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土以碎散的顆粒為骨架,由固、液、氣三相物質(zhì)組成;在其由巖石風化的生成、搬運和沉積過程中幾經(jīng)滄桑,形成了不同于其他材料的復雜的力學性質(zhì),而不同時空條件下土的性狀也各不相同。所以盡管已提出的土的本構關系理論數(shù)學模型不下百種,動用了傳統(tǒng)力學和現(xiàn)代力學的各種理論和手段,但是到目前為止,還沒有一種為人們所公認的,能夠準確、全面反映各種土的應力應變關系的數(shù)學模型。是否存在這樣的模型也是值得懷疑的。
在計算機和計算技術基礎上發(fā)展起來的,以有限元為代表的數(shù)值計算是解決邊值問題的強有力的手段。當用來計算彈性體時其精確程度令人嘆為觀止。其計算結(jié)果與光彈試驗結(jié)果毫厘不差,結(jié)果光彈試驗很快被廢止。土是碎散材料,而在一般數(shù)值計算中首先被假設為連續(xù)體,然后被離散化,假設各單元間的結(jié)點位移協(xié)調(diào),計算土體的應力變形關系。這常常不能反映土的變形的微觀機理。以DDA(DiscontinuousDeformationAnalysis)為代表的離散單元計算方法在計算某些農(nóng)產(chǎn)品(如谷類)和工業(yè)零件(如滾珠)時是相當成功的。以至被稱為“數(shù)值試驗”可以精確地代替模型試驗。在定性地探索土的變形的微觀機理時,也是很有價值的。但是用以描述由不同尺寸、不同形狀、不同礦物成分的顆粒組成的土,反映不同三相成分及其物理、化學和力學的相互作用,即使是可能,恐怕也是相當遙遠的事。
數(shù)學模型和數(shù)值計算預測的另一個難點是土的參數(shù)的選取,它受到取樣(制樣)和試驗手段的限制。原狀土在取樣過程中不可避免地受到擾動和發(fā)生應力釋放,會破壞其結(jié)構性。即使是重塑土試樣,制樣的方式、器具和操作程序的差別也嚴重影響試驗的結(jié)果。另一方面,目前使用的土工試驗儀器也存在局限性。以真三軸儀為例,由于邊界之間的干擾,試樣的應力和應變的均勻是很難保證的。
在對地基和土工建筑物的探測方面,土層的時空變異及人類活動給勘探測試及其結(jié)果的判釋造成困難。除此以外,巖土工程中的復雜邊界條件和施工過程中的諸多因素也嚴重影響工程的實際結(jié)果。
在我國每年發(fā)表和撰寫了大量的論文和報告,提出了各種理論、模型、計算方法、計算程序和技術手段,常常伴以試驗或者實測數(shù)據(jù)的驗證,其結(jié)果也常常是“符合得很好”。自己的試驗或觀測證實了理論或者方法的完美,正是:“各夸自家顏色好,百花園中各稱王。”這種結(jié)果的可信性很值得懷疑。筆者在評閱一些論文和成果時,對于那些二者符合得完美到天衣無縫的圖與曲線,常常懷有很大的不信任感;而對于存在相當差別,甚至坦率地承認預測的不成功的情況,則是完全理解的。可惜后者較少。
近年來,主要在國外進行了多次的“考試”或者“競賽”活動:首先委托一個(或幾個)單位進行所謂的“目標試驗”,亦即需要預測或者預算的試驗或?qū)嵗F浣Y(jié)果是保密的,或者預測前不做試驗,預測以后在試驗。事先公布有關的土的一般資料、基本試驗的數(shù)據(jù)(為確定有關參數(shù))和目標試驗的應力(應變)路徑。在全世界或者一定范圍征求參賽者(參加目標試驗的人不參賽)。全部預測結(jié)果上交以后,公布試驗結(jié)果。一般是召開研討會,評估或者評分。參賽者也常常進行申辯和總結(jié)。這是一種客觀、公正和有權威性的檢查比較方式。也是推動巖土工程發(fā)展的十分有益的活動和手段。它使我們認識到在巖土工程領域,我們的認識能力和預測能力到底有多高。
試驗方法和設備的檢驗比較
1.不同儀器的相同試驗的檢驗
1982年在法國Grenoble召開的“土的本構關系國際研討會”上①,用劍橋式的立方體真三軸儀分別由德國的Karlsrube大學和法國的Grenoble大學對同樣的砂土和粘性土進行復雜應力路徑和應變路徑的真三軸試驗,兩份試驗結(jié)果是存在著差別的。由于使用的儀器與土料都是相同的,差別主要源于操作方法和技巧。
1987年在美國克里夫蘭召開的“非粘性土的本構關系國際研討會”上②,利用美國Case大學的空心圓柱扭剪儀和法國Grenoble大學的劍橋式立方體真三軸儀進行砂土的相同應力路徑的試驗。試驗內(nèi)容包括:
(1)b=不同常數(shù)的不同密度兩種砂土的真三朝試驗;其中,b=(σ1-σ2)/(σ1-σ3)
(2)在π平面上應力路徑為圓周(兩周)的的真三軸試驗。
(b=常數(shù)的真三軸試驗與空心圓柱試驗的比較)表示了對于Hostun密砂(干密度ρd=1.65g/cm3)在b=不同常數(shù),中主應力ρ2=500kPa保持不變,用兩種儀器試驗得到的軸向應力與軸向應變關系曲線,軸向應變和體應變的關系曲線。可見在b=0和0.28時,不同儀器試驗結(jié)果的差別是很大的。但是在評價它們時,主持者說:對于軸應變,除了0.286的結(jié)果很差(verypoor)以外,其他的曲線符合的很好(verywell);(b.體應變εv與軸向應變εz間試驗曲線)的曲線認為符合得很優(yōu)良(excellent)。對比我們的一些論文中理論與實際曲線二者絲絲入扣的符合,就顯得很不真實。在這兩個試驗中試樣的破壞形態(tài)也有很大不同:空心圓柱試樣發(fā)生頸縮;立方體試樣產(chǎn)生V形的剪切帶。這些差別可能是由于試樣的制樣方法不同,試樣中的實際應力分布不同和試驗中的邊界條件不同引起的。
2.土工離心機模型試驗
1986年由歐洲共同體資助,發(fā)起“土工離心機的合作試驗”③。參賽者有三家:英國的劍橋大學、法國的道橋中心研究室和丹麥的工程院。試驗的內(nèi)容是模擬飽和砂土地基上的圓形淺基礎的承載力和荷載—沉降關系。試驗土料統(tǒng)一為巴黎盆地天然沉積的一種均勻石英細砂。模型地基的孔隙比規(guī)定為e=0.66(相對密度Dr=86%),規(guī)定圓形基礎的模型尺寸為直徑D=56.6mm,離心加速度=28.2g,基底完全粗糙。此前,由丹麥巖土研究所對于這種土進行了物性試驗和三軸試驗,其結(jié)果公布于眾。要求荷載—沉降關系表示成無量綱的變量q/γˊnb-s/b公關系曲線。
其中:
q=基礎上施加的荷載(kPa)
γˊ=乙土的浮容重(kN-m3)
n=重力加速度水平,即模型比尺
b=模型基礎的尺寸(m)
s=基礎的中心垂直沉降(m)
同時也進行了相同條件下的現(xiàn)場載荷試驗,以便與模型試驗結(jié)果對比。
這三家使出了渾身解數(shù),精心制樣、安裝、運轉(zhuǎn)和量測,反復摸索,反復校驗,校正各種參數(shù)和影響因素。劍橋大學還在離心機上作了靜力觸探試驗。最后,劍橋大學提交了一組試驗結(jié)果,另外兩家按要求給出了一條曲線。圖2(圓形天然淺基礎的試驗荷載-沉降關系曲線)表示了其試驗結(jié)果,其中劍橋大學是筆者選取的最接近于要求的條件的試驗結(jié)果(e=0.664)。
可見,這種世界先進水平的土工離心模型試驗的誤差在±30%以上。值得提出的是,這是一種條件非常簡單明確的模型試驗。而現(xiàn)場的工程實際情況的條件和影響因素遠比這復雜。在這個試驗中,加載速率、模型地基砂的密度、制樣方法和運行程序?qū)υ囼灲Y(jié)果都有影響。例如劍橋大學的試驗表明,砂土的孔隙比變化0.01(相當于相對密度變化3%),則其承載力變化18%,如圖3(地基承載力與模型地基孔隙比間關系—劍橋大學試驗結(jié)果)所示。而由于模型地基是先制樣,后運轉(zhuǎn),保證地基內(nèi)砂土處處均勻,孔隙比誤差在0.01范圍內(nèi)是有較大難度的。
3.單樁的動測法的考試
1992年在荷蘭海牙進行了一次動測樁的“考試”④。在第一輪,10根預制樁預先被沉入地基,樁徑250mm,樁長18m(7#樁17m)。要求測出其預制的“缺陷”。其中一根樁完整無缺;其余的9根樁各有缺陷:頸縮、擴徑和在不同部位的10mm寬,130mm深的刻槽。事先由特爾夫公司進行了地基勘察,將土層資料公布于眾。有12家具有國際聲譽的公司參賽,用小應變動測法檢測。結(jié)果是:平均測對4根;最多對7根,最少對兩根。沒有一家測出那根完整無損的樁。他們認為對于只有10mm寬的缺痕很難分辨。
第二輪是沉入11.5m-19m長的5根樁,然后用靜載荷試驗測出極限承載力。10家公司用大應變動測法測試其極限承載力。其結(jié)果也不樂觀。比如,由靜載試驗為340kN的一根樁,各家給出的結(jié)果分布在90kN-510kN的范圍。
4.堤防隱患檢測的“大比武”
我國目前有各類堤防25萬公里,很多已具有幾百年的歷史。是民堤逐年加高培厚或者在汛期搶修形成的。地質(zhì)條件及堤身土料和質(zhì)量千差萬別,隱患很多。1998年洪水期間發(fā)生的許多險情和決口都是由于滲透通道形成的管涌和蟻穴鼠洞、裂隙異物和局部疏松土體等造成的。為此水利部和防汛辦于1999年3月在湖南宜陽召開了“堤防隱患綜合檢測技術檢驗會”也北被稱為“大比武”。
有我國的十幾家科研院所、大專院校和少數(shù)廠家(包括美國的勞雷公司)參加。檢測堤段位于宜陽的一段廢堤上。每個參賽的檢測方法負責200米堤段,時間是兩小時。幾處“隱患”是事先人工布置的,埋設了稻草、鋼管,模擬蟻穴和鼠洞。一般在兩米深范圍內(nèi)。人們使用的測試手段包括:高密度電阻率法、瞬變電磁法、地震波法、彈性波法和探地雷達等。這些方法都有一定的分辨率限制,即分辨尺寸與深度之比一般是相對固定的。因而兩米深的隱患的檢測不應算是難題。檢測結(jié)果聘請有關專家評審,打分。圖4(堤防隱患的檢測結(jié)果評分)所給的分數(shù)只是相對的。組織者對于測試結(jié)果是不滿意的。參賽者各自對其結(jié)果的誤差的原因進行了解釋。針對這種結(jié)果,水利部斥資幾百萬,開展專題研究,目標是“傻瓜”式的快速檢測儀器和方法。關鍵問題可能是要結(jié)合各地具體情況和長期的抗洪防汛經(jīng)驗,因地制宜,積累資料和經(jīng)驗,合理判釋,儀器才會發(fā)揮作用。很難想象,可以身背“傻瓜機”,走遍天下都會靈驗。
土的本構關系的檢驗
80年代以來,關于土的本構關系的“考試”至少進行了3次。1980年美國和加拿大召開了“巖土工程中極限平衡、塑性理論和一般的應力應變關系北美研討會”⑤。會前用兩種天然粘土、一種重塑的高嶺粘土和渥太華砂進行了一系列試驗。試驗包括:
平均主應力p=常數(shù)的三軸試驗,
b=常數(shù)的真三軸試驗
砂土在π平面上應力路徑為圓周的真三軸試驗
天然粘土大主應力方向與其沉積方向成不同角度的三軸試驗。
事先將土的物性參數(shù)和基本試驗的結(jié)果公開提供。然后在全世界范圍征求參賽者。參加預測的有個不同國家的17個本構模型。從給出的結(jié)果看,軸向應力應變關系(σ1-σ3)~ε1預測的精度一般尚可;體應變預測的精度差別很大。對于應力路徑在π平面上為圓周的情況,許多模型無能為力。由于原狀土的各向異性,對于其循環(huán)加載和超固結(jié)性狀很難預測,只有少數(shù)模型參加了預測。結(jié)果表明,沒有一個模型能夠合理地預測所有的試驗情況。正如會議主席Finn所說:“沒有給任何一個本構模型戴上王冠”。這也是符合當前的土力學理論發(fā)展的現(xiàn)狀的。
1982年在法國召開了“土的本構關系國際研討會”人們用不同的理論模型對砂土和粘土的復雜應力路徑和應變路徑的試驗結(jié)果進行了類似的預測。如上所述,也對試驗本身進行了檢驗⑥。
1987年在美國克里夫蘭召開了“非粘性土的本構關系國際研討會”⑦。會議征求對真三軸試驗和空心扭剪試驗結(jié)果用理論模型進行預測。共有世界各國的32個土的本構模型參賽。其中包括:
3個次彈性模型(H)
3個增量非線性彈性模型(I)
1個內(nèi)時模型(E)
9個具有一個屈服面的彈塑性模型(EP1)
10個具有兩個屈服面的彈塑性模型(EP2)
6個其他形式的彈塑性模型(EP)
會議將預測結(jié)果與試驗結(jié)果比較,按四個單項評分。評分的標準見圖5(本結(jié)構模型預測的評分標準)。規(guī)定了上下限,按統(tǒng)計方法打分。圖6(軸向應力應變關系得分的直方圖—滿分100)與圖7(體應變與軸向應變關系得分的直方圖—滿分100)表示出b=常數(shù)的真三軸試驗的預測得分情況。可見其軸向應力應變關系預測經(jīng)過還差強人意;而體應變的預測則基本是全不及格。
這些“考試”基本上反映了人們當前認識和描述土的應力應變關系的能力和水平。它表明,即使對于實驗室制作的重塑土試樣,其應力應變關系也是相當復雜的。現(xiàn)有的關于土的本構關系的數(shù)學模型的描述能力在精度和條件方面都是有限的。有的模型使用了20多個,甚至40多個常數(shù),結(jié)果仍然不另人滿意。
1.土工加筋擋土墻的計算
60年代以來,隨著計算機和計算技術的發(fā)展,土工數(shù)值計算大大加強了我們解決復雜的巖土工程邊值問題的能力。有人提出可將土力學分成理論土力學、實驗土力學和計算土力學三部分。由于它幾乎可以精神任何邊值問題,似乎一臺打計算機,幾頁打印紙,就可以馳騁在巖土工程的所有領域。這種表現(xiàn)上的簡單、快捷和“精確”,常使青年巖土工作者產(chǎn)生誤解,忽視了其與實際工程問題間的距離,輕視在巖土工程實踐中積累經(jīng)驗的重要意義。
加筋土的計算是巖土數(shù)值計算中很有代表性的課題。它涉及到土的本構模型,筋材的應力應變關系模型和筋土間的界面模型及這些模型涉及的參數(shù)。目前已經(jīng)有較多的計算程序和經(jīng)驗。1991年在美國的科羅拉多大學,由美國聯(lián)邦公路局資助,在足尺試驗的基礎上進行了加筋土計算的競賽⑧。
目標試驗是在一個高3.05米,寬1.22米,長2.084米的大型的試驗槽中進行的。鋪設了12層長為1.68米的無紡土工織物,作成土工織布加筋擋土墻。墻頂采用氣囊加壓。氣囊下鋪設5厘米的砂墊層。試驗用的土料有兩種:一種是均勻的砂土,D50=0.42m;另一種為粉質(zhì)粘土,塑限Wp=19%,液限Wl=37%。事先公布了砂土的三軸試驗,粘土的不同排水條件下的三軸試驗,土工布的拉伸試驗和筋土問的界面直剪試驗等試驗的結(jié)果。征求世界各國同行們進行數(shù)值計算,預算試驗觀測結(jié)果。預測項日有:
(1)兩種加筋擋土墻在頂部加載103.5kPa以后的墻頂最大位移、不同位置的墻面位移及筋的應變
(2)在加載100小時后的以上各項位移和應變
共有15個不同國家的大學和研究單位參賽。包括美國的科羅拉多大學等8家,英國的哥拉斯格大學等兩家,日本的東京大學等3家。中國和加拿大各一家。其中14家參加了荷載—變形和應變關系的預測。計算的結(jié)果見圖8(砂土加筋擋土墻的墻頂最大位移計算的誤差)和圖9(粘土加筋擋土墻的墻頂最大位移計算的誤差)。它們分別表示了砂土和粘土在上述荷載下的墻頂最大位移的預測誤差。有幾家沒有預測粘土加筋擋土墻,有幾家計算得到的結(jié)果表明,在此荷載下?lián)跬翂υ缇推茐摹V挥猩贁?shù)計算的誤差在30%以內(nèi)。
對于砂土加筋擋土墻試驗的破壞荷載是207kPa,預測值從10kPa到517kPa不等。粘土加筋擋土墻在荷載加到230kPa時由于氣囊爆破而未能繼續(xù)試驗,但擋土墻并沒有破壞。計算的破壞荷載在21kPa到207kPa之間。其誤差之大令人沮喪。
2.土的液化分析方法的檢驗
在1989-1994年間由美國NSF撥款350萬美元,資助用離心機模型試驗來檢驗地震反應分析方法。這是NSF歷年來投入單項經(jīng)費最多的項目。項目簡稱VELACS。參加的單位和個人包括:美國加州大學戴維斯分校,加州理工大學,英國劍橋大學等7座大學;其中有10名美國國家科學院院士和英國皇家學會會員。參加考試的考生有美、加、日和歐洲的23個數(shù)值計算專家和研究組。
項目動用了9臺帶有振動臺的土工離心機,并且進行了平行試驗。模擬地震的振動模型試驗內(nèi)容包括:
(1)水平自由地基
(2)傾斜地基
3)組合地基(一半是密砂,另一半是松砂)
(4)成層水平地基(剛性箱和柔性箱各一種)
(5)護岸的重力式擋土墻
(6)堤壩
(7)心墻壩
(8)砂基礎上的剛性建筑物
涉及以上9種邊值問題的模型試驗,都是相當簡單的工程問題。在土工離心機試驗的基礎上,提出了三類考題:
A在離心機試驗前,提供試驗的初始條件和邊界條件,在尚無任何試驗資料的情況下,進行數(shù)值計算。是一種“盲測”。
B離心試驗完成以后,但不公布試驗結(jié)果。但向計算者提供試驗的較為詳細的條件和細節(jié)。
C公布試驗結(jié)果,讓“考生”用自己的數(shù)值計算進行計算,比較。
考試的成績按照ABC的次序有所提高,對于A類考題,有30多個數(shù)值計算模型參加考試。預測的地震反應加速度比較接近;計算的靜孔壓和沉降量與試驗量測的結(jié)果比較,趨勢還是相同的。但二者差別很大,多達幾十倍。但是在試驗后,考慮了試驗中的具體條件量測方法,修正計算條件和參數(shù),計算結(jié)果明顯改善。
結(jié)論與討論
土的力學性質(zhì)是非常復雜多變的,巖土工程問題具有很強的不確定性。目前我們的理論分析、數(shù)值計算和勘探試驗還遠不能精確定量地描述,反映和預測它們。對此應當有清醒的認識。但是正確的理論和有效的方法應當能夠揭示土受力變形的基本規(guī)律,反映巖土工程中的影響因素及影響的范圍。
對于巖土工程問題,正面的純理論和數(shù)值預測和計算,往往是很難奏效的。必須詳細地了解實際的條件和過程,熟悉當?shù)氐那闆r,積累經(jīng)驗,對理論和參數(shù)進行合理修正;在工程中不斷觀測和積累數(shù)據(jù),在其基礎上合理選取參數(shù),再計算和預測以后的變化,往往達到很高的精度。因而,有人提出在復雜的巖土工程中需要“理論導向,經(jīng)驗判斷,精心觀測,合理反算”。這是非常中肯和寶貴的認識。
在土力學和巖土工程中逐步引進不確定性的理論方法是一個重要的發(fā)展方向。
參考文獻
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④盛崇文,從樁的測法談起。地基處理,1996,7(3)
巖土工程的施工應用主要依賴于工程的具體施工環(huán)境、施工要求和技術要求等。對于液壓技術的應用,使先前不能實現(xiàn)的重量比較大的靜壓樁得以實現(xiàn);超聲波技術的應用,是巖土工程的質(zhì)量得到了很大的進步。
2巖土工程施工中所需應用的原則
2.1實踐性原則
因為巖土工程的施工技術具有一定的不確定性和依賴性,這樣在施工時就不能從單純的計算和施工經(jīng)驗來進行施工,一定要有具體的施工依據(jù)和實踐支持才能保證巖土施工的準確性。因為計算的數(shù)據(jù)和以往的經(jīng)驗在應用中都是不斷變換的,需要跟隨時代的腳步,對施工技術、施工設備進行改進,這樣才能減少施工時間保證施工質(zhì)量。
2.2適用性原則
在巖土工程施工中,每一項施工都需要相關技術人員共同協(xié)作互相配合,在施工的空間大小、設備的好壞、材料供應是否充分,這些都與施工有很大的關系。因此,在實際施工中不僅要考慮到要滿足施工總體要求,還要考慮各個細節(jié)間的關聯(lián)性和施工技術的隱蔽性,這樣來看,在巖土工程施工中施工技術的好壞不應一概而論,應看的長遠一些,要選擇對巖土工程施工最適合的施工技術技術。
2.3經(jīng)濟性原則
在巖土工程施工中一定要就多方面因素進行考慮,尤其要對經(jīng)濟因素加以重視。巖土工程施工中會因不確定性的影響,這樣在制定方案時,要針對不同情況制定應對方案,在可以保證質(zhì)量的前提下,著重考慮經(jīng)濟因素。
2.4綠色性原則
巖土工程施工中,如果施工不當就會對環(huán)境造成破壞。所以,在選擇具體的施工方法中,要考慮對環(huán)境的影響,對環(huán)境的影響程度直接成為施工方法是否被采用的直接標準。施工中,要把對環(huán)境影響較大的施工技術進行改進,如果改進仍不能解決就要將其列入“黑名單”。
3對巖土工程施工技術應用現(xiàn)狀解析
3.1對邊坡固定工程的施工技術分析
我國的軟土錨固技術發(fā)展的最為迅
速,已經(jīng)逐漸達到世界先進水平,首先要采用灌漿技術來提升土地中插入錨桿的承載能力,這樣就會逐漸的熟悉軟土錨桿的變形情況,針對這些情況總結(jié)規(guī)律,逐漸的找到防止土壤下沉的方法。除此之外,土釘支護技術應用的也比較廣泛,其發(fā)展速度也很快。土釘支護技術還可以與其他技術相結(jié)合,從而達到目的。如:土釘支護同攪拌樁經(jīng)過結(jié)合二者優(yōu)點可以形成止水型的土釘支護;土釘支護與預應力錨桿進行結(jié)合,就可以構成強度非常大的土釘支護。這樣的結(jié)合技術還有很多,使開挖支護技術得以很好的發(fā)展,從而才能達到預期目的。
3.2對基礎工程施工技術的分析
巖土工程的相關人員對后壓泵技術進行不斷研究,終于取得了一些進展,使基礎工程施工中埋在土里的木樁周圍的土更加的牢固,這樣不但使樁基的荷載能力得到加強,還降低了樁基的下降趨勢。在研究后壓泵技術之前,對作業(yè)量比較大的打孔、立樁技術已經(jīng)可以熟練的使用,其他的一些基礎性的技術也都可以運用自如。但是相對后壓泵技術還具有滯后性,此外,還要注意,在施工中不要僅重視經(jīng)濟效益卻忽視環(huán)境,只有重視質(zhì)量兼顧環(huán)境效應,這樣的技術發(fā)展的才會更快。
3.3對非開挖技術的分析
相對來說,我國對非開挖技術的掌握還不足,研究的時間比較短,因此,在我國使用非開挖技術還比較少。非開挖技術的含義就是既不破壞地表,又能很好的進行管道安裝、線路的修理等工作。在經(jīng)濟效益上看,該技術即節(jié)省了人力勞動,又可以很好的縮短施工時間,這樣就降低了施工成本,施工效率也在提升。對于非開挖技術,相關的研究人員要加大科研力度,要總結(jié)外國非開挖技術經(jīng)驗,努力讓非開挖技術應用到巖土工程中。
4結(jié)語
1.1隱蔽性
在巖土施工當中包括各種技術方法,其中的樁基、地下連續(xù)墻等全部隱藏于地下,而且每個施工環(huán)節(jié)與施工步驟也是在隱蔽的條件下完成的。
1.2復雜性
施工人員在進行施工時通常會受到多種因素與環(huán)境的限制。這是因為在進行施工時有多種工種,相應的人員也較為密集,并且在進行具體的施工前要準備的任務量也相對較大。但是,在工程勘察的現(xiàn)場所進行的作業(yè)應用以及具體的儀器設備均較為輕便靈活。另外,在施工時所包含的工藝技術與樁型不能完全匹配,需要具體問題具體分析。
1.3嚴格性
巖土工程在進行施工中具有一定的嚴格性,例如:施工中所應用的灌注柱。除了柱身結(jié)構、柱身材料強度有著嚴格的要求以外,偏差要求上也相當細致。
2現(xiàn)代巖土工程技術創(chuàng)新方法與實踐
2.1物探方法
巖土工程中引用的物探技術主要是根據(jù)電磁理論與電學理論進行研發(fā)的,通過針對物探技術進行準確的測量,不僅如此,相應的測井技術以及多通道瞬態(tài)技術均可以在具體的巖土施工中得到十分廣泛的利用。而有關物探方法的具體應用來說其主要是為了進一步提升比較傳統(tǒng)技術的效率,并且也要積極保證相關數(shù)據(jù)的準確性。在通常情況下,物探方法可以依據(jù)相對復雜的巖土進行研究探討并相應的提供比較真實具體的信息數(shù)據(jù),同時并在一定程度上逐漸加強了具體要求和實際工程效果。除此之外,具體的物探方法是一項不能單獨進行工作的項目,其必須要和多種技術進行融合,只有這樣才能讓該技術得到驗證和補充,這樣不僅在一定程度上提高了探測對象,也在一定程度上加快了具體巖土工程的實際完整性和可靠性。作為彈性波技術來說其主要是物探技術中實際應用十分廣泛,其主要是通過采用多種不同的介質(zhì)對彈性波的傳遞來揭示地下物質(zhì)實質(zhì),其為巖土工程提供了十分充分的土層切波速值,依據(jù)相應的速值判定場地土質(zhì)類型,并且多種類型劃分多種類別,當工作人員確定場地覆蓋層厚度時如果在地下發(fā)生細微變化時,彈性波也能準確的根據(jù)力學與運動學對其進行判斷。工程物探可以通過收集野外地質(zhì)樣品使用相關儀器設備進行分析,為巖土工程施工提供探測數(shù)據(jù)與資料,數(shù)據(jù)與資料的出現(xiàn)將會為整個工程施工在具備更準確的數(shù)據(jù)下進行,在進行巖土工程施工中準確可靠的資料至關重要。
2.2鉆探與坑探技術
鉆探和坑探與較物探進行對比來說其是一種較為直接的勘探手段,鉆探與坑探能夠直接有效的了解地區(qū)地質(zhì)情況。而在很多比較大型的工程施工中一般情況下均使用的是鉆探與坑探。其中,相應的鉆探主要是依據(jù)地層類別和勘探等要求通過不同深度的地層質(zhì)量進行直接采樣所給予的研究,并積極確定其內(nèi)部巖土的類型和物理學性質(zhì)。相應的坑探主要采用的是機械以及動力設備直接進行的積極性勘探,直接通過這種勘探對策不僅耗費較多的人力和物力以及財力,同時也相應的具備一定風險。所以,在選擇勘探時更應當選擇經(jīng)濟適用型方法。
2.3靜力觸探方法
靜力的觸探是一種十分輕便而高效并快捷測試技術.例如:在越南福爾摩莎集疏運港區(qū)工程施工中,巖石工程勘察主要是利用了靜力觸探和鉆探方法對土層和土類進行劃分并獲得相關數(shù)據(jù),并通過觸探得出的相關數(shù)據(jù)計算不排水抗剪強度。盡管靜力觸媒在施工中具有較多優(yōu)點,但是這種方法在使用時仍然存在著一定的缺點,例如分辨率較低,無法與國際通用設備接軌。這就導致在大型巖土工程建設中使用這種方法的數(shù)量較少。
2.4動力觸媒方法
動力觸媒也屬于原位測試中的一種,這種方法主要是將探頭貫穿置于土中10~30cm的位置,在需要獲取數(shù)據(jù)是進行錘擊,以此來確定風化基巖的物理性標志,這種方法具備勘測與測試兩種性能。
2.5GPS定位技術進行測量
GPS定位技術進行測量主要是借助空間衛(wèi)星群與地面接收站進行信息傳達,其主要采用的這種方法能夠有效提高施工效率。施工前根據(jù)山地特征來進行準備,并制定合理的施工計劃,根據(jù)計劃準備施工儀器與設備。同時應當保證施工中所有設備、通信工具、交通設備能夠正常使用,保證勘探結(jié)果準確無誤。當監(jiān)控點布置完善時及時對相關數(shù)據(jù)進行記錄采集,以備日后不時之需。
2.6計算機技術
AuotCAD技術在巖土工程施工中廣泛應用,這種設計軟件能夠根據(jù)工程數(shù)據(jù)與資料在計算機上對地形、地質(zhì)進行描繪,同時還具備較強的野外數(shù)據(jù)采集功能,能夠及時有效的對測得數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計整理分析。
3結(jié)語
就當前我國建筑行業(yè)巖土工程施工的現(xiàn)狀來看,并沒有充分利用全新的技術來施工,主要就是因為施工企業(yè)缺乏引入新技術的概念和意識,很多企業(yè)的技術還只停留在傳統(tǒng)的技術上面,尤其是那種滿足于傳統(tǒng)、適應傳統(tǒng)技術的觀念、思想上比較落后。而有的企業(yè)因為沒有經(jīng)濟實力投入到新技術的運用中去,不愿意花費較大的人力、物力與財力投入到新技術的推廣中,這也是阻礙新技術在巖土工程中發(fā)展的重要因素。此外,很多建筑企業(yè)中的技術人員普遍素質(zhì)比較低,就算企業(yè)引入了一些新設備新技術,也沒有優(yōu)秀的技術人才來操作,再加上人員的技能比較落后,企業(yè)也缺乏對員工的技能培訓,因此引進的新技術就形同虛設。這兩方面的原因嚴重制約新技術發(fā)展的關鍵所在,因此,要想實現(xiàn)提高我國巖土工程施工技術的目標,就必須著手清除阻礙提升技術推廣的障礙,加強推廣與引進。同時,巖土施工企業(yè)還應從自身入手,加強基礎技術的建設,培養(yǎng)技術人員,以此來促進對新技術的運用,整體上提高巖土工程的施工技術水平。
2.巖土工程施工中對新技術的應用
2.1沉井施工技術
沉井施工技術又叫做沉箱施工,其具有對周圍環(huán)境影響小、需要的場地條件小等等優(yōu)點,因這些優(yōu)點使得沉井施工技術已經(jīng)被廣泛引用到了巖土工程施工中。沉井施工技術的工作原理就是構建一個井筒狀的結(jié)構物,在井內(nèi)挖土后,利用結(jié)構物的自重克服與井壁之間的摩擦力,使得井內(nèi)的土下沉到預先設計的高度,然后再使用混凝土密封底部,最后將井孔填塞好作為構造物的基礎。另外,因沉井結(jié)構可以按照預先設計的深度進行埋填,這樣設計的目的是為了保證結(jié)構的穩(wěn)定性與整體性,使得承載面積變大,就可以承載更多的水平與垂直載荷,因此,沉井施工技術使用與城市巖土工程施工。沉井施工技術的施工過程主要按照以下工序來進行;首先,對地基進行處理后,才能夠開始基坑的開挖工作,隨后才能進行沉井的制作與下沉,只有這些工作處理完畢后才能對沉井進行封頂與封底的工作。在實際的沉井施工過程中,需要特別注意的是,沉井施工需要的施工人員較多,在下沉的過程中需要加強進一步的觀測,及時分析出現(xiàn)的變差,并進行科學的調(diào)整,保障沉井施工的施工質(zhì)量。此外,在設計沉井時,還必須根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件與結(jié)構嚴格對刃腳等部件計算進行仔細的符合,以確保設計檔案的準確性。
2.2泥漿護壁鉆孔灌注樁施工技術
泥漿護壁鉆孔灌注樁施工技術是現(xiàn)代巖土工程中廣泛應用的施工技術,也是常用的基礎性技術。伴隨著各項建筑工程技術的發(fā)展與革新,巖土工程中的施工設備與材料也都伴隨得到了更大的提升,這些新技術新材料不斷被應用到巖土工程中來。泥漿護壁鉆孔灌注樁施工技術具有無噪音、無振動并且不會出現(xiàn)積壓情況等的優(yōu)點,比較適用于水位較淺的巖土工程施工中來運用。主要利用的是鉆孔時的泥漿將鉆渣帶出來的方式,同時,不會對孔壁造成破壞,再將鉆進中的泥漿通過水下混凝土澆筑的方式置換。從而保證了鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量。同時,在進行施工之前必須要進行驗證,查看設計是否滿足現(xiàn)實情況的要求后才能進行具體的施工。
2.3噴射混凝土技術
將一定配比量的拌合料混凝土通過噴射機械壓縮空氣再噴射到受噴面的方式進行混凝土的澆筑。其中拌合料是通過管道運輸確認準確定位后再進行噴射的,拌合料一旦接觸到受噴面就會很快凝結(jié),實現(xiàn)了在短時間內(nèi)加固的作用。當前,一些巖土工程中常常將噴射混凝土技術與鋼筋網(wǎng)聯(lián)合使用的方式,實現(xiàn)受噴面的加固耐久性與更高的力學性能。噴射混凝土技術的主要施工流程為:在對受噴面進行充分的底層處理后,用水潤濕,然后編設固定好鋼筋網(wǎng),緊接著要進行合理的混合料拌合,等待噴射操作完畢后,還應進行合理的后續(xù)養(yǎng)護工作,保證各環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量。
3.提高施工企業(yè)技術水平,促進新技術的應用
1.1 高層建筑工程巖土勘察存在的問題
在自身因素方面,主要是地形地質(zhì)和巖土物理性狀參數(shù)這兩個因素。對于地形地質(zhì)方面,我國地域面積比較大,相應地,地形地貌也比較復雜。在這種情況下,很容易造成地下巖土體空洞方面的問題。比如,相應分布形態(tài)以及埋藏位置的基本信息變化比較大,這就會使相應方面的勘察不準確。對于巖土物理性狀參數(shù)方面,主要是一些巖土埋藏比較深、地質(zhì)條件復雜、相應的性質(zhì)也比較特殊,導致了很難獲取原狀樣品。這些巖土即使取回實驗室,也是很難對它們的原始參數(shù)進行確定。像這樣的巖土有很多,如殘積土、強風化的巖石[1]。當然,除了它自身因素造成的問題以外,外界因素也會在一定程度上,引發(fā)一些問題。第一、施工人員自身的素質(zhì)方面。一些高層建筑的施工人員不具有專業(yè)的勘察技術,從而對相應巖土勘察的成果可信度很模糊。同時,只進行室外相關數(shù)據(jù)的采集,而對室內(nèi)相應實驗的檢查以及檢驗沒有引起高度的重視和加以比對。除此外,沒有對高層建筑巖土勘察的設備及時進行更新,相應的設備比較落后。這些設備的功能比較單一,也沒有較高的系統(tǒng)化程度。第二、對于相關行業(yè)規(guī)范方面。高層建筑工程的一些勘察單位出現(xiàn)超資質(zhì)承攬業(yè)務的現(xiàn)象。這樣,必然會對相應的勘察成本進行大幅度的壓縮,比如,對相關的原始資料進行偽造;減少野外勘察、測試、實驗的工作量。這些必將會導致所掌握的勘察數(shù)據(jù)并不能對相應巖土的性質(zhì)如實的反應出來。與此同時,在勘察和設計部門之間,也常常忽略了溝通與交流。在實際工作中,這兩個部門之間只是通過相應的勘察報告進行相互的對接。這就必將會造成他們對地基基礎的適應性不能深入地進行探討分析,從而導致兩個專業(yè)之間的脫節(jié)。
1.2 針對高層建筑巖土勘察中存在的問題,采取的措施
面對高層建筑巖土勘察中存在的問題,可以采取以下這些措施。首先,需要對巖土勘察信息建設進行加強。可以對某地區(qū)一些相關高層建筑的勘察進行收集,并建立信息資料庫。這樣,便可以為區(qū)域內(nèi)相關高層建筑地質(zhì)勘察提供相應的參考資料,從而提高了工作效率。除此之外,對已有的高層建筑物安全方面的評定性也可以提供可靠的依據(jù)。其次,需要提高相關人員的素質(zhì)。施工單位需要加大各個方面的投入,使相關勘察人員的專業(yè)技能進行進一步地提升。比如,對他們進行在崗專業(yè)技能培訓;要求員工自行進行專業(yè)技能方面的再學習。以此,從根本上,提高他們的專業(yè)水平,提高工作效率,并保證勘察的質(zhì)量。最后,在勘察和設計專業(yè)之間需要做到整體性和統(tǒng)一性。設計部門和勘察部門之間需要對相關高層建筑工程交換意見。比如,對相應的地基基礎的適應性進行深入的探討與分析,提出針對性的看法,做到思想一致。以此減少工程資源的浪費,人力資源方面的消耗,降低人為的操作失誤的風險。除此之外,加強對先進技術的應用。在對高層建筑巖土勘察中,需要采用一些先進的技術,比如,電磁波、彈性波之類的探測設備[1]。這些設備的發(fā)明都是以先進理論作為基礎的。它們和傳統(tǒng)的那些勘察設備比起來,具有很多優(yōu)勢,如探測的速度更快、信息更準確、花費的成本也很低。
2 地基處理技術應用研究
高壓噴射注漿處理技術。高壓噴射注漿法主要是指利用鉆機鉆孔的方法,把相應的注漿管帶到土層預定的位置。再利用相應的高壓設備把漿液變成高壓射流,從噴嘴噴射出來。以此,來沖擊破壞周圍的土體。運用高壓噴射注漿的處理技術,會讓一部分的土料和漿液一起冒出水面。同時,還有一部分土料會因為受到相應的沖擊力、離心力、重力作用的影響而和漿液充分混合在一起。并且這些作用下的土料會根據(jù)漿土比例有規(guī)律地進行重新排列。進而,這些漿液在冷卻凝固以后,便會在土體中形成相應的復合地基。通過這種地基處理技術,地基的承載力不僅會得到提高,相應的地基變形也會減少,也會對地基起到加固的作用。第二、樁基礎法處理技術。樁基礎所具有的主要功能就是把相應的荷載傳到地下深處堅硬的巖層,進而到達變形以及承載力的要求。根據(jù)垂直荷載,可以分為摩擦型樁和端承樁。對于樁基礎法,它很適合動荷載和水平荷載。因為它的沉降速度很慢,承載力又高,沉降量小而且均勻。同時,樁基礎法不僅能夠承受很大的壓力而不會造成很大的變形,還可以承受不同方向的荷載。在高層建筑工程中,它的使用也逐漸增加。第三、關于添加劑法處理技術。添加劑法主要是指在相應的軟基中添加一些物質(zhì)。如軟基是軟土這樣的物質(zhì),就需要在里面添加一些物質(zhì)來提高泥土的可塑造性。這是因為軟性泥土的承受壓力非常小,會導致大型的機械沒有辦法在上面進行作業(yè)。只有對它添加一定量的各種物質(zhì)之后,它的強度和抗壓能力才會得到加強。對于這些添加劑,水泥是使用最多的。
3 結(jié)語
在建筑工程中,巖土工程勘測的任務,主要包括以下幾個方面:一是查明工程范圍內(nèi)的地貌、原始地形,工程條件、巖石成因、類型及深度和分布情況,并綜合評價工程地基的均勻性和穩(wěn)定性。二是對影響建筑場地穩(wěn)定性的各種地質(zhì),比如泥石流、采空區(qū)、活動斷裂、巖溶,以及地面沉降、地基的地震效應等進行勘測,同時對污染土、膨脹土、多年凍土及填土等成因、分布范圍及類型等進行勘測,并制定針對性的防治對策。三是查明對工程不利的埋藏物及其分布情況,比如舊基礎、防空洞、河道及墓穴等。四是查明勘測范圍內(nèi)地下水的埋藏情況、補給類型及排泄條件,并掌握地下水位的變化情況和規(guī)律,是否對建筑材料具有腐蝕性。同時,查明基坑工程各個土層的滲透性,并對地下水的壓力、浮托力和靜水壓力進行評價,明確各種影響建筑工程的不良地質(zhì),制定行之有效的防治措施。計算地下水浮力設計水位,提供基坑施工降水技術參與、方法等。五是查明基坑工程的周邊環(huán)境,提供巖土參數(shù),為基坑設計提供準確的參數(shù),并對基坑邊坡的穩(wěn)定性、放坡開挖的可能性進行綜合評價,提出選擇基坑支護結(jié)構類型建議,并對地基變形、地下設施對工程影響做出評估。巖土工程在勘測前,應注重與建筑設計的溝通,收集附近坐標、地形建筑總平面圖,建筑物性質(zhì)、結(jié)構、規(guī)模及荷載,還有地基變形限度、基礎形式和荷載等。與建筑設計進行溝通的目的,主要是為了在巖土工程勘測前,使勘測人員了解建筑設計的意圖,以便明確工程勘測范圍,做到有的放矢,提高勘測的效率,做到經(jīng)濟合理、準確無誤,避免由于不了解設計意圖而出現(xiàn)重復勘測的狀況。
2建筑工程中巖土工程勘測的應用
2.1在房屋建筑及構筑物中的應用
房屋建筑級構筑物是指大型共用、一般房屋和高層建筑物,同時也包括工業(yè)廠房,特征為均是聳入云端的建筑物。在房屋建筑與構筑物中,對巖土工程勘測的要求,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:一是在可行性論證階段,綜合評價擬建場地的適宜性與穩(wěn)定性。巖土工程勘測首先要收集與工程相關的資料,確保全面性;其次是對收集起來的資料進行詳細的分析,了解并掌握場地的工程地質(zhì)條件;第三,對于未掌握資料的場地,比如較為復雜的場地,應重新行工程勘測。二是在初步勘測階段,需綜合評價場地內(nèi)擬建建筑地段的穩(wěn)定性,在這一階段,巖土工程勘測應初步確定勘測工作量,并確定地質(zhì)地基勘探線、探孔深度等,最終進行取樣及原位測試。三是詳細勘測階段,應提供建筑物的詳細巖土工程資料,以及工程設計和施工的所需的巖土參數(shù),并評價地基,需要認真勘測。
2.2在地下洞室中的應用
在地下洞室勘測中,巖土工程勘測的任務是,選擇地質(zhì)條件優(yōu)越的洞址,并評價地下洞室圍巖分類、穩(wěn)定性,提出施工方案。在可行性論證階段,收集區(qū)域地質(zhì)資料,并進行現(xiàn)場勘測,掌握地質(zhì)構造、環(huán)境和水文條件,并做出可行性評價;在初步勘測階段,應對確定方案的地質(zhì)、環(huán)境進行勘測,并評價洞口的穩(wěn)定性,提供初步設計的一句,所采用的方法包括勘探、調(diào)查及測試等。而在詳細勘測階段,應對洞口、洞室等的地質(zhì)和水文條件進行勘測,劃分巖體等級,評價圍巖、洞體的穩(wěn)定性,可采用的勘測方法包括鉆探、測試和鉆孔物探等。
3結(jié)語
其一,信息管理技術的概念。信息管理技術并不是人們通常認為的簡單的數(shù)據(jù)信息管理,而是在工程項目施工的過程中,通過多種手段對各種工程信息進行監(jiān)控,并對各種數(shù)據(jù)進行收集,然后對這些信息和數(shù)據(jù)進行多層次的、多功能的管理和分類,做好分析評價,為用戶提供信息管理、分析、查詢等各項服務。其二,信息管理技術的重要性。由于巖土工程具有一定的隱蔽性和復雜性,在一定程度上加大了巖土工程施工的難度,通過利用信息管理技術,可以有效的降低施工難度系數(shù),提高施工質(zhì)量和安全系數(shù)[2]。信息管理技術在巖土工程中的應用,主要是結(jié)合使用信息處理、通信和控制技術對巖土工程中的數(shù)據(jù)信息進行采集、檢測、識別、傳輸、處理、存儲等操作處理。通過多年來對信息管理技術在巖土工程中的應用研究,取得了重要的突破和成功。例如地理信息系統(tǒng)、計算機仿真技術、監(jiān)測信息反饋、信息化施工等技術的使用,有效的解決了巖土工程中的難題,在巖土工程設計和施工中發(fā)揮著重要的作用。
2.信息管理技術在巖土工程設計中的應用
巖土工程的設計主要建立在巖土工程勘察的基礎上,因此,巖土工程的設計還需要考慮到工程勘察的因素。巖土工程勘察需要根據(jù)建設工程的需求,對建設場地的地質(zhì)、環(huán)境、巖土條件進行分析,巖土工程勘察的主要任務有對工程地質(zhì)進行調(diào)查和測繪、勘探和采取巖土樣本、室內(nèi)檢驗、現(xiàn)場檢驗和檢測等。巖土工程的設計還需要根據(jù)建設施工方的要求進行分析,需要對地基工程、樁基工程、隧道、地下工程、地震工程等進行施工圖紙設計。在巖土勘察和設計的過程中,需要對建筑場地的地形地貌、地下水分布情況、氣候、巖土力學參數(shù)、地質(zhì)構造等進行分析研究,并對這些因素進行取值,方便基礎選型、支護、加固和爆破設計。在這些數(shù)據(jù)參數(shù)的取值過程中,就需要利用信息管理技術采集數(shù)據(jù),對巖土工程相關信息進行集成化的管理,通過各種形式的信息反饋,為巖土工程后期的勘察和設計提供參數(shù)依據(jù)和指導。在巖土工程中引進信息管理技術,對建筑場地內(nèi)的巖土工程信息進行采集和整理,例如對地形地貌、地下水分布、地質(zhì)構造、地震背景等信息進行整理和收集。然后通過信息管理技術對這些數(shù)據(jù)信息進行分析和評價,制定出建設場地的平面圖、地質(zhì)剖面圖。確定各層地基的穩(wěn)定性和均勻性,對地基承載力進行確定,并制定出相關的支護和防治方案。
3.信息管理技術在巖土工程施工中的應用
巖土工程的施工流程主要是建立在巖土工程的設計方案的基礎上,在設計方案制定出來后,才能夠進行施工,其施工的內(nèi)容主要包括地基處理、開挖和爆破施工等。當前,我國巖土工程施工大多是通過現(xiàn)場技術人員根據(jù)自身多年豐富的施工經(jīng)驗,同時在監(jiān)管部門、建設單位和政府的相關職能部門的共同管理和監(jiān)督下,嚴格按照施工流程和方案進行施工的。但在實際的施工過程中會發(fā)生一些突發(fā)事件以及施工現(xiàn)場地質(zhì)條件比較復雜等情況,嚴格按照施工流程和設計方案進行施工,無法確保施工方案的可靠性和安全性。因此,在實際的巖土工程施工過程中,為了有效的避免上述問題的出現(xiàn),需要將信息管理技術引入到巖土工程的施工過程中。信息管理技術在巖土工程的施工過程中的運用,不僅需要安裝各種監(jiān)測設備,還要引進各種先進的管理技術。信息管理技術在巖土工程施工過程中的運用,其最大作用是能夠?qū)ΜF(xiàn)場施工記錄進行有效的集成化管理,對施工過程進行全方位的跟蹤和記錄。信息管理技術在巖土工程施工過程中的運用具有以下幾個方面的優(yōu)勢。其一,通過對巖土工程的施工現(xiàn)場進行集成化的管理和記錄,可以將當前的施工信息和以往建筑工程的施工信息進行對比分析。當遇到地質(zhì)條件比較復雜且容易發(fā)生突發(fā)事件的巖土工程,可以根據(jù)以往巖土工程信息進行分析,借鑒他人的長處,并結(jié)合現(xiàn)有建筑場地的實際情況進行分析研究,對施工方案進行調(diào)整,并制定相對應的防治措施。其二,通過在巖土工程施工中引進信息管理技術,能夠及時的對施工記錄進行錄入和提交,在提交后不可隨意更改。因此,有利于建設和施工單位以及政府相關部門對施工過程進行監(jiān)控和管理,防治偷工減料現(xiàn)象的發(fā)生。
4、總結(jié)
關鍵詞:巖土工程 畢業(yè)設計 質(zhì)量
我校對畢業(yè)設計質(zhì)量十分重視,但近年來出現(xiàn)畢業(yè)設計質(zhì)量下降的現(xiàn)象,為保證畢業(yè)設計的教學質(zhì)量,在對有關院校畢業(yè)設計指導經(jīng)驗進行調(diào)研的基礎上,結(jié)合我校巖土工程專業(yè)畢業(yè)設計的現(xiàn)狀,分析影響畢業(yè)設計質(zhì)量的主要原因,并針對如何提高畢業(yè)設計質(zhì)量問題進行探討。
一、影響巖土工程專業(yè)畢業(yè)設計(論文)質(zhì)量的主要原因
1.就業(yè)與考研的影響。畢業(yè)設計(論文)通常安排在大四的最后一個學期進行。大四學生在做畢業(yè)設計(論文)的同時,還面臨著找工作、考公務員、研究生復試等諸多問題。所以說學生本身主觀上非常想投入大量的時間和全部的精力進行畢業(yè)設計(論文),力求呈現(xiàn)高質(zhì)量的設計成果。但現(xiàn)實情況迫使學生不得不壓縮畢業(yè)設計的時間,從而影響畢業(yè)設計(論文)的完成質(zhì)量。
2.指導教師自身實踐能力的影響。目前高校教師的主要來源是高校畢業(yè)生,這部分教師所占比例較大。盡管他們具有較高的學歷,但均是從校門到校門,沒有企業(yè)工作的實踐經(jīng)驗,缺乏實際動手能力,指導學生進行畢業(yè)設計(論文)的能力不足,從而造成學生的畢業(yè)設計成果質(zhì)量下降。
3.畢業(yè)設計成果與實際需求脫節(jié)。本科生畢業(yè)設計(論文)存在為設計而設計的傾向,畢業(yè)設計(論文)選題脫離實際,通常只是為了方便學生進行設計,從而對工程條件進行不恰當?shù)暮喕_@樣即便學生在某一方面進行詳細的設計, 但設計方法單一,考慮實際問題不全面,不利于培養(yǎng)學生全面分析、解決實際問題的能力。另外畢業(yè)設計成果缺乏展示平臺,沒有進行社會轉(zhuǎn)化的機會,更產(chǎn)生不了行業(yè)價值、社會價值和經(jīng)濟價值,從而在一定程度上影響學生和指導教師的積極性。
二、提高巖土畢業(yè)設計(論文)質(zhì)量的措施
1.建立健全畢業(yè)設計(論文)監(jiān)管機制。學院作為畢業(yè)設計質(zhì)量(論文)監(jiān)管的二級單位,對學生畢業(yè)設計(論文)進行統(tǒng)一管理。資環(huán)學院按照我校的本科生畢業(yè)設計(論文)管理辦法,認真制定本學院本科生畢業(yè)設計(論文)管理細則,將監(jiān)管工作落實到每一個環(huán)節(jié),嚴把質(zhì)量關。主要監(jiān)管的過程包括:⑴畢業(yè)設計(論文)準備工作、選題監(jiān)督;⑵學生開題、實習調(diào)研落實情況檢查;⑶平時學生、指導教師出勤情況檢查;⑷畢業(yè)設計(論文)中期檢查;⑸學生進行預答辯情況檢查;⑹答辯、成績評定;⑺畢業(yè)設計(論文)質(zhì)量評價、指導效果總結(jié)。在建立健全了畢業(yè)設計(論文)監(jiān)管機制基礎上,學院對畢業(yè)設計(論文)的每個過程都進行嚴格控制和管理。
2.加強校企合作,提高教師的實踐能力。目前,我校已經(jīng)建立了多個穩(wěn)定的校外實習基地,并與企業(yè)長期進行合作,利用社會資源來提高在教師的實踐能力。學校定期派專業(yè)教師到實習基地進行業(yè)務實踐或掛職鍛煉,直接接觸實際工程,邊實踐,邊學習,能夠掌握最新的技術和設計方法,把行業(yè)的最新成果引入教學之中,這對于那些毫無實踐經(jīng)驗,從校門到校門的教師來說,是提高實踐教學能力的最有效途徑。所以說,對于新引進教師,在承擔教學任務之前,學校應先派他們到實習基地進行一段時間的實踐技能訓練,從根本上提高他們的實踐教學能力。
3.畢業(yè)設計(論文)應緊密聯(lián)系工程實際。畢業(yè)設計(論文)選題應結(jié)合教師的科研工作,讓學生參加實際題目的設計,使他們處于培養(yǎng)綜合實踐能力的真實社會活動中,為其提供分析解決實際工程問題的鍛煉機會。畢業(yè)設計(論文)的設計方案與實際工程相結(jié)合,將畢業(yè)設計成果進行社會轉(zhuǎn)化,能夠產(chǎn)生一定社會價值、經(jīng)濟價值,可以激發(fā)學生進行畢業(yè)設計的熱情,從而能夠主動學習不怕困難刻苦鉆研。學生通過參與實際工程的設計能夠掌握更多的設計方法和設計規(guī)范,縮短了理論與實際工程間的差距,提高了畢業(yè)生的實際工作能力,為即將走上工作崗位打下了堅實的基礎。
綜上所述,畢業(yè)設計(論文)教學環(huán)節(jié)是高校教學內(nèi)容的重要組成部分,是對學生進行綜合素質(zhì)教育的重要途徑。提高本科生畢業(yè)設計(論文)質(zhì)量是一個長期積累和實踐的過程,健全的管理機制、高素質(zhì)的指導教師的培養(yǎng)等都是提高畢業(yè)設計(論文)質(zhì)量的重要保障,今后需進一步加大重視程度,不斷進行實踐、總結(jié),為提高畢業(yè)設計(論文)質(zhì)量提供更多的方法、措施。 (王忠福,1976―,男,碩士研究生,講師,主要從事巖土工程的教學與科研工作。)
參考文獻
[1]章廣成.巖土工程專業(yè)本科生培養(yǎng)模式探討[J].教育科學與人才培養(yǎng),2011(1):163-164
錢七虎院士在中國地下工程安全風險管理進展、挑戰(zhàn)及對策中指出隧道工程建設信息化技術的發(fā)展方向,包括開展基于大數(shù)據(jù)技術的TBM/盾構施工的分析與控制研究,以及數(shù)字隧道向智慧隧道的發(fā)展,提出智慧隧道“智”體現(xiàn)四個方面:透徹感知、全面互聯(lián)、深度整合、智能服務。
巖土工程施工工序復雜、工種繁多,施工事故不僅與設計、操控有關,還與地層、地下水、環(huán)境等因素相聯(lián)系,造成很多事故機理難以完全摸清,且在風險評估過程中,由于人類本身經(jīng)驗的相對缺乏、風險評估的時間不充裕,或者風險管理實施者主觀的不確定性等原因,可能造成風險因素識別不全面、風險評估可參考性不強、風險對策不合理等后果,從而使得風險管理達不到其原定的目標,甚至失效。為了充分、有效地利用人類以前的風險評估經(jīng)驗,吸取以往的事故教訓,神經(jīng)網(wǎng)絡、(BR( (ase-Based Reasoning,案例推理)、RBR( Rule-Based Reasoning,規(guī)則推理)等智能化分析工具應用于巖土工程施工安全評估能夠很好地解決風險評估過程中時間、經(jīng)驗不足的問題。
華中科技大學的劉博基于案例(((BR)和基于規(guī)則((RBR)混合模式設計地鐵施工安全事故案例庫的結(jié)構化模型,其搜集了國內(nèi)外(國內(nèi)為主)71個地鐵工程施工安全事故案例,分析典型案例的表示形式、內(nèi)容特征及統(tǒng)計規(guī)律,并通過對特征的相似性、案例庫的有效性和可操作性分析,論證歷史案例重用的可行性。葉婷婷等將案例推理的原則應用到構建集成情境的地鐵施工安全動態(tài)辨識知識庫中,運用案例推理和專家識別的方法構建知識庫的主要運轉(zhuǎn)方式,分別運用案例推理、專家識別實現(xiàn)知識庫自動識別器、人機識別器的運轉(zhuǎn),并通過雙方相互融合、相互促進實現(xiàn)知識庫運轉(zhuǎn)。李興高針對泥餅等盾構掘進中典型事故,基于典型事故掘進參數(shù)數(shù)據(jù),利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡實現(xiàn)故障識別和分析,對于泥餅故障,文獻選用了扭矩、推力、推進速度、閘門壓力、出土溫度作為神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入指標,以事故發(fā)生與否作為輸出指標。
林鵬研發(fā)了一種在混凝土壩區(qū)為工人提供安全保護和各種服務的實時隧道定位系統(tǒng),基于該系統(tǒng),實現(xiàn)在線、實時跟蹤、智能識別功能,還具有工人緊急呼叫、跟蹤歷史和位置查詢等功能,現(xiàn)場應用表明,該算法可靠、準確(3-5米精度),可提供實時定位服務。