节理、断层、褶皱等地质构造,地层地史,地质图分析,区域稳定等。这些内容涉及矿物学、岩石学、地层古生物学、构造地质学等知识。这些概念和相关课程知识对于初学者来说完全是陌生的。例如:在分析沉积岩的石英砂岩与变质岩的石英岩区别时,一般学生很难从沉积作用和变质作用的成因角度深刻理解其矿物结晶程度、颗粒大小、矿物纯度、孔隙率等方面的差异。在现场分析褶皱构造时,不少学生容易把现代地形与褶皱形态混为一谈。实际上起伏的山脊为背斜,剥蚀的山谷为向斜往往是不对的,反过来,背斜核部易形成河谷低地,向斜核部则可能形成山脊。准确定位褶皱应根据现场垂直岩层走向观察结果,若有岩层按新老次序有规律地对称出现时,则可肯定有褶皱。然后根据岩层新老组合关系的分析确定褶皱的基本类型(背斜或向斜),进一步依据两翼岩层产状、轴面产状以及地层层序判断褶皱的剖面类型和平面类型。但现场地层及其年代的划分,对于水利专业初学者而言是难以掌握的,况且岩层的产状及地层的划分往往又具有隐蔽性,因此,地质学基础概念往往是水利工程地质课程开始阶段学习的难点。(二)工程地质条件难以全面和深刻理解
工程地质条件指的是与工程建设有关的地质因素的综合,是自然历史发展演变的产物。对大型水利工程而言主要包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、物理地质现象(滑坡、崩塌、泥石流、风化、卸荷、侵蚀、岩溶、地震等)及天然建筑材料等6个方面。工程地质条件直接影响工程建筑物的安全、经济和运营管理。兴建大型水利水电工程,首先都要查明枢纽及库区的工程地质条件。不同地区的地质环境差异及水工建筑物类型的不同,对水利工程的影响也不同。教学中发现,学生对工程地质条件的复杂性认识不足,难以全面理解工程地质条件的内涵,这样自然导致对工程地质问题的把握不准。例如:西南水电工程主要集中在川、藏、滇、青等省区河流的深切河谷地区。该区域的自然地质环境十分复杂,相应地在此建高坝大库的工程地质条件也十分复杂。深切河谷往往首选高拱坝方案,此时地形地貌就是关键的地质条件,将直接影响工程高边坡的稳定与安全,同时影响并制约水工建筑物的布置、施工安排等。在西南深切河谷且为深覆盖层坝区,从坝基防渗及挡水建筑物安全的角度考虑多采用当地材料坝型,坝体防渗多为混凝土面板而非粘土心墙方案,这主要就是从天然建筑材料经济合理的角度考虑。
工程地质问题指的是工程地质条件与工程建筑物之间存在的矛盾或问题。对大型水利工程而言主要包括坝基和坝肩抗滑稳定问题,坝基渗漏和渗透稳定问题,边坡稳定性问题,地下洞室围岩稳定性问题,水库渗漏、水库淤积、库周浸没、库岸再造,水库诱发地震等问题。工程地质学简单说就是分析工程地质条件,解决工程地质问题。因此,工程地质问题是课程的最终落脚点。不同水工建筑物由于对场地条件要求存在差别,其相应的工程地质问题也存在差异。实际工程中,全面揭示工程地质问题是有难度的,尤其是深层隐伏的地质问题,更是从浅表很难观察确认。目前对水利专业,工程地质课程一般在水工建筑物等专业课之前开设,许多学生对水工建筑物知之甚少,对水工建筑及枢
例如:对水利工程三大坝型工程地质问题的分析。土石坝主要由粘土、碎石、块石等散体堆积而成,坝体允许产生较大的变形,它对坝基工程地质的要求较低,可以在软基和工程地质条件复杂的坝基上兴建。由于坝基河床地质条件多变,易出现过大沉降引起坝体裂缝、坝基渗漏和渗透变形问题,以及粉细沙层震动液化等问题。重力坝主要依靠坝身自重与地基间摩阻力来保持稳定。重力坝对坝基要求高,一般要求修在弱风化下部的岩基上。该类坝型最主要的问题就是过大变形或不均匀变形导致坝体裂开,软弱结构面组合形成深层滑移块体。拱坝主要通过拱作用传递荷载到坝肩,所以拱坝对两岸岩体的要求较高,而对河床坝基岩体要求相对要低。两岸拱座岩体应新鲜完整、无大断层,狭窄对称的“v”字形河谷是首选地形条件。此时应特别关注顺河向软弱结构面切割形成的滑移块体。由于学生在这一阶段对水工建筑物不熟悉,同时缺乏对三大坝型的现场感性认识,导致他们较难在合理评价相应工程地质条件的基础上深入分析潜在的工程地质问题。
由于工程岩体结构特征及力学特性的复杂性和不确定性,针对岩体变形与稳定性的工程地质分析方法主要是定性与定量结合,总体上是半经验半理论性的。针对实际工程,在较大程度上是以现场经验为前提,然后通过工程地质定性分析结合定量计算综合确定。工程地质的分析方法主要有工程地质类比法、图表法、室内外实验方法、力学模型定量计算法等。各方法都有一定条件和适用范围,即存在各自的优缺点。实际应用中宜将几种方法结合,互相补充。针对不同的工程地质问题,刚学习课程的学生对怎样合理选择分析方法缺乏经验,熟练掌握困难更大。
现以岩质高边坡稳定性评价为例,简要讨论工程边坡稳定性评价的基本思路。总体上边坡稳定性的影响因素包括地形地貌、岩体结构、地质构造、风化卸荷、水的作用、地震及构造运动和人类工程活动等。首先从经验上判断其稳定性主要从坡形坡高、岩体强度、坡体结构等直观判断,此时工程地质定性方法(如赤平投影)就是较好的方法。对于边坡浅表的变形及破坏情况,则主要考虑岩体的风化和卸荷程度,及其卸荷裂隙等的组合情况。对于边坡的整体及长期稳定性,则需通过详细的地质勘探,确定潜在的破坏模式和滑移边界,采用如三维极限平衡方法、有限元应力应变方法等计算其变形和稳定性。边坡变形模式及边界、结构面和岩体力学参数的确定是关键,同时还应合理考虑地下水及地震等因素的影响。所以对岩石边坡采用工程地质方法合理评价其稳定性是一项较复杂的工作,对于初学者来说是不易全面和熟练掌握的。
工程地质教学来源于实践并回归于实践,其最鲜明的特点就是实践性强。教学实习和工程实践是巩固和加深地质理论知识的有效途径,是理论联系实际培养学生掌握科学方法和独立能力的重要渠道。地质实践教学的任务主要是让学生亲自接触各种真实的地质现象及工程问题,用已学到的理论知识观察分析现象,提出解决问题的方法与措施。例如:断层是工程地质学中的基本概念,但学生要理解断层的规模与工程特性、现场鉴别方法及其对工程的影响是较困难的。通过现场露头可以较直观地了解断层的三种形态类型及其基本特征,对较大规模的断层可引导学生从地形地貌不协调、地层的重复或缺失、伴生构造及构造岩、地表地下水的异常分布等方面来认识。在此基础上分析断层的级别、特征及其对工程的影响学生就容易理解和熟悉,然而由于教学时间及经费的限制,学生在实习和实践方面的机会相对较少。在有限的实习和实践时间内,如何合理安排教学实习路线及教学内容,让学生能够较好地掌握基本概念和原理,并初步具备分析和解决问题的能力,是目前水利工程地质实践教学中的一大难题。
由于水利工程地质课程涉及较多概念和方法,同时关联较多课程,是一门综合性很强的课程。由于教学课时有限,要将所有内容都面面俱到地深入讲解,显然是不可取的。这就要求在讲授时有的放矢,合理安排教学内容,做到突出重点、解剖难点,始终把握地质学基本概念和岩体稳定评价两个主要内容,抓住工程地质条
和工程地质问题两条主线。这样可以使学生从较多的概念和方法中理清思路,把握课程主体框架。例如:在地质构造部分,阅读和分析平面地质图是重点,同时也是难点。平面地质图的阅读要求熟悉地层年代、产状、褶皱、断裂、地史等理论知识,同时需要结合具体工程分析不利条件及可能存在的问题。为此需要结合教学图件,详细分析褶皱、断裂等存在的依据,并讨论作为坝基或洞室的地质条件可能存在的不良地质问题。这样学生才能较快掌握地质图的分析方法及工程应用。
工程地质学的理论性较强,各种概念及分析方法较多。这些内容均源于地质作用和工程实践,在讲授课程时如只照本宣科,学生很难对一些抽象的概念及方法感兴趣,这样教与学的效果均较差。在教学过程中注重理论联系实际将是提高教学效果、提高学生学习兴趣的最好手段。例如:在讲授岩石和地质构造内容之后,学生对三大类岩石的特性及现场鉴别、具体的断层和褶皱构造的理解和分析仍是模糊的。笔者则以珞珈山为例,该地质体即为学生大学生活的环境,引导学生探寻珞珈山的岩石类型,以及是否存在断裂和褶皱。几乎所有学生都对此感兴趣,并乐于了解校园的地质情况。由此对珞珈山地层岩性进行介绍,在此基础上分析褶皱、逆断层及平移断层分布等。学生惊叹常在身边出露的岩石就是典型的石英砂岩,而校园内的樱花大道竟是一条逆断层。通过这个实例很好地将基本地质概念与周边的实际环境联系起来。
水利工程地质课程内容较多、实践性强,而且课时有限,因此要求将传统教学与现代教学相结合,这样可以很好地发挥各自的优势。重要的概念及分析方法以黑板演绎并详细讲解,使学生的注意力集中,有利于学生对重点难点内容的深入理解和掌握。例如:在介绍层状岩层产状时,宜采用教学图件分步讲解,使学生切实理解走向、倾向、倾角的真实含义及实际意义。在讲解赤平投影原理时,则需按投影方法介绍点、线、面等的投影过程,使学生理解空间点、线、面与赤道平面投影的关系,这样结构面的空间产状与赤平投影图间的关系也就清楚了,后续运用其分析边坡稳定性也就简单易懂。水利工程地质课程涉及许多地质作用、地质现象及工程实例。此时多媒体演示则显示其优势,多媒体课件可提供大量信息,形象生动地展现自然现象及复杂事物,其效果是口头表达难以达到的,同时也可提高学生学习兴趣,节省讲解时间。课余时间鼓励学生通过国内外各种网络资源(特别是高校工程地质课教学资源)了解和学习相关工程地质知识,也可以用即时通讯方式解答学生的不同问题,利用现代网络资源最大限度地开展教学互动,让学生扎扎实实学好工程地质课程。
实践教学环节是保证和检验水利工程地质课程教学效果和质量的关键。要真正熟悉和掌握水利工程地质的知识及方法,各种不同类型的实习实践教学是必不可少的。以下从室内实验、校内现场教学及水利枢纽地质实习3个环节来介绍实践教学。
武汉大学水利水电学院较早建成工程地质实验室。实验室主要有各种矿物、三大类岩石、古生物化石、构造模型、典型水利枢纽岩石、各种地质图件及影像资料。同时还配有偏光显微镜、gps 、电子罗盘、gis等设备和工具软件。目前实验室可以满足水利类专业本科教学要求。室内实验教学主要安排造岩矿物、岩浆岩、沉积岩及变质岩的认识BOB半岛。同时还讲授地质图阅读、罗盘及gps使用等教学内容。
以三大岩石的认识为例,这对于学生来说是难点,仅通过课堂讲解学生很难掌握岩石的特征和鉴别方法。在课堂讲授造岩矿物及三大岩类后,需要进行三大岩类认识的室内实验教学:学生按5人一组进行分组,每组学生提供三大类岩石标本各一盒。教师先复习岩石的成因、矿物组成、结构构造及分类等,然后以3种典型岩石为例分析矿物及结构特征,再分析其成因和类别。在此基础上让学生仔细观察各种岩石标本,由各组学生相互讨论以寻找鉴定矿物和岩石的规律和技巧。对学生的具体问题教师现场答疑,对相似矿物的鉴别、结构的理解等共性问题由教师总结分析。通过室内实验课教学环节基本可以使学生掌握常见岩石特征和鉴别方法,对后续现场实习具有重要意义。
好的地质露头、各类地质构造较丰富。为配合基本地质理论知识讲授,笔者充分利用武汉大学校园内的珞珈山地区进行现场教学。该地区发育有志留系、泥盆系、石炭系、二叠系及第四系等沉积岩,地层呈有规律的东西向条带状分布,呈现节理、断层、褶皱等地质构造。武汉大学水利水电学院从20世纪50年代开始,在珞珈山地区安排校内地质现场教学,实习路线从北向南横跨珞珈山,要求学生现场观察珞珈山地区岩石岩性、产状、风化、卸荷、隐伏岩溶、地下水露头、节理、断层、褶皱等现象。通过现场地质调查,学生可以理解地层划分及年代概念,熟悉产状的概念及测量方法,节理、断层及褶皱的鉴别和分析方法,最后独立完成简要的珞珈山地质调查报告。通过该单元的校内现场地质教学,可以进一步深化学生对基础地质概念和理论理解,培养学生独立分析和解决问题的能力。
(1) 水利枢纽地质实习目的与安排。工程地质野外教学实习是课程教学实践的最重要环节,目的在于巩固课堂所学的理论知识,使理论与实践紧密结合。通过对水利枢纽区地层、岩性、地质构造、地下水及外动力地质作用等的调查研究,使学生初步掌握野外地质工作的一般方法,了解水利枢纽工程地质条件及主要工程地质问题,熟悉地质报告编写及地质图件绘制的方法。实习教学包括路线教学、专题调研、现场讨论、内业整理等环节。通过现场调查、专题问题讨论、面试考查、实习报告编写等过程,培养学生野外地质工作能力和分析解决工程地质问题的能力。 (2) 野外实习区域及路线的选择。良好的实习区域与路线是满足工程地质野外实践教学要求的基础。实习区域应选择岩石类型及地层较丰富,河流地貌及水文地质现象发育良好,具备地质构造发育和风化、卸荷及边坡变形等外动力地质作用发育的地带。同时应具备典型的水利枢纽工程以便进行水利水电专业工程问题的分析讨论。在此基础上根据地层岩性及地质构造、河流地貌与地下水、边坡变形及稳定性分析、水利枢纽地质条件及工程问题等选择4~5条典型路线作为教学单元。路线选择注意地质现象的典型性及易识别性等特点,同时注意地质现象与工程实践的密切联系。
以武汉大学为例,从20世纪50年代开始,陆续建立了陆水实习基地、丹江口实习基地、韶山灌区实习基地等。2010年三峡工程建成后,又建立了湖北秭归三峡库区实习基地,选择茅坪至链子崖(郭家坝)、高家溪、泗溪、副坝大坝及永船等线路进行教学。三峡库区具有大量典型意义的地质露头,同时能够结合具体的水利工程建筑物(如大坝、副坝、高边坡等)进行工程地质条件与问题的分析。主要路线地层出露及地质构造较为齐全,风化、卸荷等动力地质作用和河流地质作用,以及地下水、岩溶等地质现象均有出露,能够满足水利类专业野外工程地质实习的要求。
(3) 野外实习环节及质量控制。整个实习期间每个教学单元要求有明确的教学内容。总体上要求完成:①典型剖面地层野外观察和描述,包括岩性、接触关系、产状及测量、岩浆岩和沉积岩及变质岩小构造观察、风化作用、地形图的使用等。②河流地貌及水文地质调查,包括河流侵蚀、堆积,河床、河漫滩及阶地观察,河谷边坡卸荷及变形,潜水露头,岩溶水,岩溶地貌等。③边坡变形及稳定性分析,包括典型卸荷拉裂体、崩塌体、滑坡体的现场调查,变形及破坏特征,边界条件,稳定性影响因素及评价,变形破坏成因,工程防护及治理方案等。④水利枢纽教学单元,主要侧重水利枢纽主要建筑物的组成及功能,大坝、副坝、高边坡、水工隧洞等主要工程地质问题分析。⑤资料整理及报告编写,主要是对现场观察的内容进行分析整理,按要求编写实习报告。
野外地质实习以小组为单位进行,实习过程要求分工明确、团结合作,现场特别强调纪律和安全。实习成绩评定综合考虑思想表现、组织纪律、操作技能、野外纪录、面试讨论及实习报告等。
英语教学或中英文双语教学是目前本科教学改革的重要内容。基于高等学校培养具有国际视野和国际竞争力、面向未来的新型高素质人才的要求,高校对主要课程实行英文教学十分必要[6]。随着中国基础建设及能源等领域大规模工程的开展,在相应学科进行学术和业务交流已是基本要求。水利行业早已走出国门,承接或合作国际科研和工程项目。这就
求学生不仅有较高专业造诣,而且需要具备较好的英文文献阅读能力、语言表达和交流能力。
(1) 选定英文教材。工程地质英语教学,首先应选择合适的英文原版教材。国外出版的工程地质书籍较多,但适合国内水利专业使用的工程地质英文教材较少。这主要是国外很少有专门针对水利类的工程地质教材,多数教材是针对工程地质专业编写的。考虑到初学及课时情况,笔者建议采用tony waltham编著的《foundations of engineering geology》 (third edition)[7],这本教材包括岩石、地质构造、物理地质作用、地下水、岩土力学特性、边坡、隧洞及采空区等,内容简洁,通俗易懂。其次,推荐f. g. bell编著的《engineering geology》(second edition)[8]作为主要参考书。这本教材内容较全面,包括岩石、地质构造、物理地质作用、地下水、岩土工程特性、地质勘查及洞室、边坡、坝基等内容。在工程地质英文教学过程,建议学生使用网络资源,国外知名大学有不少工程地质课程资料[9]可供参考,同时从《engineering geology》和《rock mechanics and rock engineering》等国际学术刊物学习有关论文及知识。由于专业需要,学生还需使用中文版的水利工程地质教材作为对照读物。
(2) 英文课件及教学。英语课堂教学主要采用多媒体方式,可提高讲授速度和效率。在制作英文教学ppt时,应尽量简洁明了、图文结合,英文一定要规范。对一些专业性强的知识(如专业术语)可适当加中文注释。授课语言主要为英语,对不易理解的内容可用中文解释。为了保证教学效率,要求学生课前进行适当预习。课堂上采取师生互动形式,提高学生英语表达能力。平时作业、小测验及期末考核均要求采用英文进行。授课教师自身英文必须熟练,首先是专业概念及术语的准确表达,其次是发音的准确。
为更好开展工程地质教学工作,其中一个重要环节是课程考核。课程考核目的是考察学生掌握知识的情况及分析问题的能力,科学有效的考核方式可以充分发挥学生的主动性和能动性,从而提高教学效果和质量。目前水利工程地质课程包括室内教学和野外实习两个部分,一般是独立考核。其中室内教学部分主要考察地质基本知识及水利工程相关岩体稳定性评价方法的掌握情况,成绩主要由平时作业、课堂小测验、专题讨论及期末闭卷考试组成,要求学生以掌握地质知识和工程问题分析方法为主,鼓励平时交流讨论,避免考试突击的学习方式。野外实习考核主要考察学生基本技能的掌握情况,侧重考核问题的分析理解能力,从现场主动性、操作技能、综合分析、面试讨论、实习报告及组织纪律等方面综合评定。
文章总结笔者多年教学实践经验及课程改革探索供高校同行参考,以期在提高水利工程地质教学质量,提高学生学习积极性和培养学生创新能力方面发挥积极作用。
[1]崔冠英, 朱济祥. 水利工程地质[m]. 4版. 北京: 中国水利水电出版社, 2008[2]中华人民共和国教育部. 关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见(教高[2011]1号) [eb/ol].(2011-01-08).
[3]王哲, 陈东瑞, 张勇. 土木工程专业工程地质课程实践教学方法探讨[j]. 高等建筑教育, 2010,19(4): 125-127.
[4]程建军, 王海娟. 水利类本科专业工程地质课程教学探索[j]. 高等建筑教育, 2012, 21(3): 98-100.
[5]杨连生, 王涛, 李宏明. 水利水电工程地质实习指导书[m]. 北京: 中国水利水电出版社, 2008.
[6]黄雨, 卞国强, 叶为民. 土木工程专业工程地质学双语教学改革探讨[j]. 高等建筑教育, 2009, 18(2): 97-101.
1.巩固课堂所学的基本理论,联系现场实际,验证和拓宽视野,培养和实际工作能力。
3.了解三大岩石的形成过程,辨别岩浆岩、沉积岩、变质岩,产生时代、结构、产状、形成原因及现象等。
5.用流水地质作用分析秀峰深谷和河谷地貌的形成过程。并了解溶洞的形成原因。
6.培养学生吃苦耐劳、艰苦努力、遵守纪律、团结协作等优良品质和增强集体观念,掌握野外的操作技能和编写实习报告的能力,总结此次实习与我们所学专业的相关联系。
这学期我们土木专业进行了为期两天半的庐山地质实习,第一天上午我们到达了那里并安排好了住宿,下午一点我们出发到秀峰观察其地质概况。第二天上午到海汇镇水库观察其地质概况和沉积物,并学习罗盘的使用,下午便去三叠泉观察沉积岩的形成以及庐山的形成,最后一天沿路返回观察狮子洞的溶岩现象,然后去了采石场。通过这次野外实习,我们进一步加固和加深了课堂里学过的理论知识,而且我们还能用工程地质观点分析实际问题和观察能力。在实习中,观察分析褶皱、断裂特征,学会了辨认分析河流地质作用的能力,从而进一步明确了工程地质的地位以及与工程建设紧密结合的治学思想。
庐山,雄峙于长江南岸,兀立于鄱阳湖西北。庐山、长江、鄱阳湖三位一体的奇妙结合,特殊的地理位置,造就出具有突出价值的地质地貌景观。在地貌学上,庐山称为“地垒式断块山”。它在10亿年前就开始了它的发展史,它记录了地球的地壳演变史,它承载过地球曾发生的那一次次惊心动魄的巨变。
庐山是由北东南西向断裂作用上升而成的断块山,平面形态呈肾形,中部宽而向东北和西南逐渐收窄,长20多公里,最宽10多公里,最高峰为汉阳峰,高1474米。山体内的褶皱、断层和单斜构造地貌都很明显。此外,还有尚在争论中的第四纪山岳冰川地貌。六十多年前,地质学家李四光经过反复考察和研究,认定庐山第四纪时发生多次冰川,并命名为:鄱阳冰期、鄱阳大姑间冰期、大姑冰期、大姑庐山间冰期、庐山冰期,为中国第四纪冰川地质学奠定了坚实的基础。
庐山,位于中国江西省北部,东经115度52分116度零 8分,北纬29度26分29度41分,面积302平方公里,保护地带面积500平方公里。北濒一泻千里的长江,南襟烟波浩渺的鄱阳湖,大江、大湖、大山浑然一体,险峻与秀丽刚柔相济,素以“雄、奇、险、秀”闻名于世。
在整个的庐山地区,存在着两大主要的断层:泉断层(鄱阳湖一带)下降,形成盆地,即为鄱阳湖;莲花洞断层(九江一带)下降,形成了九江盆地。鄱阳湖即为断陷盆地。
2011年4月20日下午我们来到了整个实习的第一站秀峰龙潭。
老师告诉我们整个庐山以石英砂岩为主,但这里是火成岩中的花岗岩。花岗岩后期被岩浆侵入形成的。花岗岩,形成于株罗纪燕山运动的产物。分布规律:沿庐山东麓条带分布,北面海汇秀峰温泉,顺庐山东麓的一条断层带侵入上来的。温泉断层是庐山和鄱阳湖向的断层。上盘:鄱阳湖平原下降。下盘:庐山上升。五老峰断层崖。花岗岩中剪切节理,暗色的为黑云母;浅色为石英和长石。
下一站我们来到了青玉峡,它是典型v型沟谷,地壳上升强烈,流水侵蚀强烈。山上升,水下切,即形成了光滑的磨石,冲石,和浴石等,也形成了现在的秀峰的深谷。
龙潭的形成是水流和地壳运动的综合作用结果。水流的侵蚀、搬运、 沉积按方向分可以分为向下和侧向,按成因有:速度冲刷,细小颗粒磨蚀,可溶性岩的溶蚀。下蚀使河床变深,一般在河流上游,侧蚀使河弯曲,一般在河流下游。
逆着秀峰的主溪流而上的,我们来到了卧龙桥。由于有流水的作用冲击,使秀峰的内部岩石地貌展现在我们的眼前,通过老师的介绍,我们了解到卧龙桥处为火成岩中的花岗岩,它是由地下深处的岩浆以侵入岩石的形式在地下或地表形成的。它由正长石,白石英和黑云母组成,东西走向长40km。南北走向宽1km,在三叠纪时代重出海平面,并且伴随有断层的形成.正式形成于第四纪。此处由于地幔岩浆的侵入形成断层,既南面凹线的鄱阳湖,正面下降形成现在的九江,所以说鄱阳湖盆地是个断裂盆地。
此处的岩体比较大,为伟晶花岗岩,他是由于花岗岩内部产生裂隙,岩浆二次侵入形成的, 等粒结构、粒径大于5mm,颗粒径较大,这种形成主要与温度有关。花岗岩是一种分布广泛的岩石,各个地质时代都有产出。形态多为岩基、岩株、岩脉等,它是由深度变质和交代作用所引起的花岗岩化作用的结果。即地下深处的岩浆以侵入岩石的形式在地下或地表形成的。许多有色金属矿产如铜、铅、锌、钨、锡、铋、钼等,贵金属如金、银等,稀有金属如铌、钽、铍等,放射性元素如铀、钍等,都与花岗岩有关。花岗岩结构均匀,质地坚硬,颜色美观,是优质建筑石料。由于地下岩浆的作用,形成了拉应力作用的张节理。我们还了解到在这样的岩脉和岩墙里,容易产生宝石
4月21号,也就是实习的第二天我们来到了海汇镇水库,从河流中的岩石可以看出,自上游至下游,颗粒逐渐变细,这个特点称为分选性。它是由于搬运途中,琐碎颗粒在运动中相碰撞,摩擦,带菱角的碎石被磨得浑圆,而且颗粒逐渐变细。
在河床中沉积有粗大的巨砾,卵石,砾石和粗砂,河流下游则为较细的砾石,沙子。此区河床比较粗大,在河流凸岸形成河漫滩,洪水时被水淹没,河漫滩下部有河床相的砂卵石,而上部是河漫滩相的细砂,粉沙或粘性土。此地区区域为接纳变质,在动力压力的交替作用下形成冲击的石子为硅卡石。它是由于地壳的阶梯上升,河床育出地面以上,地下基座上有基岩,与此同时水流下落加强,在水流的冲击,搬运,沉积等地质作用下,并在是水的不断侵蚀下,地面阶梯老化堆积而导致堆积物的形成。
此处的源头为三叠泉,在水的冲击下,下游的石头粒径都比较小,有的地方甚至成细砂状分布。
继续向前,入口处的一块大岩石,能看到变质岩(花岗片麻岩的一种)、片麻构造、变晶结构。岩石中有深色矿物的云母、角闪石和浅色矿石石英,长石成条状带状分布,相成黑白相间的断续带状构造。矿物有云母、绿泥石、滑石等片状矿物。节理比较完整,强度低,抗风化能力强,极易沿片理产生滑动。
此岩石形成与震旦纪与二叠纪之间后经风化等形成枕状节理,沿四角风化,象馒头,蘑菇的形状,是全风化的结果。
(1)全部变色,光泽消失(2)岩石的组织结构完全被破坏,已崩解和分解成松散的土状或砂状,有很大的体积变化,但未移动,仍残留原始结构的痕迹(3)除石英颗粒外,其余大部分风化蚀变成次生矿物(4)锤击有松软感,出现凹坑,矿物手可捏碎,用锹可挖动。
2).岩石的结构大部分已破坏,小部分岩石已崩解成土,大部分岩石呈不连续的骨架或心石,风化裂隙发育,有时含大量次生夹泥。
4).锤击哑声,岩石大部分已风华变质形成风化次生矿物。易碎,用镐撬可以挖动,坚硬部分需要爆破。
在指导老师的指导下我们也学到了如何运用罗盘仪测量岩层产状要素(走向,倾向和倾角):
地质罗盘仪是进行野外地质工作必不可少的一种工具。借助它可以定出方向,观察点的所在位置,测出任何一个观察面的空间位置(如岩层层面、褶皱轴面、断层面、节理面等构造面的空间位置),以及测定火成岩的各种构造要素,矿体的产状等。因此必须学会使用地质罗盘仪。
1.岩层走向的测定:岩层走向是岩层层面与水平面交线的方向也就是岩层任一高度上水平线的延伸方向。测量时将罗盘长边与层面紧贴,然后转动罗盘,使底盘水准器的水泡居中,读出指针所指刻度即为岩层之走向。因为走向是代表一条直线的方向,它可以两边延伸,指南针或指北针所读数正是该直线之两端延伸方向,如ne30度与sw210度均可代表该岩层之走向。
2.岩层倾向的测定:岩层倾向是指岩层向下最大倾斜方向线在水平面上的投影,恒与岩层走向垂直。测量时,将罗盘北端或接物觇板指向倾斜方向,罗盘南端紧靠着层面并转动罗盘,使底盘水准器水泡居中,读指北针所指刻度即为岩层的倾向。
假若在岩层顶面上进行测量有困难,也可以在岩层底面上测量仍用对物觇板指向岩层倾斜方向,罗盘北端紧靠底面,读指北针即可,假若测量底面时读指北针受障碍时,则用罗盘南端紧靠岩层底面,读指南针亦可。
3.岩层倾角的测定:将仪器上盖开启到极限位置,并用罗盘侧边紧靠地质界面且垂直于界面走向线,让长水准泡居于下方,旋动测角旋钮,调长水准气泡居中,此时倾角指示盘在下刻度盘指示的数值即为该地质界面的倾角。在实际测量时,如果倾角较大,则可只用测倾向和倾角,如果倾角较小,为了提高精度,则要首先测走向且标记走向线,然后再测倾向和倾角。
在此处我们主要是学了一下罗盘的使用,我们在此处所测的一处的数据如下:一处的地质产状的测量结果如下:倾向:124.5倾角14走向29
实习的第二天下午我们来到了三叠泉,我们到售票点的时候天下雨了,这给我们带来了一点点麻烦,但我们都想看看三叠泉到底是怎样的,因而大家依然很兴奋。刚进大门大门不久,也就是三叠泉的入口处我们看到在我们的右边有一座很特别的山,岩石是一层一层的,而且层与层之间是相互平行的,老师告诉我们这是沉积岩。我们还了解到此处的岩石为石英砂岩,中间夹杂有云母夹层,其的形成是由泥岩变质而成。老师告诉我们在庐山的褶皱中,左边向斜延伸至三叠泉,背斜部分缺失,延伸至鄱阳湖底。
沉积岩是地壳三大岩类之一,是由成层沉积的松散沉积物固结而成的岩石,分成不同的层次,彼此间层面很明显,主要是由海水或湖、河、冰甚至风力造成的。最普通的沉积岩有砂岩、页岩、石灰岩和砾岩等。在点上,我们看到的是砾岩和沙岩的结合体,也就是砾石之中还夹杂着沙岩层,这种结构在工程上应该引起高度重视,因为夹层两边很容易发生错动,发生滑坡。当然,如果在迫不得已的情况下,也只有加强护坡来最大程度的避免危害发生。
随后我们继续往上走,爬了好久终于来到了三叠泉。三叠泉它位于五老峰下部,我们看到飞瀑流经的峭壁有三级,溪水分三叠泉飞泻而下,据了解它落差共155米,看起来极为壮观,撼人魂魄。三叠泉每叠各具特色。自古有不到三叠泉,不算“庐山客”之说。在此处我们又了解到了沉积岩的有关信息。沉积岩是岩石圈在地表的各类岩石在太阳能, 大气,水和生物等作用下,发生物理和化学风化,使原岩崩解,经水流搬运或其他方式沉积为松散沉积物,又经物理,化学条件改变,经硬结成岩作用二形成的。颗粒主要由石英,方解
膏,粘土等矿物.其结构是碎屑结构。岩层之间有清晰的层理,有的水平,有的倾斜,或者波状斜交错层理。而此处只有平行层理:层与层之间平行,可见它是在沉积稳定时形成的三叠泉峰险峻,奇特,而且富有魅力。它是地质现象的伟大杰作。非常非常的美!
最后一天我们驱车来到狮子洞,它位于九江县城正西5公里处的狮子山腹,因山而得名。 狮子洞属典型的溶岩洞穴,全洞长500米,总面积为3050平方米,有1个景厅40多个景观,厅厅相连,景景各异,步移景换,异彩纷呈,各种形态的石乳琳琅满目,石塔石幔气势磅礴,石菊石莲芬芳似溢,石禽石兽栩栩如生,就如一座石雕宝库,蔚为奇观。
在这里,我们看到了岩溶现象,即为可溶性岩石由于地表水和地下水的溶蚀、侵蚀和微生物作用而不断被破坏和改造的一种地质作用或地质现象。岩溶发育的基本条件:a岩石具有可溶性;b有溶蚀能力的水;c可溶岩具有透水性;d有循环交替的水流。其矿物主要是变质岩里的石灰岩,在三叠纪时代,在它刚从海平面冲出时,由于水中含大量的co2的原因,然后
最后一程我们来到了隘口马头山庄,这里以前是一个采石场。在这里我们看到了一座背斜山,背斜山也就是与背斜构造相一致的山。在褶皱构造地区,地貌发育的初期背斜部位尚未经受明显的侵蚀破坏,形成背斜山。其山脊位置和背斜轴相当,两坡岩层向外倾斜。背斜的中心部分岩层较老,两翼岩层较新。还了解到褶皱的背斜情况,在那里我们发现其核部由于岩层弯曲而很容易破裂,它的形成是由于地壳的运动而产生了断层,并且岩层在受到剪力的作用下,发生挤压, 在它抵抗破裂时发生变形形成了褶皱,因此处的倾角大于45?,因此为冲断层。下盘挤压,上盘相对上升而形成。
地质工程专业是我校最早开办的专业之一,其办学历史可以追溯到62年前的阜新煤矿学院地测系地质专业,本专业自开办以来为国家培养了数千名合格毕业生,为我国的社会进步和经济发展做出了巨大的贡献。随着社会经济的快速发展,社会对地质工程专业毕业生提出更高要求,要求高校在新形势下培养出适应社会发展需要的高素质、创新型人才。因此,培养应用创新型人才成为地质工程专业教育在新历史时期的重要目标。正确的教育理念、科学有效的教学方法对于提高学生的职业适应能力、创新能力和满足社会对人才的需求有着重要意义。本文从教育理念的转变、课程内容的更新、教学方法的改革及个性化教学四方面探索辽宁工程技术大学地质工程专业应用创新型人才培养的途径。
1.课程内容上做到科学和工程紧密结合。工学教育注重工程技能培养和实践教学,但如果过于侧重知识技能的传授,就会导致我们的“产品”只知道怎么做,而不知道为什么这么做,这将给知识的灵活运用、乃至在理解基础上的进一步创新带来严重阻碍。但对于科技创新和实际工程问题来说,知道该做什么、怎么改进、创新比知道怎么做更重要。在教材、授课内容的编排上应注重科学与工程的紧密结合,融科学于工程,从工程中寻找科学问题。
2.启发性教学培养学生的思考能力。将如何调动学生主动思考作为教学效果是否理想的一项评判标准。在授课的过程中,通过具体的实际案例的分析、场景的设置、提出科学问题及如何解决工程实际存在的问题等方面,引导学生在学习过程中勤于动脑,善于思考,敢于挑战自己,敢于提出新奇特的想法。
1.拓宽专业知识面培养学生的应变能力。地质工程的地域性、多变性、复杂性等常使得任何一项具体地质工程都难照搬现存的模式或经验,而需创造性运用理论方法和经验,要求有较强的、灵活的应变能力BOB半岛,才能使地质工程建立在科学的基础之上,达到最好的效益。在我国工程勘察中,勘察与设计、施工常脱节;勘察、设计与工程的地质环境常脱节,这涉及许多学科的内容,并要求将有关专业内容融为一体。例如在理论和方法上,需要综合工程地质学、岩体力学、土力学、结构力学、岩土测试技术、工程机械等多种学科的有关内容,要求工作人员要有较宽的专业知识面,在实际问题处理过程中要从多层面、多角度去分析,去思考。因此,在应用创新型人才培养过程中就需要培养学生迅速吸收有关学科的新知识、迅速接受新事物和新技术的能力,但前提是要有非常宽广的知识面。
2.地质工程专业研究前缘介绍增加学生的探求欲望。在授课的过程中,介绍地质工程专业取得的最新研究成果及目前研究的空白点或研究相对薄弱的领域,让学生对本专业国内外研究现状有一个比较清晰的了解,开阔学生的视野,增强学生从事地学研究的信心,也会促使学生自觉了解相关方面的资料,增加其探求欲望,为其转变为应用创新型人才提供动力。
1.开放的授课模式激发学生的学习主动性。在课堂上,打破以往老师讲学生学的授课模式,采用启发式教学模式进行授课。学生和老师随时可以讨论甚至是争论,期间还穿插几个小问题环节,相当于小型作业,大的比较系统的问题甚至可以安排专题讨论,以此来调动学生学习的积极性和主动性。
2.难度适宜的课外作业提高学生解决问题的能力。布置具有一定难度的课外作业有利于提高学生分析问题、解决问题的能力。要完成作业就必需查阅大量的相关资料,并且需要对检索资料进行筛选、对比分析,并最终获取有用的信息,在这一过程中,将更加侧重能力与思维的培养。以我校地质工程专业矿产普查与勘探方向矿床学课程讲授为例,在课程讲授内容的安排上,可以首先讲授矿产资源及其在社会发展中的意义,以引起学生学习的兴趣,接着讲授某一类型矿床的形成条件及其特征;课后给学生分发大量的不同地区该类矿床的实际地质资料,让学生在课后分析该类矿床的成矿作用,并在下次的授课过程中组织讨论学生的分析结果。学生要完成这些作业需要查找大量的文献,广泛自学,在课堂之外能够自己查找、钻研有关问题。同时,实现互动交流,使思维在碰撞中迸发出新的火花,这也有利于培养学生自己和团队(小组)成员之间的合作意识及集体完成任务的能力,综合素质在学习过程中得到提高。
1.充分培养学生的怀疑精神和求异思维。创新是指人们为了发展的需要,运用已知的信息,不断突破陈规,发现或产生某种新颖、独特的有社会价值或个人价值的新事物、新思想的活动。创新是人类特有的认识能力和实践能力,是人类主观能动性的高级表现形式。应用创新型人才的一个突出的特征就是具有怀疑精神和求异思维。地质工程专业教师要大胆鼓励学生对已有的观点、结论、理论提出怀疑。在思想观念上敢于突破,并通过搜集资料或辩论等方式阐述自己的见解。培养学生发现问题、分析问题的能力,克服那种把怀疑精神和求异思维等同于胡思乱想的陈旧观念,克服对于培养怀疑精神和求异思维的担忧和恐惧思想。
2.进行个性化培养。对于学有余力、并且具有独特见解的学生提供从事独立、有激励性科研的机会。对于确有创新潜质和意愿的学生可通过申请,由学科从事科研的教师提供自己进行中的科研项目的工作环境,对学生进行个性化的培养,并有针对性地制定学习、发展、研究规划,以便于其潜能的开发,为应用创新型人才的培养搭建一个良好的实践平台。个性化教学的重点就是尊重学生的个性、培养学生的创造性和强调学生学习的自主性。
地质工程专业应用创新人才培养是一项系统工程,其目的就是加强学生素养和创新能力的培养,提高地质工程专业人才培养的适用性。因此,需要地质教育工作者转变教育理念、采用科学的教育方法及手段,开发与挖掘学生创新潜能、整合有效教学资源,为个性化教学搭建良好的实践平台,为多层次、多类型、有特色的地学工科人才培养奠定坚实基础。
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摘要:随着地理信息系统技术在各行各业得到广泛应用,工科院校的地质工程专业的GIS课程的重要性越来越明显。通过调查回访等
地方工科院校土木工程(道桥)专业实践教学问题与对策 工科院校生物医学工程专业生物学实践教学改革与实践 论工科院校土木工程专业英语教学改革 煤炭院校水文与水资源工程专业工程地质学课程教学改革初探 工科院校食品专业分析化学教学改革与实践 工科院校环境保护课程教学改革对策 工科院校工程制图课程教学改革的探索与实践 地方高等院校财经类专业双语教学改革的问题与对策 工科院校《织物结构与设计》教学改革探讨 工科类专业工程实践能力的培养与实践教学改革 医学院校在教学质量与教学改革工程建设中存在的问题与对策 地方工科院校安全工程专业建设及教学的改革与思考 RS和GIS专业地质地貌学教学改革探索 地方工科院校实习教学存在的问题及对策 工科院校双语教学存在的问题及对策 高等工科院校专业实践教学的改革与实践 军队工科院校装备教学中师生互动存在的问题与对策 医学院校工科专业实践能力培养存在的问题与改革探讨 土木工程专业《工程地质》实践教学改革与创新 高校体育教学改革存在的问题与对策 常见问题解答 当前所在位置:l,2012.
作者简介:董东林(1969-),男,陕西乾县人,中国矿业大学(北京)地质工程与环境系主任,副教授,研究方向为GIS和水文地质。
我国2010年出台的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》指出:“关注学生不同特点和个性差异,发展每一个学生的优势潜能。推进分层教学、走班制、学分制、导师制等教学管理制度改革。”2012年教育部《关于全面提高高等教育质量的若干意见》(教高[2012]4号)进一步指出:“改革人才培养模式,实行导师制、小班教学,激发学生学习主动性、积极性和创造性,培养拔尖创新人才。”人才培养过程中,导师制越来越受到重视。
导师制是15世纪初由牛津大学创办“新学院”的主教威廉?威克姆所首创,其目的是为了强调因材施教和加强对学生的思想与学习指导。在该制度的引领下,牛津和剑桥大学塑造出多位成就卓越的大家,该制度也在全世界被广泛推广。
进入21世纪以来,高等工程教育越来越关注学生不同特点和个性差异,注重培养学生学习主动性、积极性、实践性和创造性。我国近年来也加快了新形势下高等工程教育人才培养的改革和发展,教育部在2010年提出了“卓越工程师教育培养计划”,明确提出卓越的工程专业人才,不但应具备扎实的自然科学基础、良好的人文社会科学基础,掌握工程专业扎实的基础理论,还应经历坚实的工程实践训练,具有从事工程项目策划、工程设计、施工技术等工作的基本技能和创新精神。
与此同时,针对新形势下工程专业人才的培养目标,我国传统人才培养模式在教学内容、评价体系、培养质量等方面均存在一定差距。究其缘由,高校培养的工程人才能否具备工程实践所要求的素养,不仅取决于高校的系统教育,也受到企业与行业参与专业教育程度的影响。
为此,在本科教育中推行导师制,尤其是校企联合的“双导师制”对工程专业人才培养具有积极意义。本文结合这一实践,归纳总结了导师制实施过程中的几个关键问题与启示。
为了适应新形势下工程专业人才培养的发展趋势,结合教育部“卓越工程师教育培养计划”的推进与部级试点学院改革建设,近年来,同济大学土木工程学院制订了“共性基础+个性培养”的人才培养总体框架,旨在培养面向未来的卓越工程师。“导师制”是实现人才个性化培养的重要手段。地质工程专业每年招收30名左右本科生,学生规模较小;同时,经过10余年的快速发展,目前本专业拥有充足的优质校内和企业导师资源,与上海勘察院、上海市地质调查研究院等多所单位建立人才培养与产学研合作基地,为实践导师制的育人模式创造了非常有利的条件。
因此,自2012级本科开始,本专业聘请具有较高学术水平、丰富工程实践经验、优秀管理能力的工程师联合校内导师形成“校企联合导师”团队,并利用校企实习实训基地,采取学校学习与企业实践相结合的方式,通过两种教育环境和教育资源整合,探索“校企联合导师制”工程教育人才培养的新模式。
1.导师制实施程序。第1―3学期同济大学土木工程学院下设的土木工程、地质工程、水利工程三个专业按“工科试验班(土木类)”培养模式进行联合培养。在课程设置上淡化专业界限,打通各专业课程壁垒,更加注重知识、能力和人格“三位一体”协调发展与综合提高,突出“宽口径+强基础”。
第4学期开始,工科试验班(土木类)学生再分专业,分别进入土木工程、地质工程和水利工程三个专业学习。划入地质工程专业的本科生将配备校内导师与企业导师。具体实施程序是:(1)所将导师名单向学生公布,并安排咨询;(2)召开学生动员会,介绍实施导师制的指导思想、实施方案及操作程序等,并组织学生选择导师;(3)学生填报选择导师志愿,每人限报2个志愿;(4)根据学生志愿顺序,导师与学生之间通过双向选择方式确定指导学生名单。
2.导师的职责及工作要求。校内导师和企业导师以配对方式出现,职责各有侧重。校内导师着重把握学生的总体培养目标,主要从思想、专业、心理等方面给予学生引导和帮助,指导学生创新项目和职业生涯设计等;企业导师除参与本科学生的专业课程教学,更偏重于指导学生进行专业技能训练,指导学生认识实习、课程设计、毕业实习以及毕业设计等。校内和企业导师定期进行交流,从学生的学习、生活、实践等环节进行协调,相互促进,共同合作,提升人才培养质量。
校内导师的工作要求:导师与学生定期会面,关心学生,帮助学生解决学习中遇到的困难和问题,及时掌握学生各方面动向;指导学生参与创新项目和相关科研工作(如国家大学生创新实践项目、上海市大学生创新实践项目、同济大学SITP项目等),增强学生的专业素养和创新能力,使学生的潜能和个性得到充分发展。
企业导师的工作要求:根据培养计划的要求,企业导师也参与部分课堂教学,通过工程案例的授课充分发挥其实战经历丰富的优势,提高学生的学习兴趣,也使知识点更清晰明了;在实践教学环节中,企业导师参与其中并担纲主要角色。在导师制实施过程中,有的学生的毕业设计选题就围绕企业导师所在单位的实际问题,既?槠笠档目萍佳蟹⑻峁┝酥С郑?也提高了学生的工程实践能力;也有学生进入企业导师所在单位进行毕业实习,更好地接触了企业文化,增强了团队合作意识。
3.本科生导师的工作考核。导师考核由所具体负责实施。主要考核导师是否履行导师职责,以及指导效果。考核结果分为优秀、合格和不合格三个等级。
通?^调查问卷、召开座谈会及参考学生评教结果等方式,对导师进行综合考核,了解学生对导师指导工作的意见和建议。如果导师的综合评价不合格,应及时进行提醒、约谈和培训。