岩土工程勘察综合性实验研究

岩土工程勘察综合性实验研究

　　岩土工程勘察综合性实验研究
　　
　　基金项目：广东石油化工学院实验课题研究基金项目（215119）
　　
　　作者简介：汪演强（1955-），男，广东茂名人，工程师，主要从事岩土工程及工程地质研究。
　　
　　汪演强
　　
　　（广东石油化工学院 建筑工程学院，广东 茂名 525000）
　　
　　摘要：针对岩土工程勘察综合性实验的主要特点，结合生产实际提出岩土工程勘察综合性实验的主要实验项目组成、具体组织实施的方法和学生实验成绩的考核办法。岩土工程勘察综合性实验贴近工程实际，有利于培养学生的动手能力、综合运用能力、创新能力和工程意识，有利于培养综合素质高的实用型人才。
　　
　　关键词：岩土工程勘察； 综合性实验；组织实施实验
　　
　　中图分类号：G64文献标识码：A文章编号：1674-5884（2013）04-0112-03
　　
　　土木工程专业人才培养方案中的培养目标，毕业生应能在房屋建筑、工程勘察、地基基础等部门从事技术或管理工作，培养具有较强的动手能力、实践能力、创新能力和独立工作能力的实用型人才。岩土工程勘察综合性实验是培养这些能力的主要手段之一。因此在加强岩土工程勘察理论学习的同时，有必要开设岩土工程勘察综合性实验。
　　
　　一岩土工程勘察综合性实验的特点
　　
　　岩土工程勘察综合性实验，是把《工程地质学》、《土力学》、《基础工程学》与《工程测量》等课程中有关部分简单的、分散的、枯燥的、独立的实验统一起来，组合成为岩土工程勘察综合性实验。实验设计为某一较小、较简单的房屋建筑工程项目岩土工程勘察实际生产过程。目的旨在把实验项目与生产实际联系起来，更贴近土木工程专业实际，学以致用，培养学生的动手能力、综合运用能力、创新能力，以及培养学生的工程意识和团结协作精神。既体现专业知识内容的综合性，又体现工作能力素质培养的综合性，体现大工程观的教育思想。岩土工程勘察综合性实验具有以下主要特点：
　　
　　（一）实验具有实用性
　　
　　岩土工程勘察综合性实验，按照勘察工程实际生产流程设计，具有明确的职业性、实用性、实践性。岩土工程勘察技术是人们在长期的工程实践中积累发展起来的，其最显著的特点就是实践性强，三分理论、七分实践。如果不进行贴近真实过程的实验，一来他们难以建立起岩土工程勘察技术体系的概念，同时也会影响到他们形成独立的系统性思考问题和解决问题的能力。通过岩土工程勘察综合性实验，学生毕业后能较快地进入角色。即使大部分学生毕业后到工程建设设计部门工作，岩土工程勘察技能对他们同样重要。在编写岩土工程勘察任务委托书时就会心中有数；在应用岩土工程勘察资料设计建筑物基础及岩土治理方案时就会得心应手，使设计的建设工程更符合经济合理、确保安全运行和提高投资效益。
　　
　　（二）实验内容具有系统连贯性
　　
　　岩土工程勘察综合性实验内容，包括对某一建筑场地测量定位、钻探、原位测试、收集采取岩土试样、鉴定描述、室内土工试验，综合分析评价，确定土岩层承载力特征值，建议建筑物基础持力层及基础形式、以及相关的岩土工程综合治理方案。学生对岩土工程勘察的全过程、全工序进行学习实践。按照工程实际开展实验，调动学生实验实习的积极性，让学生在具体工程实践中增长才干，培养学生理论联系实际的能力。领会将来到工程勘察单位实际工作的内容和方法，培养他们初步承担技术工作的能力，并提高他们的综合素质。改变分散的、独立的课程验证性实验只见树木不见森林，缺乏系统性的弊端。
　　
　　（三）实验时间具有连续性
　　
　　岩土工程勘察综合性实验应在相关课程讲授完毕之后，集中安排2周时间，连续进行综合性实验，独立设置实验课程。时间具有连续性，可以培养学生连续工作的毅力和能力，利于学生提前熟悉就业环境，增强工程意识及严谨的科学态度。同时培养学生吃苦耐劳的精神。
　　
　　（四）实验具有可行性及优越性
　　
　　我校建筑工程专业工程测试中心，具备有岩土工程勘察乙级资质企业所有的全套岩土工程勘察生产设备和技术。利用专业工程测试中心自备的设备与技术资源，用学校新征收的规划建设用地或闲置空地，在校内开设岩土工程勘察综合性实验。实验的时间安排可以随着教学进度自行确定，可以按照传统的课程实验模式，由教师事先设计布置实验项目，按照事先安排的实验程序按部就班地进行实验操作，具备实施实验的可行性和可操作性。钻探施工是综合性实验的一个重要组成部分，不同于校外的实习以生产为主，所以在校内安排专为实验的钻探施工可以大大提高实验效果。同时可以节约学生到校外生产单位实习的经费开支，节省联系校外生产实习基地实习的时间，并有利于在实验实习过程中对学生的学习生活管理。避免了到校外勘察生产单位联系实验实习诸多环节的纠结，具有校外实习不可比拟的优越性。
　　
　　（五）实验内容具有未知性
　　
　　岩土工程勘察综合性实验是按生产实际过程设计，钻探取样、原位测试要分层进行，技术措施也要随着地层变化而变化。同时岩土试样具有唯一性，因为形成时间环境的不同，不可能形成成分结构物理性质完全相同的两个试样。钻取出来的岩土试样及原位测试结果随着地层的变化而变化，接下来的室内土工试验等项目也随着变化。所以实验的具体内容都具有未知性，室内土工实验样品具有不可复制性。学生对实验内容具有新鲜感和求知的期盼，更能激发学生的实验兴趣及高度的岗位责任感。
　　
　　二岩土工程勘察综合性实验的主要项目
　　
　　从岩土工程勘察生产实际出发，设计安排综合性实验项目。
　　
　　（一）岩土工程勘察综合性实验设计
　　
　　岩土工程勘察综合性实验的设计，野外作业拟以学校新征的规划建设用地为勘察场地，按照最简单的房屋建筑工程项目设计岩土工程勘察实验措施，采用最基本、最常用、最主要的勘察方法，即工程地质钻探，获取地表下准确的地质资料。具体实验流程详见图1。
　　
　　（二）钻探施工
　　
　　野外钻探施工首先是按建筑规划图确定钻探孔位和测量孔口标高，然后钻孔采取岩土试样、对岩土试样观察鉴定描述记录。在钻孔孔内作原位测试标准贯入试验或作动力触探试验，把钻孔取得的试样带回实验室做土工试验。钻探施工要严格遵守《工程地质钻探规程》，同时必须做到安全第一。要让全体勘察施工人员清楚明白，野外施工的全部工作，都是为准确获取地下地质资料为原则，所有工作都得按勘察技术要求执行，由地质技术人员统一安排指挥。作为地质技术人员，钻探现场的首要任务是及时准确描述记录钻取的岩土样品及所对应的深度，准确记录原位测试标准贯入试验或动力触探试验的深度、锤击数及采取岩土试样的有关数据。野外钻孔地质记录一定要做到及时、齐全、准确，记录一定要在施工现场记录完成，不能补记、追记和更改。同时应该记录钻探过程中出现的有关情况，如进尺的快慢、蹩跳钻、漏水、放空等现象，这些都与地层岩土性质或不良地质现象有关，应及时记录。要强调钻孔采取的岩土试样要及时密封，取出的其他岩土碎屑样品要及时观察描述。如果没有及时对土芯岩芯观察鉴别描述，样品经过风吹日晒水分蒸发，就会改变岩土样品的物理力学性质。如流塑或软塑的粘土，经过风吹日晒水分蒸发后会变成可塑或硬塑的粘土；强风化岩石水分蒸发后强度增加，会被误判为中风化岩石；有些泥岩、页岩经过曝晒后会干裂变成碎屑状。如果现场描述记录失真，造成后续资料分析、土层承载力特征值及基础持力层的确定等一系列的问题偏差失实，严重的就会造成建设工程事故。只有在现场搜集记录齐全准确第一手资料，才能编写出优秀的成果报告。钻孔原状土样的采取，应以了解每个工程地质单元中主要土体的物理力学特征指标为主，在钻孔中分层采取，对主要土层和有特殊意义的夹层，每层至少取一组样品，厚度大而岩性又变化明显者，应酌情增加。以期更准确了解土层性质及提高土层物理力学性质指标统计精度。原位测试也必须及时分层位实施及准确记录。
　　
　　（三）土工试验
　　
　　把本组同学自己在钻探现场采集的原状土试样及扰动土试样，带回土工实验室，按照《土工试验规程》操作试验。对于粘性土及砂质粘性土，必须用原状土样做剪切、压缩试验，可以用同一层位的扰动土样做天然含水量、干密度、液塑限试验；对砂性土，很难采取原状土样，可以用扰动土样做天然含水量、干密度及粒度分析试验。根据土的物性指标关系计算出相关的其他物理力学指标，如孔隙比、塑性指数、液性指数等常规指标。对岩石样品主要做天然湿度单轴抗压强度及饱和单轴抗压强度试验。
　　
　　（四）资料整理及报告编写
　　
　　编写岩土工程勘察成果报告，应按照《岩土工程勘察报告编制标准》执行。将勘察现场记录的地质资料及室内土工试验数据进行统计、归纳和分析，编制成图件、表格，并对场地工程地质条件和问题作系统的分析和评价，以正确全面地反映场地的工程地质条件和提供地基土物理力学指标。勘察成果报告的重点应包括有：分析评价建筑场地的稳定性与适宜性、对建筑场地进行工程地质条件评价、为建筑工程设计提供地基土准确的物理力学指标及有关参数、确定土岩层的承载力特征值、建议基础持力层及基础形式，并提出与建筑工程施工及使用相关的岩土工程问题的防治措施建议。
　　
　　三岩土工程勘察综合性实验的组织实施
　　
　　岩土工程勘察综合性实验可分4个阶段组织实施，各阶段的实验时间及主要内容安排见表1。实验准备阶段安排3天时间，主要进行岩土工程勘察技术的系统学习，综合性实验任务交底以及有关的安全生产知识教育，以及介绍勘察施工机械设备及实验各环节的注意事项。有些内容还需要在勘察现场作进一步讲解。在整个实验实施中，班长、学习委员和党支书、团支书应分工负责整个实验的组织协调及安全。野外钻探地质记录及室内土工试验分为若干个小组实施，每小组4人，分工合作完成整个实验。野外钻探施工，每小组每天去2人，分两批轮流参加野外地质记录，各参加施工记录2天。每天完成一个钻孔的钻探地质记录，共安排4天时间钻探4个钻孔，每个小组都有4个钻孔的野外地质记录及岩土样品。小组成员另外2人在室内做土工试验。室内试验可以在钻探施工当天的稍后跟进，即野外钻探施工开始取到试样当即带回实验室开展室内土工试验。野外施工结束后3天完成室内土工试验。接着进行各自独立的资料整理分析评价及岩土工程勘察报告编写工作，共同使用本小组的全部野外地质记录及室内土工试验原始资料，最后每人提交一份完整的岩土工程勘察成果报告，时间安排3天。因为野外施工经常会受天气及机械故障等的影响，所以安排机动时间1天，在各环节中视具体情况调整。
　　
　　四学生的实验成绩考核
　　
　　对学生的实验成绩考核必须科学合理，考核成绩要有理有据，全面、准确、客观地反映学生在整个实验过程中的真实表现，做到公平公正，才能提高学生实验积极性和主动性。多数实验教学成绩都是以实验报告来评定，成绩的可信度和区分度均不高，认真做实验与不认真做实验成绩相差不大［1］。特别是目前在学生中电脑已经普及，实验成果报告都是用电脑完成，在电脑中复制修改岩土工程勘察成果报告非常方便。显然，以一篇岩土工程勘察综合性实验报告来评定学生实验成绩的方法是欠科学的，难以对学生的综合能力进行准确合理的评价，会直接影响学生实验积极性［2］。考虑到实验是以学生为主体，学生自己管理为主，在实验成绩综合考核上要认真听取班、组长对同学在实验操作过程中的表现评价意见。综合性实验考核成绩重点放在实验过程的表现，同时检查评定野外记录及土工试验记录的原始性、齐全准确程度，作为实验过程综合成绩考核的依据。按实验内容的四个阶段分配考核成绩，岩土工程勘察成果报告占总成绩的40%，其余3个阶段即实验准备的综合知识学习、野外钻探现场采样记录及土工试验操作各过程分别占总成绩的20%，综合考核评定岩土工程勘察综合性实验成绩。
　　
　　五结语
　　
　　通过岩土工程勘察综合性实验，《工程地质学》、《土力学》、《基础工程学》与《工程测量》等有关的理论知识得到有效提升，并转化为实用性的从业技能，培养了同学间的团结协作精神与吃苦耐劳精神，以及独立分析问题和解决实际问题的能力、综合运用能力、实践动手能力、职业意识和创新意识。岩土工程勘察综合性实验，具有明确的职业性、实用性、实践性，具有到校外实验实习不可比拟的实验效果，具有在实验实习经费、管理及时间安排等多方面的显著优越性，是大土木工程专业培养掌握基本的专业实践技能，以及具有综合职业能力和全面素质的应用型人才的必经之路［3］。
　　
　　参考文献：
　　
　　［1］ 蔡国军，巨能攀，付小梅，等。岩土工程勘察实习教学内容改革探讨［J］。 实验室研究与探索，2012，31（6） www.fwsir.com。
　　
　　［2］ 罗云菊，王桂林。土木工程专业工程地质学教学改革探索［J］。高等建筑教育， 2002， 44 （9）。
　　
　　［3］ 王书敏，丁武泉，于慧。开设综合性实验与培养应用型人才的探索［J］。重庆文理学院学报（自然科学版），2009，28（2）。

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