時間：2023-03-06 16:00:54
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【關鍵詞】工程地質(zhì)學；工程實踐；教學改革
【Abstract】Practical teaching will be reinforced in higher school.And cultivating practical talents will be the key direction.“Engineering geology”is just the course which needs reinforcing the practical teaching.According to the engineering case，this paper has analysed the importance of practical teaching of“Engineering geology”in the modern engineering construction field.And the thinking of practical teaching has been summarized.
【Key words】Engineering geology；Engineering practice；Educational reform
根據(jù)我國2010-2020年中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要，全國高等學校結合專業(yè)和人才培養(yǎng)要求，加強實踐教學環(huán)節(jié)，向應用型人才的培養(yǎng)方向轉(zhuǎn)變。應用型本科人才培養(yǎng)的目標突出表現(xiàn)為培養(yǎng)具備繼續(xù)學習能力的高素質(zhì)應用型、技術技能型、復合型人才。而《工程地質(zhì)學》正是在這一背景下的需要加強實踐型教學的課程。在工程建設領域，無論是建筑工程、道路工程，還是水利水運工程和礦業(yè)工程，大量成功或失敗工程案例都表明只有充分重視建（構）筑物所處的地質(zhì)環(huán)境，協(xié)調(diào)人、工程與環(huán)境的關系，才可能得到自然的尊重，創(chuàng)造人類歷史的文明。正是認識到這一點，各大院校中相關專業(yè)開設有《工程地質(zhì)學》這門課程，也足以顯示了該課程的專業(yè)基礎性和重要性。
1 工程地質(zhì)學在應用型本科教學中的定位
《工程地質(zhì)學》是研究和解決與工程建設相關的地質(zhì)問題，為工程建設服務的一門學科，是工程地質(zhì)專業(yè)的一門重要專業(yè)課，也是巖土工程、礦業(yè)工程等其他非地質(zhì)專業(yè)的專業(yè)基礎課[3]，與工程建設活動緊密的結合在一起。各種大型工程活動都在一定的地質(zhì)環(huán)境中才能進行，研究工程建設與地質(zhì)環(huán)境之間的相互制約、相互影響就是工程地質(zhì)學的主要內(nèi)容。因此，《工程地質(zhì)學》運用地質(zhì)學理論和方法研究地質(zhì)環(huán)境，查明地質(zhì)災害的規(guī)律和防治對策，以確保工程建設安全、經(jīng)濟和正常運行。工程地質(zhì)學的主要內(nèi)容包括多個方面，如巖土體的屬性、地殼的動力地質(zhì)作用、工程穩(wěn)定性等等。工程地質(zhì)學的研究方法也是多種多樣的，有地質(zhì)學方法、室內(nèi)實驗和現(xiàn)場測試方法、計算和模擬方法等等。按照以“建設工程中的工程地質(zhì)問題”為目標，課程所構建的框架和內(nèi)容如圖1。
2 工程建設中的地質(zhì)問題
《工程地質(zhì)學》這門課程實踐性較強[4-5]，涉及到的工程地質(zhì)問題非常廣泛，如與生產(chǎn)建設緊密相關的建筑工程、采礦工程、水利水電工程、交通運輸工程等都與工程地質(zhì)問題緊密聯(lián)系（圖2）。
發(fā)生的地質(zhì)問題主要有區(qū)域穩(wěn)定問題，如活斷層、地震、水庫誘發(fā)地震、砂土液化和地面沉降等等。搞清楚這些地質(zhì)問題發(fā)育的規(guī)律性，對于工程建設選址具有重要意義。另外還有巖土體穩(wěn)定性問題，如斜坡穩(wěn)定、洞室穩(wěn)定、地基巖土體穩(wěn)定的成因、發(fā)展史和力學機制的分析等，這些用于具體場地穩(wěn)定性評價具有重要意義。工程地質(zhì)問題還包括與地下滲流有關的巖溶滲漏分析和滲透變形分析；與侵蝕堆積有關的河流侵蝕堆積和海湖邊岸磨蝕堆積等等問題。工程建設過程中工程地質(zhì)問題時刻都在發(fā)生，影響和改變著我們的生活。下面以實例說明工程地質(zhì)問題在生活中的體現(xiàn)。
甘肅舟曲縣于2010年8月突發(fā)特大泥石流災害，人員損失慘重。據(jù)地質(zhì)專家分析此次災害的發(fā)生與該區(qū)的地理環(huán)境以及該區(qū)的氣候特點相關。該區(qū)地勢西北高、東南低，垂直高差大，氣候垂直變化顯著，而且災害發(fā)生前突降暴雨，正是這些地質(zhì)條件的變化促發(fā)泥石流的發(fā)生。因此工程地質(zhì)問題中斜坡穩(wěn)定性問題的專項研究對于減少或預防地質(zhì)災害具有指導意義。
日本于2011年3月發(fā)生9級地震，地震引發(fā)了大規(guī)模海嘯，造成重大人員傷亡。據(jù)美國地質(zhì)勘探局分析，此次地震由太平洋板塊和北美板塊的運動所致。太平洋板塊每年相對于北美板塊向西運動數(shù)厘米，太平洋板塊在日本海溝俯沖入日本下方，并向西侵入歐亞板塊，此次大地震正是運動過程中積累的能量突然釋放導致的結果。因此工程地質(zhì)問題中區(qū)域穩(wěn)定性的活斷層問題的研究對于近些年頻發(fā)的地震問題具有一定的工程意義。
另外北京地區(qū)2012年7月份遭受雨之后，多處路面出現(xiàn)規(guī)模較大的天坑，嚴重影響到市民的出行，天坑的出現(xiàn)同樣屬于工程地質(zhì)災害問題是本課程研究的內(nèi)容之一。所以工程地質(zhì)問題存在于人類建設的方方面面，當今學好《工程地質(zhì)學》這門課程是解決此類問題的首要前提。
3 工程地質(zhì)的教學實踐思路
3.1 工程地質(zhì)教學中所存在的問題
1）重理論輕實踐方面。
2）按傳統(tǒng)教學和思路進行，過于強調(diào)單一的地質(zhì)學，未能與工程地質(zhì)相結合，（換句話就是現(xiàn)在的教學仍按地質(zhì)學專業(yè)的要求去教學，未與工程結合，這會導致課時不夠，同時學生學的無趣）。
3）于課程的重視不夠，認為工程地質(zhì)與專業(yè)關聯(lián)不大。
3.2 工程地質(zhì)教學實踐思路
1）輕地質(zhì)重工程地質(zhì)，突出與工程的相關性。
2）實踐教學的實施。
針對周邊環(huán)境遭受破壞的影響，目前大多學校找到典型的地質(zhì)剖面較難。除了常規(guī)的地質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象實習，還應結合當?shù)亟ㄔO的特點，有針對性地進行地質(zhì)實習，如與建設單位相聯(lián)系，在揭開地表的時候看一些相關的地質(zhì)現(xiàn)象；另一方面，與勘察單位相聯(lián)系，正確認識地質(zhì)體和巖土體。
3.3 教、學相長
要成為合格的工程地質(zhì)工作者，一方面要具備較強的專業(yè)知識，同時還要有創(chuàng)新的思想和靈活的頭腦[6]，特別是在工程建設過程中，處理隨機出現(xiàn)的各種地質(zhì)問題，不僅需要有工程地質(zhì)知識的靈活運用，還要有多學科理論的融合與提升的能力，因此，在《工程地質(zhì)學》這門課程的教學過程中要重點培養(yǎng)學生做好這樣幾點：首先，做到基礎地質(zhì)知識要扎實；第二，是積累豐富的工程實踐經(jīng)驗；第三，分析工程地質(zhì)問題要思路周密，遇事沉穩(wěn)且果斷。因此要培養(yǎng)出優(yōu)秀的工程地質(zhì)人員應該從教與學兩個方面入手：
1）教
（1）課堂
《工程地質(zhì)學》是一門實踐性很強的學科，所以不能脫離實際案例而單純講授抽象的理論知識。如講授巖石的分類、結構和構造特征時，要結合實際現(xiàn)場講解當其作為建筑材料、地基、邊坡與洞室圍巖時對工程性質(zhì)的不同要求等。在講授滑坡、崩塌、泥石流等現(xiàn)象對工程的影響時，更要結合實際案例進行具體的分析，讓授課不再是抽象而空洞的理論。
（2）實驗環(huán)節(jié)
學院為方便學生認識和鑒定常見造巖礦物及三大類巖石，投資購買全套的礦物和巖石標本，并全面開放實驗室。讓學生有較多機會接觸、認識、鑒定標本，學生之間相互交流討論實驗體會，對常見造巖礦物及巖石的主要特征熟記于心。
（3）實踐環(huán)節(jié)
工程地質(zhì)實習地點選擇地層出露比較完全，地質(zhì)現(xiàn)象比較豐富、與課堂內(nèi)容結合緊密的基礎工程建設工地。通過實習使學生更加深入的理解課堂上講授的抽象理論，并學會結合實際分析工程建設與地質(zhì)條件的關系，熟悉工程建設中常見的地質(zhì)條件并給以正確的評價和合理的處理方法。
2）學
學生既是教學的載體，更是學習的主人，只有調(diào)動起學生學習的主動性，才會培養(yǎng)出優(yōu)秀的工程地質(zhì)工作者。
（1）培養(yǎng)一名優(yōu)秀工程地質(zhì)工作者是一個長期的過程，所以在學習過程中要有耐心和信心。每一個人的成功都是從點點滴滴累積的。
（2）大腦中知識的增長是累進的過程，工程地質(zhì)學是一門綜合學科，因此與地質(zhì)學科相關聯(lián)的以及與工程建設相關的學科都應該打好基礎，作為工程地質(zhì)學課程的鋪墊。
（3）不能忽略實踐教學環(huán)節(jié)，讓學生們在實踐中加深對理論知識的理解。要意識到地質(zhì)工作的復雜性和靈活多變性。
3）考核
本課程強調(diào)理論與實踐的結合，教師結合實際的工程地質(zhì)問題，強調(diào)互動性和問題實質(zhì)的理解。每位同學的成績由三部分綜合構成，即：
（1）期末考試卷面成績（50%）；
（2）課堂討論及考勤（20%）；
（3）案例分析作業(yè)成績（30%）。
成績分為五個等級：優(yōu)秀（90分以上）、良好（80-89分）、中等（70-79分）、及格（60-69分）、不及格（60分以下）。
4 結語
《工程地質(zhì)學》是非地質(zhì)專業(yè)的專業(yè)基礎課程，本課程學時不多，但課程內(nèi)容涵蓋廣、教學內(nèi)容比較抽象，所以教學過程是一個不斷完成挑戰(zhàn)的過程。在教學過程中， 教師首先要培養(yǎng)學生具備工程地質(zhì)的思維和創(chuàng)新的能力， 使學生學會工程地質(zhì)思維方法， 讓學生們的創(chuàng)新能力得到充分的發(fā)展。同時也要保證足夠的工程地質(zhì)實踐課時，參觀現(xiàn)場并搜集相關的工程地質(zhì)案例，從而培養(yǎng)出具有綜合素質(zhì)的高級工程技術人才。
【參考文獻】
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工程地質(zhì)教學的主體內(nèi)涵
為了順利完成工程地質(zhì)教學活動，有必要使學生明確工程地質(zhì)學習的主要對象、基本任務和主體內(nèi)容。首先，工程地質(zhì)學是評價、預測和改造與工程建筑等有關的地質(zhì)問題的一門科學，以工程建筑及建設項目為服務對象，以地質(zhì)學為研究基礎；以數(shù)學力學為計算工具的學科。因此，工程地質(zhì)的教學與學習都是在研究和討論人類在工程活動中行為與地質(zhì)環(huán)境的相互作用與相互適應性，其次，工程地質(zhì)學習的基本任務就是掌握工程地質(zhì)條件與工程活動的地質(zhì)環(huán)境特點，明確人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境（工程地質(zhì)條件）之間的相互作用，以便正確評價、合理利用、有效改造和完善保護地質(zhì)環(huán)境。最后，學生通過工程地質(zhì)課程學習需要重點掌握的內(nèi)容包括：巖石和土體的物理-力學性質(zhì)及其工程性質(zhì)，如巖石與土的礦物組成及其排列形成的微觀結構等對建筑工程穩(wěn)定性的影響，弄清巖土體的不同的分類要求和指標，了解不良地質(zhì)條件下的巖土體的改良方法；建立起人與環(huán)境和諧發(fā)展的工程地質(zhì)觀念，形成關于自然環(huán)境對工程活動的制約與人類工程活動對自然環(huán)境的影響的雙向作用機制的基本認識，在此基礎上，掌握崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地質(zhì)作用對工程建筑的危害及其預測、評價和防治措施；熟悉工程常見的地基、硐室等工程地質(zhì)問題，以及地下水運動規(guī)律及其對工程活動的影響；掌握主要勘察程序、方法和手段。通過上面的對工程地質(zhì)教學主體內(nèi)涵的論述可以看出，在教學活動中學生需要領悟和掌握的內(nèi)容很多，如果沒有好的教學思路，往往會導致教學活動成為就事論事，事倍而功半，很難使學生把握這門學科的精髓。同時，工程地質(zhì)會涉及眾多的相關學科知識，如與地球科學相關的巖石學、構造地質(zhì)學、地層學、地貌學等，與工程學和基礎學科相關的物理力學、數(shù)學等。
綜攝教學法的運用
綜攝法又稱類比思考法，其源自在我們對外部事物的學習和認識過程中，常常是在某些帶有啟發(fā)暗示的“指揮下”進行的，而這種“指揮”與我們的思考方法和意識關系不大，卻是我們?nèi)粘Ｉ钪械乃娝劽芮邢嚓P[11]。因此，可以利用外物來啟發(fā)思考、激發(fā)靈感解決問題。工程地質(zhì)教學中，我們可以借助于學生已有的相關學科知識和日常生活經(jīng)歷，在此基礎上開綜攝法教學。在教學中鍛煉學生對所面對事物的異質(zhì)同化和同質(zhì)異化兩種思維方式。當我們面臨未知的或者不熟悉的事物時，常常會采取拿性質(zhì)不同的現(xiàn)有事物的分析和模擬方式去與之相對比，在此基礎上提出設想。這種方式稱之為異質(zhì)同化，即根據(jù)已有的經(jīng)驗和知識來分析比較所面對的問題。例如，當開展某項工程的地質(zhì)問題調(diào)查時，可以與醫(yī)生全面診斷病人一樣，先逐項檢查，然后根據(jù)檢查結果分析存在的病癥，這樣會使得技術（研究）路線明晰，而且有很強的可操作性與指導性。如何擺脫固有的思維方式和問題分析方法的桎梏，進行創(chuàng)造性分析和解決問題是我們需要面對的難題。因此，如何運用新的知識或從新視角進行審視、分析、研究和處理原有的資料和技術手段顯得十分必要，在此基礎上使得認識有新的突破，這過程即為同質(zhì)異化思考方法。例如，在狹窄的海邊場地進行海底隧道掘進時，一方面需要的很大的場地存放施工材料（如做襯砌），另一方面又需要相關場地堆放掘進所產(chǎn)生的大量巖屑廢渣，那么可以通過同質(zhì)異化思維，我們可以考慮在不影響地質(zhì)環(huán)境的情況下，用掘進產(chǎn)生的廢料進行人為營造陸地，同時解決了材料堆放和廢料處理的問題。
為了在教學中可以使學生的創(chuàng)造力的潛能得到進一步鍛煉，可以進行以下4種模式的訓練。人格性的模擬，充分調(diào)動和發(fā)揮學生主體感官認識。例如，在邊坡相關知識的講授中，可以讓學生假設自己是邊坡，針對坡腳、坡肩、坡體等不同位置的特點與自己身體做對比，如果邊坡發(fā)生失穩(wěn)可以采取什么手段，如何去處理，然后再尋找解決問題的方案，最終歸結為削肩、捆腰、壓腳三個主體內(nèi)容。直接性的模擬，根據(jù)所要關注的對象與模擬事物之間的關聯(lián)性，將模擬對象視為范本，在此基礎上進行論證思考，提出處理問題的方案。例如，邊坡災害的問題，很多學生的家鄉(xiāng)或?qū)W校周邊有生活的例子，可以直接作為例子講授，既直接，又有生活氣息。象征性的模擬，通過把問題構想成為直接的物質(zhì)對象，使學生形成形象化的物質(zhì)對象，進而激勵其腦力活動，開發(fā)其創(chuàng)造潛力。例如，在學習巖石風化時，可以將植物的根劈破壞直接視為巖石的拉裂破壞。想象性的模擬，利用人大腦的自由想象能力，引導學生通過幻想和聯(lián)想等為工程地質(zhì)問題的分析和解決尋找靈感，提出創(chuàng)造性方案。例如，在某處發(fā)生地震，可以讓學生發(fā)揮主觀能動性，分析可能出現(xiàn)的次生災害問題，進而擴展成地質(zhì)災害鏈和立體防災減災教學。總之，綜攝教學法在工程地質(zhì)中的應用就是以生活中的實例或?qū)W生已有知識為媒介，將學習內(nèi)容分成若干要素，針對具體的要素進行分析討論，并組織構建各要素之間的綜合關聯(lián)性，在此基礎上激發(fā)學生的潛在靈感，形成系統(tǒng)的認識學習，進而掌握工程地質(zhì)的內(nèi)涵要素。
在當前時代背景下，各個學科之間相互滲透，加上新技術的廣泛應用，為新興學科和交叉學科的發(fā)展帶來了無限生機，工程地質(zhì)學就屬于交叉學科，工程地質(zhì)學的基礎是地質(zhì)學與工程學，不同學科之間的相互影響、相互滲透，使得工程地質(zhì)學的適用范圍越來越廣，發(fā)展勢頭也越來越強勁。在當前時代，工程地質(zhì)學更關注其核心價值，例如工程地質(zhì)思維、工程地質(zhì)預測、工程地質(zhì)風險的防范等，這些都是工程地質(zhì)學領域研究的重點內(nèi)容。
1 工程地質(zhì)學的淵源
地質(zhì)學的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)過兩百多年的時間，初始階段主要應用與土木工程中，為地質(zhì)開挖提供相應的理論依據(jù)，例如古生物、地質(zhì)學依據(jù)，對地質(zhì)學的理論發(fā)展有十分重要的促進作用。十九世紀土木工程建設規(guī)模越來越大，土木工程師發(fā)現(xiàn)，由于工程地質(zhì)資料的缺乏，使得工程項目無法開展，因此地質(zhì)學受到的重視程度驟然提高，地質(zhì)學領域開始注重地質(zhì)調(diào)查研究，為工程設計提供專業(yè)的地質(zhì)資料和圖件。這一階段使得地質(zhì)學在工程建設中的應用越來越廣泛，但是并沒有形成實質(zhì)性的工程地質(zhì)學。上世紀五十年代以來，我國的工程地質(zhì)學經(jīng)過了快速發(fā)展，取得了很大進步，在研究過程中，將地質(zhì)學與工程學進行融合，地質(zhì)學專家與工程學專家相互探討，為工程地質(zhì)工作的發(fā)展提供了理論支持。而且我國對工程地質(zhì)專業(yè)的重視程度不斷提高，高校開設的專業(yè)也越來越全面，例如采礦、力學、水工、土木等學科相繼在高校開設，成為很多工科院校的主要課程，培養(yǎng)了眾多高素質(zhì)、綜合型工程地質(zhì)人才。
同時，由于現(xiàn)代科技的發(fā)展，計算機技術、信息技術、通信技術的不斷革新，為工程地質(zhì)學科的全面發(fā)展也提供了相應的支持，使得工程地質(zhì)勘探更深入、工程地質(zhì)數(shù)據(jù)分析更準確、數(shù)據(jù)信息傳遞更及時，為工程建設提供了很大的幫助。
2 工程地質(zhì)預測和決策
2.1 工程地質(zhì)預測
工程地質(zhì)的本質(zhì)工作是預測，從地質(zhì)情況的發(fā)展歷史、地質(zhì)情況現(xiàn)狀對地質(zhì)情況未來的走勢進行預測，是工程地質(zhì)研究的主要內(nèi)容。工程地質(zhì)預測首先建立在工程地質(zhì)要素判別的基礎上，要對場地的工程地質(zhì)條件進行預測，尤其是根據(jù)地表以及淺部的地質(zhì)資料，對深層次的地質(zhì)結構和地質(zhì)條件進行預測。其次，要預測工程場地的工程地質(zhì)，即對工程施工場地的地質(zhì)進行評價，論證選址是否會影響工程項目施工。在這個過程中，要考慮工程項目施工對周圍地質(zhì)環(huán)境、周邊工程的影響，從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標。
工程地質(zhì)的預測包括定性預測和定量預測兩種，具體的預測過程是定性與定量預測的結合，定性預測是一種基本預測，對一些常規(guī)參數(shù)進行測試，在工程地質(zhì)預測過程中，由于地質(zhì)環(huán)境比較復雜，地質(zhì)勘探工作量較大，因此定量預測的結果也很難達到預期要求，所以一般都將定量預測的結果用作半定量或準定量應用，例如將測量的結果用作問題評級預測。雖然定量預測存在一些不確定性，但是定量預測卻是工程地質(zhì)預測過程中的一個主要內(nèi)容。在當前工程地質(zhì)預測基礎之上，定量預測還應該要注重建立相應的地質(zhì)力學模型或地質(zhì)數(shù)理模型，從而對地質(zhì)預測過程中的各個要素之間的關系進行準確反映，描述工程地質(zhì)的作用。
2.2 工程地質(zhì)的決策
工程地質(zhì)的決策作用主要體現(xiàn)在系統(tǒng)決策的可靠性以及安全風險決策評價方面。
第一，系統(tǒng)決策。系統(tǒng)決策是對整個工程進行規(guī)劃設計的前提，在工程建設過程的各個階段，都應該要做出相應的決策方案，比如對工程選址進行確定，對工程建筑物的布置方案進行確定，對工程施工線路進行確定等。工程地質(zhì)決策具有很強的綜合性，一方面要考慮地質(zhì)條件的制約和限制，另一方面還要考慮到工程結構的功能以及適應性。工程地質(zhì)決策是一種綜合性決策，其中的經(jīng)驗、推理和測量過程缺一不可，從三個出發(fā)進行決策得到的結果相差不多的時候，決策方案可以參考，但如果從三個方面著手得到的決策結果相差較大，則要對總體的決策方案進行調(diào)整，謹慎決策。
第二，安全決策、風險決策、極端風險評價
在工程地質(zhì)決策過程中，必須要做好地質(zhì)安全決策、地質(zhì)風險決策以及地質(zhì)極端風險的評價，從而為工程施工提供準確的依據(jù)。這些決策的目的都是為了確保工程施工過程中的安全性，風險決策以及極端風險評價的目的，是為了對工程的風險情況進行判定，從而采取相應的措施對風險進行規(guī)避，提高工程項目施工過程中的安全性。
【關鍵詞】：工程地質(zhì)學；隧道圍巖；穩(wěn)定性；數(shù)值分析法
【 abstract 】 : the underground tunnel project the stability of surrounding rocks affects the normal operation of the project. The rock mass structure and the structure, the nature of the rock, rock stress state of natural, groundwater, geological structure of rock mass factors such as the stability of will produce certain effect. Combining with the practice of a tunnel with numerical analysis the stability of surrounding rock of the judge, think that in making these the stability of surrounding rocks when deciding, establish the typical elastoplastic numerical model, choose specific construction stage, should consider to different fault state of surrounding rocks under different control function.
【 key words 】 : engineering geology; The surrounding rock; Stability; Numerical analysis method
中圖分類號：K826.16文獻標識碼：A文章編號：
地下隧道工程圍巖的穩(wěn)定性影響著隧道的正常運營。巖體的結構及構造、巖石的性質(zhì)、巖體的天然應力狀態(tài)、地下水、地質(zhì)構造等因素都會對圍巖的穩(wěn)定性均會產(chǎn)生一定的影響，此外，開挖方式、支護形式等因素也會影響到巖體的穩(wěn)定性。本文結合實際，結合影響隧道工程圍巖穩(wěn)定性的因素談談隧道圍巖穩(wěn)定性的判定。
1 影響圍巖穩(wěn)定性的因素
1.1 巖體結構及巖石性質(zhì)
圍巖的巖石性質(zhì)及巖體結構對于圍巖的穩(wěn)定性產(chǎn)生重要的影響。按照巖體結構可將巖石分為整體塊狀結構、三體結構、碎裂結構和層狀結構。穩(wěn)定性最差的是破碎結構和松散結構，最好的是厚層狀結構，薄層狀結構巖體處于二者中間。脆性塊狀巖體和厚層狀巖體的強度，主要受較弱夾層的物質(zhì)成分和軟弱結構面的分布特點控制。軟弱夾層對圍巖穩(wěn)定性的影響主要取決于它的性狀和分布。結構面對圍巖的影響不僅取決于結構面的本身特征，還與結構面的組合關系及這種組合與臨空面的交切關系密切相關；按照巖石的性質(zhì)可將圍巖分為脆性圍巖和塑性圍巖兩種，脆性圍巖主要指各類堅硬體，巖石本身的強度高于結構面的強度，所以脆性圍巖的強度取決于巖體的結構；塑性圍巖主要包括各類黏土質(zhì)巖石、吸水易膨脹的巖石以及破碎松散巖石，一般風化的速度較快，遇水易軟化、膨脹、崩解，力學強度較低，不利于圍巖的穩(wěn)定。
1.2 巖體的天然應力狀態(tài)
存在于巖層中未受工程擾動的天然應力由巖體的構造應力和自重應力構成。這種天然應力是引起圍巖破壞、變形的根本原因，影響著坑道開挖后圍巖的應力分布、變形和破壞。巖體天然應力的大小和方向不同，對于隧道的作用力也不相同，對圍巖的應力產(chǎn)生直接的影響。通常，隧道的軸向與水平主應力垂直，能夠有效改善隧道周邊的應力狀態(tài)。巖石天然應力對隧道的影響取決于與隧道軸向應力垂直的水平應力的大小和天然應力的比值。
1.3 地下水
大量實踐證明，地下水是隧道施工中造成塌方和造成圍巖失穩(wěn)的重要原因。圍巖中的地下水可分為干燥、滲水和潮濕三種狀態(tài)。只要圍巖隧道處于干燥狀態(tài)，施工時即使通過破碎或軟弱的巖層，對圍巖的穩(wěn)定性影響也會比較小。當隧道的圍巖透水性較強或?qū)儆诤畬又袝r，圍巖的穩(wěn)定性受地下水的影響會較明顯，靜水和動水的壓力作用、溶解作用和軟化作用可造成可溶巖體的溶蝕以及促進滑動面的。
1.4 地質(zhì)構造
巖層的完整性受到褶曲和斷裂破壞，且?guī)r體的力學強度降低，巖體經(jīng)受越多的構造變動，巖層的節(jié)理裂隙越發(fā)育，巖體的穩(wěn)定性越差。所以，應避免將隧道設置在軟弱與堅硬巖層之間的巖層褶皺或斷層帶以及巖層破碎帶。如果無法避免，應盡量將隧道設在堅硬巖層中，或以堅硬巖層為頂層巖層。圍巖的穩(wěn)定性隨褶皺的形式、軸向與隧道軸線的交角、疏密程度等的不同而不同。另外，圍巖的穩(wěn)定性還受到斷層破碎帶物質(zhì)的碎塊性質(zhì)和膠結情況影響。
2 運用工程地質(zhì)學判定隧道圍巖穩(wěn)定性的方法
本文對某隧道的圍巖穩(wěn)定性用數(shù)值分析法進行判定。隧道設為左右兩條路線，由緩和曲線和直線組成洞身平面，經(jīng)工程地質(zhì)鉆孔表明，隧道所在地區(qū)有6曾斷層通過，為凝灰質(zhì)流紋巖和侏羅系流紋巖出露區(qū)，無其他影響圍巖穩(wěn)定的不良地質(zhì)作用。根據(jù)分析，選取具有代表性的B1斷層進行隧道仿真模擬。該工程在K18+600左右位置有明顯斷層，斷層面產(chǎn)狀225°＜75°，巖體呈強風化碎塊狀，隧道圍巖破碎，穩(wěn)定性比較差。
2.1 計算模型和計算參數(shù)
根據(jù)工程地質(zhì)特點，采用基于有限元分析法（MIDAS/GTS）對隧道開挖過程進行分析，在施工階段采用累加模型。GTS彈塑性模擬模型的應力應變曲線圖如下（圖一）。
圖一 巖體彈性——完全塑性應力應變曲線
根據(jù)斷層和隧道特點，采用Drucher-Prager進行三維有限元計算，采用的屈服函數(shù)為
式子中， 表示洛德角， 表示應力偏量的第一不變量， 表示應力偏量的第二不變量。模擬時通過工程類比選取法支護參數(shù)進行，結合工程后期施工的洞周收斂量測，取得一個以上斷面的完整數(shù)據(jù)進行位移反分析得出與出示地應力側(cè)壓系數(shù)和工程實際綜合彈性模量接近的數(shù)值，然后再利用反分析得出的數(shù)值進行二次修正，使其最終接近實際的分析結果。
2.2 數(shù)值模擬及分析
根據(jù)規(guī)范規(guī)定，參閱類似工程經(jīng)驗，對各級圍巖物理力學參數(shù)和隧道支護參數(shù)進行確定。根據(jù)開挖掌子面的距離斷層位置的不同，選取CS15段進行分析。數(shù)值分析結果表明支護的施加直接影響隧道整體的發(fā)展趨勢，有效控制并約束了掌子面產(chǎn)生的塑性影響區(qū)域。改善了斷層給圍巖穩(wěn)定性帶來的影響，改善了圍巖的性質(zhì)，并提高了施工的安全性，提高了前方未施挖的圍巖自穩(wěn)能力。
3、小結
地下隧道工程圍巖的穩(wěn)定性比較復雜，在施工中受到很多因素影響。圍巖穩(wěn)定性的檢測手段和方法很多，但大多以經(jīng)驗為主，將圍巖穩(wěn)定情況和監(jiān)測數(shù)據(jù)聯(lián)系起來進行定量分析是比較好的辦法。本文簡單分析了影響隧道圍巖穩(wěn)定性的因素，并對某隧道的圍巖穩(wěn)定性用數(shù)值分析法進行了判定，認為在判定這類圍巖的穩(wěn)定性判定時建立典型的彈塑性數(shù)值模型，選取特定施工階段，應考慮到不同斷層不同狀態(tài)下對圍巖的控制作用。
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工程地質(zhì)學是水利工程、土木工程、地質(zhì)資源與地質(zhì)工程等學科的一門較重要的專業(yè)基礎課。它是研究人類工程建設活動與自然地質(zhì)環(huán)境相互作用和相互影響的一門地質(zhì)科學，是以地學學科的理論為基礎，應用數(shù)學、力學的知識和工程學科的技術與方法，來解決與工程規(guī)劃、設計、施工和運營有關的地質(zhì)問題[2]。由于工程地質(zhì)學涉及內(nèi)容多，概念廣，實踐性很強，且學生缺乏必要的實踐經(jīng)驗和機會，因此，如何在有限的教學時間內(nèi)合理安排教學環(huán)節(jié)，使學生既能牢固掌握工程地質(zhì)學的基本概念及基本原理，又具備分析工程地質(zhì)條件、解決工程地質(zhì)問題的能力，是一個值得探討的問題。筆者結合近年來在工程地質(zhì)學課程教學與實踐經(jīng)驗，針對目前工程地質(zhì)學課程教學中存在的問題，就如何提高水文與水資源工程專業(yè)工程地質(zhì)學課程教學質(zhì)量與教學效果進行探討。
一、煤炭院校水文與水資源工程專業(yè)工程地質(zhì)學課程教學存在的問題
（一）課程內(nèi)容多，授課學時少
根據(jù)國家高等教育對人才培養(yǎng)的要求，近些年來，多數(shù)院校在培養(yǎng)方案的制定上存在著向公共課傾斜的現(xiàn)象，這使得專業(yè)課學時被不斷壓縮。主要表現(xiàn)在課程學時少，尤其是實踐教學環(huán)節(jié)。過去動輒幾十學時乃至上百學時的課程，現(xiàn)在多為32～48學時。在多數(shù)煤炭院校中，水文與水資源工程專業(yè)開設有基礎地質(zhì)學、礦物巖石學、構造地質(zhì)學等課程，具有一定的地學背景。即便如此，工程地質(zhì)學課程仍涉及工程巖土學、工程動力地質(zhì)作用、巖土工程勘察等方面的內(nèi)容，這使得該課程教學內(nèi)容繁雜，教師上課難度增大。在此情況下，如不進行課程教學改革，教師就無法很好地完成相關內(nèi)容的講授；同時學生對專業(yè)領域知識的學習也將停留在較淺的感性認知階段，不能理解機理性的問題，更不能深刻地認識該課程在國民經(jīng)濟建設中的作用，這勢必對學生未來就業(yè)產(chǎn)生不利的影響。
（二）教學方法單調(diào)
工程地質(zhì)學課程基本概念和基本原理較多，同時該課程又具有很強的實踐性，因此，單一的多媒體或板書授課模式很難調(diào)動學生的積極性。加之個別教師實踐經(jīng)驗不足，存在照本宣科的現(xiàn)象；而個別教師授課又完全脫離指定教材，這些都容易使學生產(chǎn)生厭學心理。此外，課程中涉及的一些教學內(nèi)容，諸如崩塌、滑坡等災害的形成機理及演化過程等比較抽象，單純在PPT中以圖片形式展示，不能很好地呈現(xiàn)，學生缺少感性的認識，這在一定程度上挫傷了學生學習的積極性和主動性。
（三）實踐環(huán)節(jié)薄弱
近些年來，隨著高校的不斷擴張，教學資源的投入問題已經(jīng)成為高校普遍面臨的問題。具體到實踐教學環(huán)節(jié)，主要體現(xiàn)兩個方面：一方面野外實踐場地或基地功能缺失，滿足不了野外實踐教學的需求；另一方面學生人數(shù)與設備臺套數(shù)不成比例，同時也存在部分試驗儀器無場地安放的尷尬局面，導致部分試驗無法開出，學生動手能力得不到培養(yǎng)。此外，還存在實驗教學方式和時間不靈活等問題。目前多數(shù)院校的室內(nèi)實驗都是教師準備好試驗后，學生在制定的條件下按照實驗指導書進行，學生真正思考的較少，部分學生既不動腦也不動手，而是依靠同組其他同學來完成實驗，這不利于學生實踐能力的培養(yǎng)，容易導致學生實踐能力不足或喪失。
（四）考核方式單一
考核成績比例分配不合理，多數(shù)院校該課程考核成績都是由期末考試成績（約占70%～80%）和平時成績（占20%～30%）組成，而平時成績又多以上課出勤率、課外作業(yè)以及實踐環(huán)節(jié)表現(xiàn)等形式存在，其中上課出勤率占主導地位。這樣難免會存在一些學生到課不聽課，考前突擊且考分很高的現(xiàn)象。此外，考核的內(nèi)容也不夠全面，多側(cè)重于理論知識，往往忽視學生動手能力的考核，最終導致校內(nèi)所學知識與實際工作脫節(jié)，不利于綜合人才的培養(yǎng)。
二、課程教學改革探索
針對當前教學過程中存在的問題，結合近年來的教學和實踐經(jīng)驗，提出從教學內(nèi)容、教學手段和教學環(huán)節(jié)等幾方面對課程教學進行改革。
（一）合理優(yōu)化教學內(nèi)容，改專業(yè)通識教學為行業(yè)特色教學
在教學內(nèi)容的選擇上，要突出院校的特色優(yōu)勢。針對煤炭院校水文與水資源工程專業(yè)具有地學背景這一特點，工程地質(zhì)學課程教學可主要講解三部分的內(nèi)容，即巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)研究、工程動力地質(zhì)作用研究以及工程地質(zhì)勘察等。巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)研究是該課程的基礎，該部分主要講授土的物質(zhì)組成、物理力學性質(zhì)以及巖土體的工程地質(zhì)特性；工程動力地質(zhì)作用研究是該課程的核心內(nèi)容，講授學時應占總學時的一半以上。該部分主要講授活斷層和地震、斜坡、巖溶、泥石流及地下硐室的工程地質(zhì)研究；工程地質(zhì)勘察部分主要講授工程地質(zhì)測繪、勘探、試驗以及長期觀測等幾種工程地質(zhì)勘察方法。課程教學要確保在有限的學時內(nèi)突出重點，同時也要注意前后所學課程內(nèi)容上的銜接，避免重復。
（二）豐富教學方法和手段，改單一的滿堂灌為交互式教學
工程地質(zhì)學具有較強的實踐性，其教學目標是要培養(yǎng)學生對于工程地質(zhì)現(xiàn)象的認識、判斷能力和工程地質(zhì)問題的分析、處理能力，這需要在傳統(tǒng)教學模式的基礎上，緊扣學科的發(fā)展前沿和熱點問題，豐富教學方法和手段，靈活組織課堂教學。
傳統(tǒng)課堂教學方式使學生獲取的知識較多地局限在抽象的經(jīng)驗上，而現(xiàn)代化的教學手段不僅可以使學生獲取抽象的理論知識，還可以提供豐富的觀察經(jīng)驗，在一定程度上將理論與實踐相結合，因此要充分利用現(xiàn)代化的教學手段。如在講授滑坡、泥石流等內(nèi)容時可采用flash動畫或影像資料展示災害的形成過程、危害以及其防治措施；在講授地震的工程地質(zhì)研究內(nèi)容時可結合典型的地震（512汶川大地震），講解地震發(fā)生的機理及預警預防措施；在講解地下硐室位置的工程地質(zhì)論證時，可借助物理模型來分析地形、地質(zhì)構造、巖性特征等對硐室位置的影響等等。這些方法和手段的引入不僅可增強教學的直觀性、主動性，同時也可節(jié)省一定的時間，擴大課堂教學的信息量，提高教學效果。
鑒于該課程內(nèi)容多，課時少，可采取學生自學、教師課堂講解和課外輔導答疑相結合的教學方法，以鍛煉學生的自學能力。還可就工程地質(zhì)學領域的熱點問題，設置課堂辯論。通過教師布置論題學生收集資料學生課堂辯論教師講解剖析的教學過程，改過去教學單行道（教師到學生）為雙行道（教師到學生，學生到教師），引導學生分析問題和解決問題。例如，針對近期發(fā)生的崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災害，可設置地質(zhì)災害的主要誘因？人類活動or自然條件的論題，讓學生通過查閱與崩塌、滑坡、泥石流等災害相關的資料，展開討論與辯論，從而達到牢固掌握崩塌、滑坡、泥石流等相關知識的目的。此外，還可增加一些工程實例課，讓學生嘗試用所學知識去解決實際問題。例如利用最新發(fā)生的地震、滑坡及泥石流等地質(zhì)災害的工程實例，探討這些災害的發(fā)生機理及防治措施，從而鍛煉學生發(fā)現(xiàn)問題和分析問題的能力。
（三）加強實踐環(huán)節(jié)教學，改被動式接受為主動式探索
在實施實踐教學活動時，要強調(diào)以學生為主體，培養(yǎng)學生的動手能力，充分發(fā)揮實驗教師的引導作用。在進行實驗之前，指導教師可提出實驗要求及注意事項，并給出參考意見，讓學生自行設計實驗方案，將原來的驗證性實驗改為設計性實驗。盡量創(chuàng)造條件讓學生開拓思維，發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，激發(fā)學生學習的主動性和積極性，提高洞察力，培養(yǎng)嚴肅認真和實事求是的工作作風，提高學生的綜合素質(zhì)。
野外實踐應有效地將理論與實際相結合。因此，在進行野外實踐教學時地點應盡可能選擇工程地質(zhì)現(xiàn)象豐富的地方。對河南理工大學而言，可在市區(qū)北部的縫山針公園進行為期半天的實踐教學活動。結合園區(qū)內(nèi)原有采石場開挖形成的人工邊坡講解邊坡的應力分布狀態(tài)及變化特征，邊坡變形破壞類型及穩(wěn)定性的影響因素，同時還可結合該園區(qū)的生態(tài)恢復治理工程講解邊坡變形破壞的防治原則和措施。此外，可結合水文與水資源工程專業(yè)學生未來就業(yè)意愿和方向，在畢業(yè)設計（論文）環(huán)節(jié)安排一些與工程地質(zhì)有關的實踐內(nèi)容，例如巖土工程勘察設計或巖土工程分析與評價、邊坡穩(wěn)定性分析與評價以及煤矸石堆積體穩(wěn)定性分析等。在畢業(yè)設計（論文）過程中要充分發(fā)揮學生的主觀能動性，讓學生多動手、多動腦，多方位培養(yǎng)學生獲取知識的能力和創(chuàng)新能力。
（四）完善考核內(nèi)容與方式，改重視理論考核為突出實踐性考核
改變考核成績的比例組成，將平時考核成績的比例提高10%～20%，弱化到課率在平時成績中的主導地位，突出學生實踐環(huán)節(jié)的綜合表現(xiàn)。同時加大課堂表現(xiàn)方面的考核力度，就重點內(nèi)容的一些問題進行課堂提問，積極主動回答問題者每次加2分，答對的再加3分，這在一定程度上能促進學生思考問題的積極性，也有利于教與學之間的互動。在考核內(nèi)容上要增加一些綜合能力的考核，不僅要考核理論知識，還要設置一些案例分析題，考核學生運用所學理論知識解決實際問題的能力，使學生綜合素質(zhì)得到提高。
關鍵詞：工程地質(zhì) 學科價值 科學發(fā)展 分析
工程地質(zhì)的研究內(nèi)容主要包括確定巖土成分、組織結構、性質(zhì)等，同時研究分析特殊地質(zhì)隊建筑工程穩(wěn)定性的影響。對工程地質(zhì)進行研究主要是為了對建筑工程所在地區(qū)的地質(zhì)進行勘察，對可能存在的問題進行分析。這樣就可以為選擇合適的場地，解決建筑過程中可能面臨的問題做好準備。
一、工程地質(zhì)學科的發(fā)展及其科學性
每一門學科都有存在的價值和意義，工程地質(zhì)學科也不例外。人類要生存和發(fā)展就要進行建設。近些年來，建筑工程的規(guī)模不斷擴大，對工程地質(zhì)的運用也越來越頻繁。在前期，工程地質(zhì)的主要任務是對工程進行選址，對地質(zhì)進行評價，以保證工程的安全。這個時候?qū)こ痰刭|(zhì)的要求主要在于發(fā)現(xiàn)地質(zhì)的規(guī)律及其對工程的作用以及適應性。
從工程地質(zhì)學科的發(fā)展來看，主要分為以下三個階段：
傳統(tǒng)工程地質(zhì)學階段。這一階段存在于50年代到70年代，在這一階段，工程地質(zhì)的主要作用在于提供全面的資料和數(shù)據(jù)以便進行工程選址和設計。這一時期在理論、方法和實際操作中和世界地質(zhì)工程學還是有較大差距的。人們也沒有認識到工程地質(zhì)在社會發(fā)展中的作用。
傳統(tǒng)地質(zhì)工程學到現(xiàn)代地質(zhì)工程學的過渡階段。這一階段從70年代到80年代。在這一階段工程地質(zhì)已經(jīng)慢慢走上正軌，發(fā)展很順利。主要進行工程地質(zhì)災害的評價和監(jiān)測。這個時候逐漸引進了西方發(fā)達國家的先進理論和技術。
現(xiàn)代工程地質(zhì)學階段。這一階段是80年代中后期，世界科學技術飛速發(fā)展，各國形勢也發(fā)生了很大變化。人口、資源以及環(huán)境等問題成為世界性的問題。隨著人口的逐漸增多，對資源的需求量越來越大、環(huán)境污染越來越嚴重。而地質(zhì)問題與這三者息息相關。這個時候需要對工程地質(zhì)的理論和技術進行研究，逐步實現(xiàn)科學現(xiàn)代化。
因為工程地質(zhì)學的特殊性，很多人覺得這是一個技術性問題，忽視了它的科學性和理論性。事實上，工程地質(zhì)學包括工程學、力學、地質(zhì)學等多個方面。不僅幫助人們認識自然還可以改造自然。
二、工程地質(zhì)學科的理論及發(fā)展
工程地質(zhì)學科的基本理論形態(tài)包括“成因演化論”、“ 結構控制論”和“ 相互作用論”。
成因演化論。這一理論體系是從歐美引入的。強調(diào)的是地質(zhì)體的成因決定工程地質(zhì)的性質(zhì)，而演化能改變性質(zhì)。工程地質(zhì)條件的形成是內(nèi)外動力作用綜合的結果。主要任務是查清工程地質(zhì)的條件以及形成的原因，以此為路徑解決工程地質(zhì)問題。
結構控制論。結構控制論是由中國工程地質(zhì)學家建立的，強調(diào)地質(zhì)結構控制地質(zhì)體力學行為。所有的活動包括人類活動都會改變地質(zhì)體的結構，從而改變地質(zhì)力學行為。所以我們要查行處地質(zhì)結構，然后進行分析，以解決工程建設過程中可能出現(xiàn)的地質(zhì)問題。
相互作用論。就像力的作用是相互的一樣，人類活動和地質(zhì)之間也是相互作用的。一方面來說，地質(zhì)環(huán)境的好壞與適合與否決定了人們對地質(zhì)區(qū)域的選擇。人們會經(jīng)過研究分析后對地質(zhì)進行評價然后對工程環(huán)境進行選擇。而另一方面，人們的建設活動也在改造者地質(zhì)環(huán)境。前后兩者之間是相互影響的，工程地質(zhì)的作用就在于協(xié)調(diào)這兩者之間的關系，達到一定的平衡。
三、新時代工程地質(zhì)存在問題的特點
近年來，我國經(jīng)濟獲得高速發(fā)展，經(jīng)濟發(fā)展時期一個重要的部分就是建設。隨著建設規(guī)模的不斷擴大，埋藏越來越深，地下的設施也越來越多。工程地質(zhì)面臨著新的嚴峻的挑戰(zhàn)。
在大型水利工程建設過程中，存在著庫岸崩塌滑坡的現(xiàn)象、水庫誘發(fā)地震和動力學問題以及深巖體精密探測和隧道的提前預報等問題。
在能源開發(fā)工程中， 峽谷區(qū)岸坡（應力場）演化與山體卸荷變形成因， 大規(guī)模開挖中高儲能巖體變形破壞機理與過程， 地表水入滲非線性模型與各向異性巖體水力學規(guī)律， 大型土石混雜堆積體的結構、力學與水力學特性， 萬年尺度核廢料地質(zhì)處置中水巖熱化耦合作用， 深層地熱開發(fā)利用等。
在鐵路、公路等交通網(wǎng)絡工程中， 含雜質(zhì)碳酸鹽巖溶規(guī)律與隧洞巖溶塌陷和涌水， 峽谷區(qū)深厚松散層橋基及邊坡動力變形破壞機理， 高速鐵路軟基零沉降控制計算理論， 地下采空區(qū)地球物理特性與判別標準， 跨海通道高壓突水等工程地質(zhì)問題。
也就是說，隨著工程規(guī)模的擴大，埋藏深度的增加，地震等作用的風險越來越高。人類工程活動頻繁的參與使得地質(zhì)體成因等理論已經(jīng)不能夠完全適應現(xiàn)在的狀況。巖體結構對工程地質(zhì)過程的控制作用在常溫下和在高溫等特殊環(huán)境下也是不相同的。原來的經(jīng)典理論在現(xiàn)在復雜的地質(zhì)狀況下，面臨著挑戰(zhàn)。
四、工程地質(zhì)科學發(fā)展分析
在現(xiàn)在復雜的情況下，對工程地質(zhì)學的研究顯得尤為重要。在未來，我們主要對一下幾個方面進行研究：
首先是地質(zhì)環(huán)境。主要是指動力學地質(zhì)環(huán)境和災害地質(zhì)環(huán)境。災害地質(zhì)環(huán)境主要包括水文地質(zhì)環(huán)境、風化、崩滑流破壞等物理地質(zhì)作用環(huán)境。
其次是地質(zhì)體工程性質(zhì)研究。這個主要包括結構性質(zhì)和力學性質(zhì)。所謂結構性質(zhì)研究就是對地質(zhì)的非連續(xù)性、隨機性等進行研究。而物理學性質(zhì)則是指對高溫、高壓等物理特性下的地質(zhì)環(huán)境進行研究。大體上從80年代中期開始，中國工程地質(zhì)學進入了現(xiàn)代工程地質(zhì)學階段。這個階段的背景是：世界科學技術飛速發(fā)展，地球科學向著國際化和統(tǒng)一化方向迅速發(fā)展；全世界面臨人口、資源、環(huán)境三大課題；由于人類工程經(jīng)濟活動的廣度和深度不斷擴大，環(huán)境的污染和破壞日益嚴重，使合理開發(fā)利用和保護、治理環(huán)境成為迫切需要解決的世界性重大課題，從而促進了環(huán)境科學學科體系的迅速形成和發(fā)展。工程地質(zhì)學與人口、資源、環(huán)境這三大課題的研究都有著密切的關系。這就為工程地質(zhì)學開辟了廣闊的發(fā)展前景。在這個階段，中國工程地質(zhì)學的基本任務是通過引進和創(chuàng)新，加強基礎理論、方法和技術的研究，用先進的理論、方法和技術武裝自己，逐步實現(xiàn)學科現(xiàn)代化。這個階段最主要的標志是中國環(huán)境工程地質(zhì)學的形成和發(fā)展。因此，可以把這個階段說成是“環(huán)境工程地質(zhì)學”階段。
工程地質(zhì)學是復雜的，交叉性強的一門學科。涉及到地質(zhì)、工程、物理學等各個方面。所以在未來的研究中我們要積極的將這些技術相結合，利用各自的優(yōu)勢作為分析和參考的依據(jù)。同時，研究學家們要將自己納入世界范圍之內(nèi)，地質(zhì)研究要與時俱進，與國外的先進團隊和機構進行交流探討，引進先進的理論和技術以為己用。
總而言之，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和建設現(xiàn)代化城市的需要，城市建設成為國家關注的重點。工程地質(zhì)經(jīng)過多年的發(fā)展，無論從技術上還是理論上，較之原來都有很大的提升。但是，隨著城市建設規(guī)模的擴大以及地下建設的深入，我們面臨的地質(zhì)環(huán)境問題也越來越多。在新的時期，國家的建設依賴于工程地質(zhì)科學的迅速發(fā)展。我們應該更多的關注工程地質(zhì)科學，從而為國家的建設和發(fā)展做出應有的貢獻。
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【關鍵詞】：研究生教育 精英教育 小班授課 教學改革。
0 引言
中國礦業(yè)大學（北京）作為教育部直屬全國重點高校，是首批具有博士和碩士學位授予權的高校之一，具有百年辦學歷史，行業(yè)特色鮮明，在人才培養(yǎng)和課程設置上積累了豐富的經(jīng)驗[1]。但隨著研究生招生規(guī)模日益增加，中國礦業(yè)大學（北京）倡導的研究生精英教育模式也受到?jīng)_擊，研究生教學方式發(fā)生了顯著變革：小班變大班、交互式變傳授式、閉卷變開卷。這些變革從廣義上講適應了大規(guī)模研究生培養(yǎng)的需求，但在一定程度上影響了研究生精英教育的培養(yǎng)宗旨。
為此，學校選擇了一批重點專業(yè)，針對課程選擇人數(shù)少于10人的課程專門開設了小班授課試點，目的是通過1個學期的教學實踐，評價小班授課的優(yōu)劣，并總結出小班授課方式和經(jīng)驗，為研究生小班授課教學模式推廣奠定基礎。本文針對礦業(yè)類高校的學科特點，結合工程實踐，重點探討《水文地質(zhì)與工程地質(zhì)學》教學改革的方向和內(nèi)容，培養(yǎng)學生的地質(zhì)學思維和實踐靈活運用技能[2-3]，為更好的培養(yǎng)相關方面的專業(yè)人才提供基礎。
1 小班授課人數(shù)優(yōu)化
重點強調(diào)將小班授課試點作為一個嘗試，不能夠影響到正常的教學安排或計劃。要根據(jù)研一學生提交的選課統(tǒng)計表，選擇報名人數(shù)較少，專業(yè)課在本行業(yè)較重要的課程作為試點選擇課程，集中起來開展小班授課。一般小班授課要求學生上限為10人，下限為3人。
2上課地點靈活安排
小班授課不參加研究生院的教室統(tǒng)籌安排，可以根據(jù)情況靈活選擇教學樓、實驗室、工作室、標本室或報告廳等場所進行授課，方便同學們更好地把課堂知識與實驗相結合，用理論指導實驗，用實驗驗證理論。
3教學方法改革
為了適應小班授課的特點，一些傳統(tǒng)教學方法需要進行改革。工程地質(zhì)學是一門強調(diào)實踐性的自然科學，因此在講授工程地質(zhì)災害現(xiàn)象過程中，借助電子教學并結合作者所從事的巖質(zhì)邊坡工程災害控制研究方面的最新成果，介紹典型山體滑坡災害，分析產(chǎn)生山體滑坡變形現(xiàn)象的工程地質(zhì)原因，介紹對滑坡牛頓力監(jiān)測的必要性。由于小班教學人數(shù)較少，便于管理，可以通過考察“深部巖土力學與地下工程國家重點實驗”，了解滑坡災害的研究前沿，進行啟發(fā)式教學，激發(fā)學生的科研活動的創(chuàng)新性思維，為學生今后從事相關工作打下堅實的基礎。
3.1 優(yōu)化教學大綱，深化教學內(nèi)容
為了有效把握課程主要重點內(nèi)容、提高效率，一些不主要的內(nèi)容以學生自學為主，不再進行講解，但是與所學專業(yè)相關的重點講解，且要比課本知識更加深化，例如：當講到地質(zhì)災害監(jiān)測和控制方面，常規(guī)監(jiān)測如降雨量、地下水水位等內(nèi)容不再重點講解，而是引入國際前沿，將滑坡牛頓力監(jiān)測重點引入。
3.2 結合現(xiàn)場實例，引入各章知識點
《水文地質(zhì)與工程地質(zhì)學》具有較強的實踐應用特點，有的學校為了突出水文地質(zhì)與工程地質(zhì)學的應用行業(yè)，還專門開設了“煤礦水文地質(zhì)與工程地質(zhì)”課程[4]。鑒于此，本課程將現(xiàn)場工程實例作為切入點，如在講述“邊坡暮Α輩糠幟諶菔保以平莊西露天煤礦邊坡所發(fā)生的一次滑坡災害為例（圖1），來分析滑坡類的特點和后果。這樣既提高了學生繼續(xù)學習的興趣，又便于引入各章知識點，做到了帶著問題學習、學以致用的良好目的。
3.3 理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力
只有將理論和實際相結合，才能更有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。以南芬露天鐵礦滑坡災害為例（圖2），分析了滑坡發(fā)生的成因，提出了滑坡治理的對策（圖3），并在工程現(xiàn)場得以驗證對策的正確性。
3.4 加強學生學習自主性，安排學生輪流上臺授課
傳統(tǒng)的灌輸式授課方式不足以調(diào)動學生課堂參與積極性，缺乏自主學習的內(nèi)在動力。為了促進學生自主學習方式的轉(zhuǎn)變，課堂上抽出一定時間來安排學生輪流上講臺授課，這樣，學生會對知識理解更加深刻。
3.5 取消點名機制，加強隨堂測試
課堂點名，一定程度上可以起到督促學生學習的效果，但這屬于依靠外在力量約束，而且還浪費課堂寶貴的時間。而隨堂測試的方法調(diào)動了學生的參與熱情，學生置身其中進行思考解決問題的方法，由于授課學生人數(shù)較少，也方便了教師對每一位學生的重點指導，及時得發(fā)現(xiàn)不足，引導和培養(yǎng)學生創(chuàng)新性思維。
4小班授課優(yōu)缺點評價
通過1個學期的教學實踐，分別在大班授課和小班授課中隨機選取5人，采用筆試和面試方式，對10個人所掌握的知識點及其靈活運用技能進行考核，最終發(fā)現(xiàn)，小班授課5人平均成績96分（百分制），大班授課5人平均成績84分。通過對大班授課和小班授課學生考核成績的對比，發(fā)現(xiàn)小班授課平均成績高于大班授課平均成績，表明新型小班授課方式明顯優(yōu)于傳統(tǒng)大班授課方式。
5、結論
本文以水文地質(zhì)與工程地質(zhì)學課程為例，通過對研究生進行大班和小班兩種不同授課模式的教學探索，著重在以下五個方面進行了嘗試：①優(yōu)化教學大綱、深化教學內(nèi)容；②結合現(xiàn)場實例、引入各章知識點；③理論聯(lián)系實際、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力；④加強學生學習自主性、學生上臺授課；⑤取消點名制度、加強課堂測試，對比發(fā)現(xiàn)小班授課效果明顯優(yōu)于大班授課，是研究生精英教育模式的一次有益探索。
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關鍵詞：土木工程地質(zhì)；課程教學；教學方法；教研改革
隨著國家對新疆“一帶一路”核心圈經(jīng)濟建設的大力投入，大量基礎建設中需要具備較強工程地質(zhì)專業(yè)背景的復合型人才。新疆大學作為邊疆重點高校之一，正著力培養(yǎng)服務于西部開發(fā)與“一帶一路”工程建設需要的綜合性技術人才。通過工程地質(zhì)課程的學習，學生了解實際工程建設中可能遇到的工程地質(zhì)問題及其對工程本身的影響，依據(jù)所學知識能正確防治各類地質(zhì)災害，以保證工程建筑物的安全、經(jīng)濟和穩(wěn)定。因此本課程對土木工程專業(yè)來講是非常重要的一門專業(yè)基礎課。
一、課程教學中存在的不足
1.前導課程設置不合理。工程地質(zhì)學作為地質(zhì)學的一門分支課程，其前導課程為“地質(zhì)學基礎”“水文地質(zhì)學基礎”“土力學”“巖體力學”等課程。根據(jù)新疆大學建筑工程學院土木專業(yè)最新培養(yǎng)計劃，工程地質(zhì)被安排大一下學期進行，因此會導致學生無法有效地理解和掌握一些工程地質(zhì)術語的概念，導致學習效果不理想。在實際教學中，針對巖土體物理力學參數(shù)方面，學生在沒有“巖體力學”“土力學”課程學習的前提下，不能較好地理解參數(shù)的具體含義及用途。此外，在滑坡穩(wěn)定性計算案例中，學生不僅需要掌握巖土體物理力學的具體含義，還要具備一定的編程能力（包括Excel、C語言等）用于滑坡穩(wěn)定性計算公式的編寫，因此前導課程的不合理安排，導致許多教學任務無法順利開展，這勢必會影響學生專業(yè)知識掌握的熟練度。2.課程學時少、內(nèi)容多。隨著高校學分制的推行，筆者所在學院“土木工程地質(zhì)”課時已縮短至28學時。為在有限的教學時間內(nèi)完成教學任務，教師需要對教學內(nèi)容做出一定調(diào)整與壓縮，從而導致學生理論學習偏少，影響了課程教學質(zhì)量。課程學時的壓縮主，最直接的影響是案例的教學環(huán)節(jié)，學生理論知識需要借助于實際工程案例講解才能較好地消化，如巖石礦物教學環(huán)節(jié)，必須讓學生親眼看見巖石、親手感觸到礦物才能印象深刻。此外，各類地質(zhì)災害也需要用到大量的工程案例來支撐講解，學生往往對實際工程案例更加感興趣。通過實際案例，學生不僅能更快掌握理論知識，也能更加今后工程實踐中的工程地質(zhì)問題。3.工程地質(zhì)理論教學環(huán)節(jié)薄弱。目前的土木工程地質(zhì)教學大綱主要側(cè)重于地質(zhì)基礎知識的講解，如巖石礦物、地層地質(zhì)構造等，而具體的工程地質(zhì)理論占總教學學時比例較少，如地下工程地質(zhì)問題、邊坡工程地質(zhì)問題等。這勢必會導致學生對工程地質(zhì)的認識僅停留在基礎地質(zhì)方面，對今后工程實踐可能遇到的邊坡穩(wěn)定、圍巖穩(wěn)定等問題缺乏足夠的認識與重視。光靠地質(zhì)基礎知識根本無法解決實際工程中的各類工程地質(zhì)問題。地質(zhì)基礎知識的學習是為了更好地掌握工程地質(zhì)理論，但僅側(cè)重地質(zhì)基礎知識的學習而忽視工程地質(zhì)理論的學習，就無法凸顯工程地質(zhì)學學習的意義，學生今后無法從容應對工程實踐中突發(fā)的工程地質(zhì)現(xiàn)象與問題。4.實踐教學環(huán)節(jié)沒形成完整教學體系。工程地質(zhì)是一門緊密聯(lián)系實際工程的課程，需要學生在理論學習的基礎上通過實踐教學環(huán)節(jié)加以消化理解。然而，目前筆者所在學院土木工程地質(zhì)實踐環(huán)節(jié)尚無固定的實習路線，沒有專業(yè)的實習指導書，因此實踐教學效果較差，學生無法將課本所學理論知識聯(lián)系實際，導致今后在實際工程中遇到工程地質(zhì)問題無法快速識別與解決。實踐教學環(huán)節(jié)預期效果不夠理想主要表現(xiàn)在三方面：一是地質(zhì)基礎技能的掌握，如野外巖石識別、羅盤使用等；二是工程地質(zhì)勘查實踐能力，如滑坡、泥石流野外勘察能力；三是實習時間較短、路線長，許多學生難以掌握教學內(nèi)容，實習報告編寫質(zhì)量堪憂。筆者針對所在學院土木專業(yè)的“土木工程地質(zhì)”課程教學實踐環(huán)節(jié)中存在的諸多問題進行分析總結，學校要解決這些不足，就必須采取一些行之有效的教學改革手段進行嘗試探討。
二、課程教學模式改革建議
為提高工程地質(zhì)課程教學效果，讓學生更深刻掌握課程知識，根據(jù)筆者所在學院“土木工程地質(zhì)”教學現(xiàn)狀，本文提出如下建議。1.優(yōu)化培養(yǎng)計劃課程編排。學校將“工程地質(zhì)”課程安排在大二下學期進行，在學生學習完“土力學”“巖體力學”“計算機基礎”等前導課程后學習“工程地質(zhì)”課程。教師利用學生已學知識，課堂上引導學生自己探索巖土體各物理力學參數(shù)對圍巖、邊坡（滑坡）的穩(wěn)定性影響規(guī)律，鼓勵學生通過EXCEL或者C語言編程滑坡、崩塌體等地質(zhì)災害穩(wěn)定性計算程序。2.突出教學重點。在無法增加課時量的情況下，教師需要把主要教學內(nèi)容放在重點章節(jié)上。工程地質(zhì)課程的主要任務是讓學生了解工程建設中可能出現(xiàn)的各類工程地質(zhì)現(xiàn)象和問題，分析各類工程地質(zhì)問題對工程建設的影響，能提出相應的防治措施。因此在教學環(huán)節(jié)中，教師應重點講解各類工程地質(zhì)現(xiàn)象與問題的成因、影響因素、誘發(fā)機制、穩(wěn)定性評價等，使學生能將所學知識能直接應用于實際工程建設中。針對部分地質(zhì)基礎知識，教師可適當減少教學內(nèi)容，學生掌握其基本概念即可。3.加強地域特色案例教學。新疆位于我國西北邊陲，處于亞歐中心，是我國陸地面積最大的省份。新疆地形地貌多元化特征明顯，既有沙漠、隔壁、荒山，也有草甸、森林、河流。教師以新疆常發(fā)地質(zhì)災害類型重點分析，不僅能提高學生學習興趣，也能為學生日后快速融入本地生產(chǎn)項目提供基礎。裴向軍通過對天山區(qū)公路邊坡地質(zhì)災害發(fā)育特征的收集整理得出，新疆地區(qū)地質(zhì)災害類型主要表現(xiàn)為凍土、巖體凍融風化破壞、泥石流、水毀、雪害、凍害。因此，教師應在今后的工程地質(zhì)教學與實踐環(huán)節(jié)中，突出上述地質(zhì)災害類型的講解，盡可能地在實踐教學環(huán)節(jié)中加入上述案例現(xiàn)場教學。4.重視實踐教學環(huán)節(jié)。新疆地貌特征雖然豐富，但由于幅員遼闊，不同地質(zhì)現(xiàn)象相距甚遠，因此導致學生的實習路線較長，學生在有限的實習時間內(nèi)很難完成實習內(nèi)容。因此，學校需要盡量選擇地質(zhì)現(xiàn)象特征明顯、地質(zhì)現(xiàn)象豐富的地區(qū)作為固定實習基地，安排專業(yè)教師提前踩點優(yōu)化實習路線與實習日程安排，并制定完善好實習指導書。5.重視工程地質(zhì)實習報告編寫。學生工程地質(zhì)專業(yè)知識掌握好壞的程度主要體現(xiàn)在工程地質(zhì)實習報告中，通過實習報告，教師可知道學生是否掌握工程地質(zhì)相關基本概念、羅盤使用是否正確、工程地質(zhì)專業(yè)術語表述是否準確和恰當。因此，實習環(huán)節(jié)中教師需要認真指導學生識別地質(zhì)現(xiàn)象、正確使用地質(zhì)羅盤，使學生掌握野外記錄薄的記錄要求和地質(zhì)素描技巧。教師要每天檢查學生野外記錄本內(nèi)容，及時發(fā)現(xiàn)實習教學環(huán)節(jié)中的不足加以改進。實習后期，教師要加強學生實習報告編寫指導，實習報告要圖文并茂，地質(zhì)現(xiàn)象描述準確。
三、結論
“工程地質(zhì)”課程教學內(nèi)容需要綜合課程理論知識與工程實踐，其教學內(nèi)容多、涉及面廣。教師要想在有限的課時內(nèi)完成教學目標，需要在優(yōu)化課程教學安排基礎上突出教學重點，結合新疆地域特色，重點引入本地常見地質(zhì)災害案例，使學生快速消化理論知識。此外，教師需要重視教學環(huán)節(jié)，加強學生野外地質(zhì)基本功練習，使學生更加快速牢固地掌握工程地質(zhì)理論知識，達到培養(yǎng)復合型人才的要求。
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