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關(guān)鍵詞:地質(zhì)雷達;隧道;二襯檢測
1概述
隧道工程由于種種原因在施工期或運營一段時間后,可能會出現(xiàn)表面裂紋、滲漏水等病害,通常這些病害多是由隧道潛在的隱患導(dǎo)致的,如襯砌厚度不足、襯砌背后存在大面積空洞或回填不密實等。傳統(tǒng)的施工質(zhì)量檢測往往采取鉆孔取芯、開挖取樣的破壞性手段,這樣對于防水要求極為嚴格的隧道施工極為不利。由于隧道工程是隱蔽性工程,因此需要一種有效、快速、無損的方法和手段進行檢測。本文結(jié)合昌寧高速禮坊隧道實際工程,對禮坊隧道二襯質(zhì)量進行了無損檢測。結(jié)果表明質(zhì)雷達在公路隧道質(zhì)量檢測方面效果比較理想,達到了指導(dǎo)施工的目的。
2地質(zhì)雷達的工作基本原理
地質(zhì)雷達作為一種無損檢測技術(shù),自20世紀70年代開始應(yīng)用至今已有30多年的歷史,在工程各個領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用,主要解決場地勘查、線路選擇、工程質(zhì)量檢測、病害診斷、地質(zhì)超前預(yù)報和地質(zhì)構(gòu)造等問題。探地雷達的基本原理如圖1所示。地質(zhì)雷達是利用高頻電磁脈沖波的反射探測目的體及地質(zhì)現(xiàn)象的。其探測過程如下:地質(zhì)雷達通過發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻電磁脈沖,此脈沖在向地下傳播過程中遇到地下介質(zhì)分界面時會產(chǎn)生反射。反射波傳播回地表后被接收天線所接收,并將其傳入主機進行記錄和顯示,每一測點接收到一道雷達波形,一條測線上全部測點的雷達波形排列在一起,形成完整的雷達剖面,經(jīng)過資料的后處理,進行反演解釋便可得到地下地層或目的體的位置、分布范圍、埋深等。
3工程應(yīng)用
3.1工程概況及參數(shù)設(shè)置
禮坊隧道為一分離式隧道,隧道長度為1625m,凈空寬×高為10.75m×5m。隧道區(qū)位于構(gòu)造剝蝕低山丘陵區(qū),山體連綿起伏,山體植被發(fā)育,沿洞軸線洞身最高點高程約700m,地形起伏大,山勢較陡峻,隧道進出洞口地形較緩,植被發(fā)育,風(fēng)化層厚。隧道區(qū)山體總體走向比較紊亂,大致呈南北走向,隧道區(qū)內(nèi)水量豐富,隧道區(qū)內(nèi)微地貌發(fā)育,主要為山間沖溝,為山間洪水及地下水的排泄通道。本次檢測儀器采用美國GSSI公司研制的TerraSIRchSIR3000地質(zhì)雷達。檢測之前,必須根據(jù)具體地質(zhì)情況,調(diào)節(jié)相應(yīng)的參數(shù)(主要包括雷達天線中心頻率、時窗和采樣次數(shù)等),以達到儀器的理想狀態(tài)??紤]到探測對象主要為隧道二襯質(zhì)量,檢測對象為二襯的厚度,鋼筋數(shù)量及二襯支護背后是否有空洞,所以本次檢測采用400MHz中心頻率的天線,測量方式采用連續(xù)測量。探測的時窗主要取決于探測的深度,考慮到本次探測主要為初期支護探測,檢測深度在1m之內(nèi)即可,則時窗可取為50ns。
3.2測線布置
根據(jù)規(guī)范要求及項目實施大綱,沿著隧道走向的3條測線,即拱肩2條(測線1、2)以及拱頂1條(測線3),如圖2所示。
3.3地質(zhì)雷達探測結(jié)果
(1)二襯厚度檢測結(jié)果。圖3是采用Reflex軟件處理后的地質(zhì)雷達波形圖,該檢測段樁號范圍是ZK189+200~ZK189+230,沿測線1的位置數(shù)據(jù)采集。由于圍巖與二襯混凝土介電常數(shù)差別較大,電磁波在圍巖與混凝土界面?zhèn)鞑r將產(chǎn)生較強反射信號,圖3中繪制出的曲線即為該反射信號,表1列出了該檢測段測線3位置的二襯厚度的檢測結(jié)果。(2)二襯鋼筋數(shù)量檢測結(jié)果。圖4是采用Reflex軟件處理后的地質(zhì)雷達波形圖,該檢測段樁號范圍是ZK189+110~ZK189+117.5,沿測線1的位置數(shù)據(jù)采集。由于鋼筋與混凝土介電常數(shù)差別很大,電磁波在混凝土與鋼筋界面?zhèn)鞑r將產(chǎn)生強烈反射信號,圖4中用垂直箭頭標記出了鋼筋具置,表2列出了該檢測段鋼筋數(shù)量的檢測結(jié)果。綜合表1、表2所得到的二襯厚度與鋼筋數(shù)量檢測數(shù)據(jù),結(jié)果表明二襯施工質(zhì)量滿足設(shè)計及有關(guān)規(guī)范的要求。
4結(jié)論
通過在昌寧高速禮坊隧道進行的多次地質(zhì)雷達無損檢測,得到了如下認識:(1)地質(zhì)雷達作為一種無損檢測技術(shù),具有成本低,操作方便快捷,探測精度高,數(shù)據(jù)采集與處理集于一身,目標體等異常圖像清晰且易于識別等特點,能有效檢測出鋼筋異常以及二襯厚度。(2)禮坊隧道現(xiàn)場檢測結(jié)果表明,檢測部位拱頂測線及左、右拱腰測線二襯厚度滿足設(shè)計要求,測線部位襯砌層與原巖耦合良好。二襯鋼筋總數(shù)滿足設(shè)計及有關(guān)規(guī)范的要求。
作者:袁海波 單位:中鐵五局集團第一工程有限責任公司
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1、改變教學(xué)目的
一直以來,土木工程專業(yè)測量課程的教學(xué)目標是掌握小范圍的地形圖測繪和具備一定地施工放樣的能力。但是隨著測量技術(shù)的迅猛發(fā)展,再加上GPS、GIS、RS先進的3S技術(shù)廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航、國土和城市管理、測量定位等領(lǐng)域,從而進一步拓展了測量學(xué)的研究空間和教學(xué)內(nèi)容。而土木工程專業(yè)的學(xué)習(xí)走出校門后極少數(shù)學(xué)生會專門從事測量工作,大多數(shù)都從事施工現(xiàn)場工作,因此原來的教學(xué)目標已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代技術(shù)人員對測量技術(shù)的需求?,F(xiàn)代高職土木工程測量課程的教學(xué)改革應(yīng)以符合社會需求與能力培養(yǎng)為指導(dǎo)思想,教學(xué)目的應(yīng)從熟練操作常規(guī)儀器轉(zhuǎn)變?yōu)槭炀毑僮飨冗M儀器,從以往以測圖為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐赃\用測量技術(shù)為主,使高職生畢業(yè)后能較快地融入工作崗位。
2、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容
在對土木工程測量的教學(xué)內(nèi)容進行調(diào)整之前,首先必須弄清楚土木工程的專業(yè)人員所需必備的測量方面的工作技能。應(yīng)該具備以下三種測量工作技能:(1)測量的基本技能:主要有控制測量、儀器操作、測量平差、地形圖判讀與應(yīng)用、地形測繪等技能。(2)工程中測量技術(shù)的運用技能:主要有變形觀測、橋梁工程測量、線路工程測量、隧道工程測量等技能。(3)測量新技術(shù)的運用技能。通過以上的分析可以看出,土木工程的測量課程內(nèi)容應(yīng)該劃分為三個模塊的內(nèi)容:(1)普通測量即測量專業(yè)的基礎(chǔ)內(nèi)容。主要有角度測量、直線定向、地形圖應(yīng)用、地形測繪、高程測量、距離測量、小地區(qū)控制測量以及誤差理論等。(2)施工測量即測量技術(shù)在工程中的具體運用。主要有橋梁工程測量、變形觀測、線路工程測量以及隧道工程測量等。(3)測量新技術(shù)即拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)知識。主要有GPS、GIS、RS等技術(shù)。改革后的教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生擁有更好、更大的學(xué)習(xí)平臺。
3、改變教學(xué)手段與教學(xué)方法
現(xiàn)代化的教學(xué)手段除了投影、電視、幻燈等技術(shù)以外,還有目前正在推廣的CAI多媒體教學(xué)課件、“遠程實驗室”、“網(wǎng)上教學(xué)”、“數(shù)字校園”等以計算機技術(shù)為主的教學(xué)手段。而教學(xué)方法的改進,則是改變以往的“填鴨式”、“滿堂灌”的教學(xué)方法為啟發(fā)式的教學(xué)方法。所謂啟發(fā)式教學(xué)需要教師在教學(xué)過程中不斷激發(fā)同學(xué)們的求知欲望與學(xué)習(xí)興趣,積極主動的去學(xué)習(xí),自覺獨立的去思考,讓他們既能掌握基本的知識技能,也能學(xué)會分析和解決問題。而在教學(xué)模式上,可結(jié)合采用自學(xué)、提問、講課、討論、答疑等多種形式,改變學(xué)生以往的被動學(xué)習(xí)為積極主動的學(xué)習(xí)。
4、明確與其他課程的聯(lián)系
在學(xué)習(xí)土木工程測量課程之前必須先學(xué)習(xí)工程制圖、土木工程概論以及工程力學(xué)等課程,讓學(xué)生在正式學(xué)習(xí)測量課程之前,首先先對土木工程有個大致的認知。譬如在學(xué)習(xí)橋墩放樣前,首先必須清楚橋墩是什么,橋軸線是什么,其次必須能看懂設(shè)計的圖紙,弄清楚圖紙中的幾何比例尺寸關(guān)系。只有先弄清楚這些,才能在具體的地面準確地標定出橋墩的位置。
5、合理安排課時
目前土木工程測量課程普遍存在內(nèi)容較多、課時較少的問題,因此測量課必須劃分為選修課和必須課。普通測量安排為必修課,在第二學(xué)期進行學(xué)習(xí),學(xué)時為70~80個,課程學(xué)習(xí)完畢需進行測量儀器1~2周的強化實習(xí)。同時土木工程的施工測量也安排為必須課,在第四學(xué)期進行學(xué)習(xí),學(xué)時為60個,課程學(xué)習(xí)完畢需進行施工測量2~3周的實習(xí)。而現(xiàn)代測量技術(shù)安排為選修課,在第五學(xué)期進行學(xué)習(xí),學(xué)時為30個。如此安排,既能確保學(xué)生掌握普通測量以及施工測量的基礎(chǔ)知識,也能使學(xué)生學(xué)習(xí)測量的新技術(shù),從而提高學(xué)生測量學(xué)的應(yīng)用能力。
6、加強學(xué)生實踐訓(xùn)練
高職院校重在培養(yǎng)高技能的應(yīng)用型人才,而測量學(xué)課程則是一門理論與實踐并重的學(xué)科,作為一名土木工程的專業(yè)技術(shù)人員,僅僅掌握深厚的理論知識是不夠的,還須具有較好的動手操作能力。因此,土木工程測量課程的實踐訓(xùn)練可分為課程實習(xí)、課堂實習(xí)、技能強化實習(xí)和頂崗實習(xí)。
7、培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德
在測量課程的教學(xué)過程中要加強培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德教育。由于測量的數(shù)據(jù)難免有誤差,但是每項測量的偏差值都有允許的范圍,如果超出限制,要帶領(lǐng)學(xué)生找尋出錯的原因,然后加以改正。一旦發(fā)覺學(xué)生私自篡改數(shù)據(jù),乃至捏造測量記錄,必須進行嚴肅地批評教育。因此在平常教學(xué)中,要嚴格要求學(xué)生,既要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)中嚴謹?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度以及工作中團結(jié)的合作精神,也要培養(yǎng)學(xué)生良好的職業(yè)道德和行為規(guī)范。
二、結(jié)語
【關(guān)鍵詞】集通鐵路;地質(zhì)構(gòu)造;斷裂;基巖透水
【Abstract】 the Jitong a tunnel is one of the longest tunnel of the proposed railway in China. The set-pass line is a convenient district in Northwest China and Northeast regional railway corridor plays an important role in the regional road network.Based on field survey data collation, introduces undesirable engineering geological problems: regional faults, jointed and fractured rock permeability, surface landslides, avalanches and mudslides and other issues.
【Key words t】jitong railway, geological structure, fracture, permeable bedrock
中圖分類號:P618文獻標識碼:A 文章編號:
引言
集通線是我國西北地區(qū)與東北地區(qū)間一條便捷的區(qū)際鐵路通道,同時也是內(nèi)部的東西向主要通道和蒙西、寧夏至東北地區(qū)的煤運主通路,在區(qū)域路網(wǎng)中具有重要的作用。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,集通鐵路貨運量和客運量逐年遞增,現(xiàn)有鐵路的運輸能力不能滿足經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要,鐵道部和政府適時對該條鐵路進行改建。集通線某隧道地處中東部,大興安嶺南西段,是集通線改建工程中最長隧道。查清隧道段的主要工程地質(zhì)問題對于集通線改造工程的早日實現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實意義。
1區(qū)域地質(zhì)背景
1.1地形地貌
隧道段地處燕山余脈與陰山的交匯地帶,是內(nèi)蒙古高原向松遼平原的過渡地段,地貌屬剝蝕中低山區(qū),是大青山的東緣地區(qū)。部分隧道段山體基巖,植被稀疏。地勢總體東北高,西南低,山勢雄偉,地形崎嶇復(fù)雜,多呈懸崖陡坎,溝谷切割強烈。隧道所經(jīng)山脈海拔高程一般在1112.3~1762.2m之間,最高點海拔高程1952.4m。
1.2地層和巖性
隧道區(qū)域出露地層主要為奧陶系(O)、石炭系(C)、二疊系(P)、侏羅系(J)、第三系上新統(tǒng)(N2)及第四系(Q)。隧道段出露的地層巖性主要有:花崗巖、石英片巖、板巖、粉砂質(zhì)板巖、粉砂巖、砂巖、砂礫巖、礫巖、變質(zhì)礫巖、大理巖、凝灰?guī)r、泥灰?guī)r、玄武巖、安山巖、鈣質(zhì)頁巖、流紋巖、粉土,粉砂質(zhì)黃土、坡洪積(Qhspl)碎石土、沖洪積(Qhapl)砂礫石及沖積(Qhal)砂礫石。
1.3 地質(zhì)構(gòu)造
區(qū)域構(gòu)造上位于內(nèi)蒙古中部地槽褶皺系,蘇尼特右旗晚華力西地槽褶皺帶與溫都爾廟~翁牛特旗加里東地槽褶皺帶交界處,板塊構(gòu)造位置屬晚古生代陸殼增生區(qū),板塊碰撞消減地帶。區(qū)域內(nèi)以北東和東西向構(gòu)造為主,西拉沐倫近東西向斷裂帶,對隧道段地質(zhì)體的展布具有明顯的控制作用。北東向構(gòu)造表現(xiàn)為褶皺和斷裂;構(gòu)造巖漿巖帶及中侏羅世斷陷盆地也受北東向構(gòu)造控制。
1.4水文地質(zhì)條件
隧道段南部為東西向的西拉沐倫河,北部為嘎蘇代河和查干木倫河,向東南匯入西拉沐倫河,最后流入遼河,屬遼河流域遼河水系。依據(jù)地下水賦存條件,隧道范圍內(nèi)地下水以第四系孔隙水、基巖裂隙水為主,另存在少量碎屑巖孔隙水。在斷層和不同巖層接觸破碎帶存在構(gòu)造裂隙水。
2主要工程地質(zhì)問題
隧道段主要工程地質(zhì)問題有:巖體穩(wěn)定性、基巖透水、地表斜坡巖土體穩(wěn)定性問題。主要工程地質(zhì)問題的準確提出,對隧道段的設(shè)計和施工有重要的現(xiàn)實意義。
2.1巖體穩(wěn)定問題
隧道段影響巖體穩(wěn)定性的因素主要為區(qū)域斷裂和節(jié)理裂隙。
2.1.1區(qū)域應(yīng)力場和斷裂
隧道段及臨近地區(qū),受到近東西向的大主應(yīng)力影響,褶皺發(fā)育,軸向呈北東向,多為線狀構(gòu)造。斷裂構(gòu)造發(fā)育與各期褶皺構(gòu)造緊密伴生,依據(jù)斷裂走向可分為近南北向斷裂和北東向斷裂。隧道DK484+800處的斷裂,穿越地層為花崗巖和變質(zhì)細砂巖。在兩地層交界處的地表存在一系列線性泉水露頭,做為判斷該斷裂的重要證據(jù)。該斷裂跨越隧洞軸線。該斷裂整體走向約350°,長度約2.3km。由于斷裂處巖體破碎,裂隙較大,地表水滲透進入地下,隧道開挖時,很容易引起突涌事故,對工程產(chǎn)生較大影響。隧道DK501+50處的斷裂,穿越地層為砂巖,斷裂整體走向為40°,長度約420米,斷裂跨越隧道洞軸線。由于構(gòu)造斷裂的存在,使巖體的整體性受到破壞,在隧道開挖過程中,對支護結(jié)構(gòu)提出更加嚴格的要求,對工程產(chǎn)生一定影響。
2.1.2節(jié)理裂隙
隧道段受多期構(gòu)造運動作用,構(gòu)造巖漿活動強烈,巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育。本論文以花崗巖體中(YDK484+500)節(jié)理裂隙為例,地勢高程為1921.7m,主要發(fā)育北北西、北西向兩組優(yōu)勢節(jié)理,緩傾角的節(jié)理非常發(fā)育,陡傾角的節(jié)理較發(fā)育,降雨將沿著陡傾角的節(jié)理裂縫滲入,再沿著緩傾角的節(jié)理向外流出,這兩組節(jié)理為水提供了很好的流通通道,對隧道工程的施工非常不利。
總之,地質(zhì)構(gòu)造決定了隧洞段巖石的完整性。侏羅系以前的地層經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動,燕山期巖漿大面積侵入使得這些地層變質(zhì)??傮w看,沉積巖區(qū)巖石條件較差,巖漿巖區(qū)巖石條件相對較好。隧洞段通過沉積巖區(qū)的長度約占57.7 %,巖漿巖區(qū)約占42.3%,塌方的危險性主要在沉積巖區(qū)。巖漿巖區(qū)的主要巖石為花崗巖,穩(wěn)定性相對較好。
2.2基巖透水問題
依據(jù)地下水賦存條件,隧道段內(nèi)地下水主要以第四系孔隙水、基巖裂隙水為主,另存在少量碎屑巖孔隙水。在斷層和不同巖層接觸破碎帶存在構(gòu)造裂隙水。基巖裂隙水分布于低中山區(qū),巖性主要為花崗巖類和變質(zhì)砂巖。隧道段花崗巖風(fēng)化裂隙發(fā)育、風(fēng)化殼厚20~30m。變質(zhì)砂巖節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體較破碎。裂隙泉水流量一般20~40 m3/d。隧道南部平房溝附近,存在碎屑巖類孔隙水,泉水流量一般10~40 m3/d。
利用多種方法估算的隧道涌水量得出,全隧道穩(wěn)定單位涌水量介于2829-5074m3/d•km之間,平均為3744m3/d•km;隧道最大單位涌水量介于7621-10208m3/d•km,平均為8692m3/d•km。其中涌水量較大幾處見表2-1。隧道涌水對隧道的開挖非常不利,設(shè)計和施工時要多加重視。
表2-1 隧道段較大涌水處統(tǒng)計表
分段
編號 起訖里程 穩(wěn)定涌水量 最大涌水量
單位
m3/d•m 段落
(m3/d) 單位
m3/d•m 段落
(m3/d)
1 DK478+910~DK479+300 19.54 7621.37 44.97 17538.59
2 DK482+680~DK485+910 5.36 17312.94 10.93 35294.36
3 DK495+050~DK495+760 11.66 8281.43 29.91 21236.40
4 DK496+950~DK497+170 15.45 3399.45 38.18 8399.07
5 DK500+220~DK500+460 10.61 2545.98 33.73 8095.10
6 DK501+080~DK501+360 21.60 6047.81 114.75 32130.85
2.3地表斜坡巖土體穩(wěn)定問題
地表斜坡巖土體穩(wěn)定問題主要有滑坡、崩塌、泥石流。
2.3.1滑坡
隧道段附近可見多出小型滑坡,滑坡體較小。由于整個范圍內(nèi)植被覆蓋率較高,山坡上巖體表面被第四系更新統(tǒng)的黃土覆蓋,滑坡的變形特征不明顯,隧道段沒有大型滑坡。
2.3.2崩塌
隧道段內(nèi)典型的潛在崩塌分述:如東溝前山崩塌,地層巖性是侏羅系的細中粒花崗巖,前山海拔1509.8m,山坡坡度80°;東溝鹿場崩塌位于烏梁蘇臺東溝右側(cè)山坡,地層巖性是侏羅系細中?;◢弾r,海拔1507.9m,山坡坡度70°。形成崩塌的巖體的特點是:豎直節(jié)理和水平節(jié)理發(fā)育,節(jié)理使巖體相互切割,巖體被切割成獨立的塊體;山體相對高差較大,山坡較陡,在外動力作用下較容易形成崩塌,對隧道工程產(chǎn)生不利影響。
2.3.3泥石流
隧道段內(nèi)典型的潛在泥石流分述:烏梁蘇臺東溝泥石流流經(jīng)洞軸線DK489―DK490+600段,主溝走向呈NE10°~ NE45°,主溝長6.5km,溝深10-20m之間,寬約100m,縱坡降比約122‰,主溝上游縱坡降比約313‰,坡度較陡,主溝的形成區(qū)呈V型谷,流通區(qū)呈U型谷,兩側(cè)山坡坡度在10°~25°之間,主溝上游有多條小的支溝,支溝溝谷谷底切割深度較深,為該泥石流形成提供了地形條件。泥石流溝主溝堆積大量的第四系沖積物,沖積物中含有卵石、礫石,粒徑大小不等。主溝兩側(cè)山體是花崗巖,巖性單一,經(jīng)風(fēng)化及區(qū)域構(gòu)造的影響,節(jié)理發(fā)育,為該泥石流的形成提供了大量的物源。該區(qū)每年7-9月份為雨季,呈突發(fā)性暴雨特點,為泥石流的發(fā)生提供了動力條件。由于泥石流形成區(qū)和流通區(qū)段巖體風(fēng)化程度嚴重,裂隙發(fā)育,有利于雨水的入滲,對隧道開挖有一定影響,但是對東溝里面的住戶及下游的村莊有嚴重影響。
結(jié)論和建議
隧道段巖土體的不良地質(zhì)問題,對隧道段的設(shè)計和施工非常不利。借鑒相關(guān)研究成果,利用多種方法進行了隧道涌水量預(yù)測。建議加強后期鉆探、物探及必要的山地工程等綜合勘探,充分發(fā)揮各種勘探手段的優(yōu)勢,進一步查清測區(qū)深部的工程地質(zhì)條件,為隧道設(shè)計和施工提供經(jīng)濟合理、安全可靠的依據(jù)。隧道開挖時應(yīng)利用先進的儀器進行監(jiān)測,做好隧洞的超前預(yù)報工作。
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【3】朱志澄、宋鴻林主編,構(gòu)造地質(zhì)學(xué),中國地質(zhì)大學(xué)出版社,1990。
【4】左建主編,地質(zhì)地貌學(xué),北京,中國水利水電出版社,2000.
【5】王大純,水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ),北京,地質(zhì)出版社,1980.
【6】戚筱俊主編,工程地質(zhì)及水文地質(zhì),北京,水利水電出版社,1985.
【7】賀少輝主編,地下工程,北京,清華大學(xué)出版社,2006.
【8】馮衛(wèi)星,鐵路隧道設(shè)計,成都,西南交通大學(xué)出版社,1998.
通過互聯(lián)網(wǎng)以及信函咨詢的方式,對國內(nèi)同濟大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中南大學(xué)和湖南大學(xué)6所高校的土木工程地質(zhì)教學(xué)課程內(nèi)容設(shè)置進行了調(diào)查,通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),以上學(xué)校主要存在以下幾個共同點:
1、強調(diào)對工程地質(zhì)基本概念的學(xué)習(xí)。在課堂學(xué)習(xí)過程中,主要課時都集中于學(xué)習(xí)在工程實踐中經(jīng)常用到的專業(yè)術(shù)語,強調(diào)概念的厘清。課堂學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容主要包括以下幾個方面:(a)地質(zhì)作用與地質(zhì)構(gòu)造的基本知識,包括地質(zhì)年代的識別、地質(zhì)圖的識圖、常見地質(zhì)結(jié)構(gòu)的概念(褶皺、節(jié)理、斷層等);(b)三大巖石(巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖)的成因、歸類和鑒別;(c)第四紀地質(zhì)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(guī)律、補給與排泄方式、對工程的影響等;(e)工程地質(zhì)勘察與分析在具體工程的應(yīng)用,包括在隧道工程、邊坡工程等方面的應(yīng)用。
2、強調(diào)室內(nèi)實驗是課堂書本學(xué)習(xí)的延伸。室內(nèi)實驗主要目的是為野外地質(zhì)實習(xí)做準備,學(xué)習(xí)地質(zhì)羅盤等地質(zhì)考察工具的使用,同時亦學(xué)習(xí)通過巖石標本來鑒別各類巖石,還要學(xué)習(xí)地質(zhì)圖的填圖和閱讀等。
3、強調(diào)課堂學(xué)習(xí)與室外地質(zhì)調(diào)查相結(jié)合的學(xué)習(xí)方式。從書本上學(xué)習(xí)到的知識僅僅停留在理論階段,書本上對地質(zhì)相關(guān)概念的描述仍比較抽象,因此,各所高校皆強調(diào)野外地質(zhì)實習(xí)對學(xué)習(xí)該門課程的重要性,把課堂上學(xué)習(xí)到的基本概念與現(xiàn)實工程中的真實地質(zhì)條件一一對應(yīng)起來,加深對基本知識的理解和掌握。一般而言,野外地質(zhì)實習(xí)內(nèi)容常包括野外巖石的識別、地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)年代的識別、巖層、節(jié)理等產(chǎn)狀的測定和描述等。各所大學(xué)對以上工程地質(zhì)基本知識的學(xué)同小異,其目的是對工程地質(zhì)這門課程有一個基礎(chǔ)的認識和感知,但是,同時,各所高校之間在這門課程內(nèi)容設(shè)置方面有各有所側(cè)重。清華大學(xué)、同濟大學(xué)增加了現(xiàn)代先進的地質(zhì)勘查技術(shù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容,介紹了地質(zhì)超前預(yù)報的相關(guān)方法、原理及應(yīng)用,比如介紹了地質(zhì)雷達、紅外線探水、TSP等先進手段在隧道工程建設(shè)的應(yīng)用。中南大學(xué)、湖南大學(xué)對野外地質(zhì)實習(xí)極為注重,實習(xí)內(nèi)容包括地質(zhì)認識實習(xí)和工程實踐實習(xí)兩個階段,實習(xí)實踐時間長達20~30天,考察湖南西部地區(qū)在建或已建項目所處較為復(fù)雜的地質(zhì)條件,以一個工程建設(shè)者的角度參與到實際項目的建設(shè)中去認識地質(zhì)現(xiàn)象。石家莊鐵道大學(xué)地質(zhì)教研室現(xiàn)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(xué)位的4人,碩士學(xué)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(yōu)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(xué)和研究成果,但是,和兄弟院校的工程地質(zhì)教研相比,我們?nèi)匀淮嬖谥T多不足之處。首先就是教師隊伍建設(shè)的不足,工程地質(zhì)是一門經(jīng)驗型極強的專業(yè),需要足夠豐富的現(xiàn)場工程經(jīng)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(zhì)教學(xué)的技巧和方法。其次,對工程地質(zhì)教學(xué)的重視程度不夠,課時設(shè)置偏少。最后,教學(xué)內(nèi)容更新不夠及時,工程地質(zhì)中先進的技術(shù)方法在教學(xué)中介紹的內(nèi)容不夠多。因此,為了跟上國內(nèi)兄弟院校土木工程地質(zhì)教學(xué)的步伐,教學(xué)改革刻不容緩。
二、當前土木工程地質(zhì)教學(xué)存在的問題
通過以上詳細的調(diào)查和對比分析,目前土木工程地質(zhì)教學(xué)仍存在以下問題:
1、土木工程地質(zhì)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(jù)自己的講義編排而成,缺乏一個統(tǒng)一的標準,因而導(dǎo)致經(jīng)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(tǒng)一性和協(xié)調(diào)性。例如中南大學(xué)所用的教材為《土木工程地質(zhì)概論》,浙江大學(xué)的教材題名為《土力學(xué)與工程地質(zhì)》,石家莊鐵道大學(xué)所用教材題名為《工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》等。
2、在教學(xué)內(nèi)容上與其它課程交叉重復(fù),無法突出本門課程的特色。工程地質(zhì)是一門基礎(chǔ)課程,是巖土工程、隧道工程等課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),因此,由于與其它學(xué)科老師交流不夠充分,往往存在重復(fù)講授的情況。比如,以有效應(yīng)力這個概念為例,在工程地質(zhì)、土力學(xué)、基礎(chǔ)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(xué)科的系統(tǒng)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(xué)生對這個知識點的理解,但是從側(cè)面也可說明知識的重復(fù)交叉導(dǎo)致學(xué)業(yè)內(nèi)容的累贅。
3、課時安排過少。目前各所高校對土木工程地質(zhì)這門課的重視程度,課堂課設(shè)課時大多是32~48個學(xué)時,因此,老師在安排教學(xué)進度時顯得極為緊張而緊湊。從實際教學(xué)安排來看,基本上講解完三大巖石、地下水、地質(zhì)構(gòu)造基本概念后,沒有足夠的時間深入來探討地質(zhì)條件對工程的影響,往往后面工程應(yīng)用的章節(jié)皆為學(xué)生自學(xué)。
4、知識學(xué)習(xí)與工程案例結(jié)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?qū)е聦W(xué)習(xí)的主要內(nèi)容集中在枯燥的理論知識部分,學(xué)生容易產(chǎn)生枯燥情緒。
三、土木工程地質(zhì)教學(xué)改革措施
為了很好地解決當前土木工程地質(zhì)教學(xué)中存在的問題,讓學(xué)生從這門課程中更多地學(xué)習(xí)到有助于工程實踐的知識,必須有針對性對當前教學(xué)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(zhì)程精品課程精品課程建設(shè)既是壓力,又是動力。通過精品課程建設(shè),可以找出當前教學(xué)中存在的薄弱環(huán)節(jié),精簡重復(fù)的教學(xué)內(nèi)容,突出本門課程的特色,使土木工程地質(zhì)這門課的教學(xué)目標和任務(wù)更加明確。精品課程建設(shè)首先就是教材建設(shè),因此,有必要根據(jù)新時期土木工程培養(yǎng)目標,并結(jié)合當前土木工程建設(shè)中出現(xiàn)的新問題、新方法、新技術(shù),編寫一本深入淺出的教材,教材中不僅包含傳統(tǒng)的知識要點和概念,還應(yīng)包含當前新的地質(zhì)知識觀點、新的地質(zhì)勘查手段等,同時還應(yīng)包含工程實例,讓學(xué)生盡可能地更深入地建立起工程地質(zhì)與工程項目的聯(lián)系。精品課程建設(shè)中重要的一條就是教師隊伍的建設(shè),因此,有必要加大對教師隊伍的培養(yǎng)力度,引進和培養(yǎng)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(xué)手段和教學(xué)方法的革新注意授課的科學(xué)性與藝術(shù)性,在教學(xué)過程中,善于發(fā)揮學(xué)生的主導(dǎo)地位,采用“討論試”、“啟發(fā)式”教學(xué)模式。同時,要注重課前的準備,精心備好每一節(jié)課,善于總結(jié)歸納每節(jié)課的重點,以“主線法”講授課程知識。
3、增強對工程地質(zhì)教學(xué)的重視對工程地質(zhì)教學(xué)的重視首先就體現(xiàn)在教學(xué)和學(xué)習(xí)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(chǔ)概念和工程實例。同時,老師也可以通過其它方式來增加學(xué)生們的學(xué)習(xí)時間,比如規(guī)定某個主題,要求學(xué)生自主獨立進行文獻調(diào)研,完成該主題相關(guān)文獻的歸納總結(jié),并加大平時學(xué)習(xí)報告在總成績中的比例。另外,強化考試試題庫建設(shè),完善考試規(guī)范和制度,強化對學(xué)生進行專業(yè)知識訓(xùn)練。最后,要重視工程地質(zhì)實習(xí)在教學(xué)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(zhì)現(xiàn)象,使學(xué)生鞏固在書本上學(xué)到的知識,有感性認識上升到理性認識,同時在野外地質(zhì)實習(xí)過程中,亦可鍛煉學(xué)生們的體魄和吃苦耐勞的能力。
4、緊密聯(lián)系工程實踐學(xué)習(xí)的目的最終是為解決實際工程的問題,在教學(xué)的過程中融入工程實例有助于學(xué)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(xué)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(jié)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(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又能讓他們積累相應(yīng)的工程經(jīng)驗知識。
歷
層
次
星期五(1月7日)
星期六(1月8日)
星期日(1月9日)
上午
(8:30—11:00)
下午
(2:00—4:30)
上午
(8:30—11:00)
下午
(2:00—4:30)
上午
(8:30—11:00)
下午
(2:00—4:30)
本
科 計算機及其應(yīng)用
080702 02331數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
04735數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理
00023高等數(shù)學(xué)(工本) 03708中國近現(xiàn)代史綱要
04737C++程序設(shè)計 02333軟件工程
00015英語(二)
03709基本原理概論
計算機網(wǎng)絡(luò)
080709 02331數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
00023高等數(shù)學(xué)(工本)
04735數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理
03708中國近現(xiàn)代史綱要
00015英語(二)
03709基本原理概論
機電一體化
080307 02194工程經(jīng)濟
02240機械工程控制基礎(chǔ) 02202傳感器與檢測技術(shù)
03709基本原理概論00015英語(二)
建筑工程
080806 0446建筑設(shè)備
02440混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計 03347流體力學(xué) 03708中國近現(xiàn)代史綱要
02404工程地質(zhì)及土力學(xué) 00015英語(二)
03709基本原理概論
漢語言文學(xué)
050105 00540外國文學(xué)史
00812中國現(xiàn)當代作家作品專題研究 00814中國古代文論
00819訓(xùn)詁學(xué) 00539中國古代文學(xué)史(二)
00321中國文化概論
03708中國近現(xiàn)代史綱要
00541語言學(xué)概論
03709基本原理概論
00015英語(二)
英語語言文學(xué)
050201 00600高級英語
00830現(xiàn)代語言學(xué) 03708中國近現(xiàn)代史綱要
00603英語寫作
03709基本原理概論
會計
020204 00162會計制度設(shè)計
04184線性代數(shù)(經(jīng)管類)
03708中國近現(xiàn)代史綱要
00159高級財務(wù)會計 00161財務(wù)報表分析(一)
00071社會保障概論
03709基本原理概論
00015英語(二
04183概率論與數(shù)理統(tǒng)計(經(jīng)管類)
工商企業(yè)管理
020202 00067財務(wù)管理學(xué)
00149國際貿(mào)易理論與實務(wù)
04184線性代數(shù)(經(jīng)管類)
03708中國近現(xiàn)代史綱要
00071社會保障概論
04183概率論與數(shù)理統(tǒng)計(經(jīng)管類)
03709基本原理概論
00015英語(二)
金融
020106 00067財務(wù)管理學(xué)
00076國際金融
00077金融市場學(xué)
04184線性代數(shù)(經(jīng)管類)
03708中國近現(xiàn)代史綱要
00071社會保障概論
04183概率論與數(shù)理統(tǒng)計(經(jīng)管類)
03709基本原理概論
00015英語(二)
市場營銷
020208 00186國際商務(wù)談判 00149國際貿(mào)易理論與實務(wù)
04184線性代數(shù)(經(jīng)管類)
03708中國近現(xiàn)代史綱要
00071社會保障概論
04183概率論與數(shù)理統(tǒng)計(經(jīng)管類)
03709基本原理概論
00015英語(二)
行政管理
030302 00320領(lǐng)導(dǎo)科學(xué)
00319行政組織理論
00323西方行政學(xué)說史
00321中國文化概論
03708中國近現(xiàn)代史綱要
00322中國行政史
00316西方政治制度
00015英語(二)
03709基本原理概論
本
科 公安管理
030401 00372公安信息學(xué) 00235犯罪學(xué)(一) 04729大學(xué)語文
03708中國近現(xiàn)代史綱要 00373涉外警務(wù)概論
03709基本原理概論
法律
030106
00230合同法
05678金融法 00262法律文書寫作
00227公司法
00257票據(jù)法 5680婚姻家庭法
0263外國法制史
3708中國近現(xiàn)代史綱要 0228環(huán)境與資源保護法學(xué)
0169房地產(chǎn)法
0015英語(二)
3709基本原理概論
教育學(xué)
040108 00464中外教育簡史 00469教育學(xué)原理
00321中國文化概論
03708中國近現(xiàn)代史綱要
00449教育管理原理
00466發(fā)展與教育心理學(xué) 00456教育科學(xué)研究方法(二)
00015英語(二)
03709基本原理概論
教育管理
040107 00459高等教育管理
00454教育預(yù)測與規(guī)劃 00458中小學(xué)教育管理
00451教育經(jīng)濟學(xué)
00457學(xué)前教育原理 03708中國近現(xiàn)代史綱要
00449教育管理原理 00456教育科學(xué)研究方法(二)
00015英語(二)
03709基本原理概論
人力資源管理
020218 06093人力資源開發(fā)與管理
06089勞動關(guān)系與勞動法
06091薪酬管理 00182公共關(guān)系學(xué)
00321中國文化概論
03708中國近現(xiàn)代史綱要 00071社會保障概論
00015英語(二)
03709基本原理概
學(xué)前教育
040102 00401學(xué)前比較教育 00883學(xué)前特殊兒童教育
00403學(xué)前兒童家庭教育 03708中國近現(xiàn)代史綱要
00399學(xué)前游戲論
00015英語(二)
03709基本原理概論
漢語言文學(xué)教育
050113 00037美學(xué)
00538中國古代文學(xué)史(一) 00537中國現(xiàn)代文學(xué)史 000540外國文學(xué)史 06417中學(xué)語文課堂教學(xué)技能訓(xùn)練
00539中國古代文學(xué)史(二)
00466發(fā)展與教育心理學(xué) 00541語言學(xué)概論
00024普通邏輯
英語教育
050206 00087英語翻譯 00831英語語法 00604英美文學(xué)選讀
06425中學(xué)英語課程教材教法 03708中國近現(xiàn)代史綱要
00466發(fā)展與教育心理學(xué) 00603英語寫作
地理教育
070702 03144環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ) 02094人文地理學(xué)概論 02104現(xiàn)代自然地理學(xué) 02103計量地理與地理信息系統(tǒng) 03708中國近現(xiàn)代史綱要 02101區(qū)域科學(xué)原理
03709基本原理概論
思想政治教育
040202 05630中學(xué)政治課專題選講 00479當代資本主義
00034社會學(xué)概論 05629思想政治課教學(xué)法
00413現(xiàn)代教育技術(shù) 00480中國傳統(tǒng)道德
03708中國近現(xiàn)代史綱要
00483科學(xué)思維方法論 00456教育科學(xué)研究方法(二)
00015英語(二)
00312政治學(xué)概論
歷史教育
060102 00768中國古代經(jīng)濟史
00774史學(xué)理論與方法 00770中國近代史專題
05632中學(xué)歷史專題選講 00413現(xiàn)代教育技術(shù) 05631中學(xué)歷史課堂教學(xué)技能訓(xùn)練 03708中國近現(xiàn)代史綱要 00775歷史教育學(xué)
00456教育科學(xué)研究方法(二)
生物教育
070402 02079生態(tài)學(xué)概論 02084組織胚胎學(xué)
02082生物學(xué)基本實驗技術(shù) 02078 生物統(tǒng)計學(xué) 02088生物教育學(xué) 02085細胞生物學(xué) 00015英語(二)
03709基本原理概論
法律教育
030113 00230合同法
05678金融法 00227公司法
00261行政法學(xué)
00262法律文書寫作 00466發(fā)展與教育心理學(xué) 00228環(huán)境與資源保護法
信息技術(shù)教育
080713 05935信息技術(shù)教育 05578有線電視技術(shù) 04347信息技術(shù)與課程整合 04338音響技術(shù)及應(yīng)用
計算機科學(xué)教育
080745 07839計算機教學(xué)法 00023高等數(shù)學(xué)(工本) 02197概率論與數(shù)理統(tǒng)計(二) 00441多媒體教學(xué)系統(tǒng)
數(shù)學(xué)教育
070102 02010概率論與數(shù)理統(tǒng)計(一) 02009抽象代數(shù) 06855微分方程 02018數(shù)學(xué)教育學(xué)
物理教育
070202 02034電動力學(xué) 06857中學(xué)物理專題選講 00466發(fā)展與教育心理學(xué)
本
科 化學(xué)教育學(xué)
070302 02051物理化學(xué)(二) 06441化學(xué)課堂教學(xué)技能訓(xùn)練 00466發(fā)展與教育心理學(xué) 00015英語(二)
音樂教育
050408 00732簡明配器法 07976音樂欣賞(二)
美術(shù)教育
050410 02200現(xiàn)代設(shè)計方法 00745中國畫論 00742美術(shù)技法理論
體育教育
040302 00499體育游戲 04551體育概論
旅游管理
020210 06011旅游學(xué)概論 01868民族文化概論
應(yīng)用化學(xué)
081209 02066有機化學(xué)(二) 02483工業(yè)分析 03709基本原理概論
民商法
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關(guān)鍵詞:土木工程;現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢
引言
隨著社會和科技的發(fā)展,建筑物的規(guī)模、功能、造型和相應(yīng)的建筑技術(shù)越來越大型化、復(fù)雜化和多樣化,所采用的新材料、新設(shè)備、新的結(jié)構(gòu)技術(shù)和施工技術(shù)日新月異,節(jié)能技術(shù)、信息控制技術(shù)、生態(tài)技術(shù)等日益與建筑相結(jié)合,建筑業(yè)和建筑物本身正在成為許多新技術(shù)的復(fù)合載體。而超高層和超大跨度建筑、特大跨度橋梁及作為大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)核心的現(xiàn)代結(jié)構(gòu)技術(shù)則成為代表一個國家建筑科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標志。
一、土木工程的涵義
土木工程是指建造各類工程設(shè)施的科學(xué)、技術(shù)和工程的總稱。土木工程的含義可從兩方面去理解。一層含義是指與人類生活、生產(chǎn)活動有關(guān)的各類工程設(shè)施,如建筑工程、公路與城市道路工程、局壩水電和水利工程、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程、地下空間開發(fā)利用工程等。另一層含義是指為了建造工程設(shè)施應(yīng)用材料、工程設(shè)備在土地上所進行的勘察、設(shè)計、施工等工程技術(shù)活動。經(jīng)過多年的發(fā)展,目前土木工程的實踐和研究已取得顯著成就,無論是結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析,還是結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論和方法以及結(jié)構(gòu)的施工手段,都有了非常大的突破;特別是近若干年,在高層、大跨結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)方面成績尤其驚人。但展望未來,土木工程領(lǐng)域中仍然有許多課題需要我們進一步探討。
二、土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀
據(jù)有關(guān)統(tǒng)計,我國已建成的高層建筑,20層以上的多達10000多棟。其中,超過100m的有500多棟,200m以上的有50多棟,甚至有20多棟的高度超過300m。而我國目前最高的高層建筑是上海環(huán)球金融中心大廈,于2008年8月29日竣工,整體設(shè)計采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(SRC結(jié)構(gòu))和鋼結(jié)構(gòu)(S結(jié)構(gòu)),其建筑擁有95層,主體高度為492.5m。
就公路和鐵路事業(yè)而言,已處速發(fā)展的狀態(tài)。雖然我國的高速公路起步較晚,但是于2010年新建2.4萬公里,使全國高速公路的總里程約達7萬公里,穩(wěn)居世界首位。
而鐵路于2010年已達到8.5萬公里的營業(yè)里程,特別是青藏鐵路的開通對我國鐵路事業(yè)的發(fā)展來說具有劃時代的意義。目前,鐵路建設(shè)主要為城市輕軌和地鐵兩方面的建設(shè),在北京、上海等城市已實現(xiàn)地鐵的開通,其開通的總長度為215公里。在橋梁建設(shè)方面,我國已建造過各種材料不同類型的橋梁,而其中的某些成果已達到了國際先進水平。就世界跨徑前十位的各類橋型中,在斜拉橋中我國占6 座,在懸索橋中我國內(nèi)地占2座,實現(xiàn)了我國由橋梁大國向橋梁強國的歷史性跨越,并使其成為展示我國綜合國力的窗口之一。
三、土木工程的發(fā)展趨勢
(一)高性能材料的發(fā)展
鋼材將朝著高強、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發(fā)展。日本、美國、俄羅斯等國家已經(jīng)把屈服點為700N/mm2以上的鋼材列人了規(guī)范;如何合理利用高強度鋼也是一個重要的研究課題。高性能混凝土及其它復(fù)合材料也將向著輕質(zhì)、高強、良好的韌性和工作性方面發(fā)展。
(二)計算機應(yīng)用
隨著計算機的應(yīng)用普及和結(jié)構(gòu)計算理論日益完善,計算結(jié)果將更能反映實際情況,從而更能充分發(fā)揮材料的性能并保證結(jié)構(gòu)的安全。人們將會設(shè)計出更為優(yōu)化的方案進行土木工程建設(shè),以縮短工期、提高經(jīng)濟效益。
(三)環(huán)境工程
環(huán)境問題特別是氣候變異的影響將越來越受到重視,土木工程與環(huán)境工程融為一體。城市綜合癥、海水上升、水污染、沙漠化等問題與人類的生存發(fā)展密切相關(guān),又無一不與土木工程有關(guān)。較大工程建成后對環(huán)境的影響乃至建設(shè)過程中的振動、噪聲等都將成為土木工程師必須考慮的問題。
(四)建筑工業(yè)化
建筑長期以來停留在以手工操作為主的小生產(chǎn)方式上。解放后大規(guī)模的經(jīng)濟建設(shè)推動了建筑業(yè)機械化的進程,特別是在重點工程建設(shè)和大城市中有一定程度的發(fā)展,但是總的來說落后于其他工業(yè)部門,所以建筑業(yè)的工業(yè)化是我國建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢。要正確理解建筑產(chǎn)品標準化和多樣化的關(guān)系,盡量實現(xiàn)標準化生產(chǎn);要建立適應(yīng)社會化大生產(chǎn)方式的科學(xué)管理體制,采用專業(yè)化、聯(lián)合化、區(qū)域化的施工組織形式,同時還要不斷推進新材料、新工藝的使用。
(五)空間站、海底建筑、地下建筑
早在1984年,美籍華裔林銅柱博士就提出了一個大膽的設(shè)想,即在月球上利用它上面的巖石生產(chǎn)水泥并預(yù)制混凝土構(gòu)件來組裝太空試驗站。這也表明土木工程的活動場所在不久的將來可能超出地球的范圍。隨著地上空間的減少,人類把注意力也越來越多地轉(zhuǎn)移到地下空間,21世紀的土木工程將包括海底的世界。實際上東京地鐵已達地下三層:除在青函海底隧道的中部設(shè)置了車站外,還建設(shè)了博物館。
(六)結(jié)構(gòu)形式
計算理論和計算手段的進步以及新材料新工藝的出現(xiàn),為結(jié)構(gòu)形式的革新提供了有利條件??臻g結(jié)構(gòu)將得到更廣泛的應(yīng)用,不同受力形式的結(jié)構(gòu)融為一體,結(jié)構(gòu)形式將更趨于合理和安全。
(七)新能源和能源多極化
能源問題是當前世界各國極為關(guān)注的問題,尋找新的替代能源和能源多極化的要求是21世紀人類必須解決的重大課題。這也對土木工程提出了新的要求,應(yīng)當予以足夠的重視。
此外,由于我國是一個發(fā)展中國家,經(jīng)濟還不發(fā)達,基礎(chǔ)設(shè)施還遠遠不能滿足人民生活和國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求,所以在基本建設(shè)方面還有許多工作要做。并且在土木工程的各項專業(yè)活動中,都應(yīng)考慮可持續(xù)發(fā)展。這些專業(yè)活動包括:建筑物、公路、鐵路、橋梁、機場等工程的建設(shè),海洋、水、能源的利用以及廢棄物的處理等。
參考文獻:
一、該項教學(xué)改革的內(nèi)容及其作用
該項教學(xué)改革的基本內(nèi)容和發(fā)揮的重要作用如下。
1.尋找學(xué)科共性,深入分析存在問題,找準改革切入點
通過調(diào)查、分析、研究了采礦工程與巖土工程學(xué)科的知識體系、人才培養(yǎng)計劃、工作性質(zhì)、畢業(yè)生就業(yè)崗位的相通性,得出本科生所學(xué)的基礎(chǔ)課95%相同、專業(yè)基礎(chǔ)課80%相同、專業(yè)課60%相同、實習(xí)環(huán)節(jié)在廣義上也是相同的結(jié)果。研究生完全可以從事采礦工程和巖土工程領(lǐng)域課題的研究。
2.征集多方意見,提出改革思想,創(chuàng)建復(fù)合型人才培養(yǎng)模式
通過傾聽工業(yè)界、科技界、教育界及國外同行的意見;經(jīng)過組織教師多次論證,提出將“采礦工程”專業(yè)拓寬為“采礦與巖土工程”專業(yè)的指導(dǎo)思想,以適應(yīng)人才市場的需求。按照該指導(dǎo)方針,在近十年的時間里對原采礦工程專業(yè)的培養(yǎng)計劃、教學(xué)大綱、教材內(nèi)容、教學(xué)實踐、實驗室以及教師知識體系等進行了卓有成效的改革和建設(shè)。
3.拓寬教學(xué)內(nèi)容,縮短知識學(xué)習(xí)流程,創(chuàng)新課程教學(xué)方法
在目標正確和優(yōu)化原則確立的基礎(chǔ)上,遵循教育規(guī)律,調(diào)整和重組專業(yè)課程結(jié)構(gòu)、更新課程內(nèi)容,科學(xué)協(xié)調(diào)各層次課程及其實踐環(huán)節(jié);改革部分知識體系從基礎(chǔ)專業(yè)基礎(chǔ)專業(yè)實踐的傳統(tǒng)長流程培養(yǎng)模式,保證在不増加教學(xué)課時的前提條件下實現(xiàn)培養(yǎng)目標。例如,將地下開采系統(tǒng)聯(lián)系起來比較和講授;將井巷工程和隧道工程聯(lián)系起來比較和講授。
4.指導(dǎo)思想明確,培養(yǎng)計劃配套,系列教材建設(shè)同步
根據(jù)培養(yǎng)計劃需要,先后開展了《礦山地質(zhì)與工程地質(zhì)》、《彈塑性力學(xué)》、《環(huán)境工程概論》、《工程機械》、《井巷與隧道工程》、《地下工程通風(fēng)與空調(diào)》6門課程的整合和相關(guān)集中教學(xué)實踐環(huán)節(jié)的調(diào)整,編寫了《控制爆破與拆除爆破》、《施工組織與概預(yù)算》、《城市地下工程規(guī)劃與設(shè)計》、《土力學(xué)地基基礎(chǔ)》、《巖石地下建筑工程》等13門本科生教材和《巖石沖擊動力學(xué)》、《AdvancedMiningTechn-lology》等7種研究生教材。
5.選定主干課程,有序組織教學(xué)試驗,建立質(zhì)量保障體系
通過確定若干門主干課程為試驗課,改革過去“不同層次課程”和“不同類型課程”相對分割獨立的課程設(shè)置、課程安排和教學(xué)模式;改革課程體系實施過程中傳統(tǒng)的教學(xué)手段和方法,應(yīng)用多媒體工具増大單位時間內(nèi)傳遞給學(xué)生的信息量;建立一套應(yīng)用“故障樹分析”評價教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)管理體系,為新的教學(xué)計劃實施提供保障。
6.大膽起用青年教師,鼓勵教師講授新課,拓寬教學(xué)科研范圍
對于青年教師,基本無所謂新課和老課,而且他們知識新穎,接受新知識能力強,在任務(wù)明確之后,很快進入角色。通過上述改革,很大程度拓寬了采礦工程專業(yè)教師的知識面,有20多名原采礦工程專業(yè)的教師能開出多門巖土工程的課程;同時,也使教師的研究領(lǐng)域有所拓寬和發(fā)展。
7.開拓現(xiàn)有儀器設(shè)備用途,大幅度提高實驗室利用率
由于采礦與巖土工程實驗室的相通性,其實驗室和實驗裝備也有許多相通之處。例如,礦井通風(fēng)的許多儀器都可以用于地下工程通風(fēng)的實驗,礦山巖石力學(xué)的許多儀器設(shè)備都可以用于巖土工程的實驗。采礦與巖土工程的交融使實驗室利用率提高20%以上。
8.復(fù)合型人才滿足市場需要,有利于畢業(yè)生實現(xiàn)人生價值
近十年來,我校采礦與巖土工程專業(yè)畢業(yè)生約有20%服務(wù)于礦山,70%服務(wù)于涉及大量巖土工程建設(shè)項目的建筑、交通、水利、地下工程等部門,畢業(yè)生就業(yè)面寬,一次分配成功率接近100%,畢業(yè)生具有市場自適應(yīng)性。實踐證明了采礦工程人才和巖土工程人才可以雙向流動,具有一定的等效性和可合并性。
9.十年改革不懈,結(jié)出豐碩成果
近十年來,我們培養(yǎng)了7屆400多名復(fù)合型學(xué)士、碩士和博士,他們在礦山和涉及大量巖土工程項目的建筑、交通、水利、地下工程等選擇職業(yè),為我國現(xiàn)代化建設(shè)作出重要貢獻。
10.教學(xué)改革穩(wěn)定師資隊伍,帶動學(xué)科快速發(fā)展
由于上述改革保證了我校采礦工程學(xué)科的教學(xué)沒有受到社會不利因素的影響而削弱,在較長時間里和大環(huán)境非常不利的形勢下,采礦學(xué)科不僅得以生存而且得到較大的發(fā)展,使學(xué)科能夠成功申請到國家重點學(xué)科,為我國采礦與巖土工程的建設(shè)作出了重要貢獻。同時,采礦工程學(xué)科相繼申請到巖土工程碩士和博士授予權(quán)。
11.及時鑒定所取得的成果,在全國范圍推廣應(yīng)用
2000年元月,在我校召開了國家教育部擁有采礦工程專業(yè)的重點高校工作會議,與會專家對該成果給予高度評價;之后,國內(nèi)10多所高校的采礦工程專業(yè)也相繼開展了類似的改革。在2001年和2002年我校舉辦的兩屆國際采礦高級研討班期間,該項改革成果也得到與會10多個國家的采礦專家和教授的認同。
二、該項教學(xué)改革的創(chuàng)新點
該項教學(xué)改革在以下5個方面有所創(chuàng)新。
1.提出和實現(xiàn)了采礦與巖土工程本科生和研究生培養(yǎng)計劃、實驗室及教師知識體系的有機交融,使采礦與巖土工程專業(yè)畢業(yè)生可在礦山和涉及大量巖土工程建設(shè)項目的建筑、交通、水利、地下工程等多部門選擇職業(yè),證明了采礦工程人才和巖土工程人才可以雙向流動,具有一定的等效性和可合并性。
2.培養(yǎng)目標、要求和計劃打破過去由教學(xué)單位單方(或為主)憑經(jīng)驗提出,未廣泛征集工業(yè)界、科技界、教育界的綜合意見和市場預(yù)測及國內(nèi)外比較研究的結(jié)果而定的做法。
3.課程體系的優(yōu)化緊密圍繞優(yōu)化目標而定,除了遵循教學(xué)規(guī)律、己有的教學(xué)經(jīng)驗成果以外,其優(yōu)化過程還采用系統(tǒng)分析方法和數(shù)學(xué)手段,這比過去憑經(jīng)驗設(shè)定課程體系更科學(xué),在研究方法上有所不同。
4.由于教學(xué)目標、教學(xué)計劃面向市場和未來,更注重學(xué)生的創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)能力、自我完善提高能力和社會適應(yīng)能力等。
5.在教材編寫方面,研究了如何縮短一些“知識鏈”、“知識網(wǎng)”、“知識層次”模型的長流程問題,為采礦與巖土工程專業(yè)的綜合教科書編撰積累了經(jīng)驗,具有實際意義。
三、成果應(yīng)用
該項教學(xué)改革成果得到了較好的應(yīng)用,取得了很好的效果。從1995年以來,己培養(yǎng)了8屆“采礦與巖土工程”的本科畢業(yè)生、碩士生、博士生400多名。在校學(xué)生對此項改革表示出最大的支持,學(xué)習(xí)積極性大大提高:畢業(yè)生普遍受到社會的好評,一次就業(yè)率達100%,本科生考上研究生的比例也有所提高。國內(nèi)10多所高等院校的采礦工程專業(yè)相繼應(yīng)用了采礦與巖土工程專業(yè)有機交融的改革方案。
關(guān)鍵詞:軌道交通 運營組織 變革
中圖分類號:U239 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)03(c)-0211-02
上海軌道交通事業(yè)已經(jīng)發(fā)展了近30年,其運營組織擁有眾多特色和經(jīng)驗,值得我們探索與研究。上海軌道交通在成立之初以及在日后的發(fā)展過程中,通過不斷努力和探索,最終成為城市公共交通的樞紐。任何一種運營模式有其優(yōu)點,也會有其弱點,重要的是它必須符合社會與企業(yè)的發(fā)展要求。先進運營組織理念不是一成不變的,而是發(fā)展變化的,需要去努力探究。多年來上海軌道交通運營組織體系結(jié)合時展,嘗試創(chuàng)造更高的社會價值。
1 概述
1.1 研究背景
在擁有兩千萬人口的上海,城市軌道交通已經(jīng)成為公共交通運輸系統(tǒng)中重要的組成部分,以其快捷、高效、方便、安全的特點,吸引著越來越多的市民與慕名而來的乘客。城市軌道交通亦不同于其他公共交通系統(tǒng),技術(shù)含量高、專業(yè)部門眾多、系統(tǒng)相對封閉等特點帶來了運行組織與多部門協(xié)調(diào)的困難。
1.2 研究意義和目的
旨在運營期間能以優(yōu)良的管理、周到的服務(wù),按照企業(yè)運作要求管理好企業(yè),組織軌道交通正常運營,并且做好固定資產(chǎn)的管理,安排下屬部門做好客運服務(wù),牽頭開展各設(shè)備系統(tǒng)的維護和檢修,從而創(chuàng)造較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
1.3 研究方法和框架
研究框架和研究方法的對象完全是按照原有與現(xiàn)有的各個軌道交通(或稱地鐵)運營組織部門發(fā)展歷程與當時處境進行敘述與剖析,首先給出想要研究以及敘述的社會問題,然后試圖回答所要研究或所要解釋的問題。比如:為什么地鐵的運營組織需要那么多次改革,為什么需要分權(quán)等等,以上這些問題看起來非常不一樣,沒有相互的聯(lián)系,但研究這些問題的基本分析框架卻可以是一樣的?;旧嫌梢韵挛鍌€步驟組成:(1)社會環(huán)境,(2)發(fā)現(xiàn)并嘗試解決產(chǎn)生的問題,(3)初步解決,(4)后續(xù)影響,(5)進行評估比較,提出設(shè)想。
2 上海軌道交通運營組織的產(chǎn)生
2.1 社會發(fā)展與規(guī)劃催生新的交通系統(tǒng)
2.1.1 上海軌道交通的誕生
早在1956年8月,上海市政建設(shè)交通辦公室向市人民委員會提交《上海市地下鐵道初步規(guī)劃(草案)》,上海地下鐵道建設(shè)開始提到市領(lǐng)導(dǎo)的議事日程。1958年8月,上海市地下鐵道籌建處成立,同樣以“平戰(zhàn)結(jié)合”的功能要求,對上海地下鐵道開始規(guī)劃設(shè)計、方案論證和試驗研究。1960年2月,上海市隧道工程局在浦東塘橋開始作盾構(gòu)掘進試驗。1964年后,上海市委決定結(jié)合戰(zhàn)備在地鐵規(guī)劃線上的衡山路段與漕河涇地區(qū)實施地鐵擴大試驗工程,但由于種種歷史和技術(shù)原因終止。
隨著80年代上海道路交通問題的日益突出,市民出行與道路承載能力的矛盾日益顯著,新的城市規(guī)劃也迫切需要長距離、大運量的運載交通工具――即城市南北快速交通系統(tǒng),因此軌道交通再次被提上議事日程。終于在1985年,上海市地鐵公司成立,接替上海市地下鐵道籌建處進行地鐵工程項目可行性研究。1986年,市政府向國務(wù)院上報建設(shè)新龍華至新客站地下鐵道的請示報告,隨即批準立項。1988年,國務(wù)院批準工程可行性研究報告,同時成立上海市地鐵工程建設(shè)指揮部,組織實施工程建設(shè)。1989年,中德(當時的聯(lián)邦德國政府)雙方正式簽署了地鐵??钯J款協(xié)議書。1990年國務(wù)院正式同意,上海軌道交通――地下鐵道工程(即今錦江樂園至上海火車站)開工興建,全長16千米,設(shè)車站13座(地面車站2座、地下車站11座),在線路南端的新龍華設(shè)車輛段(后為東亞最大的梅隴基地)。建設(shè)規(guī)模按高峰小時單向通過能力6萬人次設(shè)計,采用大容量8節(jié)編組的電動客車,最高限速80公里/每小時,2分鐘間隔運行,并且建設(shè)標準參照80年代建成的香港和新加坡地鐵模式,達到80年代中期國際水平,于1993年起試運營。
2.2 由政府組建的軌道交通運營組織
當時的上海地鐵總公司實際上與上海市地鐵工程建設(shè)指揮部是“一個班子兩塊牌子”,上海地鐵總公司承擔實際運營責任,并且由總經(jīng)理負責,其下設(shè)總調(diào)度所,直接接受總經(jīng)理指揮,在日常運營中代表總經(jīng)理實際控制協(xié)調(diào)地鐵運營,各部門的各項運營業(yè)務(wù)直接接受總調(diào)度所以及所下屬調(diào)度室的指令,而一線的運營信息直接上傳至總調(diào)度所,因為管理層次少,所以信息速率很高。
總調(diào)度所下設(shè)行車、客運、環(huán)控、電力、票務(wù)、施工統(tǒng)計等專業(yè)調(diào)度負責專業(yè)事項,同時設(shè)有技術(shù)部與所部,負責專業(yè)拓展與技能審核,并且在日常工作中對其他部門進行工作協(xié)調(diào)與業(yè)務(wù)管理。
2.3 運營組織的目標
當時上海地鐵總調(diào)度所目標就是:監(jiān)督、監(jiān)控各個車站與列車的實際運營情況,編制列車運行圖,簽發(fā)調(diào)度命令,并且在故障狀態(tài)下進行人工干預(yù),協(xié)調(diào)審批夜間維護施工,維持地鐵系統(tǒng)的日常運營。
2.4 運營組織對社會問題的初步回應(yīng)
上海地鐵的建成使得上海城市規(guī)劃得以實現(xiàn),原本在60年代只是鎮(zhèn)的徐家匯得到迅速發(fā)展,擴建成為了城市副中心,地處閔行的莘莊成為了人口最多的鎮(zhèn),中山公園發(fā)展成為十大商業(yè)中心之一,地鐵1、2號線改善了城市內(nèi)部的交通環(huán)境,市民出行得到了便利。當時的運營組織主體――總調(diào)度所,承擔著運營安全的重要職責,在控制著全長65公里的運營線路,日均客流量接近100萬人次的條件下,沒有發(fā)生過一起安全責任事故,得到了社會各界的贊譽。
3 原有的軌道交通運營組織所出現(xiàn)的問題以及處理
3.1 行政機構(gòu)對運營組織的影響
當時的上海市政府以及下屬相關(guān)部門是軌道交通的運營與建設(shè)的監(jiān)管方,其中上海市原交通局是主管部門,負責制定和提出軌道交通發(fā)展戰(zhàn)略與相關(guān)配套的政策,參與編制可行性報告;原上海市計委、市建委負責軌道交通發(fā)展戰(zhàn)略和相關(guān)政策的平衡與協(xié)調(diào),市規(guī)劃局負責組織軌道交通路網(wǎng)的規(guī)劃和匯總軌道交通線路相關(guān)專業(yè)的規(guī)劃控制,而相對應(yīng)的總調(diào)度所在突況時需要將事件通報市交通局,并且接受相應(yīng)行政指示。
3.2 原有運營組織的問題
3.2.1 地鐵建設(shè)項目過多
由于在軌道交通大發(fā)展的條件下,作為運營單位的總調(diào)度所在實際工作中,難以有效配合審核,比如原先的地鐵一號線,施工調(diào)度(計劃員)需要審核安排100個以上的運營期間以及夜間的施工計劃,但由于缺乏基建、電務(wù)、通訊、法律等方面的專家與部門,其對于夜間整修、擴建施工難以應(yīng)對。
3.2.2 原有的以總調(diào)度所承擔一切運營需求有些力不從心
地鐵運營依靠多部門的協(xié)調(diào)配合,現(xiàn)場的實際信息雖然能夠迅速地直接傳達到總調(diào)度所和調(diào)度室,但是所產(chǎn)生的信息往往是不能夠完全處理的。因為傳達上來的運營信息過多,造成了信息堵塞,而調(diào)度的編制相當精簡,在當時沒有計算機協(xié)助的情況下來不及處理。
3.2.3 各個專業(yè)沒有有效的協(xié)調(diào)
在軌道交通的整個體系中,通號、車輛、工務(wù)、客運、乘務(wù)都是專業(yè)性很強的行業(yè),跨行業(yè)幅度較大,若出現(xiàn)問題,不能夠即時解決,往往是治標不治本,這對于高密度、準點運營的軌道交通行業(yè)是不相符的。
3.3 運營組織的發(fā)展以及中樞的產(chǎn)生
2000年的改革之后,新的軌道交通運營單位組織體系經(jīng)審核批準成立了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心。該中心的最高職責是確保全系統(tǒng)的正常運營。優(yōu)點是集中指揮控制,快速協(xié)調(diào)全部軌道交通路網(wǎng)運能,尤其是在網(wǎng)絡(luò)化運營的時期,高效集中統(tǒng)一的指揮更為重要,在必要時還是全市的軌道交通應(yīng)急指揮和協(xié)調(diào)中心,這個中心除了指揮各運營線路之間的協(xié)調(diào)配合,向有關(guān)部門和領(lǐng)導(dǎo)報告外,還要協(xié)調(diào)軌道交通與其他行業(yè)之間的配合與聯(lián)合行動。
這樣各個線路的控制中心可以負責各條線路的運營指揮與協(xié)調(diào),總的協(xié)調(diào)由網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心負責,解決了運營需求力不從心的問題。
4 新問題的產(chǎn)生以及解決思路
4.1 新問題的產(chǎn)生
由于在實際運營管理與協(xié)調(diào)中,網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心(COCC)眾多相關(guān)業(yè)務(wù)的分管與執(zhí)行人員只有一人,造成了既是負責人又是辦事員,導(dǎo)致人員疲于奔命,無法有效進行系統(tǒng)工作的推進,也造成關(guān)鍵職能弱化甚至缺失,并不能體現(xiàn)“精簡高效、專業(yè)分工、責權(quán)對等”的基本原則。
在網(wǎng)絡(luò)化運營的今天,每條線路都有獨立的控制中心,雖然用地規(guī)模、建設(shè)投資、設(shè)備成本較大,但其運營管理覆蓋面積廣、信息交流流暢、獨立管理經(jīng)驗豐富、專業(yè)人才集中。在實際工作中,由于COCC對每一條線路的每一個細節(jié)不甚了解,對線路的指揮和維護工作受到一定制約,影響了工作效率,這對于“N+1”(N個線路控制中心,一個網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心,網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心是建立在上海交通路網(wǎng)發(fā)射狀和環(huán)線狀結(jié)合拓撲結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上)的格局規(guī)模是不利的。
4.2 解決思路
我們在實際工作中體會到:軌道交通的運營組織需要下放指揮權(quán),減小管理幅度,從而提高工作效率,獲得更高的效益。如果在這一方面進行分權(quán),使線路的控制中心有足夠的單一指揮權(quán)利,并且由COCC制衡與協(xié)調(diào),那么相信在分權(quán)后更能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化運營特征,充分利用基層人員與物力資源配置,完善管理體制、信息管理、有條件地精簡系統(tǒng),實現(xiàn)資源共享和綜合利用。
5 結(jié)語
城市軌道交通已經(jīng)成為公共交通運輸系統(tǒng)中重要的組成部分,是城市交通系統(tǒng)的骨干。軌道交通以其安全、快捷、高效的特點,吸引著越來越多的市民與慕名而來的乘客。發(fā)展軌道交通是一種“戰(zhàn)略節(jié)約”,可以說是百年大計,并且城市軌道交通運營組織亦不同于其他公共交通系統(tǒng),技術(shù)含量高、運行時間長、專業(yè)部門多、資金密集度高、系統(tǒng)相對封閉等特點帶來了運行組織與多部門協(xié)調(diào)困難。
運營組織歷經(jīng)風(fēng)風(fēng)雨雨、不斷改革,逐漸成為高效、精簡的組織。展望未來,由于軌道交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展,因此運營組織的精細化分權(quán)將逐漸展現(xiàn)其重要性。相信在不久的將來,軌道交通運營組織將更加高效、完備,更能適應(yīng)時展,創(chuàng)造更高的社會價值和經(jīng)濟效益。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:土木工程現(xiàn)狀發(fā)展趨勢
引言
縱觀人類文明史,土木工程建設(shè)在和自然斗爭中不斷地前進和發(fā)展。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)中,土木工程業(yè)越來越成為國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。同時,隨著社會和科技的發(fā)展,建筑物的規(guī)模、功能、造型和相應(yīng)的建筑技術(shù)越來越大型化、復(fù)雜化和多樣化,所采用的新材料、新設(shè)備、新的結(jié)構(gòu)技術(shù)和施工技術(shù)日新月異,節(jié)能技術(shù)、信息控制技術(shù)、生態(tài)技術(shù)等日益與建筑相結(jié)合,建筑業(yè)和建筑物本身正在成為許多新技術(shù)的復(fù)合載體。而超高層和超大跨度建筑、特大跨度橋梁及作為大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)核心的現(xiàn)代結(jié)構(gòu)技術(shù)則成為代表一個國家建筑科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標志。所有這一切都說明在土木工程中越來越體現(xiàn)了技術(shù)與創(chuàng)新的作用,誰能在世紀之交把握住土木工程學(xué)科的發(fā)展趨勢。誰就能在知識經(jīng)濟時代開創(chuàng)土木工程學(xué)科的新紀元。
一、土木工程的涵義
土木工程是指建造各類工程設(shè)施的科學(xué)、技術(shù)和工程的總稱。土木工程的含義可從兩方面去理解。一層含義是指與人類生活、生產(chǎn)活動有關(guān)的各類工程設(shè)施,如建筑工程、公路與城市道路工程、局壩水電和水利工程、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程、地下空間開發(fā)利用工程等。另一層含義是指為了建造工程設(shè)施應(yīng)用材料、工程設(shè)備在土地上所進行的勘察、設(shè)計、施工等工程技術(shù)活動。經(jīng)過多年的發(fā)展,目前土木工程的實踐和研究己取得顯著成就,無論是結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析,還是結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論和方法以及結(jié)構(gòu)的施工手段,都有了非常大的突破;特別是近若干年,在高層、大跨結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)方面成績尤其驚人。但展望未來,土木工程領(lǐng)域中仍然有許多課題需要我們進一步探討。
二、土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀
我國的土木工程建設(shè)從20世紀50年代起一直沒有停過,且發(fā)展很快,尤其在近年來,發(fā)展極為迅猛,幾乎整個中國成了一個大的建設(shè)工地。新的高樓大廈、展覽中心、鐵路、公路、橋梁、港口航道及大型水利工程在祖國各地如雨后春筍般地涌現(xiàn),新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)大力研究、開發(fā)和應(yīng)用。發(fā)展之快,數(shù)量之巨,令世界各國驚嘆不已。
截止2000年底,我國鐵路運營路程已達6.78萬公里,居世界第4位,亞洲之首。鐵路朝著城市輕軌和地鐵兩方而發(fā)展。同時,我國也在積極建造高速鐵路,武漢至廣州的高速鐵路運營時間僅需4小時。此外,磁懸浮列車也在發(fā)展。橋梁工程也取得了驚人的成就,伴隨著橋梁類型的不斷翻新,主跨跨度一再突破。楊浦大橋、南浦大橋、蕪湖長江大橋、南京長江二橋等大跨橋梁的建成都標志著我國的大跨結(jié)構(gòu)達到了一個新的水平,己跨入世界水平先進行列。目前,我國己建成千米以上大橋3座、800m以上大橋8座、600m以上大橋15座、400m以上大橋40座,重慶萬縣單孔跨度達420m的鋼筋混凝上拱橋更引起世界同行的莫大興趣。在水利建設(shè)方面,50年間全國興建大中小水庫8.6萬座,水庫總蓄水量4580億立方米。建設(shè)和整修大江大河堤防25萬公里,目前防洪工程發(fā)揮的經(jīng)濟效益達7000多億元。在大壩建設(shè)方面,我國先后建成了青海龍羊峽大壩、貴州鳥江渡大壩、四川二灘大壩等水利工程。
三、土木工程的發(fā)展趨勢
(一)高性能材料的發(fā)展
鋼材將朝著高強、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發(fā)展。日本、美國、俄羅斯等國家已經(jīng)把屈服點為700N/mm2以上的鋼材列人了規(guī)范;如何合理利用高強度鋼也是一個重要的研究課題。高性能混凝土及其它復(fù)合材料也將向著輕質(zhì)、高強、良好的韌性和工作性方面發(fā)展。(二)計算機應(yīng)用
隨著計算機的應(yīng)用普及和結(jié)構(gòu)計算理論日益完善,計算結(jié)果將更能反映實際情況,從而更能充分發(fā)揮材料的性能并保證結(jié)構(gòu)的安全。人們將會設(shè)計出更為優(yōu)化的方案進行土木工程建設(shè),以縮短工期、提高經(jīng)濟效益。
(三)環(huán)境工程
環(huán)境問題特別是氣候變異的影響將越來越受到重視,土木工程與環(huán)境工程融為一體。城市綜合癥、海水上升、水污染、沙漠化等問題與人類的生存發(fā)展密切相關(guān),又無一不與土木工程有關(guān)。較大工程建成后對環(huán)境的影響乃至建設(shè)過程中的振動、噪聲等都將成為土木工程師必須考慮的問題。
(四)建筑工業(yè)化
建筑長期以來停留在以手工操作為主的小生產(chǎn)方式上。解放后大規(guī)模的經(jīng)濟建設(shè)推動了建筑業(yè)機械化的進程,特別是在重點工程建設(shè)和大城市中有一定程度的發(fā)展,但是總的來說落后于其他工業(yè)部門,所以建筑業(yè)的工業(yè)化是我國建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢。要正確理解建筑產(chǎn)品標準化和多樣化的關(guān)系,盡量實現(xiàn)標準化生產(chǎn);要建立適應(yīng)社會化大生產(chǎn)方式的科學(xué)管理體制,采用專業(yè)化、聯(lián)合化、區(qū)域化的施工組織形式,同時還要不斷推進新材料、新工藝的使用。
(五)空間站、海底建筑、地下建筑
早在1984年,美籍華裔林銅柱博士就提出了一個大膽的設(shè)想,即在月球上利用它上面的巖石生產(chǎn)水泥并預(yù)制混凝土構(gòu)件來組裝太空試驗站。這也表明土木工程的活動場所在不久的將來可能超出地球的范圍。隨著地上空間的減少,人類把注意力也越來越多地轉(zhuǎn)移到地下空間,21世紀的土木工程將包括海底的世界。實際上東京地鐵已達地下三層:除在青函海底隧道的中部設(shè)置了車站外,還建設(shè)了博物館。
(六)結(jié)構(gòu)形式
計算理論和計算手段的進步以及新材料新工藝的出現(xiàn),為結(jié)構(gòu)形式的革新提供了有利條件??臻g結(jié)構(gòu)將得到更廣泛的應(yīng)用,不同受力形式的結(jié)構(gòu)融為一體,結(jié)構(gòu)形式將更趨于合理和安全。
(七)新能源和能源多極化
能源問題是當前世界各國極為關(guān)注的問題,尋找新的替代能源和能源多極化的要求是21世紀人類必須解決的重大課題。這也對土木工程提出了新的要求,應(yīng)當予以足夠的重視。
此外,由于我國是一個發(fā)展中國家,經(jīng)濟還不發(fā)達,基礎(chǔ)設(shè)施還遠遠不能滿足人民生活和國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求,所以在基本建設(shè)方面還有許多工作要做。并且在土木工程的各項專業(yè)活動中,都應(yīng)考慮可持續(xù)發(fā)展。這些專業(yè)活動包括:建筑物、公路、鐵路、橋梁、機場等工程的建設(shè),海洋、水、能源的利用以及廢棄物的處理等。
參考文獻:
[1]段樹金.土木工程概論[M].北京:中國鐵道出版社,2005.