巖土工程課程設(shè)計(jì)探討

張彥++王小飛++唐琪++侯興民

摘要：巖土工程課程設(shè)計(jì)是巖土工程學(xué)習(xí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而課程設(shè)計(jì)題目的選取是該環(huán)節(jié)中的重點(diǎn)。本文提出課程設(shè)計(jì)題目應(yīng)適應(yīng)新規(guī)范、新設(shè)備、新工藝的要求。同時(shí)，應(yīng)考慮院校所在地域，制定符合本地區(qū)巖土工程特點(diǎn)的設(shè)計(jì)題目。

關(guān)鍵詞： 巖土工程；課程設(shè)計(jì)；實(shí)踐性教學(xué)

【中圖分類號(hào)】TD80-4

煙臺(tái)大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目資助（B-25）

1 引言

巖土工程學(xué)科是20世紀(jì)60年代末至70年代，由土力學(xué)與地基基礎(chǔ)、工程地質(zhì)學(xué)、巖體力學(xué)三者逐漸結(jié)合為一體而形成的新學(xué)科，是土木工程學(xué)科的一部分，它涉及巖石和土的利用、整治與改造。與巖土工程相關(guān)的主要行業(yè)有建筑工程、市政工程、交通工程、道路與鐵道工程、水利水電工程、采礦工程、港口與海洋工程、環(huán)境保護(hù)工程等。因此，作為土木工程中一個(gè)重要的分支和更深層次研究的基礎(chǔ)，巖土工程的本科教學(xué)必須重視。

煙臺(tái)大學(xué)土木工程學(xué)院已經(jīng)開設(shè)了巖土工程方向，按照教學(xué)計(jì)劃，巖土班的專業(yè)課、課程設(shè)計(jì)以及實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)逐步展開。其中課程設(shè)計(jì)包括基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)、地下工程課程設(shè)計(jì)、基坑工程課程設(shè)計(jì)、巖土與地下工程施工技術(shù)課程設(shè)計(jì)等。近幾年，巖土工程領(lǐng)域的新技術(shù)、新方法、新設(shè)備、新工藝、新規(guī)范層出不窮。所以，根據(jù)不同的課程，提出前沿性的、有代表性的設(shè)計(jì)任務(wù)，是課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵。 基于以上各種因素，通過調(diào)研與查閱巖土專業(yè)的規(guī)范與資料，對(duì)目前巖土工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)教學(xué)進(jìn)行探討。

2 適應(yīng)巖土工程新規(guī)范要求

近兩三年來，巖土工程方向幾本重要規(guī)范如地基基礎(chǔ)、地基處理、基坑支護(hù)以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖集都進(jìn)行了較大的更新。其中，《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范》相對(duì)于之前的版本，內(nèi)容發(fā)生了很大的變化，具體如下：調(diào)整和補(bǔ)充了支護(hù)結(jié)構(gòu)的幾種穩(wěn)定性驗(yàn)算內(nèi)容；調(diào)整了穩(wěn)定性驗(yàn)算的表達(dá)式；強(qiáng)調(diào)了變形控制設(shè)計(jì)原則；調(diào)整了選用土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的規(guī)定；新增了雙排樁結(jié)構(gòu)；改進(jìn)了不同施工工藝下錨桿粘結(jié)強(qiáng)度取值的有關(guān)規(guī)定；充實(shí)了內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；新增了支護(hù)與主體結(jié)構(gòu)結(jié)合及逆作法；新增了復(fù)合土釘墻；引入了土釘墻土壓力調(diào)整系數(shù)；充實(shí)了各種類型支護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造與施工內(nèi)容；強(qiáng)調(diào)了地下水資源的保護(hù)；改進(jìn)了降水設(shè)計(jì)方法；充實(shí)了截水設(shè)計(jì)與施工內(nèi)容；充實(shí)了地下水滲透穩(wěn)定性驗(yàn)算內(nèi)容；充實(shí)了基坑開挖內(nèi)容，新增了應(yīng)急措施內(nèi)容；取消了逆作拱墻。

其他的相關(guān)規(guī)范也在大量工程實(shí)測(cè)資料及相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了優(yōu)化和更改，如：《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007，國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集11SG814《建筑基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造》、06SG812《樁基承臺(tái)》、05SG811《條形基礎(chǔ)》等也做了更新。從而更加正確的指導(dǎo)工程實(shí)踐。然而在本科教學(xué)過程中存在著一個(gè)問題，目前市場(chǎng)上流通的很多課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書、設(shè)計(jì)參考書、設(shè)計(jì)圖集等都是基于老一版的規(guī)范編著的并沒有及時(shí)隨著規(guī)范的更新而進(jìn)行修改，因而這些新規(guī)范中的重要更新及更加接近工程實(shí)際的規(guī)定在現(xiàn)有課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)、設(shè)計(jì)參考書中尚沒有體現(xiàn)，例如：基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)主要參考的設(shè)計(jì)指導(dǎo)書——《土木工程專業(yè)土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》（陳小川等編著，中國水利水電出版社、知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社，2009年6月）、《土木工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例》（劉赟君主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2012年8月）、《路橋?qū)I(yè)課程設(shè)計(jì)》（田平主編，人民交通出版社，2011年11月）等，都是基于老版規(guī)范設(shè)計(jì)的。

上述規(guī)范的更新，導(dǎo)致課程設(shè)計(jì)的教學(xué)過程就存在一定的問題，因此應(yīng)提出不同課程前沿性的、有代表性的設(shè)計(jì)任務(wù)，基于新規(guī)范及工程實(shí)踐編寫課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。

3 適應(yīng)培養(yǎng)目標(biāo)及深度要求

培養(yǎng)目標(biāo)及深度要求的課程設(shè)計(jì)需滿足高等學(xué)校土木工程學(xué)科專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)編寫的《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《高校規(guī)》）的要求。

巖土工程課程設(shè)計(jì)應(yīng)重視計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和其他工程軟件的應(yīng)用。依據(jù)《高校規(guī)》要求：熟練掌握CAD和其他軟件應(yīng)用技術(shù)，掌握至少一門計(jì)算機(jī)高級(jí)編程語言并能用其解決一般工程問題，具有應(yīng)用語言、圖表和計(jì)算機(jī)技術(shù)等進(jìn)行工程表達(dá)和交流的基本能力。本科學(xué)生從二年級(jí)開始學(xué)習(xí)使用CAD軟件，所以，在課程設(shè)計(jì)中就將CAD的使用滲入進(jìn)去。在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中，會(huì)使用到理正軟件，提倡手算為主，電算為輔。巖土工程本科階段學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)高級(jí)編程語言為C/C++，通過編程可以進(jìn)行一些工程設(shè)計(jì)如配筋的取值計(jì)算等。除此之外，課程設(shè)計(jì)中還會(huì)用到Word、Excel等軟件，用作圖表制作及數(shù)據(jù)處理等。

巖土工程課程設(shè)計(jì)應(yīng)重視培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力?！陡咝Ｒ?guī)》對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力作了以下要求：具有綜合運(yùn)用各種手段查詢資料、獲取信息、拓展知識(shí)領(lǐng)域、繼續(xù)學(xué)習(xí)的能力。以“基坑支護(hù)設(shè)計(jì)”為例，學(xué)生通過查閱《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》來進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，通過閱讀規(guī)范，了解不同支護(hù)類型，擴(kuò)展知識(shí)領(lǐng)域，通過查閱資料案例，選擇適合周圍環(huán)境的支護(hù)類型，同時(shí)，通過閱讀失敗的工程案例，了解原因及造成的損失。重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生查閱資料與自主學(xué)習(xí)的能力，提升他們的專業(yè)素養(yǎng)與責(zé)任感。

4 適應(yīng)本地區(qū)工程實(shí)踐的要求

巖土工程的課程設(shè)計(jì)要適應(yīng)本地區(qū)工程實(shí)踐的要求。首先，巖土因地域的差別，物理和力學(xué)性質(zhì)差別很大，如濕陷性黃土地區(qū)土質(zhì)較均勻、結(jié)構(gòu)疏松、孔隙發(fā)育，通過消除黃土的濕陷性提高地基承載力；膨脹土具有吸水膨脹、失水收縮和反復(fù)脹縮變形、浸水承載力衰減、干縮裂隙發(fā)育等特性，性質(zhì)極不穩(wěn)定，所以，膨脹土地區(qū)的工程建設(shè)一般采取換填法進(jìn)行換土處理；凍土具有流變性，其長期強(qiáng)度遠(yuǎn)低于瞬時(shí)強(qiáng)度，且對(duì)溫度極為敏感，所以，凍土地區(qū)修筑工程構(gòu)筑物必須面臨凍脹和融沉的危險(xiǎn)。此外，本科畢業(yè)生一般在就讀學(xué)校所在地就業(yè)的比重最大，因此，需要學(xué)生詳細(xì)了解本地區(qū)的工程地質(zhì)資料與施工工藝，以快速適應(yīng)本地區(qū)的工程實(shí)踐。

以煙臺(tái)大學(xué)土木工程學(xué)院為例，煙臺(tái)為濱海山地平原型城市，地基土類型主要有耕植土、人工填土、砂類土、粉土、粘性土、碎石類土等。天然地基一般滿足不了高層建筑物的設(shè)計(jì)要求，因此地基處理在煙臺(tái)地區(qū)有廣泛的應(yīng)用。本科階段學(xué)習(xí)的地基處理方法如換填墊層法、強(qiáng)夯法、堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法及復(fù)合地基法等，在煙臺(tái)地區(qū)工程實(shí)踐中都有應(yīng)用。教師可以結(jié)合煙臺(tái)地區(qū)的地質(zhì)條件，制定合適的地基處理課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。

再如煙臺(tái)市不同地方的地質(zhì)條件差別較大，芝罘區(qū)北部以填土為主，開發(fā)區(qū)大部分地區(qū)淤泥質(zhì)土為主，場(chǎng)地內(nèi)具有侵蝕性的粘性土，萊山區(qū)初家鎮(zhèn)、煙臺(tái)大學(xué)則以砂性土地基為主，煙臺(tái)港芝罘灣港工建設(shè)地區(qū)則以天然沉積層、人工沖填的土層為主。教師可以根據(jù)煙臺(tái)市區(qū)豐富的地質(zhì)資料，制定適合地質(zhì)資料的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)題目。

5 結(jié)語

作為建筑類院校專業(yè)課的一種實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，課程設(shè)計(jì)是教學(xué)計(jì)劃中的一個(gè)有機(jī)組成部分；是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)各門課程的基本理論、基本知識(shí)和基本技巧，以分析解決實(shí)際工程問題能力的重要步驟；是學(xué)生鞏固并靈活運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一種比較好的手段；也是鍛煉學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力和提高學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力的必經(jīng)之路。巖土工程課程設(shè)計(jì)是巖土工程學(xué)習(xí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁。巖土工程的課程設(shè)計(jì)在滿足新規(guī)范以及《高校規(guī)》要求的同時(shí)，也要與日益更新的新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝相適應(yīng)。除此之外，還要有適應(yīng)本地區(qū)的工程實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭穎人，龔曉南，朱合花，劉漢龍，楊強(qiáng). 巖土工程學(xué)科的現(xiàn)狀及前沿發(fā)展方向研究，土木學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀及前沿發(fā)展方向研究，人民交通出版社，271-323， 2012.

[2] 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB5007-2011）[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[3] 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ120-2012）[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[4] 陳小川等，土木工程專業(yè)土力學(xué)與地基基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南[S]. 北京：中國水利水電出版社，2009.

[5] 劉赟君. 土木工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與規(guī)范例[S]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

[6] 高等學(xué)校土木工程學(xué)科專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì). 高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[7] 李相然，劉平，劉國華，王慶新. 煙臺(tái)市區(qū)地基處理的主要形式及適應(yīng)性分析[J].煙臺(tái)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)與工程版）.2002，（1）：57～63.endprint