巖土工程專業論文范文
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篇1
摘要:巖土工程畢業設計(論文)是巖土本科專業教學中重要的實踐性教學環節,為提高這一環節的質量,本文從建立健全監管機制、加強校企合作、提高教師的實踐能力、緊密聯系工程實際等方面,探討了提高巖土工程專業畢業設計(論文)質量問題。
關鍵詞 :巖土工程 畢業設計 質量
我校對畢業設計質量十分重視,但近年來出現畢業設計質量下降的現象,為保證畢業設計的教學質量,在對有關院校畢業設計指導經驗進行調研的基礎上,結合我校巖土工程專業畢業設計的現狀,分析影響畢業設計質量的主要原因,并針對如何提高畢業設計質量問題進行探討。
一、影響巖土工程專業畢業設計(論文)質量的主要原因
1.就業與考研的影響。畢業設計(論文)通常安排在大四的最后一個學期進行。大四學生在做畢業設計(論文)的同時,還面臨著找工作、考公務員、研究生復試等諸多問題。所以說學生本身主觀上非常想投入大量的時間和全部的精力進行畢業設計(論文),力求呈現高質量的設計成果。但現實情況迫使學生不得不壓縮畢業設計的時間,從而影響畢業設計(論文)的完成質量。
2.指導教師自身實踐能力的影響。目前高校教師的主要來源是高校畢業生,這部分教師所占比例較大。盡管他們具有較高的學歷,但均是從校門到校門,沒有企業工作的實踐經驗,缺乏實際動手能力,指導學生進行畢業設計(論文)的能力不足,從而造成學生的畢業設計成果質量下降。
3.畢業設計成果與實際需求脫節。本科生畢業設計(論文)存在為設計而設計的傾向,畢業設計(論文)選題脫離實際,通常只是為了方便學生進行設計,從而對工程條件進行不恰當的簡化。這樣即便學生在某一方面進行詳細的設計, 但設計方法單一,考慮實際問題不全面,不利于培養學生全面分析、解決實際問題的能力。另外畢業設計成果缺乏展示平臺,沒有進行社會轉化的機會,更產生不了行業價值、社會價值和經濟價值,從而在一定程度上影響學生和指導教師的積極性。
二、提高巖土畢業設計(論文)質量的措施
1.建立健全畢業設計(論文)監管機制。學院作為畢業設計質量(論文)監管的二級單位,對學生畢業設計(論文)進行統一管理。資環學院按照我校的本科生畢業設計(論文)管理辦法,認真制定本學院本科生畢業設計(論文)管理細則,將監管工作落實到每一個環節,嚴把質量關。主要監管的過程包括:⑴畢業設計(論文)準備工作、選題監督;⑵學生開題、實習調研落實情況檢查;⑶平時學生、指導教師出勤情況檢查;⑷畢業設計(論文)中期檢查;⑸學生進行預答辯情況檢查;⑹答辯、成績評定;⑺畢業設計(論文)質量評價、指導效果總結。在建立健全了畢業設計(論文)監管機制基礎上,學院對畢業設計(論文)的每個過程都進行嚴格控制和管理。
2.加強校企合作,提高教師的實踐能力。目前,我校已經建立了多個穩定的校外實習基地,并與企業長期進行合作,利用社會資源來提高在教師的實踐能力。學校定期派專業教師到實習基地進行業務實踐或掛職鍛煉,直接接觸實際工程,邊實踐,邊學習,能夠掌握最新的技術和設計方法,把行業的最新成果引入教學之中,這對于那些毫無實踐經驗,從校門到校門的教師來說,是提高實踐教學能力的最有效途徑。所以說,對于新引進教師,在承擔教學任務之前,學校應先派他們到實習基地進行一段時間的實踐技能訓練,從根本上提高他們的實踐教學能力。
3.畢業設計(論文)應緊密聯系工程實際。畢業設計(論文)選題應結合教師的科研工作,讓學生參加實際題目的設計,使他們處于培養綜合實踐能力的真實社會活動中,為其提供分析解決實際工程問題的鍛煉機會。畢業設計(論文)的設計方案與實際工程相結合,將畢業設計成果進行社會轉化,能夠產生一定社會價值、經濟價值,可以激發學生進行畢業設計的熱情,從而能夠主動學習不怕困難刻苦鉆研。學生通過參與實際工程的設計能夠掌握更多的設計方法和設計規范,縮短了理論與實際工程間的差距,提高了畢業生的實際工作能力,為即將走上工作崗位打下了堅實的基礎。
綜上所述,畢業設計(論文)教學環節是高校教學內容的重要組成部分,是對學生進行綜合素質教育的重要途徑。提高本科生畢業設計(論文)質量是一個長期積累和實踐的過程,健全的管理機制、高素質的指導教師的培養等都是提高畢業設計(論文)質量的重要保障,今后需進一步加大重視程度,不斷進行實踐、總結,為提高畢業設計(論文)質量提供更多的方法、措施。
參考文獻
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篇2
【關鍵詞】巖土工程;勘察;水文地質問題
引言
進入新世紀以來,我國的市場經濟持續繁榮,巖土工程項目不斷增多。在巖土工程項目的施工中,水文地質勘察工作的效率直接關系著巖土工程的建設水平,因此需要對當地的水文地質條件進行分析。值得注意的是,當前我國對巖土工程勘察的投入資金較少,無法為水文地質勘察提供專項資金,阻礙了巖土工程項目的順利開展。
1巖土工程中的地質勘察
1.1地質勘察概述
在巖土工程中需要進行水文地質勘察,而地質勘察是水文地質勘察中的重要組成部分,所謂的地質勘察,就是對巖土工程建設區域的地址問題進行分析,并對當地可能出現的地質災害進行預估,避免對地質災害對巖土工程造成不利影響。在巖土工程的地質勘察過程中,需要判定巖石的構成、巖石的化學性質和物理性質,以及巖石在項目工程整體中擔任的角色,以此形成科學的施工方案,指引項目工程的順利開展[1]。在進行地質勘察時,勘察人員必須具備專業的地質學知識,并應用專業的理論知識對當地地質情況進行分析,提出解決地質災害的舉措,提高巖土工程的施工效率。
1.2當前地質勘察的不足之處
就目前來看,我國巖土工程的地質勘察還存在一些不足之處:①巖土工程的地質勘察依據較為缺乏。很多勘察單位忽視了地質勘察的重要性,在進行勘察時,僅僅對水文情況進行了調研,沒有對當地的地質條件進行分析,影響了勘察工作的實效性。②巖土工程的地質勘察報告水平較低。自然環境處在不斷的變化之中,地質條件也在發生變化,很多勘察單位在工作時以以往的地質勘察資料為依據,進行勘察報告的編撰,導致勘察報告的實用價值非常低。③巖土工程的地質勘查內容欠缺。地質勘察工作對勘察人員的要求較高,一些勘察人員的專業知識不足,邏輯思維系統沒有形成,研究內容存在空洞化、套路化的弊病[2]。
1.3巖土性質
對巖土性質進行分析,可以發現地下水會對巖土的性質產生重要影響。地下水的結構形式如圖1所示,地下水的結構類型不同,巖土性質也會呈現出較大的差異性。一般來說,巖土性質包括以下幾點:①巖土的伸縮性,當巖土吸收水分,巖土會呈現出膨脹形態,體積會相應增加。當巖土缺失水分,巖土會呈現出收縮形態,體積會相應減小。②巖土的補水性,當巖土本身儲存了一部分水分,會在重力作用下流出水分。③巖土的透水性,當巖土長時期處在水環境中,水分會透過巖石的表層。④巖土的軟化性,當巖土的透水程度持續上升,就會出現巖土軟化的情況。⑤巖土的崩散性,當巖土內部結構被水分破快時,土粒就會出現崩散的情況。
2巖土工程中的水文地質勘察
2.1地下水對工程的影響
(1)地下水上升會對巖土工程產生不利影響。上文已述,地下水會對巖土的性質產生重要影響,在外界自然環境的影響下,地下水會出現水位上升的情況,當潛水位上升,會造成土壤鹽堿化,加劇水分對巖土的侵蝕性。一旦巖土出現軟化、崩散等情況,就會引發山體滑波等自然災害,嚴重的甚至會導致巖土工程徹底坍塌。(2)地下水下降會對巖土工程產生不利影響。地下水上升主要是由自然因素造成的,而地下水下降主要是由人為因素造成的。人類生產生活需要大量的水資源,一些區域過度抽取地下水,導致地下水水位下降,地面發生沉降,加劇了當地的水體污染。當地下水下降后,不僅會對當地的自然環境造成不利影響,還會破壞巖土工程的結構,致使工程整體沉降[3]。(3)地下水升降會對巖土工程產生不利影響。當地下水上升,巖土吸水,體積相應增加,會呈現出膨脹狀態。當地下水下降,巖土失水,體積相應減小,會呈現出收縮狀態。巖土的頻繁膨脹收縮會影響內部結構的穩定性,當巖土的膠結層流失,巖土的整體穩定性無法得到保障,輕型的巖土工程會出現崩塌等情況。
2.2水文地質的勘察內容
(1)在對水文地質進行勘察時,應該對地下水的結構形式進行分析,并對當地巖土的伸縮性、補水性、透水性、軟化性、崩散性進行判定,根據巖土性質預估該巖土工程可能將會出現的地質災害等,并提前采取預防措施。(2)在對水文地質進行勘察時,應該對建筑物的特點進行分析。項目工程的地下水環境直接關系著巖土工程的結構穩定性,因此在勘察過程中,應該編制詳細的勘察報告,以此為依據對水分地質問題進行分析。(3)在對水文地質進行勘察時,應該對巖土工程的地基進行加固。巖土工程的地基長期處在地下水環境中,地下水會對地基產生腐蝕作用,如果腐蝕的程度較大,就會導致地基失穩,影響巖土工程的穩定性,因此在進行地基施工時,應該選擇抵抗性能更好的巖土材料。
2.3水文地質的勘察要求
(1)施工單位在開展巖土工程建設的過程中,應該了解當地的水文地質條件。一方面,勘察人員應該對地下水情況進行分析,了解當地地下水的蒸發量、最高水位、最低水位等等,并判斷地下水和地表水的關系。在不同的結構層中,地下水的運動方式不同,因此應該對地下水的類型進行研究。除了上述的基本地下水參數外,勘察人員還要檢測地下水的污染情況,如果當地的地下水污染較為嚴重,應該立刻治理水體污染,或者是對項目工程的建設地點進行遷移。(2)施工單位在開展巖土工程建設的過程中,應該評價當地的水文地質狀況。在巖土工程施工之前,只有對水文地質狀況進行科學評價,才能保障巖土工程的整體質量,折損地下水造成的不利影響。地下水對巖土性質具有重要影響,一旦巖土結構被破壞,巖土工程的整體穩定性將無法得到保障。在進行施工之前,勘測人員應該根據評價結果,制定預防水文地質災害的舉措,保障巖土工程的安全可靠性能。同時,施工單位應該做好地基防護工作,根據地質條件選擇合適的地基材料。(3)施工單位在開展巖土工程建設的過程中,應該遵循科學的勘察步驟,如圖2所示。在勘測過程中,施工單位應該進行水文地質的勘察策劃工作,優化人力物力資源的配置,并對勘察人員進行技術交底??辈烊藛T在進行勘測時,一方面要掌握當地的水文地質參數,另一方面要結合巖土工程的特點,充分考量當地的自然環境、地質特征等等,以此來優化施工方案。
3結論
綜上所述,我國的經濟社會不斷發展,巖土工程項目越來越多。在巖土工程的開展過程中,水文地質問題十分突出,只有對當地的水文地質條件進行分析,才能制定科學的施工計劃,保障巖土工程的整體質量。為了提高巖土工程的建設水平,克服水文地質災害的不利影響,施工單位必須遵循勘測步驟,對當地的水文地質情況進行科學評價。
參考文獻
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[2]劉興波.工程地質勘察中水文地質問題的重要性探討[A].2013年3月建筑科技與管理學術交流會論文集[C].《建筑科技與管理》組委會,2013:2.
篇3
關鍵詞:巖土工程;勘察設計;數字化系統;方案;技術
中圖分類號:U445.5文獻標識碼:A
一、我國巖土工程勘察的現狀
在工程設計過程中,巖土工程勘察是重要的環節之一,是對工程地質的斷層、地形、地貌以及地下水位等資料的調查搜集。就目前實踐狀況來看,巖土工程勘察信息是對地質情形的靜態表達,難以實現對地質參數的動態和多維反映,不能滿足巖土工程空間分析對信息的要求。近年來,我國經濟社會建設的加快使得巖土工程勘察設計快速發展,技術水平有了很大的提高。特別是隨著計算機網絡和現代科學技術的進步和廣泛應用,我國巖土工程勘察設計發展迅速,巖土工程勘察設計的數字化得到了推廣。但在實際實踐過程中,我國巖土工程勘察設計尚未完善,仍面臨著諸多問題和困難,主要表現在:勘察資料過于地質化、巖土工程勘察設計數字化系統綜合能力差、巖土工程勘察設計數字化系統的空間分析能力缺失、研究成果與實際應用脫節。
二、巖土工程勘察設計數字化系統方案分析
巖土工程勘察設計數字化系統是在結合計算機網絡和現代先進技術的基礎上,對巖土工程信息進行勘察的有效手段。就巖土工程勘察設計數字化系統的方案制定來看,可以從以下兩個方面進行分析:
(一)巖土工程勘察數字化
數字化就是將一些分散而多種多樣的要素或單元合并組合成一個更加完整或協調的整體。巖土工程勘察數字化系統是指應用當代測繪技術、數據庫技術、計算機技術、網絡通信技術和CAD技術,通過計算機及其軟件,把一個工程項目的所有信息有機地集成起來,建立綜合的計算機輔助信息流程,使勘察設計的技術手段從手工方式向現代化CAD技術轉變,作到數據采集信息化、勘察資料處理數字化、硬件系統網絡化、圖文處理自動化,逐步形成和建立適應多專業、多工種生產的高效益、高柔性、智能化的工程勘察設計體系。
(二)巖土工程數字化系統的組成
巖土工程數字化系統的組成。巖土工程勘察數字化系統涉及的地理信息系統、數據庫、計算機圖形學、地質學、地質統計學、地質建模、AutoCAD和Word自動化等一系列技術,他們以巖土工程勘察、設計規范作為相互聯系的基礎組成一個系統工程
三、巖土工程勘察數字化模塊技術分析
巖土工程勘察設計數字化系統的應用能夠實現巖土工程勘察中場地方域的數字化、場地物性指標的數字化、場地地層的數字化以及巖土工程勘察數據庫的設計,有效解決了傳統巖土工程勘探中由于數據內容的復雜性和形式的多樣性造成的處理困難。在具體運行過程中,巖土工程勘察數字化的實現將地質統計學的相關基礎理論與現代技術進行融合,采用科學合理的手段和方法。本文就巖土工程勘察主要數字化模塊技術的實踐,從以下幾個方面進行了簡要分析:
(一)GIS在巖土工程勘察中的應用
雖然GIS和巖土工程勘察設計一體化有區別,然而二者也有一定的相似之處,即二者皆涵蓋和空間坐標相關的信息,GIS注重空間信息的采集與分析,而巖土工程勘察設計一體化注重空間信息的分析與決策。一般來說,和以往巖土工程勘察設計技術相比,GIS具有強大的數據采集與處理能力、形式與內容上復雜多樣性、較強的可視化操作功能及空間分析能力等優勢。
(二)巖土工程建模
一般來說,多樣化的場地地層構造皆能夠抽象為點、線、面及體4種要素的集成。場地地層在空間上都需要一定的地點與范圍,空間關系、屬性及空間等特征是場地地層的重要基本特征。場地地層的數字模型包括準備、簡化假設及建模等階段,具有確定性、可視化及可修改性等特點,其中場地地層建模過程為:現場勘察資料的采集、地質與變量描述、空間分析。在場地地層建模中一般常用的方法是表面模型法,此外還有數字模型法與圖示模型法。
(三)數據庫建設
巖土工程勘察設計是一項系統性工程,需要涉及到信息的共享,因此,構建高效經濟的數據庫顯得尤為重要。巖土工程勘察數據常常具有空間性與多源性的特征,一般數據庫技術是很難實現對這些數據的處理。隨著GIS、計算機圖形學及空間科學的發展,這為復雜的空間數據采集、存儲及分析建模提供了重要的條件?;诘乩硇畔⑾到y的巖土工程勘察數據庫的出現為巖土工程領域復雜的數據管理,空間數據分析提供了高效快捷的手段,目前,以GIS技術支持的數據庫技術已經應用到地質學的眾多領域。
四、結語
巖土工程勘察設計數字化系統是現代工程設計的重要工具,能夠為巖土工程勘探提供動態、多維、有效的地質數據信息。目前,我國巖土工程勘察設計數字化系統建設已得到了高度重視和廣泛推廣,但相關技術的不成熟和系統功能的不完善,使得空間分析能力的不足、勘察信息數字化程度不夠成為了我國巖土工程勘察設計中存在的重要問題。這就要求必須深化研究,采取有效措施確保巖土工程勘察設計流程的數字化,從而解決巖土工程勘察數字化問題,實現巖土工程勘察設計的一體化,以推動我國工程設計的發展。
參考文獻:
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篇4
關鍵詞:巖土工程;勘察技術;發展趨勢
Abstract: The engineering geological investigation in China professional after nearly twenty years of efforts, has realized to the development direction of geotechnical engineering investigation of geotechnical engineering, technology progress in exploration, prospecting means, whether from the exploration equipment, technical investigation of digital or technical staff knowledge of the breadth and depth have made rapid development. In this paper, the author through analyzes the present development of geotechnical engineering survey technology, and discusses the method of technology for investigation of geotechnical engineering, for reference.
Key words: geotechnical engineering investigation; development trend;
中圖分類號:P25
一、我國巖土工程勘察技術的現狀
1.樁基技術方面
在高層超高層建筑中,樁基技術應用最為廣泛。如混凝土預制方樁和預應力管樁由于具有單位承載力投資省、質量有保證、施工速度快等特點,近幾年得到快速發展;混凝土灌注樁及其后壓漿技術由于樁長和樁徑范圍選擇大,提供的承載力幅度大,地層適用性強等特點,發展也很快。為合理利用樁間土承載力,復合樁基技術的理論研究與應用得到了較大的發展。
2.地基處理技術方面
我國軟土地基處理現已接近國際先進水平,同時在天然地基的合理利用方面,開發了大量的復合地基新技術。強夯法、預壓法、排水固結法、堆載預壓、水泥土樁、碎石樁、以CFG樁和靜壓砼預制小樁為代表的剛性樁復合地基技術,得到廣泛使用和研究。復合樁基和剛性樁復合地基中樁土相互作用的理論和研究成果逐步被采用。
3.深基坑工程及邊坡支護技術
我國深基坑及邊坡支護技術是近20年來隨著高層建筑的大量興建發展起來的一項新技術,是集巖土工程和結構工程為一體,包括支擋、防水、降水、挖運土、監測和信息化施工的系統工程,具有工程地質復雜多變,區域性和個性強的特點,已成為施工中的熱點和難點問題。
4.環境巖土工程方面
與環境關聯的巖土工程及與巖土有關的環境工程的廣義環境巖土工程的概念逐步為學術和工程界所接受。環境巖土工程的概念和理論逐步深入人心,地基處理與深基坑工程對環境的影響問題的認識與處理,要求將地基處理與深基坑工程作為相互影響和相互作用的整體問題一并考慮成為環境巖土工程的新思想。
5.巖土預測與控制方面
從采用傳統理論力學和計算土力學計算方法發展到采用灰色理論、損傷力學、神經網絡技術等人工智能方法和動態滾動預測方向發展;控制技術從單一手段朝著多樣、復合的方向發展。
二、巖土工程勘察技術的方法
隨著計算機信息技術的不斷發展,巖土工程勘察數字化技術得到廣泛應用。下面就與傳統勘察方法進行對比, 加以論述。
1.傳統巖土工程勘察技術方法研究
勘察資料過于地質化。由于部門長期的條塊分割, 勘察、 設計分散作業, 加之巖土工程規范制定和新技術、 新方法應用的滯后, 以及專業設置過細, 巖土工程本身的特殊性等原因, 設計與勘察之間脫鉤多,使得勘察提供的巖土工程信息通常以設計人員難以理解的形式出現,而且勘察也較難參與設計的全過程;設計人員也因知識的局限, 很難深層次理解巖土工程勘察信息, 因而勘察成果在設計中的轉化率較低, 造成許多不應有的浪費和損失數字化地圖與數字化設計系統間不夠貫通。地形圖是設計系統的底圖或稱基礎數據,由于數字化地圖中的某些環節技術條件不成熟,與 CAD 設計軟件的接口不匹配, 很難順利實現對接, 設計系統不得不重新將勘察資料數字化, 影響了設計系統 CAD 的推廣應用??辈煨畔底只潭鹊???辈觳块T提供的勘察信息往往以圖紙、 表格、 文字等形式為主,內容上定性描述較多。這一方面造成設計人員對于勘察信息難于準確理解, 另一方面造成對勘察信息處理、 利用上的困難。
2.數字化勘察技術研究
數字化巖土工程勘察是指應用當代測繪技術、 數據庫技術、 計算機技術、 網絡通信技術和 CAD 技術, 通過計算機及其軟件, 把一個工程項目的所有信息有機地集成起來,建立綜合的計算機輔助信息流程,使勘察設計的技術手段從手工方式向現代化 CAD 技術轉變,作到數據采集信息化、 勘察資料處理數字化、 硬件系統網絡化、 圖文處理自動化, 逐步形成和建立適應多專業、 多工種生產的高效益、 高柔性、 智能化的工程勘察設計體系。該技術體系用系統工程觀點, 把勘察、 設計的圖紙、 圖像、 表格、 文字等以數字化形式存貯。
3.數字化勘察技術關鍵優勢
巖土工程地質建模的方法目前采用的主要有表面模型法,表面
模型法的歷史較早,它的基本內容就是通過精確的表示出工程地質體的外表面來表示均質地質體的建模方法,也是目前廣泛使用的建模方法。表面模型法的數據來源是通過測點獲得的一系列離散的測點資料, 包括測點的幾何特征數據和屬性特征數據, 然后利用數據解釋結果重構地質體界面??梢猿橄鬄榘岩幌盗型瑢傩缘狞c按照一定的規則連接起來,構成網狀曲面片,進而確定整個地質體的空間屬性,有很多方法用來表示表面, 常用的方法主要有數學模型法和圖示模型法, 本論文主要討論圖示模型法。 常用的圖示模型法有邊界表示法、 規則格網法、 等值線法、 不規則格網法等, 其中不規則格網法是本系統選用的模型表示法, 將做詳細分析討論。不規則格網法是將區域內有限個點將區域劃分為相連的三角面網絡。 區域中任意點落在三角面的頂點、 邊上或三角形內,如果任意點不在頂點上, 則該點的數字屬性值通常通過線性插值的方法得到,所以 TIN 是一個三維空間的分段線性模型, 在整個區域內連續但不可微。有許多種表達 TIN 拓撲結構的存儲方式,這里采用一個簡單的記錄方式是:對于每一個三角形、 邊和節點都對應一個記錄,三角形的記錄包括三個指向它三個邊的記錄的指針, 邊的記錄有四個指針字段, 包括兩個指向相鄰三角形記錄的指針和它的兩個頂點的記錄的指針;也可以直接對每個三角形記錄其頂點和相鄰三角形。每個節點包括三個坐標值的字段,分別存儲 X,Y,Z 坐標。這種拓撲網絡結構的特點是:對于給定一個三角形,查詢其三個頂點屬性和相鄰三角形所用的時間是定長的。它在沿直線計算地形剖面線時具有較高的效率,當然可以在此結構的基礎上增加其它變化,以提高某些特殊運算的效率。對巖土工程勘察方法實施改進, 逐步過渡到數字化勘察技術, 并推廣其廣泛應用, 這是勘察工程發展的必然趨勢, 但是這其中還有一段很長的路要走,不僅僅是因為其中還有一些關鍵技術問題尚未完全攻克,而且我國目前在數字化勘察、勘探方面的專業人才也很匱乏, 因此, 必須加大數字化巖土工程勘察技術人才的培養, 并加快該技術的研究應用,以真正實現巖土工程的數字化勘察的廣泛應用。
4.數字化勘察技術的應用
我們在進行道路、 橋梁、 隧道的測量設計經常遇到地形復雜交通不便的情況。如線路在丘陵山區,經常是各種樹木生長茂盛、 溝壑縱橫,難以通視,傳統的測量手段很難解決,經常令測量工作人員吃盡了苦頭。傳統的測量手段數據處理往往用手工方法記錄儲存,不僅數據顯得零亂,而且在數據后續處理中,往往手工處理,工作量大,容易出錯,測量數據不易校核。 由于處理枯燥,需要耗費的重復勞動也就相當多,內業處理出錯率較高。通過調查研究, 在我國大多數單位在公路設計測量工作中采用的方法傳統,速度慢、 精度差,數據不易保存校核,所以難以適用當前推進公路建設自動化、 信息化建設的要求。采用現在傳統的測量方法存在許多弊端,例如測量數據多,易出錯,測量完畢不易校核和保存,采用數字化地形圖可有效解決這一問題。 采用專業數字化地形圖測繪,經過處理后,可以滿足公路規范的需求,每條公路的地形圖可以形成永久保存的電子檔案,勘測成果在圖上一目了然,可重復利用,并可不斷補充調整。 公路設計引入專業勘測的電子地形圖,勘測效率大大提高,勘測費用降低很多,勘測設計周期會大大縮短,而且數據精確,易于保存,數據直接導入利用,免去人工錄入的繁瑣和失誤,可以重復利用,一舉多的,可以紙上選線、 定線,測量數據可以視實際情況,隨時補充調整。測量成果可以直接與國家控制網轉化,以便與其他測量行業的數據共享。測量完畢或公路施工后能長久保存測量成果,并進行校核,推進公路測量的數字化進程。
三、結束語
總而言之,巖土工程勘探是工程質量的重點,目前我國的巖土工程勘察技術方法較多,且眾多勘察方法、技術發展的成熟程度不盡相同,所以我們要在實際勘察設計工程中積累經驗、重視有效性的發展、時刻應用新科學新技術來發展我國的工程勘察技術,把我國的勘察技術提高到一個更高的水平。
參考文獻:
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篇5
關鍵詞:巖土工程勘察;建筑工程;建筑施工;工程建設;勘察點設置;勘察取樣 文獻標識碼:A
中圖分類號:TU195 文章編號:1009-2374(2016)29-0137-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.29.063
1 概述
巖土工程勘察作為工程建設的基礎環節,在工程建設中發揮著重要的作用,引起了相關人員的關注與重視。在建筑工程實際施工過程中,由于種種現實原因的限制,往往導致巖土工程勘察工作不能得到有效進行,必須采取相應的措施對其進行有效地解決。針對巖土工程勘察中存在的問題及優化措施進行一系列的研究分析,借此平臺與各位相關研究人員進行商談討論。
2 巖土工程勘察簡述
對巖土工程進行勘察工作是設計和施工的基礎,具有十分重要的作用。由于不同類型、不同規模的工程活動會給地質環境造成不同程度的影響。反之,不同的地質條件也會給工程的建設帶來一定的影響,所以需要對所進行的工程進行巖土工程勘察工作。一般來說,巖土工程勘察的主要內容是:相關人員通過對該工程所在地的地質狀況進行一系列的調查、測繪、勘探,并采取當地的土試樣。在此基礎上,對所采取的土試樣進行包括原位測試,室內試驗,現場檢驗、檢測等在內的一系列測試實驗,對該工程的地質條件進行定性與定量分析。最后,根據這些分析,編制滿足該工程不同部門所需的報告文件。巖土工程勘察的主要目的是:在查明工程地質條件的基礎上,根據調查所得到的數據與相關資料對地質情況進行一系列的研究分析,對建筑地區的工程地質進行評價。通常情況下,根據巖土工程勘察所處的階段不同,可以分為可行性研究勘察、初步勘察以及詳細勘察三個階段;根據巖土工程勘察對象的不同,可分為水利水電工程勘察,鐵路、公路工程勘察,港口碼頭與大型橋梁勘察以及工農用建筑勘察等。
3 巖土工程勘察中存在的問題
3.1 勘察點的設置與取樣問題
一般情況下,建筑工程項目具有施工周期較長、任務量大、任務瑣碎復雜等特點,給巖土工程勘察中勘察點的設置與取樣帶來了一系列的不便。在平時的巖土工程勘察工作中,由于施工地地形的復雜,一些技術人員不能及時地對其進行了解與掌握,導致相關技術人員不能對勘察地點的基礎結構進行正確地分析。這一現象的發生極易導致勘測人員將勘察點設置錯誤,造成勘察失誤,從而致使勘察方案出現錯誤,給相關施工企業帶來巨大的經濟損失。同樣由于一部分技術人員不能及時地了解到在巖土工程勘察中所采取土樣的重要性,在不了解施工現場的情形下,只隨隨便便地進行最基本的6件取樣,忽視了勘測地的實際情況,從而導致所選用的土樣不具有代表性或者不能使用。這一現象的發生會使所勘測到的結果與勘測地的實際土質情況存在較大程度的誤差,從而給施工企業帶來了一系列麻煩。
3.2 缺乏合理的巖土工程勘察安排
為保證建筑工程的順利進行與施工質量,建筑工程的施工團隊需要根據所調查的一系列具體數據與相關資料,對勘測工作進行合理的安排。但是,在實際工作中,勘測地一般位于戶外環境中,其勘測工作容易受到自然因素與人為因素的影響,給勘測工作的進行帶來了一系列麻煩。為避免這一現象的發生,相關人員在進行勘測之前,就應該對這些可能導致工程勘測受阻的突發性因素進行充分的考慮,保證勘測結果的準確性。同時,施工團隊領導與負責人還應將巖土工程勘察工作具體落實到施工部門具體人員的身上,提高工作效率,避免問題發生時互相推諉責任現象的出現。
3.3 對勘察成果的分析評價問題
在巖土工程勘察工作中,相關人員對勘察成果的分析評價是其中最為關鍵的一步,應引起施工人員的高度重視。但是,目前我國巖土工程勘察相關人員在對工程進行分部勘察之后,一般直接在施工現場對所得出的調查數據進行簡單的了解之后,便會直接確定勘察結果,并不會對所得到的數據進行深入地評價與分析。這一現象直接導致了勘測結果的不準確,給工程的后續施工帶來了極大的麻煩。
4 巖土工程勘察的優化措施
4.1 勘察工作與設計工作的統一
在我國,巖土工程勘察工作和設計工作長期處于分離狀態,這給我國的巖土工程勘察工作帶來了一系列的影響,阻礙了其的發展。其實巖土工程勘察工作與設計工作從來都是一個統一的完整體,所以要想加強巖土工程勘察質量,提高巖土工程勘察水平,必須要加強兩者之間的聯系,促使其走向一體化。這種措施能夠有效地提高巖土工程勘察的工作效率,縮短工作周期,在保證整個工程質量的基礎上,提高企業經濟效益。
4.2 勘察制度體系的完善
巖土工程勘察制度體系不僅能夠為工程勘察人員的勘查工作提供可靠的前提依據,還能為其工作的順利進行提供有力地保障,因此應引起施工企業相關人員的高度重視。在建設完善的巖土工程勘察制度體系的基礎上,施工企業應要求工程勘測人員嚴格按照相關規定進行勘查工作,以保證勘察工作的順利進行。同時為保證其得到有效的執行,企業監管部門應按照相關規定對其進行有效的監察工作。此外,為使巖土工程勘察人員能夠及時跟上勘測市場的發展腳步,施工企業應定期組織勘測人員進行相應的職業培訓,使其能夠在實際勘測的過程中,按照企業相關規定進行勘察工作,提高其專業素養。
4.3 運用計算機技術
隨著科學技術的不斷發展,我國的計算機水平不斷進步,被廣泛運用于各個行業之中,巖土工程勘察也不例外?,F階段,建設工程的施工狀況、施工條件等日益復雜,對巖土工程勘察也提出了更高水平的要求。在這一情形下,傳統的巖土工程勘察技術已不再能夠滿足現階段巖土工程勘察的需要,必須對其進行相應地改革創新。通過對計算機技術的有效利用不僅可以對巖土工程勘察過程中所收集到的數據進行更為仔細的計算,還可以通過建立科學的系統管理體系對其進行管理。計算機技術的利用不僅大大提高了巖土工程勘察的工作效率,還在一定程度上降低了巖土工程勘察的成本,給我國的巖土工程勘察帶來了極大的便利。表1是巖土工程相關勘察人員在計算機技術的幫助下統計的當地下水離地表0.5m時巖土工程的清孔取樣表。
5 結語
總而言之,巖土工程勘察由于其自身特點,在工程建設中發揮著極其重要的作用,是其中的關鍵環節。經過一段時期的發展,我國的巖土工程勘察已取得了重大的進步。但是隨著建筑工程施工狀況與施工條件等的不斷變化,巖土工程勘察也必須進行適當地調整。針對目前我國巖土工程勘察工作中存在的一些問題,必須采取包括將勘察工作與設計工作統一結合、完善巖土工程勘察制度體系、合理運用計算機技術等一系列措施對其進行有效地解決,這樣才能有效提高巖土工程勘察的質量,保證建筑工程項目的順利進行。
參考文獻
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篇6
【關鍵詞】山區高速公路;勘察巖土;注意問題
中圖分類號:U412.36+6 文獻標識碼:A 文章編號:
現階段,國家不斷加大對山區高速公路建設投入力度,這就致使山區高速公路巖土工程大量出現,如高邊坡防護、隧道工程、滑坡整治、橋涵特殊基礎處理等,這就增加了山區高速公路巖土勘察工作難度,進而對山區高速公路巖土工程施工提出了更高要求,因此,為了確保山區高速公路巖土工程質量,必須加強山區高速公路巖土勘察工作?;诖?,筆者結合以往類似工程的經驗與自身工作實踐對山區高速公路勘察主要巖土問題進行了以下幾方面的分析探討,為山區高速公路巖土勘察工作的順利進行提高良好保障。
1.山區高速公路巖土工程概述
山區高速公路巖土工程是一項系統而又復雜的工程,主要是通過采用復雜的綜合技術對巖體與土體進行改造與利用。山區高速公路巖土工程主要內容依次為:巖土工程勘察、巖土工程設計、巖土工程施工、巖土工程監測、巖土工程監理;這就對巖土工程的工作人員提出了更高要求,要求其必須正確掌握工程施工方法,熟悉施工現場地質、水文條件,具備專業的巖土工程知識,以便有效處理工程中存在的問題。隨著國家對交通事業的大力投入,公路工程的建設標準也在逐漸由低向高發展,進而公路工程的勘察設計重點也在不斷變化。現階段,由于交通事業的飛速發展,我國山區高速公路也得到了大力建設,鑒于山區高速公路建設的復雜性導致巖土工程項目也在大量增加,這就對巖土工程的勘察工作提出了更高要求,然而在進行勘察工作中難免會出現這樣或那樣的問題,因此,必須對造成這些問題出現的原因進行認真分析,從而采取科學合理的方法有效解決這些問題,確保巖土工程勘察工作的順利進行,以便為山區高等級公路建設奠定堅實的基礎[1]。
2.山區高速公路勘察主要巖土問題
2.1高邊坡防護
山區高速公路建設施工時,應對公路兩側的高邊坡進行防護,防護的力度根據實際情況進行。通常應在矮邊坡上進行植草防護,從而避免雨水沖刷,保持邊坡穩定;對于高邊坡應才襯砌拱、護面墻、植草等方式進行防護,從而防止局部失穩,保持邊坡穩定。若是邊坡高度在16米以上,必須減緩坡度,為防止出現失穩情況,就必須采用針對性地特殊措施進行防護,這就稱之為高邊坡防護。進行高邊坡方法時,通常主要是采用圬工類擋土墻進行防護,如鋼筋混凝土擋土墻、漿砌片石擋土墻等。且擋土墻通常是采用的方式是對巖土體內部進行加固,如預應力錨桿擋土墻、錨桿擋土墻等。進行高邊坡防護設計時,必須充分考慮邊坡穩定情況與擋土墻最大承壓度,并進行驗算,從而確保設計的高邊坡防護科學合理,符合邊坡穩定要求。邊坡去穩形式較多,因而必須結合地形條件、地質結構分別進行對待,如硬巖層主要是崩塌,軟巖層主要是順層滑動,土質邊坡主要是整體滑動等,同時還與軟弱結構層及地下水位情況有密切關聯[2]。
2.2隧道工程
高速公路隧道的修建,應先結合隧道地區的地質條件再進行勘察設計工作。隧道工程是一項復雜、技術要求高、施工要求嚴格的系統工程,隧道工程屬于巖土工程,是一項對巖土工程技術含量要求極高工程項目。
隧道工程技術的復雜性主要有:第一,隧道支護結構的荷載與多種因素有關,如隧道形狀、地形條件、地形條件、地質條件、施工方法與施工質量、支護型式與強度等等;第二,支護形式具有多樣性;第三,支護結構與周圍巖體相互作用,支護結構與施工方法的相互作用,增加了設計與質量控制的難度;第四,巖體穩定性越差,荷載就越大,而支護結構強,荷載、結構、圍巖以及施工方法幾方面的相互作用、影響就越大,增加設計施工難度。其中地質形狀、隧道形狀以及開挖跨度直徑對隧道建設控制有著直接的影響。隧道地形越復雜、地質條件越差,跨度就越大,增加了設計施工難度,而隧道洞口地質條件越好,就越有利于設計施工。隧道工程的施工技術難點主要有:建設工期長、技術復雜、施工質量控制困難等。
2.3滑坡
滑坡是一種常見的地質災害情況,但是在山區高速公路工程建設中出現滑坡則是一個非常棘手的問題,其整治處理不方便且代價也極高。不論滑坡的性質,只要滑坡規模大、滑動面深,進行整治處理都非常困難?;碌恼翁幚韽哪撤N程度來說也能認為是高邊坡防護,一般主要采用的方法有抗滑擋土墻、抗滑樁、抗滑明洞、抗滑注漿、抗滑錨索。進行滑坡整治時,為了確保達到理想效果,應將上述方法進行有機結合使用,如滑坡力度較大時,應將抗滑樁與抗滑錨索進行結合使用等。
2.4橋涵特殊基礎處理
公路橋涵基礎主要有擴大基礎、擴大基礎、樁基礎等三種。通常在地質條件好的區域不會出現太大難度,但是也會偶爾出現特殊情況,如地基承載力低導致施工困難等等。因此,在適宜的情況下采用巖土工程技術對橋涵特殊基礎進行處理,不僅能降低設計方案成本,讓施工更簡便,還能進一步增加其使用安全性。巖土工程技術處理基礎的方法有注漿、錨桿、錨索等,應根據橋涵基礎特點并結合現場地質條件進行使用。采用注漿法處理基礎通常適用于基礎局部加固,基礎后期加固或整治;采用錨桿法處理基礎主要適用于對巖質地基的處理;采用錨索法處理基礎主要適用于對受力較大的基礎進行加固[3]。
3.山區高速公路勘察需注意的問題
做好巖土工程勘察設計工作的首要條件就是應符合設計要求,其次設計要求應符合施工要求,而后按照設計文件順利進行施工并對施工質量進行檢查與評定。地質條件的分析、評定貫穿于巖土工程全過程,地質條件能決定設計時選用的工程方法,又能決定工程方法中各項措施力度,還能對施工方法進行決定。因而巖土工程勘察設計不僅應有豐富的專業知識,還應有豐富的經驗。
山區高速公路勘察需注意的問題:一是區分巖石與巖體的差別,利用相關的實驗室進行檢測,而后通過檢測數據區分巖石與巖體的差別。當然,若是條件允許最佳的方法就是進行現場測試。二是區分巖體與軟弱結構面的差別,相較于對邊坡穩定性的分析,對巖土體中軟弱結構面更為重視,通常軟弱結構面綜合值比較巖體更低。三是區分原狀土體與設計取值間的關系,巖土體測試中對于原狀土體的測試更為重視,原狀測試能進一步反映真實情況。若是出現大量降雨及地下水活動將對巖土體造成嚴重影響,一旦原狀土體在進行測設時,沒有在規范條件下進行,直接將原狀測試值當作設計取用,將導致工程陷入十分危險的境地。
四是必須對重視工程影響區域內的巖土層分布狀況的勘察,重視工程影響區域內的巖土層物理力學性質的全面勘察[4]。
4.結語
總之,對山區高速公路勘察主要巖土問題進行分析探討具有非常重要的意義,有利于山區高速公路勘察主要巖土問題巖土勘察工作的順利進行,能為山區高速公路建設奠定堅實的基礎,進一步保證工程質量,以不斷促進我國交通事業的可持續發展。
【參考文獻】
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篇7
關鍵詞:巖土工程;樁基礎;施工問題;分析
1引言
巖土工程作為土木工程的一個分支專業,主要運用工程地質學、土力學、巖石力學,解決有關巖石、土技術問題,研究方向主要包括:地下工程、邊坡與基坑工程、地基與基礎工程,在這些方面,地基與基礎工程是一切建設的根本,其中樁基礎的使用占比較大。建筑施工過程中,如果發現施工區域內的地基軟弱土層較厚,簡單采用淺埋基礎的情況已經不能滿足地基的強度和變形要求,這就要采用樁基礎,它的作用主要是將建筑物的荷載通過樁基礎傳遞給埋藏在深處的堅硬土層,或者通過樁基礎周圍產生的摩擦力傳遞給地基[1]。
2巖土工程樁基礎分類
現階段使用的樁基礎可按照多種方式進行分類,主要區分為以下幾種。1)按承臺位置的高低分為:高承臺樁基礎、低承臺樁基礎。其中,高承臺樁基礎主要用于橋梁、碼頭類工程;低承臺樁基礎主要用于普通的房建工程中。2)按承載性質不同可分為:端承樁基礎、摩擦樁基礎。其中,端承樁基礎穿越了軟土層后將承載的荷載傳遞到堅硬土層或巖層上;摩擦樁基礎通過樁基礎附近土的摩擦作用將承載的荷載擴散出去,附近的樁端土起到一定的支承作用。3)按基礎樁身的材料不同可分為:鋼筋混凝土樁基礎、鋼樁基礎、木樁基礎、砂石樁基礎、灰土樁基礎。其中,鋼筋混凝土樁基礎可預制或根據現場施工情況進行現場澆筑;鋼樁基礎主要有鋼管、寬翼工字形鋼形式,其具有承載力大,運輸、續接方便,但是造價高,一般只在重點工程中投入使用;木樁基礎一般只能用于普通加固工程、臨時工程,雖具有了耐久性,但是在干濕交替條件下極易腐蝕,基本已很少使用;砂石樁基礎、灰土樁基礎主要是在地基加固時使用,用于將土壤擠密實。4)按制作工藝不同可分為:鋼筋混凝土預制樁基礎、鋼筋混凝土灌筑樁基礎。其中,鋼筋混凝土預制樁基礎是在生產線上或施工現場預制,然后將其沉入地下;鋼筋混凝土灌筑樁基礎又稱為現澆樁基礎,主要是在設計樁位地基上成孔并放入鋼筋籠,再進行澆筑混凝土即可完成。5)按樁的使用功能不同分為:豎向抗壓樁基礎、抗拔樁基礎,水平荷載樁基礎、復合受力樁基礎。6)按樁直徑大小不同分:小直徑、中直徑、大直徑3類樁基礎。7)按截面形式不同分為:方形、圓形樁基礎等。
3巖土工程樁基礎施工常見問題
建筑工程施工問題影響因素主要包括:“人、機、料、法、環”,即參與人員、施工機具、施工材料、施工方法、施工環境五大因素,在這5大因素當中人是最重要的因素。日常施工過程中不同類型的樁基礎施工都容易產生質量問題,其中包括:樁基礎位置或傾斜度超過規范標準,基礎樁身發生破損甚至斷裂,樁基礎樁底達不到設計持力層,更有甚者或出現樁基礎承載力達不到設計要求等嚴重問題。在開挖基坑,由于操作不當引起大面積樁基礎傾斜或上浮,在灌注樁成孔時發現樁身縮頸,孔口的土壤坍塌進入樁孔頂;鉆孔灌注樁的孔底虛土超標,成孔垂直度不符合要求等。這些問題的發生基本都是由于現場施工單位沒有相應的嚴格制度,或者雖制定了相關制度,但落實不到位形同虛設,隨意管理;對樁基礎施工過程中的問題沒有進行理性的分析,單憑感性或某些表面數字就下定論[2]。
4巖土工程樁基礎施工問題解決措施
4.1制定合理制度落實責任完善合理的施工質量控制制度,制定包括崗位責任制,技術交底,自檢、互檢、工序交接檢,檢查驗收,質量控制及基本獎懲等制度,并明確施工過程中的質量管理控制部門或機構設置,落實到具體實施人員,明確其具體任務、權限、職責,構成嚴密的施工質量控制體系。
4.2應用質量分析方法控制巖土工程樁基礎施工現有的質量問題分析方法有因果分析圖、統計調查表、排列圖、分層、直方圖、控制圖、相關圖7種。在樁基礎施工過程中,可以通過合理的技術分析采用以上方法中的一種或幾種,針對重點工序進行分析、預防控制,即從最終目標出發控制目標實施過程中的問題。而巖土工程樁基礎施工工作中,要重點監督打樁過程中的隨時復核樁位,以便控制樁位偏差;采用抽檢方式檢查澆筑用混凝土的重要參數。采用動態的質量控制方法對巖土工程樁基礎施工質量進行控制,將監管重心控制在生產過程中的各個工序當中,而不是在產品已經定型后的最終檢驗上。在整個建設過程中及時對過程進行跟蹤檢查[3]。
4.3控制各種因素提高巖土工程樁基礎施工質量建筑工程施工問題影響因素主要包括:參與人員、施工機具、施工材料、施工方法、施工環境5大因素,通過控制這5大因素提高巖土工程樁基礎施工質量。1)對于參與人員要加強審查,確保參與施工的人員具備相應專業知識以及證件,做到持證上崗,確保日常管理期間的管理工作、制度落實到位,有明確的質量管理體系。2)在施工機具方面,需加強各類機具的設備管理,要求貫穿整個工程進行全過程,包括但并不局限于設備的維修方面。在初期就應該選用可靠、適用,同時滿足各項設計技術要求的設備;針對帶有計量功能的設備,要在可靠、適用的基礎上定期進行檢查校驗,保證工程進行過程中保持其使用性能,以確保巖土工程樁基礎施工質量。3)在施工材料方面,對整個工程中所使用的材料作為整個工程構成的基礎,要多加重視,保證施工材料可以按質按量供應或使用;同時杜絕浪費現象,在保證質量的基礎上控制工程成本。加強對各需檢材料的檢查和檢驗,嚴格執行相關制度,從源頭上保證材料供應的安全,不合規的要堅決禁止進場使用;同時,材料的檢驗要嚴格按照國家法定標準、規范、質量要求,對其性能、方法、使用范圍、施工要求等進行控制,力求材料選用無誤。4)在施工方法方面,要進行合理的施工組織設計,在工程初期根據工程現場情況編制可行的施工組織設計;施工過程中加強自檢,送審,確保技術上不出現問題,以提高巖土工程樁基礎施工質量。5)在施工環境方面,要針對工程現場各類環境因素及條件,制定合理的方案措施,保證特殊季節施工質量,改善施工環境,優化人員作業環境,努力使得整個巖土工程樁基礎施工能夠標準化、規范化。
5結語
巖土工程中的樁基礎作為整個建筑工程的基礎,事關工程的質量,更與工程的安全性緊密相連。所以,在整個樁基礎的施工過程中要努力提高施作質量。歸根結底,各類企業間的競爭就是企業工程質量的競爭,以更為細致的態度進行工程建設就可以提高工程質量,進而提高企業競爭力,可在日后的生產生活過程中立于不敗之地。
參考文獻:
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篇8
主要欄目
地震工程與地震監測
土木水利工程
巖土工程
綜合防災減災
篇9
(一)研究生對課程的學習興趣不濃厚
“一天一門課,一周一學期”,體現了當今中國大學研究生期末的一個典型場景。每學期的最后兩周各門考試密集展開。一部分平時混沌度日的研究生,不得不突擊學習以便應付考試,或者大段摘抄專業書籍和文獻以應付課程論文,巖體水力學課程教學也不例外。因此,研究生畢業后被指缺乏專業技能,缺乏競爭力,就不足為怪了。拋開學習態度不端正、學習目標不明確等主觀因素,造成此現象的一個關鍵原因,是教師沒能充分調動研究生對巖體水力學的學習興趣和熱情。研究生的學習環境自由寬松,這樣安排的初衷,是便于研究生將時間用在自己感興趣的領域,增長自身知識,激發研究潛能。如果研究生教育階段仍無法讓學生感受到學習興趣和樂趣,而是選擇了用強制力逼迫或者聽之任之的極端方式,這樣做的效果是很不理想的。
(二)研究生地質學基礎知識薄弱
受不同院校、不同行業的影響,研究生在本科階段的專業水平參差不齊,綜合運用已有知識學習新知識以及解決實際問題的能力相差很大。水利、采礦、地質、石油類院校的本科教學環節,對水文地質學、工程地質學和巖石力學等地質類課程普遍比較重視,這也成為了這類高校在巖體工程專業研究生培養上的有利條件。然而,目前國內具備巖土工程專業研究生招生資格的高校,是以土木工程類院校為主。土木類院校以建筑工程為行業背景,以工業和民用建筑為主體研究對象,對水文地質、工程地質和巖體力學等課程重視不夠是普遍存在的問題,甚至許多土木類高校本科階段不開設巖體力學課程或作為選修課,巖土工程專業研究生也沒有開設工程地質學課程。這導致大量的巖土工程專業研究生的地質學概念不清,嚴重影響他們對巖體水力學課程的學習質量,教師的教學效果和品質也受到很大的限制。
(三)學校實驗條件有限,課程的實踐教學環節嚴重不足
巖體水力學教學除了對理論講述環節要求高,對實踐性教學環節的要求也很高。室內實驗揭示巖石最基本和最普遍的水力學特性,在巖石水力學實踐性教學中至關重要。諸如軟化系數測定,孔隙率和滲透率測試,三軸應力條件下的滲透率變化測試等都是巖石水力學性質的基礎實驗。然而,大部分高校的現狀是實驗設備和實驗場地嚴重不足。如最基本的帶水滲或氣滲功能的電液伺服巖石三軸試驗機,國產的試驗機在國內高校裝備數量很有限,功能齊全的高精度進口試驗機更是鳳毛麟角?;驹O備都不齊全,大尺寸設備和實驗場地就更為缺乏了。這會使研究生對巖石水力學實驗的認識停留在字面理解上,很難真正掌握實驗原理及數據處理技術。
(四)教師專業素養和學術水平有限
具有較高的專業素養、學術水平、創新意識和能力的實踐教師隊伍是研究生創新人才培養的關鍵。由于巖體水力學課程較新,可選教材比傳統課程少。除了專門從事巖石水力學研究的專業人士之外,大部分承擔巖體水力學課程教學的任課教師都會遇到備課困難,知識點講解不清等問題,在課程內容廣度和深度的把握上也是拙襟見肘,很難達到研究生課程的教學效果和教學品質。
二、教學改革思路與措施
(一)激發研究生的專業興趣
巖體水力學牽涉的知識點眾多且繁雜,在教學過程中,教師因為想把各知識點的概念盡量羅列齊全,不發生遺漏,從而講授得過于理論化,使學生覺得聽課十分乏味。人天生有好奇心,學習新知識、探尋未知世界本是奇妙而富有樂趣的??梢酝ㄟ^國家重點和大型巖石工程實例、國內外著名的工程災害事件的現場照片、統計數據等資料,最大程度地調動研究生對巖體水力學課程的好奇心和探索欲望,從而提高學習興趣。結合巖石遭地下水滲流破壞造成的重大工程失事實例,如意大利Vajont水庫左岸大滑坡、法國Mal-passet雙曲拱壩全壩潰壩、美國Teton土壩巖基段潰決[5],以及英國Woodhead和Bilbery壩、美國Francis重力拱壩、意大利Gleno連拱壩、阿爾及利亞Gabra壩、西班牙EwgadeTera支墩壩、法國Bouzey壩等失穩破壞事故,借助統計分析資料(如國際大壩委員會),從實例中強有力地體現巖體水力學性質對巖體強度和變形特性的巨大影響,突出研究的重要性。同時,讓研究生充分了解這些事故,改變了工程界對巖體結構穩定性的傳統認識,開辟了巖體水力學中眾多新興研究領域和方向,激發研究生的研究欲望,甚至可以培養研究生的科研責任感。
(二)完善研究生地質學基礎知識
為了彌補大部分研究生地質學基礎知識薄弱的問題,在充分調動學生的求知欲之后,強調巖體水力學是一門以工程地質學、水文地質學為地質學主線,以流體力學、地下水動力學為水力學主線,以材料力學、結構力學、彈塑性力學、巖體力學為力學主線的綜合學科。讓研究生深刻體會巖體水力學的多學科交叉融合特點。在課程講述過程中,若遇到與地質學有關的知識,要注重基礎,詳細講述,盡可能幫助研究生建立正確的水文地質學、工程地質學和巖體力學概念。如水文地質學中,溶穴、巖溶率、裂隙水和巖溶水、含水層和隔水層、隔水頂底板、貯水系數、滲流、層流和紊流、水流折射定律、溶濾作用;工程地質學中的巖漿巖、沉積巖、變質巖、斷層構造、水化作用、侵蝕作用、膨脹系數;巖體力學中的地下硐室、錨固與注漿、節理、充填與膠結、損傷與斷裂、水力劈裂等基本專業術語,均需要詳細講解。注意強調巖體的各種地質構造、天然缺陷、高度非線性、各向異性、多尺度特點及不確定性特征,以及裂隙巖體中非達西流現象、巖石結構的宏、細觀層次認識等難點問題,并且告知學生巖體水力學理論存在的問題。例如:對巖體中滲流描述,幾乎完全照搬土體滲流學,即孔隙介質滲流學的方法及經驗來解決,而裂隙巖體滲流還處在發展階段,對單裂隙滲流的研究和認識較為成熟,但對裂隙網絡情況以及非穩定滲流還有待深入探索。
(三)教學模式和方法改革,注重實驗和現場調
研等實踐內容和本科卓越工程師培養計劃的要求不同,研究生教學的核心并不僅僅是讓學生去掌握某一專業知識或某一種實驗方法,而是要讓學生學會發現問題和解決問題的思路、方法,培養研究生獲取知識和創新的能力。一方面,圍繞巖體水力學的基本概念、巖體滲流規律的地質分析、基礎力學理論和力學參數、巖體水力學的工程應用展開,結合巖體水力學的地質分析方法、室內外試驗方法、物理和數學模擬方法、系統綜合分析方法,以教師的專題介紹和研究生的學習匯報結合形式,加強和學生的互動,增加學術思想的碰撞,啟發和引導研究生深入理解科學問題。另一方面,除了為學生選擇合適的教材之外,還要給出相關參考書目,如《巖石水力學與工程》(張有天著),《裂隙巖體水力學基礎》(朱珍德、郭海慶著),《巖體水力學導論》(仵彥卿、張倬元著),《高等巖石力學》(周維垣著)等,并且鼓勵學生廣泛閱讀學術期刊文章。開展理論和實踐的同步性教學改革。在巖體水力學課程的實踐環節中,帶領學生走進實驗室,針對具體的實驗儀器,講解設備構成,讓研究生親自動手全程完成實驗。貴重設備可能不宜人人使用,但可以請研究生全程觀摩實驗,并同專職實驗員或博士生深入討論和交流,鼓勵學生撰寫實驗心得。
采取物理實驗與數值實驗結合的教學模式,把基于計算機仿真技術的軟、硬件平臺應用于巖石水力學教學中,拓寬傳統實驗教學中的實驗對象,通過鼓勵、指導學生自發設計模型進行數值仿真分析,開拓學生視野,激發學生的思維能力和創造性,有利于學生理解和掌握教學內容,同時也可以促進教學人員科研能力的提高,還能在一定程度上彌補部分實驗設備缺乏的不足。此外,還可以采用現場實地調研的實踐性教學方式。廈門市地質和地理環境復雜多樣,雨季頻繁,構成了滑坡災害易發的基本條件。根據廈門的工程地質條件,選擇華僑大學附近的集美區后溪鎮(2007年被確定為廈門市14處重要地質災害地點之一)為調研場所,在由暴雨導致該地區邊坡滑坡的災害現場,講解水力耦合作用下巖土體的變形和破壞規律,幫助學生更形象地理解巖體水力學的水力耦合基本理論。當然,每一所高校,每一位教師的特點不同,必須根據本單位實際的軟硬件條件,確立課程教學改革的具體方式,而不是盲目借鑒其他重點院校的教學模式。巖體水力學課程專業性較強,建議在研究生第一學年的下學期開設。
(四)結合教師科研項目,提升教學品質
近幾年,華僑大學積極鼓勵教師進行科學研究。巖土工程專業教師組建巖土力學與地下工程科研創新團隊,承擔了國家自然科學基金“深部裂隙巖體HM耦合作用下的聲學特性及參數研究(批準號51109084)”、“卸荷作用下巖石滲透性與損傷協同演化規律及主被動式聲學表征(批準號51374112)”,以及多項省部級、地廳級科研項目。教師在科學研究過程中,查閱大量文獻資料,緊密跟蹤國際和國內的研究前沿,時刻關注巖石水力學發展和最新的學術成果。通過不斷努力,比較準確地把握到學術研究的發展方向,掌握了巖體水力學研究的一些新的實驗和理論分析技術,對水力耦合作用下巖石的強度、變形、損傷破裂和滲透性演化特性,以及卸荷條件下巖石滲透性與損傷協同演化的宏細觀表征等方面有了一定突破性認識,獲得了巖體水力學的新知識,教師自身的綜合素質也得到了一定提高。將科研體會和成果融入教學中,進一步提高教學的理論起點,深化教學內容,能夠讓課程教學跟上巖體水力學學科最新進展。例如:結合筆者所在科研創新團隊近期開展的滲透壓–應力耦合作用下的巖石滲透率與變形關聯性三軸試驗研究,以物理實驗為基礎,讓研究生借助高性能計算機,利用PFC2D顆粒流分析軟件,建立符合室內砂巖滲透壓–應力作用三軸試驗的數值模型,定義流體域和流固耦合的控制方程,模擬巖石在不同圍壓和滲透壓組合條件下三軸壓縮試驗。圖1為不同時步試樣孔隙壓力分布情況,圖2為微裂紋分布模擬和試驗破壞結構照片,圖3為不同滲透壓下巖石滲透率云圖。結合物理實驗和數值仿真結果,和研究生一起討論荷載和孔隙水壓力共同作用下,巖石的宏觀變形發展、細觀裂紋發育、剪切帶內外應力狀態、孔隙率特征、滲透率演化特性等。
三、結語
篇10
關鍵詞:可靠度地下結構巖土參數概率特征
1.前言
地下結構和其它巖土工程一樣,在整個設計過程中存在大量的不確定性。傳統方法設計時用一個籠統的安全系數來考慮眾多不確定性的影響。對各參數、變量都假定未定值。這就是常規的定值設計法。雖然以后對某些參數(如材料的強度)取值時也用數理統計方法找出其平均值或某個分位值,但未能考慮各參數的離散性對安全度的影響。所以安全系數法不能真正反映結構的安全儲備。
60年代末期,數理統計和概率方法在結構設計中成功應用,鼓勵和啟發了隧道工作者尋求用概率方法研究地下工程中各種不確定性并估計他們的影響。進入70年代,可靠度分析方法擴大到更多的設計領域。但是,這種方法仍然受到一些巖土工作者的反對和質疑。原因在于巖土工程本身的機理比較復雜,有些問題還沒有充分認識;巖土工程概率方法還處在發展階段,不少概念還不很明確,計算方法也不夠簡便;一些人對概率論和方法不很熟悉。這些困難也促使一些巖土工作者潛心鉆研,他們吸收地面結構概率分析成果,針對巖土和地下工程的特點開展專題攻關,雖未完全解決技術上的關鍵,也取得了可喜的成果。研究表明,概率和可靠度分析方法在不確定性越嚴重的問題中越能顯示出活力來。
1992年,國家技術監督局《工程結構可靠度設計統一標準》,作為其它各類工程結構設計共同遵循的準則。鐵路、公路、水利、港口等行業先后開展結構設計統一標準的編制工作。作為上述各類工程的重要組成部分的隧道及地下工程,采用概率極限狀態設計也提到日程上來。一些技術難題有待繼續攻克,實用化問題也要同時解決。目前,可靠度分析在地下工程中的應用正在經歷由粗糙到精細,由簡單到復雜再回到簡單并進入實用這一過程。
2.巖土參數概率特征的研究
確定圍巖的物理力學參數和原始應力狀態時分析地下結構力學行為的先決條件。對于重要的大型結構(如水電站地下廠房等)通常要在周圍地層鉆孔取樣并進行一系列試驗以取得有關參數。交通用途隧道縱向長度比橫向長度大得多,經過的圍巖也化,通常按各類圍巖的綜合力學參數進行計算。引入可靠度后,必須考慮這些物性參數的概率特征。這方面的研究成果對地下結構可靠度分析至關重要。
2.1圍巖分級判據的可靠性研究
一般隧道設計時都要現場確定該隧道所處的圍巖類別。各種圍巖分類法都有各自的一套標準。但由于標準本身常存在模糊性或不確定性,或者不同人對標準的理解和處理不盡相同,不同人對同一圍巖的評價結果總體會趨于一致,具體還不會完全同一。圍巖分類的隨機性值得我們進一步研究。
我國在圍巖分類和分級方面已有不少成果,可惜各部門還不統一。東北大學林韻梅教授等提出圍巖穩定性動態分級法,李強提出模糊聚類分析法。在動態分析法中對分級判據的分布進行初步分析,應用數理統計方法對分級判據進行研究。在定義分級判據可靠性的函數上,用柯爾莫洛夫法對其分布規律進行檢驗。還提出了分級標準和分級方法的評價準則。
2.2地質資料的概率處理
對于大型地下工程和重點長大隧道都要進行比較細致的地質勘探。但要從有限的勘探資料中獲得隧道全長或大型地下工程周邊圍巖的地質狀況和有關參數,必然存在不確定性和偶然性。用概率法可減少誤判的機率。例如長江科學院包承綱研究員等以概率方法處理水壩地基鉆孔之間的地層分界線,取得更為合理的結果。
地層中常有一些異常地質點存在,如軟弱夾層、空洞等。他們對地下工程施工和運營有很大影響。為此,首先要弄清楚它們出現的可能性、大概的位置及其性質,然后通過可靠度分析法去分析它們的影響。Bercher(1979)及Tang(1987)等都對某地區在給定鉆孔布置與地質歷史推斷情況下,對異常地質出現的概率和統計特征做過估計,先給予一個不出現異常的先驗概率,然后根據一系列鉆孔資料按Bayesion公式推得修正的不出現概率和聯合分布。
2.3土性參數的隨機場研究
據研究,土性參數變異系數可達0.29,比計算模型的不定性影響大得多。土性參數概率特征經歷了兩個階段。早期研究建立在隨機變量基礎上。后期研究集中在隨機場理論的應用上。
不難理解,巖土工程的性狀是由某一空間范圍內巖土的平均特征所控制。根據一個個試樣求得的統計特征稱為點特征。點特征與空間特性之間由一定的關系??臻g平均特征的方差應小于點特征的方差??刂茙r土工程可靠度的是土性參數的空間平均值方差而不是點方差。因此,土性參數的概率分析是一個隨機場問題。對于空間分布的地層,由于沉積和埋藏等條件的聯系,不同點之間雖有差別又有一定的相關性。這種相關性將隨二點距離的增大而減弱。相關距離是巖土可靠度隨機場研究中的一個重要參數。有關學者提出了相關距離的物理意義、集合意義及實際計算方法,提出了不同地層相關距離的年經驗值。研究了不同統計方法的參數對可靠度分析的影響。
2.4巖體特性統計特征的研究有待加強
近幾年由于土坡穩定、樁基承載力及地基承載力等方面可靠度分析實用化的需要,推動了土體概率特征的研究。而土性概率特征的研究成果又促進了上述幾種典型工程實用可靠度分析。由于巖體的本構關系更為復雜,節理、裂隙、層狀等對巖體特性影響更多,巖石地下工程計算模型不定性更為突出。對于眾多不定性相互作用的巖石工程,更需要可靠度分析。國內勘察設計部門也積累過大量巖石資料,但用概率方法加以整理的參加橫過較少。日本在這方面做過的工作值得重視。他們對各類圍巖(如花崗巖、閃綠巖、礫巖、砂巖、泥巖等)的主要指標(如單軸抗壓強度、壓縮變形系數、抗剪強度、干密度等)的分布特征,均值及變異性以及相互關系等都做過分析整理,這些資料可供參考。
3.作用效應隨機分析方法的成果
作用效應是可靠度分析中重要的綜合隨機變量,它占用很大的計算工作量。地下結構作用效應的定值分析方法不論是“荷載—結構”模式或“地層—結構”模式,目前大多采用有限元分析,考慮空間作用時還用三維有限元。對裂縫、節理發育的巖石地層主要有兩種方法:
a.仍然利用連續介質力學理論,但要尋求反映不連續巖體特點的本構關系或把節理裂隙的力學性質作為附加條件加以考慮,然后求解;
b.應用塊體理論,尋求關鍵塊。利用量測到的位移信息反求地層的力學指標也是常用的方法。引入可靠度以后如何在上述各方法基礎上進行隨機分析時必須解決的問題。
3.1隨機有限元的進展
有限元法在隨機介質中的應用始于70年代初期。當時主要用于巖土理論與應力分析。其基本思路是采用蒙特卡洛模擬法。該法建立在大量確定性計算基礎之上,費用較為昂貴。結構靜力計算的隨機有限元法70年代中期由瑞典的K.Handa首先提出,80年代末日本的Hisada和Nagagri等對隨機有限元作了較為系統的研究。至此以后隨機有限元理論朝著兩個方向發展,一是基于攝動展開的有限元統計分析;另一是隨機場的局部平均。具體的方法有:紐曼隨機有限元法;隨機有限元最大熵法;有限元一次二階矩法;隨機有限元響應面法;攝動隨機有限元法等。上述各種方法各有其特點,有的理論上較為嚴密,但計算量大;有的較近似而計算簡便。響應面法,攝動法及蒙特卡洛法在我國隧道可靠度分析中都已實際應用。
作為隨機有限元的深入,有人還提出非線性隨機有限元,但該理論正處于嘗試中。采用目前流行的隨機有限元通常只能確定荷載效應的某些數值特征,如均值、方差、相關矩等,難以確定荷載效應的概率分布及高階矩,故還不能很好的滿足可靠度分析的要求。蒙特卡洛法可求出概率分布,但計算量較大。成都電子科技大學張新培教授提出了改進的隨機有限元法。該法以有限元為基礎,利用荷載列陣與剛度矩陣各元素之間特征函數確定結構各單元荷載效應的特征函數,再根據特征函數與分布密度函數及數字特征的關系,求出荷載效應分布密度函數積極數字特征。此法概念簡單,容易實行,較好地滿足可靠度分析的要求。
3.2隨機塊體理論的提出和應用
塊體理論是我國學者石根華和美國學者R.Goodman首先提出的巖體工程分析方法,為巖體洞室和邊坡穩定分析開辟了新的途徑,在國際上受到重視并得到日益廣泛的應用。塊體理論中關于巖體被不連續的空間平面切割成分離塊體以及切割面上的力學參數c、Φ等都作為定值。由于實際巖體不連續面形成因素復雜,同一組不連續面的產狀在一定范圍內發生變化,連續空間平面切割成的變形狀空間塊體具有隨機性。切割面力學參數也使隨機變量。因此更適合概率分布。河海大學王保田、吳世偉提出的隨機塊體理論,用隨機抽樣法尋找可動塊體的概率,并用一次二階矩法求關鍵塊的概率。二者結合可較好的解決已知結構面產狀概型和力學性態是隨機值的問題。南京航空??茖W校的張廣健等應用隨機塊體理論編制出計算程序,用以對隧道圍巖穩定性進行可靠度分析,求得各類圍巖的塊體穩定可靠指標。所得結論與設計和施工經驗基本一致。若能用現場實測數據統計分析,其結果將更能反映工程實際。
3.3三維隨機邊界元法的提出
地下結構的有限元分析特別是三維分析需要劃分許多單元,計算機工作量和對計算機內存的要求都很大。特別對無限區域的課題,在一定范圍內離散將忽略外方廣大區域的影響而帶來誤差。因此人們的注意力又轉到一些邊界解法上,相應的邊界單元法得到發展。隧道的邊界元分析有其明顯的優點,日益受到國內外重視。針對地下結構分析中參數都具有明顯不確定性的特點,隨機邊界元法的研究和應用將對隧道可靠度分析起到新的推進作用。
武漢水利電力學院潘國寧等提出的三維隨機邊界法是將邊界元計算過程作為函數轉換過程,再參數取值時對函數過程做泰勒展開。通過邊界計算得到應力和位移的均值;然后計算有關變量對參數的一階導數和二階導數在取均值時的值。最后考慮參數的變異性來分析計算結果的變異性。此法公式簡潔,計算工作量小,對隧道分析有重要參考價值。
3.4圍巖參數的隨機反分析
由于圍巖的物理力學指標不容易確定,現場取樣試驗或直接測試資料也只是得到點特性而不是我們所要求的圍巖空間平均特性。因此,利用施工監測得到的位移信息反演求出圍巖參數的方法在一定條件下能滿足地下結構分析的要求。目前定值的反演分析比較成熟,已開發出很多程序可供應用。但是反演分析所依據的信息實際是帶有一定離散性的隨機變量,可靠度分析也要求反分析的結果能表示出概率特征。因此,隨機反分析也逐漸受到重視。專門著作《反演理論》對反分析概率化有重要論述。同濟、北方交大、西南交大巖土和地下工程專業的博士研究生的論文都曾涉及隧道隨機反分析問題。目前采用的方法有傳統的蒙特卡洛法、隨機攝動法。
4.針對巖土工程特點的可靠度分析方法的新發展
《工程結構可靠度設計統一標準》在附錄一中推薦用一次二階矩法計算結構的可靠指標。同時指出對于變異系數很大、極限狀態方程非線性程度很高等情況,宜用更精確的方法計算。巖土物性變異性比較大,常呈現一定的相關性,如內摩擦角與內聚力之間負相關,容重與壓縮模量、內聚力等正相關。忽視這些相關性,會使計算結果出現誤差。而一次二階矩法是假定基本變量間是相互獨立的。
目前針對相關性提出兩種一次二階矩的改進方法。一是將相關變量變為互不相關的變量,新變量的方差矩陣是由原變量標準化后的方差矩陣構成。另一方法是將極限狀態方程的標準差展開后求得分離變量作為新變量的靈敏系數,在新的靈敏系數重反映與之相關的另一變量的影響。前法適用于多個相關的基本變量,后法只適用于兩個相關變量。
對于非線性極限狀態方程,用當量正態法有時計算誤差過大,有時不易收斂。此時將蒙特卡洛模擬引入可靠度分析中,只要模型次數多就能得到精確的失效概率值。對于很小的失效概率需要很大的模擬次數。為節省機時,可從計算方法上改進。為避免概型擬和引入的誤差,采用高階矩發值得進一步探索。
對于一些判別準則易受人為因素影響的問題,也可將模糊數學方法引入可靠度分析中,發展成為模糊可靠度分析法??拥婪€定性位移判別的方法和準則就有很多主觀和客觀不確定性因素,坑道穩定性模糊概率分析法,把“坑道穩定性”作為一模糊隨機事件,求其模糊概率,用模糊統計分析試驗法結合專家綜合評判來確定地下坑道周邊位移與坑道穩定性的隸屬函數,推導出坑道穩定性可靠度計算的一般表達式。
5.圍繞《鐵路隧道設計規范》的修訂,隧道可靠性
鐵路隧道在我國地下工程中占很大比例,第二層次的《鐵路工程可靠度設計統一標準》也已。第三層次的鐵路各專業設計規范可靠度設計修訂工作已提上日程。針對人們對可靠度理論在隧道中的應用有懷疑態度甚至否定這一情況,鐵道部先組織幾批專家進行“以可靠性理論為基礎修訂鐵路隧道設計規范的可行性研究”,得出可行的結論,并分別從“荷載—結構”模式、“地層—結構”模式和以工程類比為基礎的經驗設計模式等幾個方面提出實現可靠度設計的途徑和需要攻關研究的課題。該項研究經鐵道部組織專家評審驗收,人為結論正確,所建議的隧規改革目標明確,路徑可行,可作為今后隧規改革的指導性文件。
為了使鐵路隧道設計規范按可靠度設計加以修訂這一難度較大的工作能逐步深入開展,鐵道部主管部門已立項開展《按可靠度理論修改隧規的基礎性研究》。研究內容包括圍巖物性指標及深埋隧道圍巖松動壓力統計特征研究;淺埋隧道覆土荷載統計特征研究;明洞、棚洞填土荷載統計特征試驗研究;襯砌混凝土偏壓構件抗力計算方法及偏壓強度統計特征研究;隧道襯砌幾何特征研究等。由鐵路各高校分別承擔。鐵路高校研究生論文選題也開始轉向隧道可靠度設計這一領域。
與此同時,有關院校對人防工程按可靠度設計也提出過方法及若干建議。水電部門針對工程特點正對隧道工程的作用及作用效應進行統計參數整理。