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0.前言
岩土工程勘察是综合性工程地质调查工作。随着社会经济的发展,岩土工程规模的不断壮大,岩土工程技术不断从技术人员知识更新、勘探手段、试验仪器、测试设备等各方面都有了巨大的提高。岩土工程勘察的目的:为设计、施工提供地质勘察成果及各项岩土工程参数,是建设工程中重要的环节。按要求,各项工程建设在设计和施工之前必须进行岩土工程勘察,勘察成果的质量将直接影响建设项目的工程安全及造价。因此,我们应根据工程项目的具体要求,对于可以遇到的问题,给予充分分析论证,便于服务工程建设。
1.岩土工程勘察技术中存在的主要问题
随着众多基础建设项目和现代化超高层建筑物的不断兴建,基础和基坑开挖深度越来越深,而勘察市场竞争日趋激烈,不少勘察单位采用传统的勘察方法和手段已经很难满足设计的需要,存在着许多急待解决的岩土工程勘察技术问题。根据现行《岩土工程勘察规范》要求提供准确、合理、经济的岩土工程勘察报告的任务,岩土工程勘察中还存在许多技术问题,主要有以下几点:
(1)界面划分问题:不同地质构造和软弱结构面的判定,岩土体和岩石风化程度的界面划分,以及不良地质体的地质界面等。
(2)地质形态问题:空洞、不明地下物体及其分布形态、埋藏深度和埋藏位置的确定。
(3)岩土参数问题:岩土设计参数(承载力、变形指标等)难于确定。主要有难于进行室、内外试验的岩土层和难于取到原状岩土样等。
(4)综合能力问题:存在一部分勘察技术人员缺乏对野外和室内原始资料的分析、整理、利用的能力,缺乏辨别真伪、补充印证、归纳总结的能力,缺乏建筑、结构设计方面的知识,造成勘察目的性不明确,所提供的资料不能满足设计的需要。
(5)技术素质问题:勘察技术人员知识的综合能力问题,勘察各专业缺乏内部交流、技术沟通,对其他技术发展状况不了解,导致碰到重大工程和复杂项目时不知道应采用何种技术手段去解决所碰到的技术问题。
2.论述解决问题的措施方法
为了解决上述岩土工程勘察工作中存在的主要技术问题,我建议加强以下几方面工作:
(1)应该充分利用思维的多样性和各种勘察手段的综合应用,使勘察精度进一步提高,能够全面反映勘察场地各种地质体的形态、界面、物理力学特征及其相互关联性。应综合采用各种勘查手段,包括工程地质测绘、钻探、坑探技术等。
尤其应该突出运用工程物探技术,重视遥感和地理信息系统在勘察中的应用,可以利用其可连续加密测点的办法来获得连续的地质界面。从而能够有效的解决传统钻探手段以点带面划分地质界面时常带来划分不准确、漏判等缺点,并且可以有效地解决传统手段难以解决的诸多岩土工程问题(地下不明物体、洞穴、软弱滑动面、结构面、断层、破碎带等在地下的分布形态、特征、埋藏位置、深度),而且可以提供许多工程建设所需的岩土动力参数和设计地震动参数。合理地结合运用工程物探技术与传统勘探手段,无疑是解决岩土工程勘察中存在的主要技术问题的有效措施。
(2)应该全面加强室内、外测试新技术(如原位测试等)的应用及施工检测、监测技术的使用,通过分析、对比其所获得的数据资料,并应用实测资料反算得到的参数作为依据,确保所提供的岩土工程设计参数真实可靠。比如,可以利用土工离心模拟技术验证堤坝、边坡的变形和稳定性,检查工程安全的可靠性,解决建筑物浅基础的地基破坏模式、变形特征及极限承载力以及桩基础的承载力和施工工艺对桩基础承载力及变形的影响,解决土体与结构物之间的相互作用、挡土结构的变形及破坏机理,了解砂土液化、动力工程、单桩和群在水平动荷载作用下的性状。
(3)应该重视勘察现场的勘查技术工作。由于现场所得的勘查测试数据是分析评价的基础,而且岩土工程测试有较大难度,在钻探取样、样品制备及原位测试过程中,总会有一定程度的扰动和环境差异,对结果影响较大。
(4)应当广泛加强勘察技术人员的技术培训和知识再教育,并且形成定期制度,促进其知识的更新换代。勘察单位应该促成勘察各专业多多开展技术交流活动,尽可能参加各种有关的学术活动和讲座,进而扩大勘察技术人员的知识面,采取这些措施必将可以极大地提高勘察技术人员的综合能力。
3.结语
岩土工程勘察工作的具体任务是查明情况,提供各种相关的技术数据,分析和评价场地的岩土工程条件,提出解决岩土工程问题的措施建议,以确保工程建设安全、高效运行,促进经济社会的稳定、高效、可持续发展。岩土工程勘察的对象是建设场地的环境、地质特征及岩土工程条件,主要是指场地岩土的土层性质或岩性、空间分布及工程特征,地下水的存贮、补给、排泄特征和水质、水位的变化规律,以及场地周围地区存在的不良地质作用及地质灾害情况。
我们通过工程实践证明:首先,合理地选用工程物探技术与传统的勘探技术相结合,必然是解决岩土工程勘察存在的技术问题的最佳途径,进一步使各种勘查手段互相补充、互相验证。其次,将各种间接勘察手段所获取的资料与传统的勘察方法、施工监测、施工检测成果进行比证、分析,建立其相关的经验关系,建立定量分析、判定标准,从而确保工程勘察质量。另外,以人为本,提高工程勘察技术人员业务素质和综合能力也是不可或缺的重要因素。
【参考文献】
[1]戴一鸣.工程物探技术在岩土工程中的应用[J].福建建筑,2004.
[2]GB5002l-2001.岩土工程勘察规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[3]余健明.工程项目组织与管理[M].北京:中国计划出版社,2003.
[4]谭克文.建设工程质量控制[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.
[5]高大钊.岩土工程标准规范实施手册[M].北京:中国建筑出版社,1997.
中图分类号: S29 文献标识码: A 文章编号:
引言
岩土工程勘察是指在地质学和岩土力学的指导下,依照科学的勘察程序,在有效的一仪器设备的支持下,进行的工程地质问题的评价。
一、岩土勘察取得的进展
回顾我国推行岩土工程的十多年来,已经取得的巨大进展表现在以下几方面:我国已经能够解决技术要求,地质条件复杂的岩土工程问题。相应的规范、规程的编制,标志着我国这方面已经积累的经验达到的水平。勘察工作已从单一的钻探、取样、试验、提报告模式发展为多种测试手段、综合评价的模式。多功能静力触探、超重型动力触探、预钻式和自钻式旁压试验、螺旋板载荷试验、孔隙水压力测试、波速试验等新技术的迅猛发展,大大提高了地基评价的水平。室内土工试验中高压固结试验和三轴压缩(剪切)试验的普遍应用,使土力学理论更进一步应用到勘察生产实践中。另外,土的动力性质的试验也日益增多;桩的动力测试已经列入有关规范、规程和手册中;表面波速法也开始在工程中得到应用;岩土测试的重要性已经越来越显示出来。勘察与设计、施工密切结合,初步形成了从勘察到设计、施工、监测,贯穿各个阶段的认识、实践、改造全过程。地基处理技术水平的大幅度提高。十多年来为了满足工程建设的需要,引进、发展了多种地基处理技术,积累了相当丰富的经验。对第四纪松散地层、湿陷性黄土、膨胀土、软土、填土、饱和松散粉细砂等各种不良地基,开发和应用了许多新的地基处理技术,已成为岩土工程中一项重要内容。
工程勘察体制发生了根本性的转变后,勘察结果形成的文件要包括以下重要的技术内容:
1、场地稳定性的评价,对建筑场地拟建的建筑作出适宜性的技术论证;
2、为工程设计提供场地各岩土分层、地下水的埋藏条件及其对工程的影响,以及岩土体工程设计参数;
3、对工程施工过程中可能出现的各种岩土工程问题(如开挖、降水、沉桩等)作出预测,并提出相应的防治措施和合理施工方法的建议;
4、对拟建场地作出岩土工程评价,对岩土加固(基坑支护)与改良方案或其他人工地基设计方案进行论证和提出建议,并根据设计图纸在岩土工程施工中监控施工质量;
5、预测由于场地及临近自然环境的变化对建设场地环境和临近建筑物可能产生的变化及其对工程建造的影响;
6、为已有工程的安全性进行预测性的评定,对拟建工程可能会造成已有工程的不良影响和事故调查分析提供依据;
7、指导岩土工程在建筑物运营、使用过程中的长期观测如建筑物的沉降和变形观测等工作。
二、岩土工程勘察热点
特殊土
包括湿陷性黄土、软土、膨胀土、盐渍土等。在特殊土地基上进行工程建设时,必须充分考虑到它们所具有的特殊物理力学化学性质。
特殊工程地质条件
包括岩溶、斜坡与滑坡、泥石流、采空区、地面沉降、地震效应等。其中强震区的砂土液化、断裂、震陷等问题是岩土工程勘察中经常遇见的。
3、特殊工程
包括高层建筑、动力机器基础、地下工程、水上工程、核电站、道路桥梁、机场跑到、水坝、尾矿坝等。大型建筑地基勘察与评价仍是当前最热门的话题,对可能产生不均匀沉降的预测及对策以及地震效应的抗震设计参数等问题。
三、存在主要问题
国内当前勘察质量问题主要表现在以下几个方面:首先,勘察方案不合理,工作量偏多或偏少的现象比较普遍,不是根据实际需要,而是片面追求经济效益或“手段齐全”,也有为了争取招标任务压低费用,勘察工作粗糙,不能满足要求;其次,第一手资料(钻探、描述、取土、试验、测试等)质量下降。再者,地基评价和勘察报告缺乏实事求是的科学态度,往往不问具体工程条件,不具体研究分析,又缺乏必要的理论基础知识和逻辑思维能力,比较多的是一般化、老一套,设计施工真正需要的内容不全或不准,而不需要的内容却洋洋大观。近年来,勘察报告有越写越长的趋势,实际上其中很多内容是重复或者不需要的。还有,对监测工作还没有足够重视。岩土性质和条件是非常复杂的,勘察时不可能把所有的问题完全搞清楚或预估到。为了保证安全,避免造成重大损失,对施工现场进行岩土工程监测是完全必要的。
四、在岩土工程中应用的勘察技术
1、工程地质的测绘技术
工程地质测绘为岩土工程勘察中一项最基础的工作,其目的为查明地貌地形同其地层、不良地质作用间的关系,划分地貌单元;对岩层风化的程度进行鉴定;调查岩土的性质、年代、厚度、成因、分布等。如果工程地段的地质条件非常复杂,那么工程地质的测绘就非常重要,因为工程测绘是相应人员了解工程场地地质最经济、最有效的手段,只有高效完成工程测绘工作,才会进行比较准确的地质情况分析。
2、原位测试的技术
原位测试必须按照规范进行,进行施工的时候绝对不可以为了方便而走捷径,选择错的方法:进行标准贯入测验的时候必须进行孔深及杆长校正,一旦孔底有缩孔或残留,就无法发现相应标贯器是否落到了应测试孔底的位置,造成标贯数据的错误。标准贯入试验遵循规定标准进行操作可以保证测试位置在孔底和缩颈有残留的时候控制于应测试段,还能比较方便的发现在相应的极软弱的地层,相应标贯自沉及自陷状况,从而确保标贯数据具有较高的准确性。静力触探试验也是岩土工程中经常采用的一种技术,主要是利用液压静力初探双桥探头测探,利用电脑进行信息的采集及处理,对信息进行自动化处理,绘制出触探曲线。动力触探为确定相应风化基岩的物理性质指标方法。
3、室内试验技术
从拟建工程产地岩土中的问题着手,通过室内试验获取相应岩土的物理指标,从而为岩土工程的评价工作及图示工程分级工作奠定良好的基础。通常都是采取测定相应土壤的物理性能指标判定图的物理性质;采用压缩试验来判定相应土壤的压缩性;通过对土壤颗粒的分析对砂土进行准确判定及定名。
4、取样的方法
土壤取样的方法很多,原状土样因为试验室的不同,在质量上会存在很大不同,从而导致室内试验数据的失真。取样方法不同还会造成土样中含水率的变化,因而要在相应的取土装置上面加上套管,避免地下水会对原状土造成影响,防止因为不同的取土方法导致土壤含水率的不同。取样以后一定要马上进行密封,夏季的时候由于天气炎热,要合理选择密封方法,避免蜡封融化破坏密封的效果,冬季因为比较寒冷,应避免冰冻,土样的保存期不要超出三个星期,运送过程中也必须做好相应的防护措施,假设缓震装置降低震动为土样造成的损害,从而保证测试结果的质量。
5、数字化勘察技术
随着科学技术的不断发展,很多新的勘察技术被广泛的应用到岩土工程当中。通过数字表面模型方法就是一种新的数字建模方法,该方法能够非常精确的表示相应工程地质体外表面,通过该方法表示均质地质体,可以将那些比较抽象的、同属性的点按照相应规律进行连接,形成相应的网状曲面片,对工程地质体空间属性进行确定。
结束语
岩土工程勘察是工程建筑的一个重要基础工作,对工程的经济性、合理性及安全性具有十分重要的意义,因而相应的建设单位及勘察人员必须高度重视这项工作,严格遵循相应的勘察技术方法进行操作,认真负责,积极应用新技术,从而推动岩土工程的进一步发展。
参考文献
①依据理论公式进行计算在详勘阶段,确定地基承载力有助于为工程深基坑的支护提供基本的参考依据。地基承载力的确定可依据理论公式也是汉口森公式进行计算,依据勘察的相关资料,首先计算出地基的极限承载力,然后将其除以安全系数K,就可以计算出地基的承载力。安全系数的值主要和建筑物的安全等级、荷载性质以及土体的抗剪强度等指标有关,通常可以取值2-3。此外还可以依据建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002),当偏心距e≤0.033b(b为基地宽度)的时候,还可以依据土体的抗剪强度来计算地基承载力的取值。具体计算公式如下:地基承载力=MbTb+dd+MCk。
②依据荷载试验进行确定运用荷载试验确定地基承载力主要是在现场进行原位测试,首先在载荷板上面分级加载,并且侧定各个级别荷载下的沉降量,然后依据P-S曲线来确定地基的承载力。
1.2压缩模量的取值
在详勘阶段,最为重要的变形参数就是压缩模量E。在进行岩土勘察的时候,一般都要求用土工试验来进行压缩试验以确定地基土体的压缩系数和压缩模量。由于构筑物具有不同的荷载压力,因此即使是同类地基土地,其压缩系数以及压缩模量并非是一个固定的值。通常勘察报告中多以100-200Kpa下的压缩系数和压缩模量值为主。但是这种计算方法和岩土土体的实际受力情况不符。第一,若构筑物的荷载力较大或者是采用的桩基础的工程压缩层的计算比较深,则压缩层下部的土体的荷载压力就比较大,在进行压缩试验的时候,就要计算不同荷载压力下的压缩系数以及压缩模量,以便于确定沉降估算值;第二,建筑地基基础设计规范》(GR50007-2002)中给出的公式E=(1+e)/a,a为土体的自重压力至土的自重压力与附加压力之和压力段的压缩参数,e为土体自重压力下的孔隙比,而不是天然的孔隙比,由于天然空隙比相对于自重压力下的孔隙比要大,因此用第一种方法计算的压缩模量要大于第二种方法计算的结果,则前者计算的变形量相对较小,偏向不安全。这就需要通过压缩曲线来明确自重压力下的孔隙比。因此在进行地基土地沉降估算的时候,在开始试验之前应首先明确工程竣工后地基土体不同土层的应力环境或荷载压力大小,压缩模量一定要选用与实际应力环境相对应荷载压力级别下的压缩模量。
1.3明确各等级划分
在进行岩土工程勘察的时候,需要依据工程的具体情况来确定相关项目的等级,以便于布置岩土工程的勘察工作量。例如对于勘察等级的划分、地基复杂程度等级的划分等。明确等级划分后才能科学合理经济的布置勘察工作量。
1.4勘察工作应符合经济性要求
在进行岩土勘察的时候,在满足相应规范以及勘察质量的前提下,应尽量降低勘察的经济成本,提高勘察的速度以及工作量。当前勘察工作的成本相对还是比较节约的。例如:在勘察的时候,一般要求桩基础的孔深在桩端以下3-5倍桩径处,且不能小于3m,若是最大直径桩则不小于5m。一般而言勘察方案布置的孔深为50m,依据相关规范标准以及现场勘察的资料,可以得知在40m的位置就分布着较好的桩端持力层,且能够满足桩基的设计要求,此时就可以将现场孔深由50m降至45m,这样就能既满足设计要求,又能节省一定的工作量,有助于实现经济效益。
二、岩土工程勘察技术中的地理信息系统技术应用
近年以来,计算机信息化相关的通信技术、信息技术、电子技术等强势而又迅猛的应用开来,不论是生产制造业还是物流运输业等诸多产业组织机构都应用了信息化计算机有关技术。而工程领域中岩土专业中应用的信息化GIS技术在建筑市场中运用也较为成熟。比如,伴随GIS技术逐渐成熟发展,一些集成技术逐渐问世,包括CAD、通信、互联网、虚拟技术、多媒体等多种技术集成运用,对岩土工程地质勘察起到了较大助力作用。同时,在GIS平台软件的技术应用下,GIS技术已经分化出了GIS与CAD集成技术、GIS与RS(遥感)、GPS(定位)结合的集成技术以及组件GIS技术等。
1.GIS与CAD技术的集成
CAD属于计算机辅助设计,是近些年来在制图、设计、制造等相关领域所应用的常用技术,它最为显著的功能是处理诸多结构形态的图形,以便于技术设计人员配合计算辅助制造(CAM)系统设计出生产加工类产品。目前,虽然CAD开始着手于开发一些非图形性质的数据处理功能,但是其主要应用于一些数据信息程度较为完整的资料数据进行设计。但GIS属于针对于地理结构而应用的空间管理技术,在空间信息、资料等数据的分析上更具逻辑性。相比CAD而言,用它对一些地质资料进行分析,能够处理较为复杂、量大的地质信息资料,同时又能具有一定的空间结构分析功能。如此一来,CAD与GIS技术集成则能够充分支持岩土专业工程的地质勘测,给予其充分决策支持。
2.GIS与RS、GPS的结合
关于GPS、GIS以及RS目前在信息化技术领域中简称为3S技术。三者集成技术应用在岩土工程的对地勘测作业中能够良好的针对于地质空间结构形态完成各类相关数据的获取、管理、更新、存贮等,并且随着3S集成技术的完善发展,势必未来3S技术会愈发成熟。同样,其技术应用在岩土工程勘测工作中来,能够针对于数据信息处理、结构分析模拟、以及对地观测等进行实时控制与管理,使之应用功能集成于一体。在岩土工程勘察作业中,GPS(全球定位系统)主要用于某一集中区域内对场地目标展开定位与促进各类传感器顺利完成试验、测试工作,包括定位项目开工现场的运载平台等。对于RS(遥感技术)而言,其主要提供施工场地所研究目标的语义或非语义资源信息,以实时控制场地勘测、测量信息等的各种变化,及时的完成GIS关于空间形态数据资源的更新工作等。而GIS属于三者技术的集成系统应用平台,为数据采集及平台有关功能的应用提供智能化处理方案等,包括对多种空间数据信息等进行动态管理、贮存、加工等综合处理,使岩土项目专业的现场工作呈现于计算机的虚拟空间中,便于作业人员分析与处理相关工作。
3.组件式GIS
组件式GIS属于各大功能模块集成应用技术,每个组件间有着不同的平台系统应用功能,以最终模拟出GIS基础应用平台。当前,对于微软公司提供的COM与OMG组织机构提供的CORBA标准等在其平台系统中得到广泛应用。而微软基于COM组件的ActiveX控件又是一些可视化程序设计中的常见控件之一,所以对于呈现出虚拟化空间形态的GIS平台也十分受用。同样,将GIS功能版块模块化,将以组件方式呈现给开发者使用而形成的组件GIS要比传统的GIS平台软件更具优势,比如成本相对较低,扩展性与维护性较为灵活等。其中,MapInfo公司机构推出的MapX等组件则是组件GIS平台中被贯以应用的代表,能够利于其系统平台中诸多功能的集成应用,可为岩土工程地质勘察提供较大作业助力。
[中图分类号] P5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-2-129-2
0引言
随着时间的推移,岩土工程勘察工作正如火如荼的开展着,有关于这方面的规章制度也在不断完善。然而人的思想不同,能力上也有所区别,就对这些规章制度产生了分歧,引发不必要的损失。与实际中,此类情况不胜枚举,是工程建设在规范性上达不到标准。下面就对此展开讨论。
1基础地质和岩土工程勘察概况
岩土工程地质勘察的主要目的是弄清楚工程现场的地质情况并为其设计、施工提供地质勘察成果及各项岩土的工程参数,其勘察报告的质量对工程的安全和造价起到举足轻重的作用。施工的安全问题以及成本的问题都与初期工程勘察的成果有着密切的关系。施工过程中的很多环节都涉及到了基础地质中岩石的实际情况。对岩土工程进行考察包含了很多步骤,这些包括现场钻探、原状土取样、室内试验和现场进行原位测试等方面,这些都是要在国家的支持下才能够进行,经验丰富能为施工带来很多好处,少走很多弯路。一份岩土工程的勘察报告要做到真实可靠,这样才能如实反映出真实的情况,才能找出存在问题,就可以进行探讨改正,给出适当的建议,有利于工程的发展。
2基础地质在岩土工程勘察中的应用
2.1对基础地质岩土的室内测试
工程基础地质室内测试的主要问题是地质岩土样送达试验室后未及时进行开样测试,或不按操作规程要求进行试验操作。举一些例子来说明吧:对于时间上比较随意,没有很好的把握;岩石固结试验的压力值达不到上覆自重应力与附加应力之和的要求,但很多固结测试并未按规范要求进行平行测试,这样就会是得出的结果真实度不高,不易令人信服,常常自相矛盾,浪费人力,物力,财力。这样一来,就要求地质室内的试验要有时效性,并遵守国家相关的规章制度。
岩土的室内试验可以测定岩土的物理力学性质指标,但这是建立在原状的土、岩样和科学、正确的试验分析方法基础上的,没有其中一个,都会大大降低真实性。这些情况就表现在:原状土、岩样的采取、保管。
不同的岩石和土要有不同的取样器,要根据岩石和土的性质,分别采取适应自身的取样器,这样才会对试验有所帮助。样品要及时进行试验,否则就要储存好;要根据土质的特性进行一定的划分。要充分了解土质的方面的特性,这样才能对土质有一个整体的概念。如膨胀土的特征是液限及塑性指数高、具裂隙,而且在50及100kPa压力固结试验时会出现百分表测出的变形量小于同级荷载作用下的仪器变形量的情况(因我国膨胀土的膨胀力一般在50~100kPa之间)。此外,对粉土定名时不能只重视塑性指数≤10的指标,还要注意粒径>0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%的指标,若仅按塑性指数划分必然会造成一些误判,另外,对粉土进行承载力深宽修正和液化判别时均须根据其粘粒含量数值来进行计算,因此,地质中粉土的粘粒含量是必做的工作;工程剪切方法的选择。直剪试验剪切破坏面与实际土石体剪切破坏面不一致,剪切时排水条件不易控制,按《土工试验方法标准》(GB/T50123- 1999) 规定,快剪试验只适用于渗透系数
2.2基础地质的野外踏勘和资料搜集
进行野外的勘察是十分必要的,这样可以收集最新的数据,进行分析了解就可以得出最新的成果,所以工作人员要在思想意识树立起这样的一个概念。进行野外勘察,工作人员可以得到很多知识,而且由于是实际考察得出的,所以真实性不容置疑,这样勘察工作也为后期工作的展开打下了基础,指明了前进的道路,避免在错误的方向上越走越远。
在野外进行勘察的时候,就要对岩土进行勘探,要想使工作进展顺利,就要做好前期工作,明确自己的目标,确定自己勘察的内容以及在这过程中会用的知识方法。准备工作是至关重要的,做好了准备工作,后期才会更加通畅,有计划的进行下去,否则只会是一盘散沙。
【关键词】岩土工程 勘察工作 问题 对策
一、岩土工程勘察简介
(1)岩土工程勘察的作用。岩土工程勘察的内容包括工程地质调查和测绘、现场检验和检测、勘探及采取土试样等几个方面,通过对先进设备和勘察方法的运用,对工程地质条件进行综合性的评判,并形成供工程建设参考的文件。岩土工程勘察是按阶段进行的,它根据不同阶段分派的任务,对工程现场岩土体的分布状态进行分析,并利用岩土工程的原理对工程现场出现的问题进行解决,从可行性研究勘察的角度到初步勘察的角度,再到详细勘察的角度,从而使岩土工程勘察具有更高的严密性,为工程设计提供可靠的依据,同时也为岩土工程施工提供了指导性的意见。
(2)岩土工程勘察的分类。岩土工程勘察根据勘察对象的不同有不同的分类,具体来说可以分为民用建筑、铁路工程、公路工程、水利水电工程等多个不同的方面。由于受到工程规模和复杂度的影响,在铁路工程、公路工程、水利水电工程等庞大的工程建设中,投入的人力、物力、资金也是比较大,因此对岩土工程勘察的范围和准确性要求也较高,往往还需要通过相关的勘察规范和技术标准来实现。而对于一些像民用建筑类型的工程建设,最初的岩土工程勘察结果,会对建筑后期的稳定性有重要的参照价值,因此也需要进行地基处理、边坡工程、基坑工程等多方面的勘察工作。
(3)岩土工程勘察的重要性。岩土工程勘察是工程设计的重要依据,同时也是工程施工的前提。通过对工程场地的勘察,可以对工程场地中存在的问题有提前的预见性,然后将存在的问题运用岩土工程的基本原理和方法进行解决,并在工程设计中进行优化,从而将工程施工受地质环境不良影响的效果降到最小。由此可见,岩土工程勘察在工程建设中发挥着重要的作用。
二、岩土工程勘察中存在的技术问题
岩土工程勘察过程中所涉及的勘察对象和需要解决的问题非常的多,并且岩土工程勘察是一种反映工程问题的间接手段,因此在具体的实现过程中还存在着很多的技术问题,常见的技术问题主要表现在勘察资料收集、勘察任务实施、外业施工、勘察报告制定等多个方面,下面是对这些方面的具体介绍。
(1)勘察资料收集方面的问题。岩土工程勘察过程中的资料收集是其勘察工作开展的主要目之一,勘察资料的收集为工程设计、基础处理、施工指导提供了重要的参数参照价值。而一些施工单位,为了片面的追求工程进展效率,在岩土工程勘察过程中对勘察资料的收集不细心,这就影响了勘察资料的使用性。不详细的勘察资料收集,使施工单位不能对工程的整体建设有可靠性的把握;不准确的勘察资料收集,会影响设计人员或施工人员对工程做出正确的判断,从而影响工程的质量。
(2)勘察任务实施方面的问题。勘察任务的分派在《岩土工程勘察规范》中有详细的记录,对岩土工程勘察有重要的参考价值。而在现实的勘察任务分配过程,一些勘察单位在这方面的重视程度不够,在勘查的过程中随意的设立勘察点,也不考虑当地地形对勘察过程的影响,一方面不能保障勘察人们自身的安全性,另一方面勘察结果的正确性也存在着很大程度的质疑,由此可见岩土工程勘察在勘察任务方面存在着十分的不规范性。
(3)外业施工方面存在的问题。在外业施工的过程中所涉及的作业任务非常的多,如:钻探操作、取样操作、数据测量等多个方面,但是由于外业施工的规范问题,导致了外业施工难度的增大。在数据测量的过程中,一些勘察单位对要勘察的对象并不够详细,如:在地下水的测量过程中,只对浅层水进行测量,没有对水源进行分层测量,这就影响了水源勘察的准确性和全面性。
(4)勘察报告制定方面存在的问题。岩土工程勘察的结果往往是以勘察报告的形式展现出来,在勘察报告制定的不合理就会直接的影响工程人员的使用。现在勘察报告中存在着很多的问题,例如:勘察描述的参数不详、结论的针对性不强、参考价值不大等多种问题。勘察描述的参数不详,当工程周边的环境发生变化时,就不能对工程场地的具体情况进行及时的扑捉,从而影响施工方案的调整工作。结论的针对性不强,说明在勘察报告制定的过程中没有进行有效的分析工作,不能对工程施工提供可靠的意见和建议。参考价值不大,会使勘察报告制定丧失它本来的价值,而且还会导致前面的岩土工程勘察过程付之一炬,造成严重的经济损失和劳动力浪费。
三、解决岩土工程勘察中存在的技术问题的相关措施
(1)根据具体的工程情况进行岩土工程勘察活动。 受工程环境、地势、规模等多方面内容的影响,工程建设对岩土工程勘察活动有着不同的要求。由此可见,岩土工程勘察活动应该根据不同的工程情况展开,这样不仅能提高勘察结果的参考价值,而且也能够尽可能的减少不必要的勘察活动,从而提高工程施工的安全性和效率。
(2)加强岩土工程勘察活动中的资料收集力度。在岩土工程勘察中涉及的资料非常的多,为了避免遗漏,首先可以通过提前书写一个勘察活动有关的资料清单,将有价值的勘察内容进行记录;其次在勘察的过程中,可以按照资料清单展开勘察活动,如果发现当地的勘察环境与事先预想的有出入,可以对资料清单进行及时的修改或添加一些被遗漏的勘察资料,从而实现勘察资料的完整性。
二、教师在论文编写过程中的指导作用
“勘查技术与工程”专业需要具有综合素质和先进技术的人才,毕业论文写作期间,要注重培养学生收集信息、应用英语、计算机编程和解释软件使用等能力。①查阅文献的指导。论文题目选定之后,学生需要了解相关地球物理方法的发展、研究现状及应用情况。在查阅科技文献过程中,教师对相关方向的现状及学生存在的疑问进行讲解和指导。②计算机应用的指导。在“勘查技术与工程”专业毕业论文撰写过程中,教师要安排一定的计算机编程和学习使用最新地球物理资料解释软件的工作量。将这部分内容和毕业论文有机地结合起来。对于计算机基础好、能力强的学生,鼓励他们独立编程,激发他们的创新精神。对于计算机能力弱的学生,则重点学习现有软件的使用方法和技巧。指导学生灵活运用广泛应用的办公软件对资料进行简单处理,比如运用Grapher、Surfer、Excel等的电子表格计算视电阻率等一些简单的处理。③地球物理资料解释和绘图技术的指导。在“勘查技术与工程”专业毕业论文撰写过程中,资料解释和绘制成果图示是论文的核心内容。指导教师要对这部分进行重点指导。指导学生写出明确的解释依据、解释思路、解释结果,并绘制出规范、符合要求并美观的图件。规范的插图和附图是“勘查技术与工程”专业毕业论文的重要组成部分,在论文写作过程中,教师要指导学生学习必要的专业绘图软件,能够熟练地掌握绘图技巧,做出能为毕业论文提供有效证据和支撑的图件。④论文写作的指导。在毕业论文的撰写过程中,指导教师要将资料解释部分作为论文的重点部分。不仅要有解释思路、解释依据,解释理论和解释结果的讨论,还要有规范的写作格式、规范用语、规范地引用图件,以明确各部分的逻辑关系。在论文的写作过程中,提高学生的科技写作能力。
二、目前实践性教学中存在的主要问题
1.师资配置不合理,新老交替与传承欠规范师资力量是教学环节的核心部分,建立合理的师资梯队,是专业得以发展和传承的基石。对于实践性教学而言,师资力量更是直接影响实践性教学效果和质量的关键所在。近年来,随着一大批高学历的人才进入高校,成都理工大学勘查技术与工程专业的师资团队中青年教师的比重显著增长,但相对于扩招的学生而言,师资力量还是略显不足。由于教学任务繁重,刚进校的青年教师尚未完成新老传承,就走上讲台向学生授课,并直接参与到实践性教学中来,甚至构成了实践性教学的主体,青年教师由于科研和生产实践经验不足,在教学中明显存在这样那样的问题,这必然会影响到课程的生动性、形象性和深刻性,进而影响到教学质量和效果。因此,以青年教师为主的实践性教学在师资配置上是不尽合理的。教师的新老交替实质上是对青年教师的培养问题,但现阶段来看,实践性教学中对青年教师的培养力度是不够的,新老交替与传承也欠规范化和细致化。
2.科研与教学关系处理不当随着西部大开发背景条件下大兴土木工程建设的需要以及教育体制的改革,我校教师的职能已经由原来以教学为主转向教学科研并重。适量的科研不仅可以为教学提供实践基地,加强理论与实践的结合,而且可以丰富教学内容、促进教学改革、提高教学水平和质量,它与教学应该是相辅相成的关系。但是近年来,我校教师科研任务的数量和规模远甚从前,这就迫使教师的主要职能由教学向科研偏转,或者说由原来以教学为主的单一职能向教学科研并重的双重职能转变,投入到教学上的时间和精力也相对减少。多数基础性的教学实践任务,特别是认识实习和生产实践几乎都落在科研任务相对较少的青年教师身上。青年教师队伍由于经验不足,是一个尚需加强培养的队伍,还未构成实践性教学的中坚力量,因此完全依赖青年教师的实践性教学,很难保证教学质量和效果,基础性教学实践的不足又必然后影响到毕业实习甚至是工作以后的正常生产实践。近几年来学生毕业论文质量呈下滑趋势,应该说与基础性教学实践质量不高有很大的关系。因此,妥善处理好科研与教学的关系,合理规范教学和科研活动的比例,保证实践性教学中的中、老年教师特别是具有高级职称教师的数量,已经成为教学改革当中刻不容缓的一项任务。
3.教学管理与监督不力我校勘查技术与工程专业的毕业实习是该专业学生的最后一次实践性教学。毕业实习主要服务于毕业论文的撰写,因此实习的内容不可能像认识实习和生产实习那样具有统一性和整体性的规划。实践场所、工程项目、研究主题等的不同使毕业实习更具有个性化特色。特别是实践场所,往往受教师科研项目、学生意愿等多方面因素的致约。近年来,毕业学生人数较多,教师的科研任务往往不能满足所有的毕业生,因此需要一部分学生到生产单位实习。此外,根据毕业生自已的意愿,每年都有部分学生主动要求到生产单位开展毕业论文的设计,还有部分单位强烈要求签约毕业生必须到单位实习。实践场所的分散性为实践性教学管理带来较大的困难,特别是涉及到委托第三方进行代管的问题时,其可操作性较低,在实际执行时也大打折扣,因此学生在单位参与实践的情况,完全取决于学生自身的自觉程度。而生产单位的本质属性决定了“生产任务第一”的处事原则,在对待实习生的管理问题上并不严格,有些单位虽然主动要求学生到单位实习,但并不是刚好有合适的项目作为本科生毕业论文选题,因此多数情况下,学生实际参与的项目与最终作为毕业论文支撑的项目完全不一样,更有甚者,连工程现场都没有去过,就直接将早已完成的生产报告拿来作为论文。即便有些去过工程现场,也仅仅是“走马观花”地了解一下工程的基本情况,并没有开展实质性的野外调研工作。这种现象在其他专业中也是相当普遍的,因此每年到单位实习的学生往往存在较多的问题。资料收集不齐全、收集资料与实际不吻合等是最为常见的问题。这样一来就导致其毕业论文质量一般都低于参与教师科研的学生的论文质量。很显然,对到生产单位开展毕业实习的学生缺乏有效的监督和管理,是影响本次实践性教学效果的主要原因。
4.教学实践与社会需求脱节教学实践是加强学生对理论课程的理解,培养学生基本专业技能和提高学生解决实际工程问题能力的教学环节,也是为将来从事本专业所需要基本技能的奠基阶段。因此勘查工程与技术专业的教学实践必须与社会需求挂钩,实践项目与内容以满足生产需要为基本出发点。而我校勘查技术与工程专业的基础性教学实践仍然沿袭的是传统工程地质学的教学内容,实践项目固然是几十年来不断提炼总结而成的,但是近年来随着学科自身的发展,专业领域的范畴已经有所拓展,诸如地质灾害等已经成为勘查技术与工程专业不可分割的一部分,但凡是工程建设无一不涉及到地质灾害的问题。这里的地质灾害有两重含义,其一是由工程建设导致或诱发的地质灾害;其二是天然地质灾害。前者影响地质和生态环境,后者影响工程建设。地质灾害业已成为勘查技术与工程专业的技术人员必然要面对的一大问题。尽管作为地质灾害主体的崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等问题在传统的工程地质学中都有提及,但作为工程活动与人类环境相互作用过程中的一种必然现象,仅仅对地质灾害的简单认识和了解是远远不够的,需要进行系统的学习和实践。近年来地质灾害频发造成的危害有目共睹,“5•l2”汶川地震诱发的大量崩塌、滑坡;舟曲“8•7”特大泥石流灾害,摧毁公路、桥梁,掩埋良田、家园,噬夺生命、财产,其破坏性和摧毁性都触目惊心。因此,社会对地质灾害防治与治理方面的专业技术人才的需求大大增加,而我校勘查技术与工程专业的本科生,要么对地质灾害一知半解,要么根本就搞不清楚地质灾害的真实内涵,这固然与学生自己小善于、不主动解相关专业的信息有关,但另一方也反映出我校勘查技术与工程专业在教学实践上没有紧跟社会需要,因此需要对现行教学实践内容和项目进行及时更新和补充,将地质灾害等与社会需求密切相关的内容纳入到勘查技术与_l1程专业的教学实践当中,培养出符合时代要求和社会需要的专业技术人才。
5.教学实习与考研深造相冲突我校勘查技术与工程专业的生产实习安排在每年的9月份至10月底约9周的时间,时间长,内容多,任务重。而次年的1月份又是国家研究生统一r•考试的时间,准备深造的学生既要考研,又要花费大量的时问完成课程设计和生产实习任务,在时间上十分仓促和紧张,往往是生产实习做不踏实,研究生考试也准备不充分,每年都有一部分学生凶此放弃了考研的打算。总体来看,勘查技术与工程专业不仅研究生的参考率低,其考取牢也明显较其他专业低。而在N,~lj通过研究生入学考试的部分学生当中,由于在生产实践方面没有投入足够的精力,因此实践环节没有得到有效的锻炼和加强,野外基础不扎实、基本技能不够娴熟、实际工作能力也较为薄弱,这些问题会直接影响到研究生的质量。很显然,生产实习的时间安排与考研时间安排上的冲突不利于研究生人才的选拔和培养,并因此可能流失一批优秀的专业研究人员。
6.教学实践安排欠灵活我校勘查技术与工程专业的毕业实习安排在大学四年级最后一个学期。学期开始一般已到2月底或3月初,毕业生按指配实习导师的要求收集资料准备现场调研,根据学校的统一要求,一般要在4月底结束全部调研工作,5月初着手资料的汇总、整理和论文的编写工作,因此在野外收集资料的时间也不过1月左右。换句话说,指导教师只有在这段时间内恰好有科研任务时,才能安排学生参与野外调研工作。但实际情况是,这个时间段内并非是每个教师都刚好有科研任务,而且由于承担了其他年级的本科教学工作,即便有合适的机会也不一定能抽出时间对学生进行科研实践的现场指导。大多数情况下,教师科研需要学生的时候,学生在完成理论课的学习任务;而学生需要参与科研或生产课题的时候,教师又有理论教学任务在身。这种情况下。通常的解决办法是让研究生进行指导或让学生去拟签约单位收集毕业论文资料。尽管有一部分学生是参与了教师的科研课题,但是由于科研周期长而毕业实习时间短,学生在较短的时间内只能收集有限的资料,这些因素导致的结果是学生论文质量的低下。到单位实习的学生同样面临这样的问题。可见,现有的毕业实习在时间安排上存在明显的不足。
7.重视专业技能而忽视综合素质的培养实践性教学作为特殊的教学手段其最大的特点就是野外实践非常丰富,一直以来实践性教学都以培养学生实际动手操作能力、提高专业技能为主要目标,但从笔者数年来指导本科生毕业论文的实际情况来看,发现尽管有些学生的实际动手能力和独立工作能力都不差,但实践任务却并不一定能很好地完成,这就说明实践性教学中忽略了某些方面的培养。野外实践是一项带有团体性质的工作,实践工作的完成质量不仅仅取决于专业技能的高低,还与团队内部成员的合作程度、与外界的协调能力、沟通能力等有很大的关系,因此实践性教学应该是对包括专业技能、协调能力、沟通能力等在内的综合素质的培养过程,现阶段随着高校队伍的社会化和具体化,以及教师科研任务、学生人数增加等原因,实践性教学中对综合素质的培养显然重视不够,从而导致了学生专业技能强但完成实际任务能力低的畸形现象。
三、加强实践性教学环节的主要措施
1.合理配置师资力量实践性教学中应保证中、老年教师的比例,青年教师可以参加进来,但不应是主体,同时必须加强对年青教师的培养。经验丰富的老教师要做好对青年教师的传、帮、带工作,有序地帮助青年教师尽快适应教学工作的角色,青年教师也要积极主动地参与到包括实践性教学在内的各个环节当中,脚踏实地从助手、助理做起,尽快成为实践教学团队的中坚力量,将老一辈优良的教学风格、深厚的专业积淀传承下去。
2.建立机动性的专项生产实践环节教学实践中的生产实习与考研之间的矛盾主要在于生产实习的周期过长,与考研复习存在时间上的冲突。由于我校勘查技术与工程专业的生产实习实际上是由工程地质测绘、滑坡稳定性分析和地基稳定性评价三部分组成的,它们彼此相对独立,因此可以将其分解成为三个专题进行。根据理论课程的学习情况,工程地质测绘专题可以在大学二年级地质学基础、工程岩土学等课程结束后就进行,滑坡专题、地基专题同样可以按理论课程在大学三年级的学期中、末分别进行,这样就可避免在大学四年级第一学期进行集中实习造成的周期过长、实习时间不易调整等问题,甚至还可以增加其他专题进来,大大增强生产实习的机动性和灵活性。在时间上也可以适当提前,不至于与考研复习有太大的冲突。
3.建立本科教学的导师机制本科教学实践特别是毕业实习,实习时间与教师科研时间不相统一的矛盾已经突显出来,这种矛盾的根本原因,在于分配给指导教师的时间太短,调整空间不足。因此尽早在本科教学中引入“导师机制”,,在大学二年级刚接触专业课程时便分配导师,学生就有较多的机会参与科研实践,教师也有足够长的时间来安排和筹划学生的实习,学生和教师可以更多地沟通,这样不仅能使学生更深入、充分地认识和了解本专业的职能,而且从实践入手再学习理论,可以更好地理解和掌握专业课程的原理和方法。更主要的是可以为本科论好充分的准备,避免了集中在最后一个学期进行实习时,教师所面临的必须及时为学生提供合适实习平台的巨大压力。
4.健全教学实习的奖励机制根据勘查技术与工程专业对毕业实习的要求,学生可以到单位实习,也可跟随指导教师进行实习。由于到单位实习存在难于监管的漏洞,加之单位自身的职能不同,部分生产单位不重视后备技术力量的培养,对学生的实习采取敷衍的态度,因此造成学生的论文资料收集不全、论文质量偏低等不足。而参与教师科研的学生,有较多的机会面对面与指导教师交流,论文资料收集一般较为齐全,最终的论文质量也相对较高。因此,应鼓励学生首选教师科研项目开展毕业实习。但是由于学生的教学实习经费远不足以支持野外调研的开销费用,一般都需要由教师科研课题额外补贴,学生较多时课题需要支付的开销很大,如果没有硬性要求的话,部分教师,特别是科研项目较小或较少的教师,宁愿学生到单位实习。因此,对于利用科研课题为学生提供实习机会的教师应当给予积极鼓励和大力支持,并且根据具体情况进行适当的奖励。
5.完善教学实践的监督机制教学实践的监督主要是针对毕业实习,到生产单位参予实践的最大问题就是存在监管的漏洞。学生究竟做没做实际工作?论文倒底是自己的实际工作成果,还是生产报告的拷贝?有时很难分辨。因此不仅学校要建立相应的监督机制,还应要求生产单位将学生的实习工作具体落实并进行有效的监管,学校与企业或单位共同对学生进行监督和管理,但必须是以学校为主、单位为辅,以学校的主动监督带动单位的被动监督,以防单位出现“放水”现象。必要时,每年可根据依托单位对实习学生监管的重视程度进行排名通报并与毕业生的推荐相挂钩,促使其担负起应有的责任和义务。
0 引言
对于资源勘查工程专业的学生进行培养,主要的教学目标是培养理论知识扎实,具有一定的实践能力和创新能力的综合型人才。进行实践教学是该专业的一个重要教学内容,因此必须不断的完善和改进实践教学体系,以提高学生的专业能力。
1 构建实践教学体系
1.1 以专业特色为基础 在构建资源勘查工程专业实践教学体系之时,必须充分结合其专业实际,立足于特色进行。该专业的专业特色主要有两个方面:第一,充分结合专业和学科,科研和教学两个方面。第二,校企合作,充分发挥企业的作用,保障对学生的培养和之后的岗位需求充分结合。因此在构建该专业的实践教学体系之时,应该通过建设室内实验室、校外实践教学等进行。从而形成从实验课教学到论文设计的,具有全方位综合性强的体系。
1.2 分层次递进式教学 在构建实践教学体系之时要注意,在教学当中需要分层次进行,采取递进式的方式逐次推进,从而提高学生的接受能力和学习效率。针对不同年级进行相应的安排,比如针对一年级学生,可以进行一些相对普通的地质认识实习,然后随着学生掌握的知识不断的提高而增加实习内容的难度。
1.3 进行科研训练 进行科研训练实习,主要是为了提高学生实践能力,培养其创造性思维。该训练主要针对已经完成基础训练的学生,通过有效的考核进而选拔较为优秀的学生参加。通过教师或者学校建立的有关科研基金,以此为学生提供一定的经费保障,同时鼓励学生参加各类针对该专业的比赛。
2 实验室建设
根据专业要求建立相应的实验室,比如建设普通地质实验室、矿物岩石实验室等。同时在实验室配备相应的设备,显微镜、标本等。例如针对矿山的勘察,可以依据其专业方向,在建设实验室之时,将矿山勘探地质以及矿山开发地质,将这两个方面作为重点进行建设。这就需要不断的丰富实验室的样本,矿石品级、类型等。在教学当中引导学生进行观察、鉴定、识别等。而在矿山开发地质有关实验室之上,在教学当中需要分析矿床地质特征、相关技术等。并且通过多样化的项目教学,进而提高学生的理论知识和实践能力。
3 实践教学
3.1 构建校外实践教学基地 在实践教学当中坚持产学研结合,通过校企合作、院校合作等,构建校外的实践教学基地。通过实践教学基地的构建,为学生提供实习场所,确保学生通过不断的实习进而充分的将理论和实践结合,提高专业技能。并且通过实习让学生熟悉日后的工作流程、熟悉岗位技能等,也为之后的发展和面对社会的竞争打下坚实基础。结合专业实际,立足于企业的具体情况建立相应的实习基地。比如认识实习可以开设矿山勘查队等相关企业。在相关的科研院所进行一些相关思路、动态等方法的实习,以培养学生的创新思维,提高实践能力。
3.2 构建校内实践教学基地 构建校内实践教学基地就要求配备有关的设备,图像分析仪、多功能显微镜等。在这些具有先进性的设备基础之上,进而完成校内实践教学基地的构建工作。将教学、科研和生产有机的结合,促进校内实践教学基地朝着现代化方向发展。通过校内实践教学基地的建立,不仅可以保障学生相关专业课程能够有充足的实践机会,而且为学生日常的创新思维和活动、设计等提供条件,拓展学生在教学之外的自主学习空间和提高实践能力。
3.3 开展多方联合 学生在进行最后的毕业论文之时,大部分是建立在教师的科研基础之上。虽然有超过百分之九十的学生在选题设计之上和科研课题结合,然而由于经费、课题限制等,大部分学生无法进行现场实习。加之最近几年以来大部分院校进行了一定程度的扩招,学生的数量增多在毕业之际教师所需要指导的学生也相应增加,在一定程度之上对论文的质量造成了不利影响。这就要求学校开展多方联合,加强和相关企业的联系,为学生的毕业论文提供条件。另外增加和各研究院所的合作,将一些优秀学生推荐入内,进而提高论文设计质量。
4 结语
综上所述,在资源勘查工程专业构建实践教学体系之时,要求要建立在专业的特色之上,并且在实际的教学当中进行分层次的教学,通过递进的方式而逐渐提高学生的理论和实践能力。与此同时也需要进行一定的科研培训,鼓励学生参与专业相关比赛,提高其创新能力和熟练专业技能。最后需要进行实验教室和校内外实践基地的建设,开展多方联合,为学生不断提高综合能力而提供条件和打下基础。
参考文献:
[1]周淑敏,胡夏嵩,夏楚林,胡德旺,胡莹.青海大学资源勘查工程专业实践教学质量评价与监控体系研究[J].资源与产业,2010,02:175-178.
2.主要研究成果
在勘查技术与工程专业卓越计划试点的促进下,目前在勘查技术与工程专业大学生工程教育培养模式探索方面已经取得一定的成绩,应用成果得到了很好的推广。
(1)校企合作共建工程实践教育中心,搭建全方位的实习实践基地。几十年来,胜利油田与中国石油大学(华东)建立了密切的合作关系,特别是与相关二级单位建立了多个产学研实习基地,成功开展过勘查技术与工程专业“3+1+1”和“4+1”校企合作培养模式改革试点工作,积累了丰富的工程教育实践经验。特别是在教育部勘查技术与工程专业卓越计划试点中建立了专门的工程实践教育中心,建设了专用的机房进行学生实际动手能力的培养,油田企业给予了大力支持,为大学生工程实践能力的培养提供了优越的环境。
(2)任课教师与企业专家相结合,建立全方位的工程教育培养体系。地球物理系全体教师在科研与教学实习过程中与胜利油田和国内其他油田都有着紧密的联系,对油田生产科研现状了解深入,在本科教学过程中及时地将科研成果融入到课堂中去;油田专家在实际生产过程中积累了丰富的经验,通过勘查技术与工程专业工程教育中心的平台,现场一线的专家们为大学生开展了形式多样的讲课、讲座以及培训工作。学校教师与油田专家的配合对勘查技术与工程专业大学生工程实践能力的提高起着决定性的作用,一方面保证了学生具有扎实的理论基础,另一方面接受着从理论到工程应用角色的转换,可靠的师资保障保证了工程教育培养模式的完整性。
(3)规章制度与激励措施的配套,营造良好的工程素质培养环境。通过工程教育中心增强了学校与企业的交流,同时软环境的建设对于大学生工程素质的培养是至关重要的。地球物理系一方面完善了工程教育中心的规章制度,确保学校教师和外聘的油田专家能够保质保量地完成既定教学任务,另一方面对学生行为进行规范,在大学生中进行多方面的引导,促进学生提高自学能力和动手能力,激励学生开展自主创新研究,并与教师所承担的科研任务相结合,在完成课程任务的同时提前进入到工程应用环节,为大学生毕业后走向工作单位承担生产和科研任务提供了保障。
(4)成果推广。在教育部的支持下建立了勘查技术与工程专业工程实践教育中心,培养了大批具有较高工程素养的大学生,为石油工业输出了大量高素质人才,该中心今后将逐步接纳其他高校相关专业的工程教育实践,必将在勘查技术与工程专业工程教育培养方面起到示范作用。通过培养模式的探索,地球物理系多名教师在科研与教学实习过程中与胜利油田联系紧密,得到了很好的锻炼,积累了丰富的工程教育实践经验,增强了学校在勘查技术与工程专业工程教育方面的师资力量,同时不断探索教学改革经验,主持了多项学校教学改革项目,发表多篇教学研究论文,获得过多项教学成果奖励,丰富并完善了工程教育培养模式。
中图分类号: P634 文献标识码: A 文章编号:
1 工程活动在人类社会活动中的地位
科学、技术和工程是3个不同的对象,3种不同的社会活动,它们有本质的区别,同时也有密切的联系。科学活动是以发现为核心的活动,技术活动是以发明为核心的活动,工程活动是以建造为核心的活动。科学活动成果的主要形式是科学概念、科学定律、科学理论,是论文和著作;技术活动成果的主要形式是发明专利、技术诀窍、图纸、配方,当然也可以是技术文献和论文;而工程活动成果的主要形式是物质产品、物质设施。“科学活动的主角”是科学家,“技术活动的主角”是发明家,“工程活动的主角”是企业家、工程师和工人。科学的对象是带有一定普遍性和可重复性的“规律”,技术的对象是带有一定普遍性和可重复性的“方法”,而任何工程项目都是一次性、个体性的项目。三者各有独特的本性,各有特殊的、不能被其他活动所取代的社会地位和作用。强调科学、技术、工程有本质的区别,绝不意味着否认它们之间有密切的联系,相反,科学、技术、工程三者是人类社会活动的统一体。在社会实践中人们往往混淆了这些活动的特征,或者用一种活动代替另一种活动,或者突出强调了某一种活动而有意无意地贬低了另一种活动。例如人们在讲科学技术的时候,往往突出了科学而忽视了技术,在讲工程技术的时候又只注意到技术而忽视了工程。
2 钻探工程技术体系
尽管钻探工程技术在不同的应用领域采用的具体技术方法不同,但是基本的技术体系都是由钻探对象、钻探设备和钻探工具、钻探工艺方法组成的,
如图所示
按技术特征钻探工程可划分为十大钻探技术体系(表1):
(1)科学钻探技术体系;
(2)石油天然气钻进技术体系;
(3)固体矿产地质岩心钻探技术体系;
(4)水文水井钻进技术体系;
(5)工程地质勘察钻探技术体系;
(6)基础工程施工钻进技术体系;
2)科学钻探技术体系
(1)地层——钻遇地层广泛:沉积岩、火山岩、变质岩均能遇到,但以坚硬、破碎、复杂的结晶岩为主(与地质岩心钻探钻遇地层相近);海洋科学钻一般在洋壳中进行,但逐步向地幔层进人。
(2)钻井——深度最大,一般在数千米以上,甚至达到万米以上,环境科学钻探也可能浅一些,一般开孔时达到500~700mm,终孔在160~220mm;海洋科学钻口径还要大。
(3)工艺方法——采用地质岩心钻探取心技术和石油钻井工艺两者相结合的工艺方法,称为组合式钻探技术。
3)基础工程施工钻进技术体系
(1)地层—— 以第四纪地层为主,极少量嵌岩至风化壳,有时会钻遇卵砾石地层。
(2)钻井——很浅,一般仅几十米;桩基础孔口径很大(0.5---2m甚至更大)。
(3)工艺方法——分干式与湿式方法,干式采用旋挖或抓取的取土工艺,湿式靠泥浆正、反循环携带岩土。
(4)钻进系统——干式钻头有螺旋钻、筒装钻、抓斗等,湿式钻头一般为拼装牙轮或滚刀,切削具多为硬质合金;
3 钻探技术现代化是当务之急
由于地质工作体制发生重大变化,一段时间以来我国矿产地质勘查工作出现较大滑坡,影响最大的是勘查技术,尤其以钻探技术最为严重。当前,我国已进入矿产资源消费高增长时期,重要矿产资源供需矛盾日益突出,对外依存度迅速提高,供应不足已成为制约经济可持续发展的重大瓶颈之一,钻探技术与装备的落后则极大地影响了矿产资源勘查的进度和效果。近来随着国外勘查商强势进入我国,引人大量先进装备和技术,对原来地勘单位的探矿队伍和工厂造成强烈冲击。改造队伍、改变机制、开发新技术新装备,使我国钻探工业尽快赶上世界先进水平已成当务之急。中国正在步人经济发展的快车道,在我国有一批行业(如铁路、钢铁、机床、石油钻井)通过技术改造,已经大大缩小了与世界先进水平的差距,但是地质钻探行业的落后面貌尚无大的改观。原因很多,关键问题是钻探技术的重要性没有引起有关决策者的认识,钻探工作者对自身的责任也缺乏认识,对自身的能力也缺乏自信。
4 钻探工业现代化的几个关键问题
我国钻探工业现代化之路有一系列亟待解决的问题,其中关键的影响全局的重大问题有:
(1)战略与决策问题首先是国家的作用。有人认为市场经济下工程技术进步单纯靠市场、靠竞争就能发展起来,钻探技术研究没有必要国家投资,从事这方面研究的科研单位全部轰赶到市场就行,于是积极加入转企的行列。科研院所转企是国家科技体制改革的方向之一,对于市场前景好,条件具备的研究院所应当向这个方向积极努力发展,但是对于服务于整体上尚没有形成市场机制的地质工作的钻探工程来讲,目前不具备这样的条件,或者更准确地说不完全具备条件。为什么市场条件更好的矿产资源研究单位不转企而进入创新体系,同样的从事物探和分析测试的勘查技术研究单位也不转企,唯独只将钻探技术研究所列入转企行列?这充分反映了上层决策的偏颇。实践结果也表明单纯靠市场,严重影响了钻探技术的现代化发展,反过来给地质调查和矿产资源勘查工作拖了后腿。
(2)顶尖科技创新人才和野外施工现场技术人
1)钻探工艺技术水平要与世界先进水平看齐采用世界主流施工技术占大多数(如地质岩心钻探体系中金刚石、绳索取心比率达70 以上),有大量独立开发的新技术(如液动锤)。
2)装备水平具有很强的国际竞争能力衡量指标有技术性能参数、故障率(无故障工作时间)、使用寿命、操纵性能、安全性、运移性等;设计理念的现代化,主传动系统液压化,控制系统电液化和智能化;产品可大量出口。
5 地质岩心钻探技术近期发展方向探讨
钻探技术发展方向是个很大的题目,这里只发表个人对近期应该关注的几个方向的看法。
(1)深部资源勘探用新型钻探技术与装备(液压化、智能化);
(2)绳索取心技术(钻杆、钻具)的提高和推广应用;
(3)贯通式空气潜孔锤取心钻探技术完善与推广;
(4)深孔定向钻探技术(小直径螺杆马达、高精度测斜仪器)的研究;
(5)小直径(H、N级口径)的井底信号传输技术和自动导向钻进技术;
(6)小直径膨胀套管技术研究;
(7)钻探标准化的改进与实施。钻探技术是由工艺方法和装备共同构成的,其中装备是硬件,是新技术的物质载体,具有十分重要的作用。谈到钻探工程技术的现代化不能不对钻探装备的现代化提出一些看法。当前在钻探装备应该关注以下几个方面:
(1)首先是装备设计理念的现代化,要引进工业设计的理念(工业产品造型设计、结构与功能、结构与材料、外形与工艺、视觉传达设计、环境设计、人机工程等);