岩土工程概念精选(九篇)

第1篇：岩土工程概念范文

【关键词】岩土工程；可靠性理论；随机模型；可靠度

0 引言

岩土工程专业是土木工程的分支，是运用工程地质学、土力学、岩石力学解决各类工程中关于岩石、土的工程技术问题的科学。岩土工程问题是非确定性的，需要用具有非确定性模型的数学概率论和数理统计来解决。长期以来处理岩土工程的安全度问题主要采取定值论的方法，用安全系数来表示安全度。认为只要采取适当的安全系数，就能保证工程的绝对安全。这虽然也是一种处理工程问题的方法，并且已积累相当丰富的经验，但是传统方法毕竟还是不完备，无法提供说明工程可靠性的评价指标。

1 岩土工程中存在的主要不确定性问题

1.1 不确定性的成因

不确定性的客观原因在于岩土体性质及其工程性质具有较大的变异性，同时也由于工程师们难以对岩土体的特征了解得很多、很全面。在这种条件下进行决策，需对试验观测到的数据进行详尽的统计分析，以充分利用有限的资料来得到更多规律性的认识，便于对岩土参数进行可靠性的估计。这种估计建立在概率理论的基础上，所得的结果是岩土工程可靠性设计的基础。

岩土体性质及其工程性质的变异性包括以下方面：

1）地层土与地下水分布的不确定性；

2）现场与实验室岩土指标的不一致性；

3）现场原位应力与孔隙水压力的不确定性；

4）外加荷载及其分布的不确定性；

5）岩土材料性质的复杂性及参数的相关性；

6）计算理论和方法的不确定性。

1.2 不确定性问题的解决方法

传统的概率方法采用“确定性”途径：取土样，做一定量的试验（物理性试验，力学性试验或原位试验）来确定某些指标的数值，再选用合适的公式来计算某些特定条件下土体的反应，最后校核得出反应是否满足人们预期的要求。此方法中，计算所用的土工指标作为一个确定性的量来考虑。由于计算指标的选择是凭经验的，计算结果带有人为因素，可能与实际的反应相差甚远。

采用概率途径的方法研究岩土工程问题，很大程度上可以改善或弥补确定性方法的不足。但并不意味着否定确定性途径的方法，它只是确定性途径方法的发展与补充。对于土力学问题的概率分析，应立足于对土体平衡与运动的确定性分析，采用确定性分析方法的简化图式与力力学模型。不同之处仅在于将参数作为随机变量来考虑，在力学分析中采用概率模式来描述参数，从而对力学计算的结果赋以概率的含义，对岩土体的性状与行为作出概率的预测。

2 可靠性理论的基本原理、主要研究内容和基本方法

2.1 基本原理和研究内容

可靠性分析，是在承认计算所用数据的真实性、破坏机理的合理性、以及分析方法本身的适用性都具有一定程度不确定性的前提下，建立可靠性评价的随机模型，把其输入参数诸如潜在破坏面几何要素、岩土物理力学性质、地下水压分布、地震力以及其它附加荷载等均视作随机变量，并以一定的分布函数进行描述。

可靠性分析的主要内容有：岩土参数的统计分析，荷载和自然条件的统计分析，土坡稳定的概率分析，地基稳定的概率分析，变形问题的概率分析以及系统可靠性分析和优化决策等。

2.2 基本方法

2.2.1 蒙特卡洛模拟法

蒙特卡罗模拟法（Monte-Carlo Simulation），又称随机抽样法或统计试验法，是一种相对精确的计算结构可靠度的方法。由概率定义知，某事件的概率可以用大量试验中该事件发生的频率来估算。因此，可以先对影响其可靠度的随机变量进行大量随机抽样，然后把这些抽样值一组一组地代入功能函数式，确定结构失效与否。在进行大量试验后，结构的失效概率就是结构失效次数m占总抽样次数N的频率。根据大数定理，当N足够大时，频率m/N（N次独立试验中事件A发生的频数为m）以概率1收敛于概率P（A）。

2.2.2 一次二阶矩法

影响结构可靠度的因素多且复杂，有些因素的研究尚不够深入，因此很难用统一方法准确确定随机变量的概率分布。通常情况下，只有随机变量的一阶矩（均值）和二阶矩（方差）较容易得到。一次二阶矩法是在随机变量的分布尚不清楚时，采用只有均值和标准差的数学模型去求解结构可靠度的方法。

2.2.3 JC法

在可靠度分析中常遇到基本变量不服从正态分布的情况，如活荷载Q服从极值I型分布，抗力一般服从对数正态分布。该情况下一般要把非正态随机当量化或变换为正态随机变量，可采用当量正态化法（即JC法）等方法。

JC法适用于随机变量为任意分布下结构可靠度指标的求解。该方法通俗易懂，计算精度又能满足工程实际需要。

3 可靠性理论在岩土工程中的应用现状

可靠性设计除《桩基规范》外尚未在岩土工程领域普遍应用，总体上还处在探索和研究阶段，这是由岩土工程的特殊性决定的，具体表现在以下方面：

（1）结构工程所用的材料是人造的，其性能由人为控制，而岩土工程分析的对象是岩石和土，是天然形成的，一般非人为所能控制；各种型号的钢筋混凝土和砖，可通过全国性的调查统计，取得性能参数的平均值、标准值和变异系数，而岩土则不能，只能通过一个一个工种的勘察测试取得。

（2）岩土有地域性的特点，其性能随位置而改变。不仅不同场地岩土性能不同，即使同一场地和同一土层，其性能也可能不同。在统计某一层土的变异性时，实际上包含了试验变异性和位置不同而形成的岩土本身固有的变异性，结构工程则不具有这种特点。

（3）试验尺寸与分析计算尺寸相比，结构设计差别不大而岩土工程设计差别很大，分不清截面可靠度或系统可靠度。当分析一个地基时，要考虑大范围岩土性能的综合指标，比结构的截面设计复杂得多。

岩土工程可靠性设计具有它自身的特点，应针对其特点开展一些基本问题的研究，这些研究必须从土力学的物理概念出发，正确运用概率论和统计学的原则与方法，分析土体在动、静荷载作用下的反应，对土体的性状进行概率预测，提出正确的概念与方法。

【参考文献】

[1]罗兵.岩土可靠性分析[J].工程建设与管理.

[2]杨伟军，赵传智.土木工程结构可靠度理论与设计[M].北京：人民交通出版社，1999.

第2篇：岩土工程概念范文

关键词：岩土工程专业;实验性;实践性;实战性;教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）36-0236-02

一、引言

如今，社会经济结构的大调整对人才的要求也发生明显的改变，为社会不断输送高素质人力资源的中国高等教育也正处在变革之中，在有限的社会资源与竞争日益激烈的环境影响下，一定程度上压缩了学生的有限学习空间，使得培养的学生在专业知识水平和解决问题的能力方面远远满足不了社会的需求。因此，分析当前岩土工程专业教学过程中存在的主要问题，强化实验性、实践性与实战性教学改革，构建适合就业市场需求和行业发展需要的能力综合型素质教学体系与模式，是所有承担专业教学任务的教师不断深入研究的课题。

二、当前岩土工程专业教学过程中主要存在问题

长期以来，岩土工程专业的教学过程一直存在着重理论、轻实践的倾向，实践教学管理松散、经费投入相对不足，教师的教学积极性和教学激情不高，学生的学习能力与实践能力偏弱，从而影响了学生的培养质量。主要有以下几种表现。

1.基本概念的实验性教学日益淡化。岩土工程学科很多的基本概念、基础理论和重要公式都是基于试验规律的发现上升为统一的定律与定理，如果不重视基本物理模型试验了解岩土工程的一些基本属性，很难做到理解性的熟悉与掌握。一直以来，国内的高等教育在感性引领与客观认知上倾注的投入严重不足，表现为实验教学课程的学时设置不够甚至没有、相应配套经费的投入偏少甚至缺失、教学质量管理的松懈甚至淡化[1]。再加上扩招学生人数的增加，一线青年教师特别是实验课教师由于教学经验的不足，教学过程中很难提高教学积极性，学生的学习懈怠心理也被突出地放大，对岩土工程的基本概念模棱两可、对学科专业的前景认知难以把握、对未来所要从事的行业要求缺乏信心等。

2.观摩实习等实践性教学逐渐压缩。亲临现场的认识实习、参与工程的生产实习是岩土工程专业学生进行实践性教学的主要方式，也是学生提升专业理解、增进行业认识的重要途径。由于工程建设的实效性，实习基地可分为两大类：一类是固定实习基地，这类基地的教学内容基本上是不变的，几乎每届学生都可以前往参观学习，主要用于基础性实习教学;另一类是临时（动态）实习基地，这类基地是在实习准备阶段联系的，教学内容随工程建设本身而变化，而且随着工程建设的进度而变化，主要针对某一单项工程的实践教学[2]。由于野外实习时间安排相对集中且短暂，再加上路途与安全等问题的考虑，导致部分学生不能全面仔细地观察到项目施工现场的情况及细节，而且学校管理人力的限制不可能对每位学生的实际过程有效的监控，实习基地的偏少和时间的压缩，必然不利于学生全面了解各类工程项目，学生的见识也得不到有效扩展。

3.处理问题等实战性教学严重缺失。普通高校对学生的培养更注重的是对教科书中理论知识的反复考查，在了解最新学科领域和相关科技文献方面微乎其微。因此，当学生进入高校开始接触应用型基础科学研究时，动手实践能力普遍较差，科研能力基础较薄弱。在这样的背景下，若要培养学生们的科研能力，只能从最初步和最简单的工作开始，在教师的引导下一点一滴地积累。恰巧，我们的大学课程开始又是以最基础理论课开始，学生没有真正地理解所学知识的基本概念，又由于实践性教学环节的种种不足，导致学生的第一认识本身存在很多的疑惑，从感性认知到理性认知的过程相互之间的衔接被割裂。如参与科学研究时，研究的科学问题在哪里，什么是工程人员必须要把控的，研究出来的规律、结论等成果对现实有如何的指导意义，这些都是需要让学生去了解的，当面对这些问题时，我们的学生往往脑海里是一片空白。

三、提出一些拟改革措施意见

基于目前普通高校中岩土工程专业本科生的实际教学过程中存在的问题，笔者通过调研及在教学科研中不断总结，提出以下几点解决问题的思考。

1.基本概念、理论的网格节点化教育教学。与传统的结构、材料、力学等学科不同，岩土工程是一门综合性较强的复杂体系学科，研究的对象如土、岩石本身的物理、化学与力学特性等就很多元，且涵盖的内容十分广泛，包括像房建、交通、港航、机场等实际工程中都有所运用。要让本科学生达到掌握知识、运用技能和具备处理问题能力的教学目标，其本身是十分艰巨的任务。然而，万丈高楼平地起，古树千年幼成苗。我们岩土工程领域有很多杰出的大师，没有一位不是对岩土工程专业学科基本概念高度重视，往往在谈论浩大工程问题的时候，都是从一个小小的基础理论为出发点，正所谓大海无边百川融，只要把基本的理解问题解决了，就能找到关键的科学问题，大事就成功了一半。

可见，日常教学中对基本概念的把握和吃透非常重要，从专业基础课程（如土力学、基础工程）开始，就把概念的由来给学生解释清楚，如讲解土的矿物成分、土中的水、黏土中的双电离层等要准备一些教学道具模型，演示给学生看到具体的实物;再如讲到土的密度、含水率、饱和度等抽象概念时，演示给学生看土的状态与实物的对比定义过程。总之，教师在教学过程中，一定是以学生接触一种新鲜事物的角度接收过程来进行课堂的组织。把基本的概念、理论作为整张铺开的网中的一个个节点来编织，形成一套认识、理解与掌握的全备知识接收过程的换位思考教学方法，在日常的教学中普及开来，配合以规律性的强化记忆、重点性的理解和针对性的训练，学好一门课程。

2.实验操作、认识实习、生产实习等实践课程具体细则化流程操作。新世纪，高等学校学生中的主流群体基本是以独生子女为主，个人经历只是简单地从家庭到学校，学习过程也仅限于从课堂到书本，缺乏生活历练，动手能力十分有限。而且，高等教育由精英教育向大众教育的转变，学生的主动性和接收知识欲望也不强。同时，有的实践性教学从属于理论课，甚至是分开教学，实验过程中往往前期准备工作已经完成，学生只需完成整个实践过程的某几个步骤，缺乏全局的统筹和重点的把握。教学大纲中对实践性教学本身已经作了明确的课时、内容与目标要求，如果按照专业建设去执行，理应达到较好的效果。实际的情况是，我们培养出来的学生动手能力很差，毕业以后到了工作岗位角色适应能力不足。

通过调研分析发现，目前各高校在实践教学的操作管理过程中虽存在一些限制性因素，如实践经费不足、实习基地偏少、师生比例过高、仪器设备陈旧等条件限制，但最关键的还是对实践教学的管理不到位，落实过程中缺失具体细则化的流程操作。举例说明，对于学生认识实习、生产实习的两种考核，一般高校都是让学生提交一份实习报告，实习单位以章盖戳等证明，考核效果并不理想。笔者思考，可以通过项目考核的形式来完成对实习过程与效果的鉴定，并以汇报答辩的形式进行打分，同时兼顾接收单位的日常考核与实习评价三者结合以达到对学生的客观评价，填补管理上的作假漏洞。这样学生有驱动力去执行实践课程的要求，并且得到的结果也能令人信服。

3.针对性研究课题的独立训练与团队协作。要培养学生认识问题、分析问题和解决问题的能力，结合岩土工程学科的特点，要让学生进入实战化的针对性课题训练。由于现行教育制度的不足，学生在进入高校开始课题训练时的科研能力基础较为薄弱，但是存在很大提升空间。在基础课程学习的过程中既要开始积极的引导，将课堂教学内容与实践工程活动相结合，专业教师和课辅老师可以激发他们的学习兴趣。学生能力的培养是个系统工程，需要科研教学平台、指导教师和学生三个方面的互动，才能取得良好的效果。

笔者思考，需要建立针对性研究课题的独立训练与团队协作的方式，充分利用一些公开或个人的师资资源，鼓励学生利用闲暇时间积极参与科研项目团队，既要明确具体的负责任务，又要加强课题组成员的合作。例如：学校或学院可以设立一些学生创新科技项目基金，选拔一些品学兼优的学生，以第一负责人或项目参与人的身份承担一些实践科研类的课题;或者，有明确研究课题或经费充足的教师吸收本科学生参加自己科研团队，分配学生协助查阅相关文献，参与进行相关试验工作;另外，给予学生一些方向性的指导，帮组学生自主地发现或理解一些科学问题，自主设计一些科学试验方案以解决提出的科学问题，教导学生在科技论文写作过程中的一些方法与技巧;还可以让学生参与一些生产性的横向课题，让学生参与到实际生产项目活动中，加强了学生的社会沟通能力与协作能力，提高了学生的工作能力。

四、结语

新时代下，对高等教育培养学生的能力素质要求越来越高，如何全面提高学生的认识问题、分析问题与解决问题的能力，是我们高等院校当前面临的一项艰巨而又紧迫性工作，如何加强岩土工程专业实验性、实践性和实战性教学环节，充分调动学生学习的主动性、积极性，提高其适应新形势下的工作能力，是我们基础教学工作者应该积极思考的问题。对岩土工程专业的实际教学过程的一些改革，必须使学生更深刻地认识到有效性求学的重要性，进一步提升学生专业素养与专业水平，提高学生实践动手能力和创新能力，为新时期岩土工程建设提供更多高素质的合格人才。

参考文献：

第3篇：岩土工程概念范文

1环境岩土工程的概念及其研究意义

环境岩土工程是岩土工程与环境科学密切结合的一门新兴学科，是研究应用岩土工程的概念、技术和方法进行环境保护与治理的学科。环境岩土工程研究的内容大致可以分为两大类：第一类称为大环境岩土工程，即国内通常称之的地质灾害防治工程，主要指用岩土工程的方法抵御由于自然地质作用引起的环境破坏，例如抗滑坡、泥石流、洪水、地震等工程；第二类称为小环境岩土工程，又可分为两小类，第一小类为由人类生活、生产活动引起的环境岩土工程；第二小类为由人类工程活动引起的环境岩土工程，例如打桩时挤土、振动、噪音的处理、深基坑开挖时降水引起的边坡位移的处理工程等。从学科性质上说，环境岩土工程既是提供理论基础学科，又是直接改造客观世界的工程技术。目前政府官员和公众一般理解和重视的环境问题，仅是指“环境污染(大气、水、固体废物、噪音等污染)问题和生态环境破坏问题”。而这些仅是狭义环境问题的概念。自然环境不仅包括上述狭义的环境，而且包括地质(岩土)环境。作为地球表层圈的动态系统，地质(岩土)环境十分活跃，因为随着人类社会的发展，工程建设规模越来越大，或一些以前认为不适宜进行工程建设的场地作为了工程建设场地，灾害的防治以及人类生产、生活、工程活动对地质(岩土)环境的扰动及其影响已超出污染的范畴，所以有必要从环境保护的高度，将地质灾害、人类生产、生活、工程活动引起的“环境岩土工程”与“污染和生态破坏”等价起来，作为人类面临的两类环境问题，对之进行系统的研究并进行保护与治理。这对深化环境问题认识、加强环境保护与治理、推动环境科学的发展和促进我国经济平稳较快持续发展都有重要意义。

2港口环境岩土工程

环境岩土工程自20世纪80年代以来得到了迅速发展，而河港环境岩土工程的研究起步较晚。以前在港口规划选址、港口岸坡稳定性方面作了一些有关领域的研究，但其研究的深度和广度有待进一步提高，尤其是在应用河港环境岩土工程的概念、技术和方法分析与评价河港因人类生产及工程活动引起的环境保护与治理等方面尚未作过比较系统的总结。进入2ll!t纪以来，我国港口的工程建设处于大发展时期，河港工程建设对环境的影响越来越明显，因此对河港环境岩土工程进行探讨具有一定的现实意义。

2．1河港大环境岩土工程

河流的空间跨度很大，以长江为例，其可航河道在3000公里以上。河港因其所处地域的不同，具有不同的地质(岩土)环境：从地形地貌上看，上游河港大多背靠中低山丘，后方陆域场区狭窄，码头区系冲刷强烈的砾卵石河漫滩及岩质河床；中下游河港多以阶地或河漫滩为陆域，以平缓宽阔的河床为码头区，在河漫滩的背后常见古河道遗迹和低洼沼泽地形。河港的岩土特性一般表现为上游基岩，覆盖层厚度起伏较大，码头区常见卵石漂石和粗粒砂土，陆域场区以年代较老的粘性土和粗粒砂土为主；中下游基岩埋藏较深，第四系全新统土层较厚，尤以赋存较厚的软土层和细粒砂土为特点。上游河港区域地质构造普遍比较发育，地壳相埘上升，新构造运动比较显现；中下游河港多为隐伏构造，地壳运动相对均衡与稳定。上游河港地下水埋藏较深，对场区建筑影响较小，中下游河港地一水普遍较浅，动态变化较大，它对港区工程影响较大，常出现流砂、管涌现象，在吹填砂土地区尤为明显。此外，在一些河流中下游常见一些隐伏岩溶地形，它对码头桩基的设计与施工影响很大，在儿米间距的范围内基岩面落差达十余米。河港正是I{{于这些复杂的地质(岩土)环境的存在，引发了…一系列大环境岩土工程。

2．1．1滑坡引起的环境岩土工程河流上游流域在长期的发展演化过程中往往形成了许许多多间歇性的古滑坡、纵横交错的冲沟以及河水冲刷的陡峻岸坡，这些地质(岩土)环境往往在一定的条件作用下形成(或者复活)滑坡；中F游河流在枯水季节，由于河水变化，组成岸坡的软土层天然容重明显增大，而软土层中孔隙水排泄不畅，容易形成软土滑坡。对滑坡的防治，常用的1程类别有支挡、减载、加固和排水工程等。

2．1．2泥石流引起的环境岩土工程在河流的上游，由于暴雨山洪的冲蚀作用，常在岸边斜坡地带形成松散的冲洪积物堆积区，从而诱发泥石流。这种情况在黄河上游尤为常见，黄河上游水土流失现象相当严重，向源侵蚀的冲沟常切割到下部基岩，大量的黄土层在暴雨的冲蚀下以泥石流的方式输入沟谷，在沟底形成开阔的松散堆积地，随着堆积物的增多，在又一次暴雨季节期间常常酿成大规模的泥石流的产生。对泥石流的防治T程，常见的有拦截、疏导和防护工程。

2．1．3崩岸引起的环境岩土工程依动力作用特征，崩岸形式有流水冲蚀崩岸、地下水渗流变形崩岸和风浪洗蚀崩岸三大类型。河流崩岸主要发生在洪峰过后的河水回落与次年洪水前之间的平、枯水期。原因是高洪水期河水的侧压力和浮力对岸坡起到保护作用，而低水位期地下水的渗透变形作用对崩岸生成和发展起到诱导和加剧作用。解决崩岸的岩土工程措施，常见的有在水下抛石、水上(枯水期)砌石护岸或在上游一定距离处修筑挑流矶头，将主流线挑向河流中心等。

2．1．4河流淤积引起的环境岩土工程在河港的建设与使用过程中，港池与航道的淤积是影响港口使用寿命和建设费用的重要因素之一。在河流凸岸和河水分流带，由于河水回流作用，泥沙淤积比较明显，使主航道逐渐变迁，因此而影响码头的正常使用，淤积严重的地方常常使码头停止作业，甚至使水码头变为旱码头。另外，河道淤积严重，会加剧洪水灾害，导致河港区地下水位不断上升，土体有效应力降低，从而产生液化和震陷现象加剧、地基承载力降低等一系列岩土问题。解决淤积的岩土工程措施，常用的是经常对港池和航道进行疏浚。

2．1．5流土、管涌引起的环境岩土工程河流由于其特殊的位置，地基土体往往承受较大的水头，在渗透力作用下，土体易发生流土和管涌现象。流土破坏的危害性很大，因为流土破坏一旦发生，它是土体的整体破坏、流土通道会迅速向上游或横向延伸，一旦抢救不及时或措施不得当，就有造成土体结构破坏、引发溃岸(堤)灾难的发生。管涌破坏并不会直接造成土体结构破坏，但是管涌型土发生管涌破坏，管涌通道贯通上游后，若渗流坡降继续增大，管涌型土也会发生流土破坏。解决流土、管涌的岩土工程措施，常用换层、加高培厚土层、灌浆、混凝土面层防护等。

2．1．6砂土液化引起的环境岩土工程河流中下游两岸往往赋存较厚层松散一中密状态的饱和砂土或粉土，且覆盖层较薄及地下水埋深较浅。这在地震作用下易发生液化。砂土液化是地震引起的最显著的震害形式之一，通常伴随大规模的宏观震害，地面显著沉陷、岸坡迅速滑移、地裂和喷水冒砂等，使工程场地地基失效，导致港口人们生命财产的巨大损失。对砂土液化进行判别和岩土工程处理是河港环境岩土工程的重要组成部分。

2．2河港小环境岩土工程

2．2．1河港人类生产、生活活动引起的环境岩土工程长期以来，大多数岩土工程项目设计都是视荷载条件而定，而忽略了控制所有土木工程结构总体稳定性的岩土环境因素。分析在变化的环境下的岩土体的性能，考虑有害物质对岩土体的危害程度，进而评价河港及码头的岩土体的稳定性，是河港环境岩土工程的重要任务。自2O世纪8O年代以来，我国许多内河受到工业和城市生活排污水的污染，导致河流流域地表水和地下水的恶化，其危害性不仅直接威胁人们的身体健康，而且威胁到河流两岸的建(构)筑物，而河港首当其冲。各种环境条件下的各类岩土体常常发生许多早期破坏和渐进破坏，这些破坏不仅仅是由荷载因素而引起的，还与其他因素，如化学的、物理化学的和微生物的因素有关，而污染的地表水和地下水对河港岩土体的破坏和处理是河港环境岩土工程亟待解决的重大课题之一。除了由上游工业、农业和城市生活污水对河港岩土体造成影响外，河港本身生活、生产活动产生的废弃物污染也成了重大问题，如河港在装卸货物的过程中有害物质渗漏渗入港口地基土中；堆积的散货下雨时一些可溶物质随雨水渗入地下；河港的生活垃圾的贮存、处理和管理也是问题。

2．2．2河港人类工程活动引起的环境岩土工程21世纪以来，经济的快速增长对水运的要求激增和河港基础设施相对落后的矛盾日益加剧，河港基础设施需要不断更新和改善。目前我国河港的工程建设进入了大发展时期，在河港特别是在大型河港的建设中，大开挖、打桩、施工降水、强夯、注浆、各种施工方法的土性改良、回填等，都对河港周围土体稳定性造成重大影响。由于施工扰动，影响到周围土体工程性质的变化，如土的应力状态和应力路径的改变，密实度和孔隙比的变化，土体抗剪强度的降低和提高以及土体变形特性的改变，等等。长期以来人们利用传统的土力学理论和方法，以天然状态的原状土为研究对象，进行有关物理力学特性的研究，并将其结果直接用于上述受施工扰动影响的土体强度、变形和稳定性问题，显然不符合由施工过程所引起的周围土体的应力状态改变、结构的变化、土体的变形、失稳和破坏的发展过程，从而造成许多岩土工程的失稳和破坏，给工程建设和周围环境带来很大危害。例如，岸坡滑坡事故，主要原因之一是对受施工扰动引起周围土体性质的改变和在施工中结构与土体介质的变形、失稳、破坏的发展过程认识不足，或者虽对此有所认识，但没有更好的理论和方法去解决而引起的。因而在确保工程自身安全的同时，如何顾及周围土体介质和构筑物的稳定，已经引起人们的重视。这些问题属于河港环境岩土工程的范畴。

2．2．2．1开挖岸坡的环境岩土工程河港开挖边坡主要有三个方面的原因：一为场区填土石方所用；二为建筑材料之故；三为拓展港区场地争取发展空间。边坡的开挖改变了岩土的边界条件，随着对处于相对平衡状态的边坡进行开挖，常使之变为非安全地带，在某些构造裂隙发育、结构面组合有利于边坡产生滑动的坡脚开挖土石方，常产生塌方，形成规模不等的滑坡或诱发“死滑坡”的复活。

2．2．2．2打桩的环境岩土工程河港的改造和建设中，打桩是最普遍的施工方法。打桩施工会对周围土体产生扰动，如不加以研究和进行有效控制，会引发环境岩土工程问题，如港区大面积的地基沉陷。由于河港的地下水位普遍受河水位变化的影响，在靠近河边松软土层赋存的地段进行打桩施工时，常因地下水位的变化而引起大面积的地基沉陷，更有甚者还引起码头岸坡土体大面积向河心滑移变形。产生这种现象的原因有三方面：其一是打桩振动引起松散砂土的液化；其二是地下水位的下降使土层容重骤然增大，地基土在打桩振动力作用下产生瞬时的固结沉降；其三是施工附加荷载作用。

2．2．2.3港池与航道疏浚的环境岩土工程在河港的建设与运营中，港池与航道的疏浚是经常性要做的工作，它改变了港池和航道的地形及水深条件，其所带来的影响有三个方面：一是水下地形坡降增大，构成水下边坡。在软土区易产生向槽内的水平塑流和回淤，甚至形成水下滑坡；二是由于水下地面滩槽水深比的改变，港区自然淤积在局部地段增大，但随着疏浚面积的扩大，淤积强度会趋于稳定；三是由于港池水深加大，使原地基土的应力释放，长期强度降低，致使某些重力式码头发生开裂和不均匀沉降。

2．2．2．4填土处理的环境岩土工程在上游河港，比较发育纵横交错的冲沟，这些冲沟常被各种成分混杂的垃圾、碎砖块、煤渣等杂填土所掩埋而成为港区建设中不利的岩土工程因素。在我国长江下游及沿海一带的河港区，常见吹填砂土，它是由水力冲填泥沙而形成的填土，其性质为成分的不均匀性、低强度和易产生潜蚀与流砂。港池和航道疏浚工作中被清理出来的淤泥、淤泥质土、有机质土和生活废弃物，也是河港建设中的特殊岩土工程因素。对于这些填土的处理，可以考虑采用碱液注浆、压密注浆、粉喷桩加固、强夯等办法，对其进行处理。

3河港环境岩土工程的研究思路和方法

河港环境岩土工程是环境岩土工程的重要组成部分。河港环境岩土工程的研究可以借鉴国内外已有的环境岩土工程的研究成果进行分析、引用并有所创新。国内外已有的环境岩土工程研究理论主要有分析各种环境下土的性状的颗粒能量场理论。该理论认为，颗粒能量场由颗粒、颗粒体系和能量场个要素构成，有五种基本的能量场，即机械能场、热能场、电能场、磁能场和放射能场。不同的能量场受不同的自然规律所支配，不同的环境岩土工程问题则受控于不同的能量场。因此要用不同的方法进行分析和评价。该理论主要是针对岩土工程中传统土力学的不足而提出的，适用于解决与土有关的环境岩土工程问题。环境岩土工程问题研究的本质和核心是预测。预测是一种环境质量分析过程，因此建立正确的预测模型是关键。这种预测模型体系是由定性的理论分析和由环境岩土条件概化建立的物理模型和数学模型共同组成，在评价的过程中采用多因素综合模型和引入社会经济因素，使河港环境岩土工程能够得到更明确的认识。在研究过程中可以应用岩土测试新技术，如扫描电子显微镜、土工离心模型试验、探地雷达技术等。另外，实践证明，生产单位和高校、科研单位的联合是非常好的研究方式。

第4篇：岩土工程概念范文

[关键词]岩土工程 勘察新技术 应用

中图分类号：TU195 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）19-0179-01

简单来说，所谓的岩土工程勘察，主要就是指通过工程地质调查与测绘、勘探与采取土试样、原位测试、室内试验、现场检验和检测，对工程所在地的地形地貌、地层界面、地下水位、风化层等进行查明及分析，对建设场地的环境和工程条件进行真实且综合评价，编制勘察文件，为整个工程的施工提供现实参考和理论依据。所以，对于工程设计与施工而言，岩土工程勘察属于一种重要的先决条件。将岩土工程勘察工作落实到位有助于后续工作的高效开展。

一、岩土工程勘察技术存在的问题

在大多数情况下，工程项目的工期都相对来说比较紧张，这样一来，其就对岩土工程勘察工作做出了更高的要求。一方面，其需要要节省时间、提高效率，另一方面要保证勘察结果的全面性及准确性。我国幅员辽阔，地形情况极为复杂，再加上其它各种不利因素的影响，造成岩土工程勘察工作面临不小的难度，无法提供毫无缺陷的勘察结果。应用岩土工程勘察技术的过程中，主要存在以下问题：（1）没有当地地形地貌进行深入研究。如果只是单纯地考察施工点，那么将无法准确把握当地地基土层变化规律，进而导致资金浪费，甚至工期延误的问题。另外，勘察人员常常忽视环境对工程建设的影响，没有对施工设计展开充分的论证，从而导致了十分严重的后果；（2）在勘察结果方面存在问题。部分勘察工作队伍为了加快勘察进度或者降低成本，甚至采用了漏做或者少做勘察项目的办法，这种作业方式是不符合相关规范的；（3）在勘察报告编制方面存在问题。对于勘察工作而言，勘察报告是最终的结果和成果，是工程后续施工的重要参考依据。然而由于勘察过程中的各种问题，勘察资料常常暴露出质量不高的问题，有的缺乏科学严谨的阐述，有的甚至脱离了工程的实际情况，最终无法发挥其应有的作用；（4）勘察信息数字化程度低。勘察部门提供的勘察信息大多表现为图纸、表格以及文字等形式，在内容方面一般为定性描述。该种情况导致设计人员无法对勘察信息有一个直观而准确的理解，从而造成勘察信息的两大难问题，一是处理难，二是利用难。

二、岩土工程勘察新技术的应用

（一）数字化岩土勘察工程

通常情况下，就针对于数字化岩土勘察工程的数据库系统来说，其主要的运行步骤为：（1）勘察数据库的概念模型设计。作为一个集中各项数据并且处理较为困难的数据库应用问题，岩土工程勘察数据库管理是此类数字化系统的基本工作之一。只有将地质实体与有关的性能行为分离开来，才能够得到显示信息世界的概念模型，并以测量的真实数据为基础，间接建立概念数据模型，研究数据实体和性能及相互之间的关系，同时要以此为前提设计一个对应数据库表结构。（2）数据库的建立与实现。此类工程的一体化系统数据可划分为三种，分别是用户原始数据，系统中间数据以及最终数据。第一种数据由各分散的测点数据组合而成，其中的测点数据又包括几何属性以及信息属性数据；第二种数据是基于第一种数据系统电子化而自动形成的，包括地表等值线模型、三维表面模型、剖面模型等，以这几种模型为基础，能够制作出用户要求各异的图件，并且能够实施多类信息查询操作功能；第三种数据包含了各种各样的类型，通常是按照用户的要求，根据中间数据获得，含有图形文件以及文档文件。

（二） 数字化勘察技术

在新的社会时期当中，数字化技术得到了飞速的发展与广泛的运用。以往的工程勘察技术也渐渐向数字化勘察迈进着，这在一方面遵循了发展的内在要求，另一方面也体现了发展的必然趋势。此类勘察技术在运用中主要有两大方法：①数字化建模方法：②地形建模方法。由于数字表面模型能够真实地显示区域内地形的起伏状况，因此目前我国主要使用此类建模方法进行岩土工程勘察。这种建模方法的工作原理主要是用一种精确的方式来表示地形表面的情况，换而言之即为将一些性质相同的点在遵循一定要求的前提下互相连接起来，形成一个网状的表面图，通过这个曲面图进一步来分析确定整个地形区域的属性。此建模方法中运用到的数据信息是通过测量得到的一些较为分散的资料，其中含有几何和属性特征的数据，将这些数据集中起来分析测量结果，从而构造此岩土工程实施区域的地质体界面。第二种建模方法则是以工程施工地区的OEM数据信息为前提，通过叠加遥感影像这种方式呈现立体地形的图像。除此之外，地质三维数字化也是一个具有非常高技术含量的工程勘察新技术。这项新技术是利用电脑技术对地下的各项内容如石油、土层、岩石等进行三维数字化处理，将各项内容的性质状态和特征等分别呈现于三维空间中以并三维数字化对其进行统一描述。

（三） GPS感应系统信息采集法

作为现代化科学技术的一个主要代表，现阶段，GPS技术已经被广泛的运用到了工程勘察当中，全球定位系统逐步取代了过去的工作方式，以往的测量方式是静态的测量，现在已经向动态式的测量不断转化，工作原理是通过一定的定位导航来建立坐标系统，展现出具体明确的位置条件信息。GPS系统的应用方便了岩土环境详细调查工作，减小了人力投入，降低了资金投入量，大幅提高了工作效率，降低专业技术人员的工作难度。有些信号无法到达的特别区域，已经进行了专项的技术研发工作，开辟了新的研究领域。

三、结语

总而言之，在新的社会时代背景下，现代化勘察技术手段在岩土勘察工作中的应用是顺应时展的脚步，专业技术人员应该合理分析我国的岩土工程勘察现状，发现工作中存在的问题和不足，及时调整工作方向，将新技术手段运用到实际的工作中，让新技术为勘察工作服务，大幅提高岩土勘察工作的效率，降低人员的工作强度。通过多方面的共同努力，实现岩土工程勘察行业的稳步发展，不断进步。

参考文献

[1]曾鹏，杨福荣，杨凯.新方法新技术在岩土工程勘察中的应用[J]. 城市地理，2016，02：61.

第5篇：岩土工程概念范文

【关键词】环境岩土工程；研究

随着经济和、工业的迅速发展，人们越来越意识到人类活动对环境产生的两个负面影响：环境污染和生态破坏。因此，应运产生了一门新兴学科――环境岩土工程学。它既是一门应用性的工程学，又是一门社会学。它把技术和政治、经济和文化相结合的跨学科的新型学科。

一、环境岩土工程定义

环境岩土工程（EnvironmentalGeotechnology）一词，源自1986年4月美国宾州里海大学土木系美籍华人方晓阳教授主持召开的第一届环境岩土工程国际学术研讨会，并在其著名的“Introductory Remarks on EnvironmentalGeotechnology”论文中，将环境岩土工程定位为“跨学科的边缘科学，覆盖了在大气圈、生物圈、水圈、岩石圈及地质微生物圈等多种环境下土和岩石及其相互作用的问题”，主要是研究在不同环境周期（循环）作用下水土系统的工程性质。

二、环境岩土工程研究的内容及分类

环境岩土工程是研究应用岩土工程的概念进行环境保护的一门学科。这是一门跨学科的边缘学科，涉及面很广，包括：气象、水文、地质、农业、化学、医学、工程学等等。

环境岩土工程研究的内容大致可以分为三类：

（一）环境工程。主要指用岩土工程的方法来抵御由于天灾引起的环境问题。例如：抗沙漠化、洪水、滑坡、泥石流、地震、海啸等。这些问题通常泛指为大环境问题。

（二）环境卫生工程。主要指用岩土工程的方法抵御由于各种化学污染引起的环境问题。例如城市各种废弃物的处理、污泥的处理等。

（三）人类工程活动引起的一些环境问题。例如在密集的建筑群中打桩时，由于挤土、振动、噪声等对周围居住环境的影响；深基坑开挖时，降水和边坡位移等。

三、环境岩土工程研究中基本观点及研究方法

（一）基本观点

1.岩土实践的范围是地球表层， 而地球对于宇宙来讲是一个子系统， 它的变化受其他子系统的影响， 它们之间有物质和能量的交换， 是一个开放的系统；

2.资源是有限的。 我们只有一个地球， 并且随着人口的增长， 资源与人口相比越来越小， 所以我们应实施可持续发展战略， 而不能盲目地掠夺式地利用， 以防止对环境造成不利的影响；

3.人类无计划的活动会毁灭人类自身；

4.自然界在不断地变化， 有一些直接危害人类， 反过来人类要避开危害， 就必须采取措施；

5.虽然岩土工程曾带来一些消极影响， 但它是由于人类认识上的片面性和历史的局限性造成的，

所以从理论上讲， 所有的环境岩土工程问题是可以解决的， 但它依赖于人们环境意识的提高， 岩土工程技术的进步和法制建设的健全。

（二）研究方法

环境岩土工程是一个系统工程。它涉及许多学科领域， 所以在研究中应从学科间的交叉处着眼， 以辩证的观点分析和解决问题。 其次， 应用岩土工程的观点去改善环境， 使其更符合人类的生存需求。

四、环境岩土工程与相关学科的关系

与环境岩土工程相关的学科有： 工程地质学、岩土力学、岩土工程学、地质工程、环境工程地质学。

工程地质学的基础理论是地质学， 指导它的理论主要是自然历史观1 它的基本理论是认为地质成因和演化过程决定地质体的工程特性， 相应地在研究方法上就是从地质体局部特性的研究， 探索地质体在生成时的地质环境以及形成地质体的地质作用和演化过程， 从而在整体上认识和把握地质体的组成和结构以及发育规律， 并进一步探讨和预测它在工程建筑物作用下的表现和工程行为。

工程地质学的服务对象完全是人为设计， 人为施工的建物。 这一应用性决定了工程地质学的边缘性、交叉性和综合性等特性。 所谓边缘性指它处在地质学科的外层， 位于和工程学科接壤的部位。 所谓交叉性表明在它的学科发展中不断吸收工程学科的理论、概念和方法， 并和地质学结合起来。所谓综合性是指工程地质学的目标是解决问题， 它是借助于地质学各基础学科的成就来综合地工作的。

岩土力学、岩土工程和工程地质学在研究对象和目标上有很大的相同之处， 是密切相邻的学科。但是岩土力学属于力学学科的边缘， 而岩土工程属于工程学科的边缘1 虽然对岩土的地质认识是建立岩土力学模型和本构关系的重要基础， 但岩土力学更偏于模型及建模后的力学研究。 岩土工程是将岩土作为工程结构物的一部分工程学科。不过岩土力学和岩土工程与其他的力学或工程学科相比， 需要更多地质学科的支持， 或者说更需要与地质学科的结合。

五、环境岩土工程的研究现状

20世纪50-60年代公害事件的显现，人们不断探索，反思，并已取得了基本的共识。目前国外对环境岩土工程的研究主要集中于垃圾土、污染土的性质、理论与控制等方面，而国内则在此基础上有较大的扩展，就目前涉及的问题来分，可以归纳为两大类：第一类是人类与自然环境之间的共同作用问题。这类问题的动因主要是由自然灾变引起的。例如地震灾害、土壤退化、洪水灾害、温室效应等。这些问题通常称为大环境问题。第二类是人类的生活、生产和工程活动与环境之间的共同作用问题。它的动因主要是人类自身。例如城市垃圾、工业生产中的废水、废液、废渣等有毒有害废弃物对生态环境的危害；工程建设活动如打桩、强夯、基坑开挖、盾构施工对周围环境的影响；过量抽汲地下水引起的地面沉降等等。有关这方面的问题，统称为小环境问题。

六、环境岩土工程的发展展望

20世纪90年代后，我国进入了大规模工程建设时期。从沿海地区开始，逐步向内陆扩展，高层建筑、地铁、道路交通、隧道等等的建设以及城市化进程步伐的加快向环境岩土工程不断提出新的挑战。同时，自然环境的变化，地震、洪涝灾害的频频发生，温室效应的加剧，水土流失，土壤退化等大环境问题，也引发了一系列新的环境岩土工程问题。相对发达国家来说，我国的岩土工程工作者面临更为艰巨的任务。一方面，我国正处于大规模工程建设时期，有许多工程问题需要解决；另一方面，基于可持续发展要求，我们面临严峻的环境保护与治理工作。在环境岩土工程问题上，未来几年应重点研究并解决下面几个问题。其中，西部问题，包括生态环境建设与保护区域稳定性与地下工程。东部问题，包括大城市地面变形不稳定性、悬河化水资源、水环境等。在一些应用方面还急需解决的问题如下：卫生填埋场的设计问题；大规模工程建设的区域环境岩土工程问题评估；城市施工影响环境岩土工程问题；岩土工程手段在环境的治理中的应用等。

参考文献：

[1]缪林昌.刘松玉 环境岩土工程学概论 北京： 中国建材工业出版社 2005

[2]方江华等.对环境岩土工程几个问题的探讨 岩土力学 2005年第4期

第6篇：岩土工程概念范文

一、抓关键词，掌握概念内涵和外延

对于一些晦涩难懂和抽象的概念，除了明确其具体定义外，还应将概念细化，明确其内涵和外延。

例1：（2011年广东高考文综第9题）某地区植被退化或丧失、土壤物质和地表水流失、岩石溶蚀与侵蚀、基岩、土地生物生产力退化。这一地表过程是：

A.黄土高原水土流失严重的沟壑地区环境演化过程

B.石灰岩地区受强烈风力侵蚀作用产生的自然演化过程

C.石灰岩地区在自然和人类活动作用下的综合演化过程

D.黄土高原由于地下水过度开采而造成的人为演化过程

解析：从题干来看，该地有植被退化、水土流失、岩石溶蚀，从这几点来看，应当是喀斯特地貌地区受到水、人类活动等作用的影响所形成的石漠化现象，故答案为C。

点拨：该题目涉及的地理概念是喀斯特地貌和石漠化，采用关键词法突出两个地理概念特点，见图1（实线方框表示概念内涵，虚线方框表示概念外延）。

[图1]

两个概念的关键词组合在一起，基本就是这道高考题的题干，学生也能将这两个概念与黄土高原特征区分。采用这种方法记忆地理概念，关键词被不断强化，学生对之也非常敏感，提高反应速度，节省解题时间。

二、图解过程，反映地理概念本质

有些地理概念只有理解了形成过程，才能真正掌握其概念，如热力环流、冷暖锋、城市化等。又如，城市化概念的过程示意图（图2）。借助图2正确理解城市化概念的本质，城市化是人口向城市集聚和乡村地区转变为城市地区的过程，主要通过产业发展、人口迁移和城市拓展来实现。目前主要呈现出两种形式：一是乡村城市化现象；二是郊区城市化现象。掌握好城市化概念的本质，有助于解答高考题。

[图2]

例2：（2010年广东高考文综第11题）读“2005年我国东部沿海某市各图层间人口净迁移模式图”（图3），完成11题。

[图3]

11.可推测该市：

A.处于城市化初级阶段

B.出现郊区城市化现象

C.城市“空心化”现象明显

D.城市人口规模逐渐减少

解析：图示人口增多，城市空间规模扩大，正是图2所示Ⅱ阶段中郊区城市化的示意，故答案为B。

三、活用方法，区分易混淆概念

很多地理概念既相互联系又有本质区别，学生若只是死记硬背，容易出现“张冠李戴”现象。通过对两个或两个以上地理概念进行比较，可加深对概念内涵及特性的理解。

例3：（2010年广东高考第41（1）题）E市位于内蒙古西南部，自然资源丰富，以羊（羊毛和羊绒制品）、煤（煤炭）、土（稀土）、气（天然气）著称。

（2011年广东高考第40（2）题）材料一：法国、意大利和西班牙地理位置示意图（略）。

（1）该市主要的自然带类型是 。

（2）这三个国家南部沿海地区冬季受西风带控制，地带性植被是 。

解析：2010年高考题考查自然带，2011年高考题考查植被，很多考生第一题答成温带草原，第二题答成亚热带常绿硬叶林带，一个“带”字有无之差直接导致失分与否，这两道题定位准确之后，是简单的送分题目，而很多考生因为概念混淆不清丢分很可惜。现将自然带和植被两概念加以辨析（见表1）。

针对易混淆概念的易错点，应总结针对性题目，强化复习，反复练习加以掌握。

四、脑中有图，概念落点于区域

这三年高考文综综合题都是以区域为载体考查地理知识，这也将是今后高考命题的特色和方向。复习时应结合具体区域消化相关地理概念，如中国绿洲灌溉农业的概念复习，采用相关思路（见图4）。

采用该思路复习，不仅可掌握概念，而且以典型分布区域为例，掌握农业问题的分析思路。以此为分析模板，完成2011年广东文综高考题41（4）题，将图中区域定位为西北干旱与半干旱地区的农业问题，考生就会感觉题目熟悉、简单很多。

五、构建概念群，形成知识体系

第7篇：岩土工程概念范文

隧道工程课程内容覆盖面广、零散，传统教学模式难以达到理想效果，迫切需要创新教学模式。结合该课程特点，可采用模块化教学方法进行教学。根据涉及科学、工程问题的不同，将该课程内容划分为基本概念模块和地质、力学及支护结构模块、传统施工方法模块、非传统施工方法模块、管理与维护模块等。此外，还提出按照工程项目建设阶段来划分课程模块，进一步丰富了隧道工程课程模块化教学方法。实践表明，该教学模式有助于学生深入理解课程内容，帮助学生建立专业知识体系。

关键词:

隧道工程;模块化教学;学习迁移理论;教学研究

近年来，随着高速公路、铁路建设及城市地下空间开发的蓬勃发展，出现了越来越多的隧道工程，交通、市政建设领域对隧道工程专业技术人才的需求量不断增大。培养创新能力、应用能力及解决能力实际问题较强的应用型专业人才是地方本科院校的主要办学目标之一［1－2］。笔者在隧道工程教学过程中发现，该课程内容覆盖面广，且较为零散，采用按教材章节顺序进行授课的传统教学模式难以达到良好效果，亟需探索新的教学模式。起源于德国的“模块化教学”［3］方法，可以较好解决上述问题。该方法是基于学习迁移理论基本原理，把课程内容分解成若干个部分，再将具有相同或相近主题的内容进行整合，形成具有内在联系的单元模块并进行教学［4－6］，可以提高学生学习的灵活度，激发学生学习的积极性和主动性，进而提高教学质量。文章以武汉工程大学土木工程专业、道路桥梁与渡河工程专业为例，探索模块化教学方法在隧道工程课程中的应用。

一、隧道工程课程特点及教学现状

(一)内容覆盖面广

目前我校采用的教材是彭立敏、刘小兵主编的《隧道工程》［7］，同时参考了丁文其［8］、覃仁辉［9］、朱永全［10］等主编的教材。这些教材的主要内容大体上包括:绪论、隧道勘测设计、隧道主体结构与附属结构、围岩分级与围岩压力、隧道支护结构的设计计算、隧道施工方法、隧道施工工艺及技术、高速铁路隧道、隧道常见病害及处治方法、隧道施工组织与管理、运营管理与维护等。可见，隧道工程课程内容涵盖面广，包含了规划、设计、施工、运营管理等过程的各个方面，既有基本概念和理论，又有施工工艺和方法;既包含技术层面问题，又包含管理层面问题。

(二)主要内容之间独立性强

隧道工程课程不仅知识点多，而且其主要内容之间具有较强的独立性。如隧道勘测设计、围岩分级、围岩压力等，主要涉及工程地质、岩土工程勘察、岩体力学等知识;隧道主体结构与附属结构，主要涉及建筑结构等知识;隧道施工，主要涉及工程爆破、工程机械等知识;隧道支护，主要涉及岩土工程、建筑材料等知识。

(三)与先行课程关系密切

隧道工程课程一般在第七或第八个学期开设，在此之前，学生应修完所有专业基础课和大部分专业方向课，掌握相应的专业基础知识。该课程的主要内容和先行课程之间存在密切联系.

(四)教学困境

综上，隧道工程课程内容庞杂，涉及土木工程专业大部分基础知识，导致学生在学习该课程时存在理解不透彻、记忆不深刻等问题，学习积极性普遍不高。如何激发学生学习兴趣，是授课教师面临的一大挑战。另一方面，隧道工程课程内容具有较强的综合性，如将这些零散的内容按照某种属性或规律进行适当归纳、分类，使之成为若干个相互联系的有机整体，则不仅能够提升学生的学习兴趣，还可以帮助学生构建专业知识体系，使学生对专业知识的认知和理解上升到新的高度。

二、模块化教学设计

针对上述问题，采用模块化基本理论和方法，并根据涉及科学、工程问题的不同，将隧道工程课程主要内容归为基本概念、地质及力学问题、施工方法、新技术新方法、运营管理与维护等5个模块，具体分述如下:

(一)基本概念模块

主要包括隧道的定义、分类、发展历史、隧道主体结构与附属建筑等。隧道工程是地下工程的一种，有别于一般建筑工程，该模块主要介绍隧道工程中的名词、定义及相关基本知识。

(二)地质、力学及支护结构模块

主要包括隧道工程勘测设计、围岩分类、围岩压力、隧道支护结构的计算等。隧道修建在岩土体中，其支护结构的形式主要取决于围岩的工程特性，隧道开挖与支护的核心问题是围岩力学特性及围岩与支护结构的相互作用，即围岩的地质力学问题。

(三)传统施工方法模块

主要包括钻爆法施工、掘进机法施工、隧道辅助施工作业、新奥法等。根据隧道工程所在岩土体性质的不同，可以分为岩质隧道和土质隧道。岩质隧道多采用钻爆法或掘进机法施工，土质隧道多采用盾构法(掘进机法的一种)。新奥法不是具体的施工方法，但目前几乎所有隧道的施工都采用新奥法的基本理念和原理。

(四)非传统施工方法模块

主要包括高速铁路隧道工程、城市地铁隧道工程、海底隧道工程等。近年来出现了上述特殊环境和技术条件下的隧道工程，与之配套的新技术、新方法也日趋成熟，其占有重要地位。

(五)施工管理与运营维护模块

主要包括隧道施工组织管理、运营阶段的养护与维修等。隧道工程是隐蔽工程，在施工过程中作业空间有限，作业环境危险性高，且各工序之间相互干扰大。在正常运营阶段，车辆冲击、废气排放、地下水、围岩等因素对衬砌耐久性造成不利影响，隧道交通事故、火灾等更是会造成严重后果。这两个方面的问题均需要通过实施管理来解决。上述方法是将隧道工程作为土木工程的一个分支学科来进行探讨，包括理论、方法和工程技术等多个方面。此外，和桥梁工程、道路工程、房屋建筑工程一样，也可以将隧道工程作为工程项目的一种，相应的课程主要内容围绕隧道工程从规划到设计、施工，再到后期管理等。按照该思路，可以将隧道工程课程的内容划分为:隧道工程基本理论与基本概念、隧道工程规划选址与设计、隧道工程施工、隧道运营管理4个模块，这4个模块则直观反映了隧道工程项目建设的大体流程。

三、模块化教学实施及效果评价

武汉工程大学土木工程专业创办于1992年，是学校“十二五”重点建设学科之一，为一级学科硕士学位授权点、湖北省楚天学者设岗学科、省级品牌专业。该学科现设有建筑工程方向、交通土建方向，以及道路桥梁与渡河工程。隧道工程是我校土木工程专业(交通土建方向)及道路桥梁与渡河工程专业学生的专业方向课。2014年开始，将上述模块化教学方法应用于我校土木工程专业(中英班)、土木工程专业(交通土建方向)及道路桥梁与渡河工程专业的隧道工程课程。首先，从内容属性的角度出发进行模块划分，在讲授每一个模块之前，提醒学生复习与之相关的课程内容;在讲授课程的过程中，提醒学生讲授的内容涉及哪些专业基础知识，从而让学生认识到专业基础知识对于后续专业课学习的重要性。其次，在每一个模块内容讲授完毕时，归纳总结该模块的主要内容，详细分析将这些内容作为一个模块的原因，让学生理解同一模块中各部分内容之间的内在联系。再次，在全部课程内容讲授完毕时，引导学生回顾课程内容，分析各部分内容之间的逻辑关系，帮助学生建立专业思维，构建专业知识体系。最后，采用上述工程项目建设阶段模块，引导学生再次回顾教学内容，可以有效促进学生的开放性思维，并全面提升学生运用专业知识分析和解决工程问题的能力。经过一年多的模块化教学探索和实践，该课程教学取得了一定成效，学生的学习积极性得到普遍提升。学生反映，在学习隧道工程课程过程中，较全面地回顾了先行课程涉及到的知识，对专业知识体系的认识上升到了新的高度。

四、结语

基于学习迁移理论基本原理，按照涉及科学、工程问题的不同，将隧道工程课程内容分为基本概念模块以及地质、力学及支护结构模块、传统施工方法模块、非传统施工方法模块、管理与维护模块等。此外，按照工程项目建设的阶段，将该课程内容划分为:基本理论与基本概念、规划选址与设计、施工、运营管理4个模块。二者联系紧密，互为补充。实施该模块化教学方法，提高了学生的学习积极性，促进学生深入理解课程内容，培养学生运用专业基础知识分析、解决专业问题的能力，帮助学生构建专业知识体系，收到了良好效果。需要指出的是，模块化教学方法绝不是简单地将课程内容划分模块分别讲解。在实际操作过程中，需要引导学生去分析、思考划分模块的依据以及各模块之间的内在联系，并站在教材编者的角度去分析课程的内容构成，从而帮助学生构建专业知识体系，培养学生善于运用专业知识分析和解决实际工程问题的习惯和能力。课堂上应适当组织学生进行研究性学习，并布置课程作业，充分发挥学生自主性，实现师生之间互动。

作者：王章琼 黄民水 余浩延 单位：武汉工程大学资源与土木工程学院

参考文献:

［1］高长征．应用型人才培养的“模块化”建筑教学研究［J］．高等建筑教育，2015，24(2):73－77．

［2］路江．浅析模块化教学改革中的若干问题［J］．合肥学院学报:自然科学版，2015，25(2):74－77．

［3］徐理勤，赵东福，顾建民．从德国汉诺威应用科学大学模块化教学改革看学生能力的培养［J］．高教探索，2008，24(3):70－72．

［4］赵超．大学语文“模块化教学”探索［J］．教育评论，2014，30(12):125－127．

［5］李向农，万莹．留学生预科汉语模块化教学模式的探索与实践［J］．华中师范大学学报:人文社会科学版，2013，52(6):176－181．

［6］王淑青，雷桂斌，熊正烨，等．基于模块化的单片机实践教学模式改革［J］．电气电子教学学报，2014，36(4):100－104．

［7］彭立敏，刘小兵．隧道工程［M］．长沙:中南大学出版社，2009．

［8］丁文其，杨林德．隧道工程［M］．北京:人民交通出版社，2012．

第8篇：岩土工程概念范文

关键词：岩土 工程 风险 分析 应用

中图分类号：F470.1 文献标识码：A

正文：

1.概述

在我们对岩土工程风险的现状进行调查、评价，并研究治理对策时，首先碰到的问题就是什么叫岩土工程风险?笔者认为，由于自然的、人为的因素，或自然与人为因素的共同影响，导致建筑物及岩土介质发生局部的或整体的， 缓慢的或突发性的破坏， 使工程设施不能安全运转和发挥正常效益的或恶化生态环境的工程，称之为岩土工程风险。 例如，建筑物开裂、倾斜、坝基、坝肩不稳定、水库渗漏，隧洞及井巷大变形、开裂、塌方，边坡失稳等等。 岩土工程风险的进一步发展，成为病险工程，病险工程直接威胁着当地人民的生命财产安全，极可能失事成灾。岩土工程中的风险，其形成、发展、以至失事成灾，概括起来可以说是自然与人为因素共同影响的结果，但具体来看，影响因素是各种各样的， 要正确分析各因素对工程设施的影响和各因素的综合作用，则需涉及多学科的知识。 因此，要真正对一项或一类岩土工程风险进行鉴别，并提出治理对策，则必须由科研、勘察、设计、施工等多学科科技人员参加，同时要取得主管部门领导和当地群众的大力支持，协同作战，方能作出最科学的治理决策。

2岩土工程风险分析方法

长期以来处理岩土工程的风险问题主要采取定值论的方法，用安全系数来表示风险程度。 认为只要采用了适当的安全系数，就能保证工程的绝对安全。 这虽然也是一种处理工程问题的方法，并且已经积累了相当丰富的经验。 可是传统方法毕竟还是不完备的，它无法提供说明工程可靠性的评价指标。所谓可靠性是指一个系统在给定的条件下和预计的时间内完成规定功能运行的概率。 可靠性在系统工程中占有很重要的地位，它不仅直接反映系统的质量指标，而且关系到整个系统的成败。 一个复杂的系统往往有许多子系统或元件以一定的组合联系在一起的， 其中某一部分的失效都会影响整个系统。 风险分析的目的在于既对各个子系统的可靠性作出估计，也要评价它们在构成大系统的可靠性中起什么样的作用，从而控制薄弱环节以提高整个系统的可靠性。对岩土工程来说，我们可以把整个工程看成一个大系统，并把它分解为若干个子系统或单元， 运用风险分析的一些基本原理，分析设计所冒的风险以及在经济上承担的风险，并把所冒的风险限制在人们可以接受的限度以内， 这亦称为风险分析。 其目标是使可能达到极限状态的概率足够地小，因此又称为概率极限状态设计。

3岩土工程风险分析的内容

3.1岩土工程的安全系数与可靠性在岩土工程中，安全系数 FS 一般由下式定义：

与结构工程相比， 岩土工程设计中有更多的不定性和近似性，这是因为土的性状非常复杂，人们对于影响土质条件的认识还很不充分， 因此需要比较大的安全储备量来对付可能发生的偏差。 习惯采用的总安全系数见表 1，从表可见，岩土工程的安全系数比结构工程要大得多。

表 1 中的上限数值用于正常使用条件， 下限值则用于临时荷载或最大荷载条件， 下限值有时也用于原位足尺试验的结果。

3.2岩土设计参数的概率分布

利用标准正态分布的累计概率函数计算破坏概率固然比较简单， 但实际设计参数是否符合正态分布还需进行拟合度检验。所谓拟合度检验就是先假设随机变量服从某一概率分布，然后在一定的显著性水平上来检验统计假设是否可信，如果可信就认为随机变量符合这一理论分布。下面讨论常用的 x2拟合度检验方法：第一步是先用列表方法得出设计参数的经验分布频率Pt，第二步根据经验分布的均值 x、标准差σ计算每一组中值xi的标准化变量：

然后按所假设的理论分布求每一标准化变量 Z 的理论概率密度 f（Z）及每一组的理论频率 f（Z）ΔZ；第三步计算统计量：

将每一组的统计量 d 相加， 并乘以设计参数的总频数 n得统计量：

第四步按自由度 v=k-3 及显著性水平 α 查一般统计书上的 x2表得 x2值，k 为经验分布的区间数。如按上面公式计算的D

3.3荷载的概率估计

定期停留的活荷载时大时小， 为了简化实用可以假定在一个停留期间其荷载大小是不变的。 当然，每个停留期的长短和停留期之间的间隔可能都是不相等的，如图 1 所示。

这类荷载一般服从泊桑分布， 在整个使用年限 T 年内荷载变化的平均次数为 νT，参数 v 为平均的变化率。 对于稳定问题和砂土的沉降问题， 基础性状取决于基础使用期间的最大荷载。 最大荷载 Xrm 的概率分布函数：

假定每个停留期所共有的 Xr是相等的和独立分布的，如果在使用期间停留荷载出现的次数正好是 n， 那么 Xrm 的概率分布函数为：Fxrm（x）=Fnxr（x）

4决策论在岩土工程风险分析中的应用

决策者面临的各种可能发生的天然状态记作 θi， 而可供选择用以对付 θi的各种方案或策略记为 Ai。 例如在沉井施工中，流沙、倾侧、超沉等都是可能发生的天然状态，至于是否发生则取决于地质条件、施工方法和施工管理等许多因素，决策者可以采取一些对策来对付这几种可能发生的情况。 由 Ai与θi构成的决策模型 V=F（Ai，θi）可用支付矩阵来表示。 对应于每一种策略和状态的组合将有一个支付， 这支付可能是得利或损失。 如将每一种组合的造价记为 E1j，再取任一组合的造价作为额定造价 E0，则取 E0-E1j=V1j即为支付，正值表示相对于 E0而言是得利的，负位则表示损失。在采用期望值决策准则时， 决策者要根据自己的经验对各种状态发生的可能性作出概率估计， 这样的信息称为先验概率， 假如再作一些试验或观测来进一步验证先验概率并加以修正，就能得到后验概率应用于决策。 这就要应用贝斯法则计算后验概率。

贝斯决策是基于概率基础上的一个著名决策方法， 它有三个分析部分：

4.1事前分析为了决策，需要得到经验概率分布，这种概率分析工作是在开始决策以前进行的，故称事前分析。 它包括获得先验概串和试验概串两个内容。

4.2事后分析在得到先验概率和试验概率之后， 用贝斯公式求后验概率 P″[θi]，这个后验概率实际上就是 以 Z 为 条 件 的 出现 的 条 件概率，即 P″[θi]=P[θi|Z]。

4.3预事后分析预事后分析可利用决策树进行。 将前面两步计算的结果画到决策树上。 从原点开始有两种选择：①按先验概率立即进行设计，这称为反应；②取得试验输出后再分三个分叉，各按不同的输出 Zk为条件计算后验概率然后进行设计，各得不同的造价，造价按下式计算：E=（I+λCFS）+PkEk

5结 语

在中国的大型建筑中，因地基造成的问题很少。 但这并不意味着岩土工程工作就无需改进。 过分保守的设计，或在不同的基础方案间不加论证， 可能耗费的大量资金和时间却没有引起行政管理部门或公众的注意。 精明的设计固然会有所花费，但它得到的收益却远远超过了投资的咨询费用。 中国不应盲目地投资购买现代化的仪器和设备， 而应着重于如何花最少的钱来改善设计和加强施工。由于岩土工程现状调查及治理对策研究， 是一项量大面广的带有共性和关键性的研究课题，涉及到各个工程领域，不但需要科学工作者和工程技术人员参加， 而且还需要权威机构干预。 因此，必须在主管部门领导下，统一规划，分步实施。从战略上作出规划， 从战术上选择典型病害工程进行调查研究，进行治理试点，取得经验，逐步加以推广。

参考文献

[1]李 支 令 ，潘 健.岩 土 工程中 风险 评 估 方 法 分 析[J].吉 林 水 利 ，2009，（07）：10~14.

[2]姜英德，李 凯，樊甜芳，张 琦，卫 星，牛 犇.岩土工程勘察的风险控制[J].化工矿产地质，2010，（04）：252~254.

第9篇：岩土工程概念范文

关键词：岩土工程、注浆技术、注浆法

中图分类号：TU74文献标识码： A

一、前言

在岩土工程中，注浆技术所产生的作用是非常大的，而随着其在岩土工程中的广泛应用，使得岩土工程的质量和效率都有了很大程度的提升。注浆技术是通过压送技术把胶液注入裂缝松散的土层中，使凝结后的胶液添补岩层中出现的裂缝部分，这种技术被称之为注浆技术。

二、注浆法的概念及其优势

1、注浆法的概念

所谓注浆，就是利用液压、气压和电渗方法等方法将浆液注入介质内，待其凝固后形成结石体，以提高介质强度和稳定性，达到防渗、防水效果。注浆时，合理选择注浆孔的数目和位置是关键。这两个指标影响注浆效果、注浆时间和注浆成本。在地质条件较为复杂的地区，像断裂带、裂隙发育带或者是地下水流速很大的倾斜岩层地带，注浆孔要作不等距布置。与此同时，应该详细探明含水层的埋藏深度，注浆孔深度必须穿过含水层，才能保证施工时有效的封堵含水层。

注浆技术已经成为处理各种工程问题的主要手段之一，其应用范围在不断的扩大，凡是涉及到岩土工程各个领域，都可以使用注浆技术。在建筑工程方面，建筑物地基的加固和阻止沉降等问题都可以使用注浆技术，注浆技术可以改善土的力学性质，提高地基的承载力或纠偏处理。对已有建筑混凝土裂缝缺陷的修补，对混凝土构建筑补强；动力基础的抗震加固，提高地基土抗震能力等等也可以采用注浆技术。注浆技术的适用范围不仅取决于注浆材料的性质，还取决于注浆方法和注浆工艺。每个岩土工程项目都有其特殊性，无法明确规定各种浆液的适用范围，工作人员应当在理解适用范围的基础上，结合工程项目的注浆目的、土质改良的效果、现场特有的地质条件等来确定采用何种注浆材料、注浆工艺和注浆方法。

2、注浆技术优势

注浆技术的优势主要有如下几个方面：（1）性能，在注浆技术中通常使用的都是具有良好力学性能的材料，此种材料还具有很好的粘结性，例如在混凝土注浆中使用的补强材料，在具有力学性能强的基础上，其污染非常小，还有很强的耐老化。（2）施工工艺，注浆技术中所使用的设备都是非常轻巧的，操作起来也是特别简单的，并在特别复杂恶劣的环境中其适应能力也是很强的。（3）防水，为填补混凝土中产生的裂缝，把浆液灌入裂缝中，将其粘结牢固填充密实。注浆技术对于老化、蜂窝及腐蚀性较强的混凝土，可以很好的改善混凝土的密实性和强度。

三、岩土工程与上部结构设计的关系

岩土基础与上部结构无论在使用功能、荷载传递或者建筑施工方面都是不可分割的整体。设计时从上部结构到岩土基础，逐步传递荷载，始终保持各部分构件的静力平衡和满足强度变形的要求。

1、技术上如何协调不同的设计原则。由于技术发展的侧重面不同，上部结构和岩土基础的设计方法处于不同的发展阶段。上部结构比较早地开始实行了向概率极限状态设计的过渡，而岩土基础则仍处于总安全系数设计阶段，甚至有些部分尚停留在容许应力设计阶段。国际上是如此，我国亦是如此。实际设计工作需要上部结构和岩土基础实行统一的设计方法，统一的荷载规定，统一的安全度衡量标准。

2、目前由于上部结构与岩土基础设计原则的不统一，各种规范执行不同的荷载规定，设计值与标准值混用；不同规范按不同的安全度标准建立评价体系，给设计人员带来太多的麻烦，造成很多误解。其结果是要么可能造成浪费，要么可能造成潜在的危险。

上部结构设计验算承载力时，荷载统一地采用设计值，抗力采用材料的强度设计值，没有任何的悬念。

3、岩土基础设计中，验算地基承载力问题时，由于地基承载力采用的是容许值，要求荷载取值，即基底压力必须采用标准值。但验算基础结构的承载力时，由于材料强度用的是设计值，荷载取值必须也采用设计值与之匹配。

四、注浆材料的分类

1、普通注浆浆液材料

普通注浆浆液材料有：水泥、水玻璃、粘土(膨润土)、木屑、砂浆等。水泥浆材具有固结体强度高、耐久性好、材料来源丰富、工艺设备简单、成本较低等优点，所以在各类工程中得以广泛应用。但这种浆液容易离析和沉淀，稳定性较差。水玻璃主要成分为Na2SiO3，分为碱性水玻璃和酸性水玻璃。碱性水玻璃浆材的主要缺点是凝胶体有脱水收缩和腐蚀现象，耐久性较差及对环境有污染。酸性水玻璃可在中性区域内凝胶，凝胶体没有碱溶出，不存在碱性水玻璃的腐蚀现象和环境污染问题，耐久性较好。粘土泥浆可作为单浆浆液，用于河堤、路堤、水坝的填补兽穴洞巢、土坝堤裂缝之用。浆液中加入粉砂、细砂后形成的混合浆可增强岩土的抗压、抗剪能力，但其可注性弱，防渗效果较差，多用于承载力较集中的桩基基础或桥墩墩位基础中。

2、化学注浆材料

目前最常用的化学注浆材料可分为两大类：（1）防渗止水类，有水玻璃、丙烯酸盐、水溶性聚氨酯、弹性聚氨酯和木质素浆等；（2）加固补强类，有环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、非水溶性聚氨酯浆等，近年来应用最多的是水玻璃、聚氨酯和环氧树脂浆材。其可注性好，浆液粘度低，能注入到细微裂缝中，但是一般的化学浆液都具有毒性且价格较贵，且结实体强度比水泥结实体强度低。

五、岩土工程中注浆技术应用

1、加固地基

注浆技术广泛应用于各种地基加固，例如已有建筑物沉陷地基的加固和抬升，桩底注浆加固、公路、铁路和机场跑道下沉的加固等。近年来，大力兴建高层建筑，相应的提高了基础的要求。有些地区地表土质情况较差，地基承载力较小，浅基础形式满足不了要求，于是基础形式逐渐向深基础发展。深基础最常见的一种基础形式是桩基础，在设计时多数采用端承桩形式。端承桩根据其施工方法分为预制桩和灌注桩两大类。灌注桩具有承载力高、无挤土、无振动、能贴近已建建筑物施工、适应性强等优点，应用更加广泛。

2、治水防渗

矿山巷道、竖井、隧道、地铁等地下工程开采时，可采用注浆防渗帷幕控制涌水或者防渗堵漏。注浆法也可用于坝体坝基的防渗堵漏、基坑周边渗水和基底涌水涌砂。项目工程施工过程中，有时需要开挖碳质页岩、粘土、泥岩等软粘土质岩石，由于软粘土质岩石具有碎屑结构和层理构造，具有稳定性能低的特点。如果沿层理方向开凿巷道，容易产生冒顶、垮塌事故。防渗帷幕灌浆工艺的支护机原理是，在巷道开挖前对顶板暴露面围岩进行“凝结加固”预处理，巷道开挖后，顶板防渗帷幕层就形成一个初始“围岩支护体”，发挥着围岩自承拱的作用，为随后施工创造了安全的施工条件。

在闸坝的岩石或砂砾石地基中采用灌浆建造防渗帷幕的工程。帷幕顶部与混凝土闸底板或坝体连接，底部伸入相对不透水岩层一定深度，可以达到阻止或减少地基中地下水渗透的效果，与位于其下游的排水系统共同作用，可降低渗透水流对闸坝的压力场。按防渗帷幕的灌浆孔排数分为两排孔帷幕和多排孔帷幕。

六、结语

综上所述，注浆法在岩土工程中具有重要的地位。在岩土工程施工过程中，采用注浆技术作为辅助施工，不仅能够保证工程质量，而且能够增加工程的安全性。而随着新的注浆理论、新的施工工艺、新的注浆材料的迅速发展，注浆技术在岩土工程中将会有进一步的发展和进步。

参考文献：

[1] 尚丽萍 陈玉通：《注浆法在岩土工程施工中的应用及其各类方法之比较》，《福建建筑》，2008年09期

[2] 杨超：《浅谈岩土施工工程项目中的注浆技术》，《广东科技》，2012年19期