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土以碎散的顆粒為骨架,由固、液、氣三相物質組成;在其由巖石風化的生成、搬運和沉積過程中幾經滄桑,形成了不同于其他材料的復雜的力學性質,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學模型不下百種,動用了傳統力學和現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展起來的,以有限元為代表的數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。其計算結果與光彈試驗結果毫厘不差,結果光彈試驗很快被廢止。土是碎散材料,而在一般數值計算中首先被假設為連續體,然后被離散化,假設各單元間的結點位移協調,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產品(如谷類)和工業零件(如滾珠)時是相當成功的。以至被稱為“數值試驗”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。
數學模型和數值計算預測的另一個難點是土的參數的選取,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生應力釋放,會破壞其結構性。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果。
在我國每年發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據的驗證,其結果也常常是“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實例。其結果是保密的,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、基本試驗的數據(為確定有關參數)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)。全部預測結果上交以后,公布試驗結果。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。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。試驗內容包括:
(1)b=不同常數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,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也有很大不同:空心圓柱試樣發生頸縮;立方體試樣產生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定為e=0.66(相對密度Dr=86%),規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場載荷試驗,以便與模型試驗結果對比。
這三家使出了渾身解數,精心制樣、安裝、運轉和量測,反復摸索,反復校驗,校正各種參數和影響因素。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對試驗結果都有影響。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—劍橋大學試驗結果)所示。而由于模型地基是先制樣,后運轉,保證地基內砂土處處均勻,孔隙比誤差在0.01范圍內是有較大難度的。
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。其結果也不樂觀。比如,由靜載試驗為340kN的一根樁,各家給出的結果分布在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。地質條件及堤身土料和質量千差萬別,隱患很多。1998年洪水期間發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。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。檢測結果聘請有關專家評審,打分。圖4(堤防隱患的檢測結果評分)所給的分數只是相對的。組織者對于測試結果是不滿意的。參賽者各自對其結果的誤差的原因進行了解釋。針對這種結果,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合各地具體情況和長期的抗洪防汛經驗,因地制宜,積累資料和經驗,合理判釋,儀器才會發揮作用。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=常數的三軸試驗,
b=常數的真三軸試驗
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和基本試驗的結果公開提供。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,對于其循環加載和超固結性狀很難預測,只有少數模型參加了預測。結果表明,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展的現狀的。
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)
會議將預測結果與試驗結果比較,按四個單項評分。評分的標準見圖5(本結構模型預測的評分標準)。規定了上下限,按統計方法打分。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。現有的關于土的本構關系的數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,結果仍然不另人滿意。
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展,土工數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。這種表現上的簡單、快捷和“精確”,常使青年巖土工作者產生誤解,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驗的重要意義。
加筋土的計算是巖土數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。目前已經有較多的計算程序和經驗。1991年在美國的科羅拉多大學,由美國聯邦公路局資助,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果。征求世界各國同行們進行數值計算,預算試驗觀測結果。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果表明,在此荷載下擋土墻早就破壞。只有少數計算的誤差在30%以內。
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,進行數值計算。是一種“盲測”。
B離心試驗完成以后,但不公布試驗結果。但向計算者提供試驗的較為詳細的條件和細節。
C公布試驗結果,讓“考生”用自己的數值計算進行計算,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,計算結果明顯改善。
結論與討論
土的力學性質是非常復雜多變的,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,熟悉當地的情況,積累經驗,對理論和參數進行合理修正;在工程中不斷觀測和積累數據,在其基礎上合理選取參數,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,使先前不能實現的重量比較大的靜壓樁得以實現;超聲波技術的應用,是巖土工程的質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驗來進行施工,一定要有具體的施工依據和實踐支持才能保證巖土施工的準確性。因為計算的數據和以往的經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,還要考慮各個細節間的關聯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,在可以保證質量的前提下,著重考慮經濟因素。
2.4綠色性原則
巖土工程施工中,如果施工不當就會對環境造成破壞。所以,在選擇具體的施工方法中,要考慮對環境的影響,對環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展的最為迅
速,已經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,針對這些情況總結規律,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,其發展速度也很快。土釘支護技術還可以與其他技術相結合,從而達到目的。如:土釘支護同攪拌樁經過結合二者優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合,就可以構成強度非常大的土釘支護。這樣的結合技術還有很多,使開挖支護技術得以很好的發展,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,對作業量比較大的打孔、立樁技術已經可以熟練的使用,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濟效益卻忽視環境,只有重視質量兼顧環境效應,這樣的技術發展的才會更快。
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。在經濟效益上看,該技術即節省了人力勞動,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,要總結外國非開挖技術經驗,努力讓非開挖技術應用到巖土工程中。
4結語
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、地下連續墻等全部隱藏于地下,而且每個施工環節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,在工程勘察的現場所進行的作業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現代巖土工程技術創新方法與實踐
2.1物探方法
巖土工程中引用的物探技術主要是根據電磁理論與電學理論進行研發的,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技術的效率,并且也要積極保證相關數據的準確性。在通常情況下,物探方法可以依據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據,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對彈性波的傳遞來揭示地下物質實質,其為巖土工程提供了十分充分的土層切波速值,依據相應的速值判定場地土質類型,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生細微變化時,彈性波也能準確的根據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據與資料,數據與資料的出現將會為整個工程施工在具備更準確的數據下進行,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地質情況。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地層類別和勘探等要求通過不同深度的地層質量進行直接采樣所給予的研究,并積極確定其內部巖土的類型和物理學性質。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據,并通過觸探得出的相關數據計算不排水抗剪強度。盡管靜力觸媒在施工中具有較多優點,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,在需要獲取數據是進行錘擊,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。施工前根據山地特征來進行準備,并制定合理的施工計劃,根據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,保證勘探結果準確無誤。當監控點布置完善時及時對相關數據進行記錄采集,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工程數據與資料在計算機上對地形、地質進行描繪,同時還具備較強的野外數據采集功能,能夠及時有效的對測得數據進行統計整理分析。
3結語
對于地基的要求就是相對穩定、不易受到大自然或者是人為的破壞,以免產生地基滑動的現象。巖土工程勘察指的是根據建造所需的條件對建筑場地的巖土、環境特征以及地質等因素進行一系列的分析、查明與評價,最終完成巖土工程勘察的編制工作,總體來說就是指對建筑場地的地質條件進行定量分析與評價。
2地基處理與巖土工程勘察的關系
在巖土工程勘察的項目中,關于地基的穩定性與均勻性是最主要的研究項目。在對地基的穩定性能進行評估的時候主要是采用地基失效驗算方法,這樣得到的數據可以作為設計師的設計依據,一旦出現地基變形也就是通常所說的地基壓縮變形現象會直接影響到整個建筑的施工質量。地基的均勻性在一定的程度上影響著建筑后期工作的進行情況,對于地基均勻性的測量可以反映出地基深層的地質特性,如果選擇的地基不均勻會給建筑造成不小的麻煩。
3地基處理與巖土工程勘察過程中的長存問題
3.1操作不規范
相關的技術人員在對地基設計與巖土工程勘察的過程中常存在著操作不規范的現象,這樣就嚴重地影響了建筑工程的質量與效率,耽誤了后續工作的展開。操作不規范具體表現在由于受到巖石勘察地區的限制,技術人員無法保證地基設計的準確性與合理性;再者就是操作人員只是加大了對重點區域的勘察力度,卻忽略了一些非重點區域的勘察工作。這樣做都會造成對所選地基的數據不確定性,進而影響建筑施工的全局。
3.2準備工作不充分
在勘察工作開展前要做好充分的前期準備,它是建筑工程可以順利開展工作的前提。但是就目前的形勢來看依然存在著準備工作沒做好的現象,對建筑工程產生了相當不利的影響。準備工作沒做好主要表現在施工相關材料準備不齊全、對勘察地形地貌不了解、對勘察地區的海拔高度了解不夠,這會使得后期的勘察工作根本沒辦法正常運行,甚至是對勘察人員的生命健康造成不小的威脅作用。
3.3勘察報告不專業、勘察方法無創新
長期以來關于巖土工程的勘察手段都沒有得到有效的創新,勘察手段過于單一,嚴重制約著巖石工程勘察工作的發展。再有就是技術人員在撰寫勘察報告的時候存在著報告內容不全面、報告問題不規范的現象,他們只是簡單地羅列相關的數據,并沒有對其進行數據分析并得出結論。這樣造成的結果是非常嚴重的,會直接導致在地基的設計問題上存在缺陷。
3.4部門間的溝通合作不順暢
現在的勘探過程依然是采用最主要的紙質媒介來傳達信息,但是這樣不但耽誤了大量的時間還會使得各部門之間得不到及時的資源共享。如果各部門之間不就探測到的數據進行有效的交流與溝通很容易使測量的數據與真實值之間存在巨大差異,這樣就會分析錯地基的各項數據,進而影響建筑物的穩定性。
3.5地基處理與巖土勘察工作脫節
現在勘察人員存在著一個重要的問題就是許多的巖土勘察人員根本沒有設計地基的經歷,導致地基人員對地形沒有全新的認識。這種地基處理與巖土勘察工程分節的現象造成了勘察資源的大量浪費,降低了整體的施工效率。
3.6地基處理工作忽視了環境的影響作用
在建筑工程的施工建設中關于地基的設計與處理都與周圍的環境有著密不可分的聯系,尤其是出現復雜地形與復雜天氣的時候一定要準確地分析,特別是對環境因素要進行全面的分析,以期將天氣的影響作用降到最低。
4處理問題的相關對策
4.1加大對綱要的編寫與審查力度
在以后的建筑施工過程中要積極編寫具體的綱要,要讓勘察順序嚴格按照所規定的操作程序進行,對相關的勘察綱要進行嚴格的審查,以免出現報告結果不合理的現象,最大程度地保證巖土工程勘察結果的準確性與可靠性,為建筑項目的施工做好準備工作。
4.2加大施工準備工作的監督力度
充分的準備工作是建筑施工順利進行的前期保障,在以后的監察工作中要加大施工準備工作的監督力度,為地基處理與巖土工程勘察做最好的準備。
4.3提高各線操作、施工人員的技術水平
各線上的操作與施工人員是整個建筑項目的最主要參與者,他們的業務水平決定著建筑工程質量的好壞。要想提高建筑工程的施工質量就要不斷提高施工人員的綜合素質與專業技能,從根本上提高建筑項目的施工質量與施工效率。可以說,如果各線操作人員的綜合素質與技術水平都上升一個臺階的話,中國的建筑行業將會得到長足的進步。
4.4做好部門間的溝通工作
在以后的工作過程中,各個部門要團結協作,做好各項數據的交底工作,以期實現數據資源共享的目的。特別是地基處理與巖土勘察工作這兩個環節是決不能分開來各自工作的,在某種意義上來說它們是一個有機的結合體,它們共同決定著建筑的整體質量。
4.5提高對施工區域的重視程度
中國是一個地域遼闊的國度,地質條件比較復雜、區域性所表現出的差異很大,因此在地基處理和巖土工程勘察過程中要從實際情況出發,選擇最合適的施工方案與勘察技術。與此同時也要提高對施工區域以及周圍區域環境的重視程度,這樣才能最大限度地保證勘察數據的準確性與實時性。
4.6積極引進先進的勘察技術
勘察單位要積極地引進先進的勘察技術,提高巖土工程的勘察水平,要將眼光放長遠,著眼世界、著眼未來。在巖土勘察的分析過程中為了得到更為準確的數據要多使用多道瞬態面波勘探技術和高密度點法。現代是一個信息時代,加大計算機的使用力度將會使各項工作變得簡單化、精準化。
5結語
1.1 高層建筑工程巖土勘察存在的問題
在自身因素方面,主要是地形地質和巖土物理性狀參數這兩個因素。對于地形地質方面,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方面,主要是一些巖土埋藏比較深、地質條件復雜、相應的性質也比較特殊,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,引發一些問題。第一、施工人員自身的素質方面。一些高層建筑的施工人員不具有專業的勘察技術,從而對相應巖土勘察的成果可信度很模糊。同時,只進行室外相關數據的采集,而對室內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,也沒有較高的系統化程度。第二、對于相關行業規范方面。高層建筑工程的一些勘察單位出現超資質承攬業務的現象。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據并不能對相應巖土的性質如實的反應出來。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,從而導致兩個專業之間的脫節。
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,便可以為區域內相關高層建筑地質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。其次,需要提高相關人員的素質。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技能進行進一步地提升。比如,對他們進行在崗專業技能培訓;要求員工自行進行專業技能方面的再學習。以此,從根本上,提高他們的專業水平,提高工作效率,并保證勘察的質量。最后,在勘察和設計專業之間需要做到整體性和統一性。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]。這些設備的發明都是以先進理論作為基礎的。它們和傳統的那些勘察設備比起來,具有很多優勢,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漿土比例有規律地進行重新排列。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。如軟基是軟土這樣的物質,就需要在里面添加一些物質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。只有對它添加一定量的各種物質之后,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 結語
長期以來粗粒料引起的工程地質問題一直是全球性的難題。粗粒料的研究興起于20世紀50年代后期,隨著世界各國高土石壩工程的興建,粗粒料被廣泛應用,隨著我國大型工程的廣泛興建,也不可避免的遇到了粗粒料特性問題,由于粗粒料具有物質組成的不均一性、顆粒破碎性、剪脹性、濕化性以及較強滲透性等諸多工程特性,加之巖土體中裂隙雜亂分布,使得各種大型粗粒料填筑工程顯得異常困難。擬建場地位于強風化巖層出露區,根據“填挖平衡、就地取材”的原則,填筑材料必然要采用挖方區粉質粘土與強、中風化巖組成的粗粒料。雖然各相關行業都對其進行了一定的研究,但尚處于初期階段,并不十分成熟,在民航領域還沒有專門研究。而且機場粗粒料高填方與土石壩工程仍有很大的區別,有些經驗也不適用。另外粗粒料造成的破壞是長期的、反復的和潛在的,而機場的建設周期又比較短,擬建機場工程填挖方高度均比較大,所以對于該工程而言,可能會遇到如下問題:1)粗粒料的工程特性;2)機場高填方地基的穩定與變形(沉降與差異沉降);3)高填方和深挖方邊坡的穩定性;4)填挖交界面的處治。
2對存在巖土工程問題的分析
2.1粗粒料的工程特性工程填筑材料采用挖方區粉質粘土與強、中風化泥巖組成的粗粒料,其工程特性決定了存在如下巖土工程問題:1)粗粒料的級配。由于粗細顆粒的不均一性,在填筑體粗粒料中,泥巖、砂巖的大顆粒作骨架時,細料粉質粘土充填孔隙,充填愈好,土體密度愈大,其抗剪強度愈高,沉陷變形愈小;反之,則沉陷變形大,不利于巖土體工程的穩定性。泥巖作為填料時,破碎粒徑指標、填充粉質粘土的粘度特征、粘粒含量、粗細粒的比例關系等對高填方工程至關重要,應進行重點研究。2)泥巖的遇水軟化和崩解。該工程粗粒料主要由泥巖組成,泥巖在一定的應力狀態下浸水后,由于顆粒間被水以及顆粒礦物浸水軟化,顆粒發生相互滑移、破碎和重新排列,導致巖體軟化;當水貫入泥巖的孔隙、裂隙中時,細小巖粒的吸附水膜便會增厚,部分膠結物會被軟化或溶解,從而引起巖石顆粒的崩裂解體,產生巖土體變形失穩,使得控制地表沉降以及高填方邊坡穩定性顯得異常困難,因此研究泥巖遇水軟化和崩解性對本工程的建設尤為重要。3)粗粒料的蠕變特性。粗粒料大多采用人工爆破等方法開采出來,往往存在很多微裂隙,加之棱角尖銳、填筑高,在高圍壓條件下產生蠕變,巖土體會沿著破裂面破碎,宏觀上表現為開裂、折斷或整塊斷裂等形式的顆粒破碎,從而引起高填方沉降變形以及邊坡失穩等一系列巖土工程問題。4)粗粒料的強滲透性。粗粒料具有強滲透性,降水能較快的入滲填筑體,這在一定程度上加快了高填方破壞失穩的進程。因此應研究粗粒料的滲透特性,為坡面、道面的防水和排水設計方案提供依據。5)粗粒料的施工工藝。如何控制粗粒料填筑施工質量,如何確定其施工參數及采用哪種方法和控制指標對填筑體質量進行檢測也是該工程存在的一個重要問題。
2.2高填方變形沉降變形是高填方工程中普遍存在,又沒得到很好解決的問題,由于擬建機場工程填方高(預計最高達45m)、荷載大且填料具備顆粒破碎性、剪脹性、遇水軟化崩解、蠕變、強滲水性等諸多工程特性,地面沉降控制難度極大。如何去監測,如何埋傳感器,在哪些位置埋設能夠有效的監測,采取哪些措施既能經濟有效、又能降低總沉降量和工后沉降量,是本機場工程建設的另一核心技術難題。
2.3高邊坡的穩定性高填挖邊坡穩定性是一個必須重視的問題,包括挖方區、填方區兩部分。對于挖方邊坡,由于場地地形復雜,自然坡度陡,高差大,開挖卸荷對邊坡穩定性影響較大,加之巖土體強風化、膠結程度低、節理裂隙發育等特性,一旦降水沿裂隙入滲,極易導致邊坡滑動破壞,因此,需對其進行研究。對于填方邊坡,由于本身填筑高,同時粗粒料具有顆粒不均一性、泥巖遇水軟化、蠕變、強滲透性等工程特性,在外界誘發因素(降水、地震、施工振動等)的作用下,極可能引發失穩等巖土工程問題;因此,需要進行深入研究,采用不同的穩定性分析方法,探索粗粒料工程特性對邊坡穩定性的影響程度,確定合理的填筑體邊坡坡比。同時,擬建場區位于地震高發區,抗震設防烈度為8度,考慮到該工程的重要性需提高1度設防,即按9度考慮。因此,需高度重視地震工況下邊坡的穩定性。
2.4填挖交界面的處治受地形地貌的限制,該機場建設中存在多處填挖方交界面,不可避免的面臨填挖交界的處治問題。從總體上看,填挖交界處具有材料或結構的不一致性,在縱向上剛度出現差異,加之原地層是傾斜的,一旦工程處治不當,極易產生不均勻沉降、填挖交界處發生偏移,甚至滑動破壞,對于填挖交界的有效處治問題是該機場建設中亟待解決的又一個難題。
3巖土工程問題的解決方案
3.1解決方案由于該項目場地巖土工程條件的復雜性,僅靠室內試驗參數進行數值計算及分析是不能滿足要求的,通過現場試驗與室內研究相結合的方案,結合實際工程,采用室內試驗、現場試驗、原位監測、理論分析與數值模擬相結合的手段,對該機場工程存在的巖土工程問題進行綜合研究,是解決問題的最佳途徑。
3.2試驗研究的技術路線該處理方案的技術路線概括為:首先開展文獻調研,收集資料,對研究現狀、類似實例進行調查分析,尋求突破點進行初步研究;其次對粗粒料高填方工程技術方案進行初步論證,確定粗粒料高填方工程試驗研究方案;再次進行粗粒料的工程特性試驗及高填方穩定性理論分析,根據分析展開現場試驗段研究,包括現場的模型試驗、檢測及監測等;并在此基礎上探討粗粒料工程特性的分析方法與處理對策,提出與粗粒料工程特性相適應的高填方問題的處理對策,通過高填方變形監測,對地基的穩定性做出準確評價,同時提出控制高填方沉降變形的工程措施,預測高填方的工后剩余沉降量,對研究結果進行初步總結,得出初步結論,進行粗粒料加筋處理與土方設計,待土方工程結束后對全場重要部位進行變形監測,并對試驗段的監測數據進行處理分析,同理論分析及數值計算進行比較,驗證所提出的分析方法與工程處理對策方法,必要時予以修正;最后編寫試驗研究總結報告。總技術路線如圖1所示。
4結語
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據信息管理,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控,并對各種數據進行收集,然后對這些信息和數據進行多層次的、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,提高施工質量和安全系數[2]。信息管理技術在巖土工程中的應用,主要是結合使用信息處理、通信和控制技術對巖土工程中的數據信息進行采集、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、計算機仿真技術、監測信息反饋、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建設工程的需求,對建設場地的地質、環境、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進行調查和測繪、勘探和采取巖土樣本、室內檢驗、現場檢驗和檢測等。巖土工程的設計還需要根據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、地質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。在這些數據參數的取值過程中,就需要利用信息管理技術采集數據,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依據和指導。在巖土工程中引進信息管理技術,對建筑場地內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據信息進行分析和評價,制定出建設場地的平面圖、地質剖面圖。確定各層地基的穩定性和均勻性,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場技術人員根據自身多年豐富的施工經驗,同時在監管部門、建設單位和政府的相關職能部門的共同管理和監督下,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生一些突發事件以及施工現場地質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,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,其最大作用是能夠對現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勢。其一,通過對巖土工程的施工現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。當遇到地質條件比較復雜且容易發生突發事件的巖土工程,可以根據以往巖土工程信息進行分析,借鑒他人的長處,并結合現有建筑場地的實際情況進行分析研究,對施工方案進行調整,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控和管理,防治偷工減料現象的發生。
4、總結
關鍵詞:巖土工程 畢業設計 質量
我校對畢業設計質量十分重視,但近年來出現畢業設計質量下降的現象,為保證畢業設計的教學質量,在對有關院校畢業設計指導經驗進行調研的基礎上,結合我校巖土工程專業畢業設計的現狀,分析影響畢業設計質量的主要原因,并針對如何提高畢業設計質量問題進行探討。
一、影響巖土工程專業畢業設計(論文)質量的主要原因
1.就業與考研的影響。畢業設計(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設計(論文),力求呈現高質量的設計成果。但現實情況迫使學生不得不壓縮畢業設計的時間,從而影響畢業設計(論文)的完成質量。
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,沒有企業工作的實踐經驗,缺乏實際動手能力,指導學生進行畢業設計(論文)的能力不足,從而造成學生的畢業設計成果質量下降。
3.畢業設計成果與實際需求脫節。本科生畢業設計(論文)存在為設計而設計的傾向,畢業設計(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的簡化。這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,不利于培養學生全面分析、解決實際問題的能力。另外畢業設計成果缺乏展示平臺,沒有進行社會轉化的機會,更產生不了行業價值、社會價值和經濟價值,從而在一定程度上影響學生和指導教師的積極性。
二、提高巖土畢業設計(論文)質量的措施
1.建立健全畢業設計(論文)監管機制。學院作為畢業設計質量(論文)監管的二級單位,對學生畢業設計(論文)進行統一管理。資環學院按照我校的本科生畢業設計(論文)管理辦法,認真制定本學院本科生畢業設計(論文)管理細則,將監管工作落實到每一個環節,嚴把質量關。主要監管的過程包括:⑴畢業設計(論文)準備工作、選題監督;⑵學生開題、實習調研落實情況檢查;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畢業設計(論文)質量評價、指導效果總結。在建立健全了畢業設計(論文)監管機制基礎上,學院對畢業設計(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,我校已經建立了多個穩定的校外實習基地,并與企業長期進行合作,利用社會資源來提高在教師的實踐能力。學校定期派專業教師到實習基地進行業務實踐或掛職鍛煉,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,把行業的最新成果引入教學之中,這對于那些毫無實踐經驗,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.畢業設計(論文)應緊密聯系工程實際。畢業設計(論文)選題應結合教師的科研工作,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。畢業設計(論文)的設計方案與實際工程相結合,將畢業設計成果進行社會轉化,能夠產生一定社會價值、經濟價值,可以激發學生進行畢業設計的熱情,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范,縮短了理論與實際工程間的差距,提高了畢業生的實際工作能力,為即將走上工作崗位打下了堅實的基礎。
綜上所述,畢業設計(論文)教學環節是高校教學內容的重要組成部分,是對學生進行綜合素質教育的重要途徑。提高本科生畢業設計(論文)質量是一個長期積累和實踐的過程,健全的管理機制、高素質的指導教師的培養等都是提高畢業設計(論文)質量的重要保障,今后需進一步加大重視程度,不斷進行實踐、總結,為提高畢業設計(論文)質量提供更多的方法、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.巖土工程專業本科生培養模式探討[J].教育科學與人才培養,2011(1):163-164
1 風險管理理論與方法
近年來,靜態與動態相結合的風險管理方法得到促進和發展,李忠等}6]考慮多種風險分析方法,把靜態風險管理和動態風險管理有效結合,提出更為全面、合理并貼近大斷面城市隧道工程實際的風險界定、辨識、估計、評價和控制的靜動態風險管理過程架構;周宗青等}7]針對隧道塌方風險,利用模糊層次評價方法開展基于孕險環境的靜態風險評估,汲取大氣降水、開挖支護措施及監控量測等施工信息,進行隧道施工過程中的動態風險評估,基于動態評估結果提出了風險動態規避方法;蘇潔等針對地鐵隧道穿越既有橋梁安全開展風險評估及控制研究,建立包含工前檢測、工前評估、工中動態控制、工后評估及恢復等四個方面的既有橋梁安全風險評估及控制體系,即識別可能存在的風險,提出地鐵施工過程中既有橋梁施工中的控制指標及控制標準,利用信息化手段實現既有橋梁在全過程中的安全性幾通過對施工結束后施工數據的分析,對既有橋梁結構進行必要性評估及恢復。上述文獻通過動態更新地質、環境等評價指標、增加施工監控量測等施工信息實現動態風險管理,但是對于施工行為的風險評價方法涉及不多,需要開展進一步的研究。
定性評估方法中主觀因素影響太大,由于相關統計數據有限,定量評估方法發展基礎明顯不足,定性定量相結合的方法成為目前采用的主要風險評估方法。杜修力等將網絡分析法應用到地下工程風險評估中,利用專家調查法對地下工程中出現的風險因素進行識別,運用MATLAB對各風險因素的比較判斷矩陣及加權超矩陣進行分析和運算;劉保國等通過建立集德爾菲法、模糊綜合評判和網絡分析法于一體的模糊網絡分析法,將其應用于公路山嶺隧道施工風險分析,在公路山嶺隧道施工全過程分析基礎上,建立公路山嶺隧道施工風險評價指標體系。汪濤等}川采用貝葉斯網絡方法建立風險事件、風險因素之間的關系模型,結合風險貝葉斯網絡評估風險事件的發生概率。
2 深長隧道施工風險分析與評估
近年大量的高風險深長隧道工程正在或即將在地形地質條件極端復雜的巖溶地區或西部山區修建,建設過程中極易遭遇突水突泥、巖爆等重大災害,針對隧道突水、巖爆、大變形等單個風險事件開展的研究日益增多。李術才、李利平等通過案例統計分析,遴選出突涌水的影響因子,分析了各影響因素與突涌水發生概率和發生次數之間的隸屬函數或表征關系,建立巖溶隧道突涌水風險模糊層次評價模型。郝以慶、盧浩等利用概率理論對突水評價指標值的不確定性進行了表征,引入了屬性測度擾動區間,推導了單指標屬性測度的計算公式以及多指標綜合屬性測度矩陣的計算方法。董鑫、盧浩等提出基于嫡的風險評估和決策模型,綜合考慮了危險性和不確定性因素;并針對隧道突水,基于斷裂力學理論,推導出了裂隙壓剪破壞與裂隙拉剪破壞的臨界水壓力值,分析了各影響因素對臨界水壓力的影響。吳世勇等通過微震實時監測和數值分析等手段,開展TBM施工速度、導洞施工等TBM開挖方案對巖爆風險的影響研究。肖亞勛,馮夏庭等在錦屏II水電站3#引水隧洞極強巖爆段實施了”先半導洞+TBM聯合掘進”實驗,結合微震實時監測信息對TBM半導洞掘進的巖爆風險開展了研究。溫森等針對洞室變形引起的雙護盾TBM施工事故開展風險分析,根據后果等級結合發生的概率提出TBM施工變形風險評價矩陣。
深長隧道中地質因素不確定性大,影響機理復雜,目前風險評估主要側重于研究地質、施工等因素與風險事件的相關關系,建立初步的風險評價模型,對于多種因素綜合影響風險的機理和綜合評估模型,還需要進一步的研究。
3 城市地下空間施工風險分析與評估
隨著我國地鐵、城市地下空間建設蓬勃發展,圍繞深基坑、盾構隧道、過江隧道、地鐵穿越建筑物等工程施工開展了風險分析。張馳針對基于模糊數學理論深基坑施工對周邊環境影響開展風險分析與評估,提出了風險損失評價指標、風險等級劃分以及風險損失計算公式。鄭剛等開展盾構機掘進參數對地表沉降影響敏感度的風險分析,分析盾構掘進參數與掘進速度的關系,分析對周圍地層沉降的影響規律,以盾構掘進過程中的關鍵掘進參數為底事件建立風險故障樹并進行定量的風險評估。吳世明對泥水盾構穿越堤防的風險源進行系統分析,闡述風險產生的原因、造成的危害及規避和處理措施,并結合杭州慶春路過江隧道泥水盾構穿越錢塘江南岸大堤的工程實例,驗證所述風險控制措施的合理性及可行性。王浩開展淺埋大跨隧道下穿建筑物群的施工期安全風險管理,采用數值模擬方法,對施工開挖、支護進行精細化模擬,得出關鍵施工步序的變形量幾結合類似工程經驗和規范,制定安全監測的控制標準,以指導監測和施工。石鈕鋒針對超淺覆大斷面暗挖隧道下穿富水河道施工開展風險分析及控制研究,在對可能采用的預加固手段及開挖方案進行初步比選后,采用三維數值模擬手段進一步量化比選。張永剛等針對渤海灣海底隧道工程開展施工風險評估與控制分析,考慮超前地質預報風險、施工工序風險、支護施工風險、防排水風險、超欠挖風險、海域段隧道施工風險、施工對環境影響、洞內環境對人員健康及施工影響8種類型。
相比深長隧道,城市地鐵、地下空間地質環境信息更加完備,目前研究主要側重于施工因素對于風險事件的影響,為施工動態風險評估和控制提供了依據。
4 鹽巖地下儲備庫施工風險分析與評估
隨著我國對能源儲存庫的需求增大,鹽巖地下儲備庫風險分析也逐漸展開。井文君,楊春和}29-31 ]基于國外鹽巖地下油氣儲備庫曾發生過的重大事故的統計資料,采用風險矩陣法、故障樹、專家調查法對鹽巖儲備庫在建設和運營過程中的存在的重大風險進行了評價,并利用可靠度分析法計算各參數為正態隨機分布時腔體收縮各級風險的發生概率,分析地應力與腔體內壓差值與各級風險發生概率之間的變化規律。張寧建立地表沉降、鹽巖片幫風險功能函數表達式,最后采用基于隨機變量的蒙特卡洛方法、可靠度理論計算獲得鹽腔體積收縮引起的地表沉降風險、儲氣庫片幫風險失效概率。在力學機理分析和計算的基礎上建立風險功能函數,進而利用可靠度理論可實現定量風險評價,然而風險評價指標概率分布的確定比較困難,需要相關的數據統計樣本的支撐。