工程地質課程中工程地質條件和問題的教學改革探討

樊曉一 王 磊

(西南科技大學1.土木工程與建筑學院;2.國防科技學院，四川綿陽 621010)

工程地質條件和工程地質問題是土木工程專業工程地質學教學的核心內容。由于工程地質學的研究對象是變化多樣的土體和巖體，其研究方法是將地質分析法、力學分析法、工程類比法與實驗方法的緊密結合，即綜合定量分析和定性分析相結合的方法。查明工程建設區域的工程地質條件的形成和發展，在工程建筑作用下的發展演化，分析由此可能導致的工程地質問題，并提出防治這些工程地質問題的工程治理方案和措施。由此，通過對工程地質學的學習，學生能準確地把握工程地質學的研究對象和基本任務，具備在各種工程建設的勘察、設計、施工等階段對工程地質條件進行評價和預測可能發生的工程地質問題的能力，并能提出合理的工程防護和治理措施。另外，在工程地質教學過程中，加強和改進工程地質條件和工程地質問題的教學過程、措施和方法也具有重要的意義。

一、工程地質條件的教學探討

準確地把握和了解土木工程建設場地的工程地質條件，是工程建設的基礎。工程地質條件貫穿于整體工程地質教學的過程之中，包括建設場地及其周邊區域的地形地貌、地質構造、地層巖性、水文地質條件、地表地質作用。

(一)地形地貌教學

地形地貌是人類對地球地表形態的直接感受和評價，也是制約工程建設的基本工程地質條件，我國幅員遼闊，地形地貌類型復雜多樣。由于學生來自于全國的不同地區，對工程建設可能遇見的地形地貌條件并沒有一個整體的認識。因此在教學過程中，通過地形地貌的兩種分類方法，即地表形態分類法和地貌成因分類法，并結合各種地貌類型的圖片、動畫和影像資料直觀地展示。加強課堂教學互動，讓學生列舉出自己曾經到達的地區，并說明該地區的地形地貌條件及類型。結合學校周邊的地形地貌類型與工程建設的布局、分布和結構形式，學生直觀地理解地形地貌條件對工程建設的作用和影響。

(二)地質構造教學

地質構造是地殼構造運動的產物，不同的地質構造具有各自典型的地質現象和特殊的工程地質條件。地質構造的許多概念與地質特征需要通過比較分析向學生解釋概念、現象、特征。然而概念的講述不能依靠單純的灌輸，更應該注重啟發、思考和引導，讓學生主動思考、積極參與和分析總結，應用和拓展學生豐富的想象力，將枯燥的基本概念、基本要素和特征構成一個有機聯系的整體。比如在講述褶皺、節理和斷層等三個基本地質構造的概念時，著重采用啟發、引導的教學方法，由教師提出它們之間的區別與聯系。

(三)地層巖性教學

在工程地質中，地層巖性的教學內容，分布于巖石、地質年代與第四紀地質和巖層產狀的章節之中。因此，如何將這些章節中關于地層巖性的內容聯系起來，讓學生能夠完整、系統地掌握地層巖性在工程地質條件中的作用和意義至關重要。在教學過程中，采用典型的工程實例教學，列舉不同的巖石類型的工程，對比分析不同巖石的結構和構造、巖石的地質年代和巖層產狀和接觸關系來講述不同的地層巖性對工程建設可能造成的影響，以及不同地層巖性的有利和不利的工程地質條件。

(四)水文地質條件教學

水文地質條件包括地表水和地下水的地質條件和類型。地表水包括河流和坡面水流的地質作用，而在坡面水流的地質作用中，結合第四紀沉積物分布、形成和堆積特征，比較分析殘積物、坡積物、洪積物和河流沖積物的形成條件、堆積位置、顆粒形態特征。讓學生形成對坡面水流地質作用沉積物的直觀印象，并結合周圍環境中的沉積物分布特征以及典型的圖片資料使學生能深切理解各種地表水地質作用對工程建設的影響和作用。在此部分內容的教學中，通過在課堂展示典型旅游景區的溶洞、水井的照片，提出這類地下水的來源、分布和變化特征，使學生能夠從身邊常見的現象來歸納和演繹地下水的基本特征、分布位置和變化規律。

(五)不良地質作用教學

不良地質作用包括風化作用、巖溶作用、斜坡與邊坡地質作用、地面塌陷和地面沉降。采用實例講述法(風化和巖溶)、比較分析法進行講述。巖石風化程度愈深的地區，工程建筑物的地基承載力愈低，巖石的邊坡愈不穩定。巖溶作用的巖體中有許多裂隙、管道和溶洞，在進行水庫、大壩、隧道、基坑等工程活動時，如存在承壓水并有富水優勢斷裂作為通道，則可能會遇到地下突水而導致基坑、隧道等工程的排水困難甚至淹沒，也可能因巖溶滲漏而造成水庫無法蓄水。在斜坡和邊坡作用是則需要明確斜坡和邊坡的概念、形成機制的差異以及工程防護措施。比較分析地面塌陷和地面沉降產生的機制、類型以及動力條件、治理措施。

二、工程地質問題的教學分析

(一)地基穩定性問題

在工業建筑和民用建筑中地基的強度和變形問題的講述中，結合近年來在工程建設中出現的住宅樓“樓歪歪”事件以及其他典型的工程事故，分析產生這類事故的原因和工程地質條件。在不良地質作用的地基穩定問題中，結合分析由于地下水的作用導致2009年的上海樓盤倒塌事件。近年來，我國的高鐵建設取得高速發展，而高鐵建設中對路基穩定性提出更高的要求，通過舉例分析在我國不同的地質條件下，對高鐵路基穩定的分析和建設措施，增強學生對此部分內容的深刻印象，激發學生的學習積極性。

(二)斜坡穩定性問題

斜坡穩定性是山區工程建設需要面臨的工程地質問題，通過我國的地形地貌分布圖，展示給學生我國的山區面積占國土面積的2/3，讓學生了解斜坡穩定性問題在我國工程建設中的突出地位。通過典型的汶川地震誘發的斜坡災害，如北川王家巖滑坡、青川東河口滑坡、汶川的牛圈溝滑坡碎屑流等災害的資料，學生能直觀地感受斜坡穩定性問題對山區工業和民用建筑的重要性。通過斜坡地質災害對公路、鐵路毀壞的資料和圖件，以及工程建設中的邊坡防護等措施，學生可以理解和體會斜坡穩定性對山區交通基礎設施建設的重要作用。

(三)洞室穩定性問題

地下工程建設是人類獲取更大的生存和活動空間的重要方法，隨著大量地下工程的建設和特殊工程地質條件的出現，洞室的穩定問題成為許多重大工程建設中的難點和控制性工程。以目前我國城市地鐵建設和長大隧道建設中圍巖塌方、地下涌水、地面塌陷等工程事故，讓學生了解在工程建設規劃和選址時，對不良的工程地質條件進行分析、評價的重要性。并結合典型洞室建設過程中的防護措施和方法，通過討論和課堂交流，使學生明確這些措施和方法對洞室穩定性的作用。

(四)區域穩定性問題

區域穩定性的概念是學生在開始接觸時不容易理解和掌握的工程地質問題。在課堂的教學中，結合2011年日本東海岸的大地震，導致距離地震震中一百多千米遠的福島核電站發生事故，導致核泄漏;地震、震陷、液化和活斷層對大型水電工程、地下工程以及建筑密集的城市地區可能導致的災害，使學生了解和認識區域穩定性對工程建設的主要作用和采取的工程措施。

三、結論

我國幅員遼闊，地形地貌、地質構造、地層巖性、水文地質條件和不良地質作用類型多種多樣，不同區域的工程建設具有的工程地質條件和工程地質問題變化多端。并且隨著我國現代化建設的迅猛發展，城市高層和超高層建筑的建設日新月異、國家高速公路網、高速鐵路網建設以及由此帶來的超長隧道和特大型橋梁等工程的建設向不同區域、復雜的地質條件環境推進，工程地質的教學需要結合現代新型的工程建設中出現的工程地質條件和工程地質問題，傳授給學生新的思考方式和分析方法。工程建設中工程地質條件的分析和工程地質問題的防治措施是學生學校工程地質課程需要達到的能力，通過在授課開始和課程結束時，全面分析和了解工程地質條件的內容和工程地質問題的類型，對學生整體理解和掌握工程地質課程具有重要的意義。

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