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工程地質學范文第1篇

【關鍵詞】工程地質學；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

根據我國2010-2020年中長期教育改革和發展規劃綱要，全國高等學校結合專業和人才培養要求，加強實踐教學環節，向應用型人才的培養方向轉變。應用型本科人才培養的目標突出表現為培養具備繼續學習能力的高素質應用型、技術技能型、復合型人才。而《工程地質學》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）筑物所處的地質環境，協調人、工程與環境的關系，才可能得到自然的尊重，創造人類歷史的文明。正是認識到這一點，各大院校中相關專業開設有《工程地質學》這門課程，也足以顯示了該課程的專業基礎性和重要性。

1 工程地質學在應用型本科教學中的定位

《工程地質學》是研究和解決與工程建設相關的地質問題，為工程建設服務的一門學科，是工程地質專業的一門重要專業課，也是巖土工程、礦業工程等其他非地質專業的專業基礎課[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環境中才能進行，研究工程建設與地質環境之間的相互制約、相互影響就是工程地質學的主要內容。因此，《工程地質學》運用地質學理論和方法研究地質環境，查明地質災害的規律和防治對策，以確保工程建設安全、經濟和正常運行。工程地質學的主要內容包括多個方面，如巖土體的屬性、地殼的動力地質作用、工程穩定性等等。工程地質學的研究方法也是多種多樣的，有地質學方法、室內實驗和現場測試方法、計算和模擬方法等等。按照以“建設工程中的工程地質問題”為目標，課程所構建的框架和內容如圖1。

2 工程建設中的地質問題

《工程地質學》這門課程實踐性較強[4-5]，涉及到的工程地質問題非常廣泛，如與生產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問題緊密聯系（圖2）。

發生的地質問題主要有區域穩定問題，如活斷層、地震、水庫誘發地震、砂土液化和地面沉降等等。搞清楚這些地質問題發育的規律性，對于工程建設選址具有重要意義。另外還有巖土體穩定性問題，如斜坡穩定、洞室穩定、地基巖土體穩定的成因、發展史和力學機制的分析等，這些用于具體場地穩定性評價具有重要意義。工程地質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問題時刻都在發生，影響和改變著我們的生活。下面以實例說明工程地質問題在生活中的體現。

甘肅舟曲縣于2010年8月突發特大泥石流災害，人員損失慘重。據地質專家分析此次災害的發生與該區的地理環境以及該區的氣候特點相關。該區地勢西北高、東南低，垂直高差大，氣候垂直變化顯著，而且災害發生前突降暴雨，正是這些地質條件的變化促發泥石流的發生。因此工程地質問題中斜坡穩定性問題的專項研究對于減少或預防地質災害具有指導意義。

日本于2011年3月發生9級地震，地震引發了大規模海嘯，造成重大人員傷亡。據美國地質勘探局分析，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。因此工程地質問題中區域穩定性的活斷層問題的研究對于近些年頻發的地震問題具有一定的工程意義。

另外北京地區2012年7月份遭受雨之后，多處路面出現規模較大的天坑，嚴重影響到市民的出行，天坑的出現同樣屬于工程地質災害問題是本課程研究的內容之一。所以工程地質問題存在于人類建設的方方面面，當今學好《工程地質學》這門課程是解決此類問題的首要前提。

3 工程地質的教學實踐思路

3.1 工程地質教學中所存在的問題

1）重理論輕實踐方面。

2）按傳統教學和思路進行，過于強調單一的地質學，未能與工程地質相結合，（換句話就是現在的教學仍按地質學專業的要求去教學，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，認為工程地質與專業關聯不大。

3.2 工程地質教學實踐思路

1）輕地質重工程地質，突出與工程的相關性。

2）實踐教學的實施。

針對周邊環境遭受破壞的影響，目前大多學校找到典型的地質剖面較難。除了常規的地質體和地質現象實習，還應結合當地建設的特點，有針對性地進行地質實習，如與建設單位相聯系，在揭開地表的時候看一些相關的地質現象；另一方面，與勘察單位相聯系，正確認識地質體和巖土體。

3.3 教、學相長

要成為合格的工程地質工作者，一方面要具備較強的專業知識，同時還要有創新的思想和靈活的頭腦[6]，特別是在工程建設過程中，處理隨機出現的各種地質問題，不僅需要有工程地質知識的靈活運用，還要有多學科理論的融合與提升的能力，因此，在《工程地質學》這門課程的教學過程中要重點培養學生做好這樣幾點：首先，做到基礎地質知識要扎實；第二，是積累豐富的工程實踐經驗；第三，分析工程地質問題要思路周密，遇事沉穩且果斷。因此要培養出優秀的工程地質人員應該從教與學兩個方面入手：

1）教

（1）課堂

《工程地質學》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的不同要求等。在講授滑坡、崩塌、泥石流等現象對工程的影響時，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）實驗環節

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）實踐環節

工程地質實習地點選擇地層出露比較完全，地質現象比較豐富、與課堂內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條件的關系，熟悉工程建設中常見的地質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，只有調動起學生學習的主動性，才會培養出優秀的工程地質工作者。

（1）培養一名優秀工程地質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，工程地質學是一門綜合學科，因此與地質學科相關聯的以及與工程建設相關的學科都應該打好基礎，作為工程地質學課程的鋪墊。

（3）不能忽略實踐教學環節，讓學生們在實踐中加深對理論知識的理解。要意識到地質工作的復雜性和靈活多變性。

3）考核

本課程強調理論與實踐的結合，教師結合實際的工程地質問題，強調互動性和問題實質的理解。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）案例分析作業成績（30%）。

成績分為五個等級：優秀（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

《工程地質學》是非地質專業的專業基礎課程，本課程學時不多，但課程內容涵蓋廣、教學內容比較抽象，所以教學過程是一個不斷完成挑戰的過程。在教學過程中， 教師首先要培養學生具備工程地質的思維和創新的能力， 使學生學會工程地質思維方法， 讓學生們的創新能力得到充分的發展。同時也要保證足夠的工程地質實踐課時，參觀現場并搜集相關的工程地質案例，從而培養出具有綜合素質的高級工程技術人才。

【參考文獻】

[1]劉海燕，呂大煒，王東東，劉瑩，王平麗，田紅.多門課程融合的教學方法研究――以《煤地質學》課程為例[J].教育教學論壇，2016（4）16：171-173.

[2]呂大煒，王東東，李增學，等.“多學科一體化”地質教學模式及其應用――以“巖相古地理”教學為例[J].高等理科教育，2014（4）：112-117.

[3]徐文杰.工程地質教學改革、創新與MOOC建設――以清華大學《工程地質》課程為例[J].工程地質學報，2015，S1.123.

[4]李增升，田磊.工程地質課程實踐性教學淺析[J].內江科技，2015（7）：145-146.

[5]師偉，徐一灃，鮑國.《工程地質》課程實踐教學改革探討[J].新課程（教育學術），2011（1）：39.

工程地質學范文第2篇

【關鍵詞】：工程地質學；隧道圍巖；穩定性；數值分析法

【 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、巖體的天然應力狀態、地下水、地質構造等因素都會對圍巖的穩定性均會產生一定的影響，此外，開挖方式、支護形式等因素也會影響到巖體的穩定性。本文結合實際，結合影響隧道工程圍巖穩定性的因素談談隧道圍巖穩定性的判定。

1 影響圍巖穩定性的因素

1.1 巖體結構及巖石性質

圍巖的巖石性質及巖體結構對于圍巖的穩定性產生重要的影響。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成分和軟弱結構面的分布特點控制。軟弱夾層對圍巖穩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，不利于圍巖的穩定。

1.2 巖體的天然應力狀態

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。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。只要圍巖隧道處于干燥狀態，施工時即使通過破碎或軟弱的巖層，對圍巖的穩定性影響也會比較小。當隧道的圍巖透水性較強或屬于含水層中時，圍巖的穩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 地質構造

巖層的完整性受到褶曲和斷裂破壞，且巖體的力學強度降低，巖體經受越多的構造變動，巖層的節理裂隙越發育，巖體的穩定性越差。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，圍巖的穩定性還受到斷層破碎帶物質的碎塊性質和膠結情況影響。

2 運用工程地質學判定隧道圍巖穩定性的方法

本文對某隧道的圍巖穩定性用數值分析法進行判定。隧道設為左右兩條路線，由緩和曲線和直線組成洞身平面，經工程地質鉆孔表明，隧道所在地區有6曾斷層通過，為凝灰質流紋巖和侏羅系流紋巖出露區，無其他影響圍巖穩定的不良地質作用。根據分析，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，斷層面產狀225°＜75°，巖體呈強風化碎塊狀，隧道圍巖破碎，穩定性比較差。

2.1 計算模型和計算參數

根據工程地質特點，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據進行位移反分析得出與出示地應力側壓系數和工程實際綜合彈性模量接近的數值，然后再利用反分析得出的數值進行二次修正，使其最終接近實際的分析結果。

2.2 數值模擬及分析

根據規范規定，參閱類似工程經驗，對各級圍巖物理力學參數和隧道支護參數進行確定。根據開挖掌子面的距離斷層位置的不同，選取CS15段進行分析。數值分析結果表明支護的施加直接影響隧道整體的發展趨勢，有效控制并約束了掌子面產生的塑性影響區域。改善了斷層給圍巖穩定性帶來的影響，改善了圍巖的性質，并提高了施工的安全性，提高了前方未施挖的圍巖自穩能力。

3、小結

地下隧道工程圍巖的穩定性比較復雜，在施工中受到很多因素影響。圍巖穩定性的檢測手段和方法很多，但大多以經驗為主，將圍巖穩定情況和監測數據聯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定性的因素，并對某隧道的圍巖穩定性用數值分析法進行了判定，認為在判定這類圍巖的穩定性判定時建立典型的彈塑性數值模型，選取特定施工階段，應考慮到不同斷層不同狀態下對圍巖的控制作用。

【參考文獻】：

[1]孫狂飆.鄧文龍隧道現場圍巖級別判定方法探討[J].安徽地質,2009,19(1):66-69.

[2]王卓,方錦.高速公路隧道圍巖穩定性控制因素探討[J].科技信息2011,15：689/692

[3]鄭應亨,任宏.施工順序對隧道圍巖穩定性的影響分析[J].土木建筑與環境工程,2011,12（33）:85-89.

工程地質學范文第3篇

【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，行業特色鮮明，在人才培養和課程設置上積累了豐富的經驗[1]。但隨著研究生招生規模日益增加，中國礦業大學（北京）倡導的研究生精英教育模式也受到沖擊，研究生教學方式發生了顯著變革：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模研究生培養的需求，但在一定程度上影響了研究生精英教育的培養宗旨。

為此，學校選擇了一批重點專業，針對課程選擇人數少于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，評價小班授課的優劣，并總結出小班授課方式和經驗，為研究生小班授課教學模式推廣奠定基礎。本文針對礦業類高校的學科特點，結合工程實踐，重點探討《水文地質與工程地質學》教學改革的方向和內容，培養學生的地質學思維和實踐靈活運用技能[2-3]，為更好的培養相關方面的專業人才提供基礎。

1 小班授課人數優化

重點強調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。要根據研一學生提交的選課統計表，選擇報名人數較少，專業課在本行業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籌安排，可以根據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，一些傳統教學方法需要進行改革。工程地質學是一門強調實踐性的自然科學，因此在講授工程地質災害現象過程中，借助電子教學并結合作者所從事的巖質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，分析產生山體滑坡變形現象的工程地質原因，介紹對滑坡牛頓力監測的必要性。由于小班教學人數較少，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，進行啟發式教學，激發學生的科研活動的創新性思維，為學生今后從事相關工作打下堅實的基礎。

3.1 優化教學大綱，深化教學內容

為了有效把握課程主要重點內容、提高效率，一些不主要的內容以學生自學為主，不再進行講解，但是與所學專業相關的重點講解，且要比課本知識更加深化，例如：當講到地質災害監測和控制方面，常規監測如降雨量、地下水水位等內容不再重點講解，而是引入國際前沿，將滑坡牛頓力監測重點引入。

3.2 結合現場實例，引入各章知識點

《水文地質與工程地質學》具有較強的實踐應用特點，有的學校為了突出水文地質與工程地質學的應用行業，還專門開設了“煤礦水文地質與工程地質”課程[4]。鑒于此，本課程將現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 理論聯系實際，培養學生創新能力

只有將理論和實際相結合，才能更有利于學生創新能力的培養。以南芬露天鐵礦滑坡災害為例（圖2），分析了滑坡發生的成因，提出了滑坡治理的對策（圖3），并在工程現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

傳統的灌輸式授課方式不足以調動學生課堂參與積極性，缺乏自主學習的內在動力。為了促進學生自主學習方式的轉變，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，由于授課學生人數較少，也方便了教師對每一位學生的重點指導，及時得發現不足，引導和培養學生創新性思維。

4小班授課優缺點評價

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，最終發現，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，發現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于傳統大班授課方式。

5、結論

本文以水文地質與工程地質學課程為例，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優化教學大綱、深化教學內容；②結合現場實例、引入各章知識點；③理論聯系實際、培養學生創新能力；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，對比發現小班授課效果明顯優于大班授課，是研究生精英教育模式的一次有益探索。

參考文獻：

[1]郭志飚， 王炯. 礦業類高校土木工程專業工程地質學教學改革探討[J]. 課程教育研究， 2015：247-248

[2]曹麗文. 工程地質學思維方法培養的教學研究[J]. 中國地質教育， 2002，（4）：54-57.

[3]朱崇輝，劉俊民，嚴寶文. 工程地質與水文地質課程教學改革研究[J]. 水利與建筑工程學報，2010，8（4）：38-40.

工程地質學范文第4篇

通過互聯網以及信函咨詢的方式，對國內同濟大學、清華大學、浙江大學、哈爾濱工業大學、中南大學和湖南大學6所高校的土木工程地質教學課程內容設置進行了調查，通過調查發現，以上學校主要存在以下幾個共同點：

1、強調對工程地質基本概念的學習。在課堂學習過程中，主要課時都集中于學習在工程實踐中經常用到的專業術語，強調概念的厘清。課堂學習的主要內容主要包括以下幾個方面：(a)地質作用與地質構造的基本知識，包括地質年代的識別、地質圖的識圖、常見地質結構的概念（褶皺、節理、斷層等）；(b)三大巖石（巖漿巖、沉積巖、變質巖）的成因、歸類和鑒別；(c)第四紀地質的基本知識，包括殘積土、沉積土、沖積土、坡積土等概念、成因及對工程的影響；(d)地下水的基本知識，包括地下水的分類、運動基本規律、補給與排泄方式、對工程的影響等；(e)工程地質勘察與分析在具體工程的應用，包括在隧道工程、邊坡工程等方面的應用。

2、強調室內實驗是課堂書本學習的延伸。室內實驗主要目的是為野外地質實習做準備，學習地質羅盤等地質考察工具的使用，同時亦學習通過巖石標本來鑒別各類巖石，還要學習地質圖的填圖和閱讀等。

3、強調課堂學習與室外地質調查相結合的學習方式。從書本上學習到的知識僅僅停留在理論階段，書本上對地質相關概念的描述仍比較抽象，因此，各所高校皆強調野外地質實習對學習該門課程的重要性，把課堂上學習到的基本概念與現實工程中的真實地質條件一一對應起來，加深對基本知識的理解和掌握。一般而言，野外地質實習內容常包括野外巖石的識別、地質構造和地質年代的識別、巖層、節理等產狀的測定和描述等。各所大學對以上工程地質基本知識的學同小異，其目的是對工程地質這門課程有一個基礎的認識和感知，但是，同時，各所高校之間在這門課程內容設置方面有各有所側重。清華大學、同濟大學增加了現代先進的地質勘查技術的學習內容，介紹了地質超前預報的相關方法、原理及應用，比如介紹了地質雷達、紅外線探水、TSP等先進手段在隧道工程建設的應用。中南大學、湖南大學對野外地質實習極為注重，實習內容包括地質認識實習和工程實踐實習兩個階段，實習實踐時間長達20~30天，考察湖南西部地區在建或已建項目所處較為復雜的地質條件，以一個工程建設者的角度參與到實際項目的建設中去認識地質現象。石家莊鐵道大學地質教研室現有8名教師，教授2名，副教授3名，講師3名，其中具有博士學位的4人，碩士學位的4名。獲得的獎項包括校級講課比賽特等獎1名，二等獎1名，校級優秀教師1人，今年主持或參研的省部級及以上科研項目10余項，并承擔省級精品課程1項。雖然教研室在老師們的努力下取得了不錯的教學和研究成果，但是，和兄弟院校的工程地質教研相比，我們仍然存在諸多不足之處。首先就是教師隊伍建設的不足，工程地質是一門經驗型極強的專業，需要足夠豐富的現場工程經驗，因此需要老中青傳幫帶，讓青年老師盡快熟悉和掌握工程地質教學的技巧和方法。其次，對工程地質教學的重視程度不夠，課時設置偏少。最后，教學內容更新不夠及時，工程地質中先進的技術方法在教學中介紹的內容不夠多。因此，為了跟上國內兄弟院校土木工程地質教學的步伐，教學改革刻不容緩。

二、當前土木工程地質教學存在的問題

通過以上詳細的調查和對比分析，目前土木工程地質教學仍存在以下問題：

1、土木工程地質教材的使用各自為政。目前各個高校使用的教材基本上是各自高校的老師根據自己的講義編排而成，缺乏一個統一的標準，因而導致經典精品教材較少。單從教材的題目上足可看出目前教材缺乏統一性和協調性。例如中南大學所用的教材為《土木工程地質概論》，浙江大學的教材題名為《土力學與工程地質》，石家莊鐵道大學所用教材題名為《工程地質學基礎》等。

2、在教學內容上與其它課程交叉重復，無法突出本門課程的特色。工程地質是一門基礎課程，是巖土工程、隧道工程等課程學習的基礎，因此，由于與其它學科老師交流不夠充分，往往存在重復講授的情況。比如，以有效應力這個概念為例，在工程地質、土力學、基礎工程等課程都涉及到，由于這個概念的重要性，各科老師為了追求各門學科的系統性和完整性，都會著重講解這個概念，雖然在一定程度可以加深學生對這個知識點的理解，但是從側面也可說明知識的重復交叉導致學業內容的累贅。

3、課時安排過少。目前各所高校對土木工程地質這門課的重視程度，課堂課設課時大多是32~48個學時，因此，老師在安排教學進度時顯得極為緊張而緊湊。從實際教學安排來看，基本上講解完三大巖石、地下水、地質構造基本概念后，沒有足夠的時間深入來探討地質條件對工程的影響，往往后面工程應用的章節皆為學生自學。

4、知識學習與工程案例結合程度不夠。由于部分老師本身參與的工程項目不多，同時又由于課時的不夠，這兩部分原因導致學習的主要內容集中在枯燥的理論知識部分，學生容易產生枯燥情緒。

三、土木工程地質教學改革措施

為了很好地解決當前土木工程地質教學中存在的問題，讓學生從這門課程中更多地學習到有助于工程實踐的知識，必須有針對性對當前教學實踐中存在的問題進行改革，具體改革措施如下所述：

1、建立和完善土木工地質程精品課程精品課程建設既是壓力，又是動力。通過精品課程建設，可以找出當前教學中存在的薄弱環節，精簡重復的教學內容，突出本門課程的特色，使土木工程地質這門課的教學目標和任務更加明確。精品課程建設首先就是教材建設，因此，有必要根據新時期土木工程培養目標，并結合當前土木工程建設中出現的新問題、新方法、新技術，編寫一本深入淺出的教材，教材中不僅包含傳統的知識要點和概念，還應包含當前新的地質知識觀點、新的地質勘查手段等，同時還應包含工程實例，讓學生盡可能地更深入地建立起工程地質與工程項目的聯系。精品課程建設中重要的一條就是教師隊伍的建設，因此，有必要加大對教師隊伍的培養力度，引進和培養一批有新視野、新知識的老師，以此給課堂注入新的氣象。

2、注重教學手段和教學方法的革新注意授課的科學性與藝術性，在教學過程中，善于發揮學生的主導地位，采用“討論試”、“啟發式”教學模式。同時，要注重課前的準備，精心備好每一節課，善于總結歸納每節課的重點，以“主線法”講授課程知識。

3、增強對工程地質教學的重視對工程地質教學的重視首先就體現在教學和學習的時間上。盡量安排更多的課時，讓老師有足夠充分的時間去講解基礎概念和工程實例。同時，老師也可以通過其它方式來增加學生們的學習時間，比如規定某個主題，要求學生自主獨立進行文獻調研，完成該主題相關文獻的歸納總結，并加大平時學習報告在總成績中的比例。另外，強化考試試題庫建設，完善考試規范和制度，強化對學生進行專業知識訓練。最后，要重視工程地質實習在教學中的作用，因為該門課程的實踐性很強，需要從大自然中去認識和掌握工程地質現象，使學生鞏固在書本上學到的知識，有感性認識上升到理性認識，同時在野外地質實習過程中，亦可鍛煉學生們的體魄和吃苦耐勞的能力。

4、緊密聯系工程實踐學習的目的最終是為解決實際工程的問題，在教學的過程中融入工程實例有助于學生在正式進入工作崗位之前對其有初步的認識和了解，因此，工程實例教學是一個非常重要的手段。比如，老師可以把自身主持或參與的工程項目作為案例，結合書本知識講解如何解決工程問題，分享在解決工程問題過程中的心得體會，這樣寓教于樂的方式既能激發學生的學習興趣，又能讓他們積累相應的工程經驗知識。

工程地質學范文第5篇

關鍵詞：實例 提綱挈領 由淺入深 溫故知新 聯系實際

引言

近十多年來，隨著計算機的廣泛應用，工程地質問題的數值模擬理論和方法迅速發展，有限單元法、有限差分法、邊界單元法、離散單元法及非連續變形分析法等工程地質常用的數值模擬方法不斷成熟和完善，被廣泛應用于工程地質學科的各個領域，如工程地質的結構計算、邊坡（滑坡）穩定性及加固、隧道的開挖及加固、地基基礎的變形分析、大壩穩定性分析、路基沉降及變形及基坑支護工程等等。這也對從事工程地質專業的技術人員提出了更高的要求。因此，掌握常用工程地質數值方法的基本原理、應用條件與使用方法是非常重要的。

一、課程的特點

《工程地質數值模擬的理論與方法》是我校工程地質專業高年級本科生的一門專業選修課，該課程把專業理論、力學計算和計算機應用結合起來，以解決冗繁的數值運算問題，以彈塑性力學、結構力學、線性代數及數值分析等課程的基本內容為基礎，以計算機程序設計語言為手段，以計算機為解題工具，來求解處于一定地質環境條件下的地質體的應力、應變及位移的分布規律。就有限單元方法來講，其主要內容包括形函數矩陣的建立、應變函數矩陣和應力函數矩陣的建立、單元剛度矩陣的建立、總體剛度矩陣的形成與修正、等效節點荷載移置、矩陣的計算機存儲、大型線性代數方程組的解法、高斯求積公式等。

本課程有三個特點。一是公式及矩陣計算冗長，特別是單元剛度矩陣、總體剛度矩陣的形成以及大型線性代數方程組的求解需要大量的推導過程；二是涉及到的內容不容易理解，如單元剛度矩陣形成過程中的虛功原理及高斯求積公式；三是選修課學時少，內容較多，每節課都在講新內容，學生則經常處于被動學習的地位，學習的積極性、創造性、主動性及靈活性得不到充分發揮，容易產生思維上的疲勞。

二、教學方法與技巧探討

為了提高教學效果，在教學過程中，從教學方法、技巧與形式等方面作了一系列的改進，取得了較好的效果。

1. 豐富實例，提高興趣

在本科教學及實踐階段，學生很少接觸工程地質數值模擬的理論與方法，根本不知道數值模擬的作用及其在工程地質中的應用情況，大部分同學僅僅是因為課程名稱比較新穎才選這門課。但是實際情況是這門課對于本科生而言是比較難學的，要面臨很多復雜公式的推導。為了避免“乘興而來，敗興而歸”的局面，更好地培養學生學習的興趣，在緒論的講解中就運用大量的實例進行教學，如在講解數值模擬常用方法時，以離散單元法模擬地下洞室垮塌的過程為實例，以快速拉格朗日分析法模擬隧道加固效果為實例，以非連續變形分析法模擬滑坡失穩及運動的全過程為實例，尤其是講解有限單元法時，分別列舉了該方法在滑坡穩定性分析、基坑位移分析、地基的沉降分析、大壩穩定性分析及隧道開挖過程中應力應變分析的實例，使學生首次清楚地了解數值模擬在工程地質領域中所起的重大作用，首次從數值模擬結果中分析出對工程實踐有用的信息，首次認識到今后所從事的科研生產工作與數值模擬方法的密切聯系。這些實例以其多樣化的信息作用于學生的頭腦，在吸引學生注意，激發學習動機，提高學習積極性方面起到了至關重要的作用。

2. 提綱挈領，把握全局

本門課程講解的重點是有限單元方法，有限單元法的公式推導復雜，虛功原理及高斯求積公式等理論較為抽象，為了使學生學習思路明確，在講課的過程中，應注重通過框圖和提綱的形式展示本門課程的學習內容及其相互之間的內在聯系，注重分析局部內容和整體內容的關系。

課程教學的講解包括兩部分內容，第一部分是理論教學，主要講解有限單元方法解題過程中所用到的相關理論，第二部分是實踐教學，主要講解有限單元方法前處理和后處理數據的輸入及輸出、前處理中網格圖件的可視化及后處理中位移、應力及單元狀態的可視化。這些內容的聯系是非常緊密的，前處理程序生成的網格信息（包括節點位置和單元與節點之間的對應關系）是主分析程序計算的基礎數據源，后處理程序必須基于主分析程序生成結果文件（位移應力信息）進行圖形處理。這些內容通過框圖的形式把課程教學的提綱全部展示出來（圖1），使學生能夠一目了然地掌握本門課程的學習要點、了解有限單元方法解題思路及解題程序之間的數據的傳遞關系。

主分析程序的結構和計算理論是課堂教學的主要部分，主要包括兩部分內容，一部分是單元分析，主要講解節點位移與單元位移、節點位移與單元應力、節點位移與單元應變及節點位移與節點力之間的相互關系，其間涉及到形態矩陣、應變矩陣、應力矩陣和單元剛度矩陣的表達形式和物理意義；另一部分是整體分析，主要講解單元剛度矩陣升階疊加成總體剛度矩陣。這些內容很多，也很復雜，需要用到彈性力學、材料力學、結構力學及線性代數等相關知識。在講解時，把這些內容的相關關系和求解過程用框圖的形式表示（圖2），使學生能夠理清思路，清楚地掌握理論學習上的關鍵點，提高學生學習的興趣。

3. 由淺入深，各個突破

對于從沒有接觸到數值模擬方法的本科生來說，有限單元法的基本原理和步驟以及虛功原理是很復雜，也是最難懂的。直接講解平面問題的有限單元方法時，絕大部分學生聽不明白，如果連續幾次課都不明白，學生就會完全喪失繼續學下去的興趣。面對這一困難，在講解平面問題的有限單元方法之前，先從一維桿件有限單元方法入手，選取線性位移模式，詳細推導形態矩陣、應變矩陣、應力矩陣、單元剛度矩陣及總體剛度矩陣的計算過程。通過最簡單最淺顯的一維桿件的例子，讓學生對有限單元法解題過程有了深刻的認識，為以后進行復雜問題的講解奠定了良好的基礎。對于虛功原理，涉及到實際狀態和虛擬狀態兩種情況，直接講解變形體的虛功原理，上課效果是非常差的，通過簡單的平衡杠桿這一剛體模式（杠桿中間有支點、杠桿兩端受力保持平衡），從力的平衡和力的作用點位移的關系兩種絕然不同的狀態來闡述實際狀態和虛擬狀態，從平衡杠桿力矩的平衡和力的作用點位移的關系來闡述虛功原理，這種采用由淺入深方式的教學效果是非常明顯的。

4. 溫故知新，深化理解

高年級本科生已經學過彈性力學、線性代數及高級程序語言等基礎課程，有限單元法的原理和求解也是基于這些理論，溫習這些已經學過的知識對于理解有限單元方法是至關重要的。如在講解單元分析前回顧彈性力學的應力張量理論、變形的幾何理論、本構關系理論等理論，在講解形態矩陣、應變矩陣及應力矩陣前溫習線性代數矩陣的運算，在求解節點位移之前溫習高級程序語言中大型線性方程組的數值編程解法及矩陣的存儲方式等。通過溫故的方式學生不斷鞏固了已有知識結構和知識體系，而且還能夠綜合運用已經學過的知識去解決新的問題，對于學生綜合的素質的培養有一定的作用。

5. 聯系實際，注重應用

理論的學習固然重要，但將理論用于解決實際工程問題能力的培養也同樣重要，在理論教學完成后，就進入實踐教學階段。實踐教學階段分演示和上機實習兩個步驟進行。演示階段的主要任務是針對具體工程實例，從單元的離散化、數據的輸入、程序的運行、結果的顯示等方面展示有限單元的基本操作；上機實習階段的主要任務是學生熟練掌握有限單元方法數據輸入和基本操作的基礎上，求解二維的巖石力學及工程中的巖體穩定分析，得出研究區應力和位移的分布規律，繪制主應力等值線圖，并針對研究區的破壞狀態對其穩定性作出評價。經過實踐教學階段的訓練，不斷使學生鞏固有限單元方法的基本理論，而且引導學生將理論知識和實踐應用結合起來、為其以后獨立從事科研工作奠定初步的基礎。

結語

教學過程是一個在求索中不斷進步和完善的過程，教學需要根據課程的特點采用一定的教學方法和手段。在《工程地質數值模擬的理論與方法》課程的教學中，選取了大量的實例分析以提高學習的興趣，在提綱挈領的指引下把握內容的全局，采用由淺入深的講解形式解決復雜的知識點，通過溫故知新的方式輕松地學習基本理論，并把理論教學和實踐教學結合起來，使學生學有所成，使教師教有所獲。

參考文獻：