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人才質量――求高
專業發展走勢
自上世紀90年代后,國內高校交通土建專業的發展有兩個走勢:一種是保持專業特色和專業優勢;一種是走“大交通、大土建”的路子,與國際接軌。作為鐵路運輸工科高等職業院校,何去何從?通過幾年的理論探索和實踐,學校得出這樣一些結論:
一是專業定位應審視高等教育大眾化與國際化的發展形勢。??茖W校交通土建專業在地位上處于本科與中專學校相關專業之間,發展服務空間亦受到兩者的夾擠。隨著高校擴招及中國加入WTO后高等教育的國際化,交通土建專業人才市場的供求形勢及競爭格局發生了根本性的變化,原來金字塔人才結構(塔頂為重點院校本科尖子,塔底為中等專業人才)逐步被腰鼓形人才結構(兩頭分別為重點院校和中等學校人才)所代替;與此同時,西方發達國家憑借其品牌、師資、設備、資金等優勢,通過“商業存在”和“境外消費”等形式,將相對過剩的交通土建工程教育力量向剛入世的我國轉移,與我國高等學校爭奪招生和就業市場。在這種形勢下,一般??坡殬I院校交通土建工程專業所面臨的教育競爭與日俱增。
二是基層單位交通土建工程應用型、技能型人才短缺,交通、能源等基礎設施建設及各地方的工業化、城鎮化建設急需大量的交通土建工程專業應用型和技能型人才。隨著高等教育的大眾化,原有的以培養尖子和骨干為主的交通土建工程精英教育,向以提高隊伍整體素質為目的的大眾化教育轉變,原來的中等專業技術人才崗位將由接受了高等交通土建工程教育并具備相應素質和能力的高等交通土建工程技術人才和管理人才來承擔。
三是專業建設適應行業和地方經濟發展的需要。國家交通體系方面,根據交通部制定的交通三階段發展戰略目標,今后30年我國的交通建設目標是公路總里程超過300萬公里,高速公路8萬公里;國家鐵路體系方面,鐵道部提出至2020年路網總規模達到10萬公里,在現有7萬多公里的基礎上,新增客運專線1.2萬公里,其他新線1.6萬公里。這些目標的實現,都需要大量的交通土建專業人才。
四是專業建設離不開學校自身的實際,應重視發揮自身的優勢和特色。在專業定位過程中,石家莊鐵路職業技術學院緊緊抓住“交通、地方、基層、應用技能型”等要點,進一步確立了“立足河北、依托行業,服務河北、服務鐵路,為基層培養德、智、體全面發展的應用技能型高等交通土建技術人才和管理人才”的培養目標。
人才質量標準
人才定位
根據經濟社會發展要求,交通土建專業群將人才定位在基層一線??茖W的質量觀應該根據基層單位對應用型人才的知識、能力和素質的要求來定義和確定其質量。對于培養面向基層的交通土建應用技能型人才來說,應該在具有較寬知識面(包括自然科學知識、人文和社會科學知識、基礎知識)的基礎上,有較扎實的專業知識,有突出的工程實踐能力及與基層單位和社會經濟發展相適應的英語及計算機應用能力,有一技或幾技之長,有強烈的敬業精神、創業精神和吃苦耐勞精神,綜合素質高。
培養計劃
對交通土建專業人才培養計劃應進行動態優化。
一是專業口徑扁平化。按交通土建大類制定專業教學計劃,統一基礎課程的教學,在專業教學上設置教學模塊,實行主輔修制度,鼓勵學生選修兩個及兩個以上的專業或專業模塊課程。
二是課程體系優質化。通過“整合、精簡、增加”,使課程體系更好地符合知識結構的要求及能力與素質的培養要求。如已將“理論力學”與“材料力學”課整合為“工程力學”;將“公路勘測設計”、“城市道路設計”、“高速公路”合并為“道路勘測設計”;將“土力學”、“基礎工程”和“橋梁”聚合為“橋梁工程”;將“彈性力學”和“路面力學”課由原來的必修課“精簡”為任選課;增加了工程經濟、管理、法律等課程的教學內容。
三是實踐能力技能化。從1998年開始,在實習內容中增加了認識實習、生產實習和畢業實訓;在實訓課內容中增加了綜合型實訓、設計型實訓和創新型實訓。目前,基礎課和專業課都安排了實訓課或計算機應用實踐課,集中性實踐教學時間占教學總時間的40%。實踐教學考核方式也進行了改革與理論教學平等對待,單獨考核,成績單獨進檔登記,作為學生畢業評級的依據和指標。
技能訓練
2000年12月,由河北省勞動廳批準,石家莊鐵路職業技術學院成立國家職業技能鑒定所。建所五年來,在河北省勞動廳及職業技能鑒定指導中心的指導下,先后開展了工程測量工、建材實驗工、電氣設備安裝工、電腦操作工及電工、儀器儀表裝配工等工種的鑒定工作。其中,鐵道工程技術、智能建筑和現代測繪技術三個專業被河北省勞動和社會保障廳、教育廳批準為職業技能鑒定“直通車”專業,學生在校學習期滿成績合格,在獲得畢業證書的同時,可直接頒發相應的職業資格證書。
近幾年,有5000多名學生獲得了中級或高級技能證書,畢業中高級工占60%,為學生就業創造了有利條件。
培養模式――求新
創新人才培養模式是高職高專教育的首要任務,只有模式新,才能不斷適應企業對人才的需求。幾年來,在校企合作的基礎上,學院進行了四種人才培養模式和兩種管理方式的創新。
人才培養模式
“3+2”培養模式
近年來,學院與中國鐵道建筑總公司聯合辦學,試行“3+2”的“專科+技師”高技能人才培養模式,即學生在校三年完成預備技師培養要求,在企業二年綜合考評達到技師要求。五年培養計劃,方案整體設計,分段實施,統一管理。
訂單培養模式
訂單式人才培養是學院近幾年重點探索的培養模式。企業根據自身需要,提前到學院預選人員,提出培養目標;學院按照企業的要求變更課程體系,改變教學方式,對所選學生有目的、有針對性地培養。有些課程學生直接到企業去,邊工作邊學習。學生的畢業設計,可以在用人單位學習期間,根據實際從事的工作,在教師和現場工程技術人員的指導下,選定題目,“真刀真槍”地做。在考核方式上,學院也改變以前一卷定終身的做法,從多方面、多層次上對學生進行考核,其中用人單位的績效考核占30的比重。目前與學院簽訂訂單式培養畢業生的單位已有15個之多。
聯合培養模式
校企合作舉辦高職教育,培養目標具有很強的針對性。石家莊鐵路職業技術學院與企業在開設聯合新專業上做了積極的嘗試。如智能建筑技術,是現代計算機技術、通信技術、自動控制技術在建筑領域的綜合應用新技術。學院與沈陽西東控制技術有限公司在國內高職院校中較早開設智能建筑專業。該專業于2002年被確定為全國高職高專教學改革試點專業和精品專業建設項目。由此而開展的《校企聯合開設新專業模式的探討》教改項目已被列為河北省新世紀高等教育教學改革工程省級立項項目。
“2+1”和“2.5+0.5”培養模式
上世紀90年代,學院就實行了“2.5+0.5”方案,即學生在基層實習半年,結合生產任務,完成畢業實習、畢業設計、畢業答辯的教學過程,取得較好效果。2006年,學院還選擇了地下工程與隧道專業實行“2+1”模式:前2年在校完成必需專業課的學習,提前預分到工程局結合現場和重點工程實習一年,以熟悉工程,培養能力,最后一年返回學校再予提高,進行針對性畢業設計。
管理模式
“三級教學質量監控模式”
在“政府監督、社會監控、自我監控”的管理體系中,政府監督是導向,社會監控是保障,自我監控是基礎。自我監督的作用表現為自律、自省、激勵,能夠更大限度地彌補不足,更正失誤、鼓勵創新,最終保證教學質量。多年來,學院和各系都專門制定有教學督導條例,每年組織專家對專業建設、課程建設、教材建設、教師備課、教研室業務活動,學生學習風氣、課程設計、畢業設計以及教學管理等進行檢查、指導和評估,對教師的教學態度及教學質量等進行監督;與此同時,學院還成立了專門的“就業指導委員會”,對學院的教學質量和專業發展方向進行檢查和指導;在校外聘請了有名望的資深專家對辦學條件、教學投入、教師教學質量、學生學習情況及人才培養質量等獨立地開展監督和管理工作;每年至少一次向用人單位調查了解畢業生工作情況以及對該專業人才培養質量的意見和建議。
實施全面質量管理
全面質量管理是指以教學目標管理制為基本,將全面質量管理活動寓于教學目標管理工作中,堅持教學目標管理制度不動搖。通過教學目標管理,進行動態教學管理,實現教學目標管理的PDCA循環。在開展教學目標管理活動中,堅持“質量出自計劃”的教學管理理念,將教學計劃工作放在教學質量管理的首位,通過教學計劃明確教學管理目標。在實施中及時加強教學檢查(特別是期中檢查和期末檢查)、監控和評價。
打造品牌――求優
任何一項教學改革,其最終目標都是提高教學質量;而影響教學質量諸要素中最重要的是師資。專業建設中最應強調的重點是師資建設、以及課程建設實訓基地建設。
以“雙師”為師資建設理念
從“雙師”和“名師出高徒”的教育管理理念出發,學院提出將師資隊伍建設作為專業建設的重點,按照“充實數量、優化結構、提高質量、造就名師”的思路,采取培養、引進、穩定、整合相結合的方式,師資隊伍水平大幅度提高。表現在四個方面:
一是采用自培、引進等多種方式增加高層次師資規模。截至2006年底,教授達到26名、學科帶頭人16名,專業帶頭人30余名。
二是學歷結構大大改善。到目前為止,博士后2名,博士8名,博士和在讀博士后占教師總數5%,碩士占教師總數的75.6%。
三是雙師隊伍形成規模。學院鼓勵教師參加各種職業技能培訓,到2006年底,80%的教師達到“雙師”要求,60%教師持有工程師、監理師、經濟師、會計師、建筑師、物流師等多種證書。
四是教師的科技成果明顯增多。近兩年,獲得各種獎勵56項;教師公開發表教學、科研學術論文525篇,其中,核心刊物上發表的論文180篇(其中被SCI、EI、ISTR收錄論文20篇)。
課程建設力爭形成“重點群”
在深化教學內容、教學方法的改革與創新中,基本形成“重點群”。具體措施:
一是“測量工程”、“隧道工程”“橋梁工程”等專業課,把課堂搬到施工現場,在理論教學中通過案例法教學和形象教學融思維能力與工程實驗能力的培養于一體,在實踐教學中結合工程項目加強實驗鍛煉等來培養和提高學生的工程實踐能力。目前,“測量工程”、“隧道工程”已成為國家級精品課。
二是對“理論力學”、“材料力學”、“結構力學”、“土力學”等力學系列課,建立“以知識板塊為主線,加強工程應用”的教學內容新體系,通過“保、刪、增、合”等措施,使教學內容“精、新、強、寬”,改“整齊劃一的教學”為“按大類分層次教學”。在教學中探索開設創新性討論課,探索使用英文原版教材,開展雙語課教學試點等。另外,通過啟發式教學和運用多媒體進行案例教學,培養學生的思維能力和工程實踐能力。目前,“理論力學”和“土力學”課程被評為部級優秀課程。
三是對“工程制圖”、“工程測量”、“鋼筋混凝土結構”等專業基礎課除通過開發(或利用)CAI課件(或制作電教片)加強形象教學外,在教學內容與教學方面上還采取了以下改革措施:“工程制圖”課教學中融計算機繪圖、構形設計與傳統的工程制圖于一體,按知識模塊組織教學;“工程測量”課教學中開展經過勞動部認定的測量工職業技能訓練,提高學生的實驗動手能力;“鋼筋混凝土結構”課程以新結構、新規范為依據拓展教學內容,增加了“鋼―混凝土組合構件、雙預應力混凝土、橋梁”等新結構的教學。
四是對工程經濟、管理及法律知識系列課,以“四新”即新理念、新理論、新方法、新法規(規范)為主線,并結合交通土建工程技術經濟特點,對傳統經濟模式下的教材和教學內容進行更新。
五是畢業設計教學中結合學校承擔的公路、橋梁勘察設計工程測量選題,采取派出去(即派學生到實力雄厚的設計單位,結合對方的設計任務,由對方派經驗豐富的專家擔任兼職指導教師開展畢業設計)和請進來(即聘請經驗豐富的教授、專家來學校指導畢業設計)的方式加強畢業設計指導。在指導過程中,采取答辯檢查、畢業答辯、校督導組答辯抽查的室(系)、校三結合的畢業設計檢查考核新模式,保證了畢業設計質量。
以“一流”為實訓基地建設目標
建成國內一流、具有先進水平的產、學、研相結合的實踐教學基地,是學院實訓基地的建設目標。交通土建專業群的實訓基地可以說是獨樹一幟:有亞洲第二、國內第一的智能建筑實訓中心,同類院校中水平最高的無線遠程道橋健康檢測中心,進口了一大批具有當代最新國際水平的實驗儀器與設備(設備總值1000萬元),實訓中心和建材實訓中心也具有先進水平。
校園文化――求實
通過政策導向,合理配置人才
各工程局都承擔著繁重的鐵路交通建設任務――鉆山溝、住帳篷、工作流動性大、工作條件非常艱苦……因此,人才下不去、留不住的現象十分突出。石家莊鐵路職業技術學院作為培養鐵路基建工程技術人才的基地,畢業生基本上面向鐵路工程局鐵路施工第一線。因此,解決需求與培養輸送的矛盾,是學院工作重點之一。
針對這一情況,學院積極推進招生與就業制度改革,通過政策導向,合理地配置鐵路基建所需人才。具體措施:
一是建立學院與用人單位聯系制度,讓工程局直接參與招生就業計劃的制訂。學院成立了由20個工程局和工廠組成的校企招生就業指導委員會,協調招生計劃和畢業生就業事宜,從而提高了培養針對性和畢業生就業到位率。
二是根據鐵路發展與改革需要,根據工程部門擔負的任務情況,不斷調整各專業的招生數量。長線專業有的暫時停招,有的減少招生數量;短線專業則盡力增加招生數量。
三是為工程局單獨建立“人才市場”,每年都專門召開只有鐵道工程單位參加的“雙向選擇”會議,讓用人單位與畢業生早見面,效果非常顯著,“成交率”每年穩定在95%。
加強思想教育,引導畢業生到基層建功立業
1 隧道襯砌的成因;
1.1 設計粗糙,建設、監理單位工作隨意性大
個別建設單位限于自身管理和專業技術水平的欠缺,任意變更原設計。隧道開挖成型差,襯砌混凝土厚度嚴重不均勻;欠挖或初期支護侵入襯砌限界,造成襯砌混凝土厚度不足。結構形式與受力不協調由于土質圍巖組成狀態的不同,導致洞室周圍各處受力狀態的不同,而現在的設計卻存在著設計粗糙、結構形式單一,盲目類比不加深究的現象。個別隧道襯砌混凝土背后存在脫空現象。未開展監控量測工作,僅憑經驗來確定二次襯砌的施作時間,安全可靠性差,造成二次襯砌超設計荷載承受圍巖壓力。部分工程監理機構由業主的內部人員組成,監理工作失去了獨立性。
1.2 施工因素及其引起的裂縫;
施工因素可以說在整個隧道的建設過程中是最不確定的一個因素。之所以提出這個非技術原因,是因為施工因素已經成為造成隧道襯砌裂縫的重要原因。大多數工程的施工并未按施工技術的要求進行動態的設計和施工管理。尤其在施工的過程中沒有認真的對待量測環節,當然也就不能以量測資料指導設計和施工。 隧道開挖成型差,襯砌混凝土厚度嚴重不均勻;欠挖或初期支護侵入襯砌限界,造成襯砌混凝土厚度不足?;炷辽a時原材料計量誤差大,尤其外加劑的摻加隨意性大,沒有根據砂、石料的實際含水率及時 調整施工用水量,造成混凝土水灰比增大。在混凝土運輸及泵送過程中加水的現象也比較普遍.采用整體式鋼模板臺車施工,混凝土澆筑時不振搗或漏振,混凝土均質性差.盲目追求施工進度,隨意提前脫模時間,使低強度混凝土過量承受荷載,破壞了混凝土結構。脫模后 沒有進行混凝土的潮濕養護.夏季施工時砂、石料露天堆放,無切實有效的降溫措施,混凝土入模溫度高。冬期施工時采取的防寒 保溫措施不力。這些對工程技術要求的斷章取義或認識不清最終導致了各種各樣的工程事故的發生,也導致了最終的工程質量問題。
2 隧道襯砌的基本類型;
2.1 施工縫(接茬縫)
施工過程中由于停電、機械故障等原因迫使混凝土澆筑中斷時間超過混凝土的初凝時間,繼續澆筑混凝土時,原有的混凝土基礎表面沒有進行鑿毛處理,或者鑿毛后沒有用水沖洗干凈,也沒有鋪水泥砂漿墊層,就在原混凝土表面澆筑混凝土,致使新舊混凝土接茬間出現裂縫。
2.2 拉裂縫。
由于隧道襯砌混凝土的干縮、熱脹冷縮和襯砌外側圍巖阻礙了襯砌的自由脹縮,在襯砌內部產生溫度應力?;炷量估瓘姸冗h遠低于抗壓強度,故常能抵抗升溫時產生的壓應力,而難以抵抗降溫時產生的拉應力。一般混凝土所能承受的降溫只有7一l0℃,都可能在隧道襯砌內產生環向和縱向裂縫。這些裂縫不僅影響隧道襯砌的受力,而且是隧道滲漏水的通道。
2.3 荷載變形裂縫
仰拱和邊墻基礎的虛碴未清理干凈,混凝土澆筑后,基底產生不均勻沉降;模板臺車或堵頭板沒有固定牢固,以及過早脫模,或脫模時混凝土受到較大的外力撞擊等都容易產生變形裂縫。荷載變形裂縫在隧道襯砌混凝土病害中占有的比例逐年增大,已經引起了廣大工程技術人員的重視。
3 隧道襯砌的質量控制措施;
3.1 提高設計精度
加強工程前期地質工作,為設計提供詳盡的工程地質、水文地質勘探資料,提高設計的質量。有針對性的進行精細設計針對不同的受力特點在斷面形狀、局部受力強度等方面進行深入細化設計,使結構與應力達到協調統一。如加強土質圍巖中洞室開挖后初期穩定與長期受力變化特點的研究,更好的指導設計與施工加強地下洞室應力變化基礎方面的研究,弄清各類地下結構在土層中的受力特點,研究土質圍巖中地下洞室長期應力的變化情況及各種不同情況下土中應力的相應變化。著重研究在新奧法后階段土層中應力的變化情況,明確在各種不同的地質條件下,土的物理力學參數隨時間的變化情況,以此指導設計。
3.2 加強施工管理;
加強施工管理,保證工程質量在洞室開挖管理、混凝土質量管理、量測控制管理、施工工序等方面加強管理,杜絕塌方事故的發生,以嚴格的管理制度保證工程質量。提高鉆眼技術水平,優化鉆爆參數,提高光面爆破效果,加強隧道開挖斷面檢測,嚴格控制超欠挖,為襯砌施工創造良好的條件。一次襯砌施作時間,應在圍巖和初期支護變形基本穩定時進行。當圍巖變形較大、流變特性明顯,需提前進行二次襯砌時,必須對初期支護或襯砌結構進行加強。嚴格按施工規范操作,灌筑混凝土后,應根據水平控制標志或彈線用抹子找平、壓光,終凝后澆水養護;模板應有足夠的強度、剛度和穩定性,應支在堅實地基上,有足夠的支承面積,開防止浸水,以保證不發生下沉;在澆筑混凝土時,加強檢查,凝土強度達到1.2N/mm2以上,方可在已澆結構上走動。
3.3 做好工程監理
嚴格監理旁站制度。監理對策為隧道監理工程師對每一循環拱架安裝均嚴格檢查,督促施工單位按設計要求的支撐方式實施。檢驗制作質量,鋼支撐是在室外分片制作,制作時要求在平地上按設計尺寸放樣制作加工,監理對策為由專業測量監理工程師對鋼支撐規格尺寸在室外進行測量檢查,合格后方可用于施工。通過掌子面現場踏勘、攝像、照像、超前地質預報等方式收集相關信息,充分發揮各參建單位在工程建設中的主體責任,經各方會議分析討論,及時確定合理圍巖支護方案,及時調整支護參數。采用管棚及超前小導管注漿,鋼支撐及格柵拱架,錨噴混凝土相結合的初期支護手段,使開挖順利進行,有效地度過了隧道淺埋、平層開裂、軟弱巖層等不良地質段,同時合理的支護參數也是初期支護質量的有效保障。監理部通過科學的組織管理,使監理部監理人員充分了解了對隧道工程施工進行科學監理的方法,并在工程監理中經常進行監理理論及實踐探討。將有效的技術措施和管理措施相結合,有效地提高了隧道初期支護的施工質量。監理部也從本工程監理工作中積累了豐富的隧道工程科學管理方法及質量控制手段。
4 結束語:
客運專線隧道襯砌裂縫的治理是一項綜合性很強的施工技術,它需要有經驗的工程師及時分析施工進展與現場施工數據,調整原設計方案施工細節,加強質量管理,以便施工措施更能符合病害實際情況,從而避免在治理段重新產生新的病害。
參考文獻:
[1]鐵路隧道設計規范(TB1003)。2001.2001.9
為了貫徹落實《國務院關于大力發展職業教育的決定》的文件精神,2006年11月開始,教育部和財政部啟動了“國家示范性高等職業院校建設計劃”,計劃在2006年至2010年期間重點支持建設100所示范性高職院校。2009年11月,教育部組織召開了國家示范性高職院校建設三周年成果展示會。2010年,根據《關于實施國家示范性高等職業院校建設計劃加快高等職業教育改革與發展的意見》精神,教育部、財政部聯合下發了《關于進一步推進“國家示范性高等職業院校建設計劃”實施工作的通知》,擴大國家重點建設院校數量,在原有已建設100所國家示范性高等職業院校的基礎上,新增100所左右國家骨干高職院校,2015年完成全部項目驗收工作。經過國家級和省級示范校以及全國骨干校建設,高職院校的人才培養工作在專業建設、課程建設、師資隊伍建設、實訓條件建設等方面取得了長足進步與發展,發揮了很好的導向作用。
一、相關概念的界定
(1)示范性高職。所謂示范,是指做出可以作為他人效仿學習的標準或榜樣。因此,示范性高職是指能夠很好地實現培養技術技能人才目標,在領導能力、專業建設、師資隊伍建設、人才培養模式、課程體系與教學內容改革、實訓基地建設、社會服務等方面取得突破和創新的模范院校,能夠對其他高職院校建設起到引領和示范作用。示范性高職應當具備的示范作用主要體現在:①發展定位和辦學方向上起到模范帶動作用;②在人才培養模式、課程建設、校內外生產性實訓基地建設上成為改革的先鋒;③在學生職業技能和素質的全面養成、人才培養質量保障體系、就業指導與服務上樹立起標桿。(2)鐵道類專業。鐵道類專業不能算是一個學術性的分類,只能說是一個具有較鮮明行業背景的概念。從廣義上講,它可以是與鐵路交通運輸有關的車、機、工、電、輛所有專業的集合;從狹義上講,按照教育部學科、專業目錄分類,鐵道類專業關聯工學和管理學兩大門類,涉及交通運輸工程、信息與通信工程、土木工程、車輛工程、電氣工程、工商管理等諸多專業門類。
二、示范性高職鐵道類專業內涵建設的要求
(1)示范性高職鐵道類專業內涵建設的特點。示范性高職鐵道類專業內涵建設的特點有三。一是不再追求發展的數量和規模,轉向追求專業整體利益。二是將鐵路快速發展對高職院校的考驗轉化為學院發展的內在動力,追求人才培養質量的提升。三是樹立科學的教育質量觀,創設一個持久、深入推動內涵建設的環境。(2)示范性高職鐵道類專業內涵建設的要求。示范性高職鐵道類專業內涵建設,應該以專業建設為核心,緊密依托鐵路行業,深度融合鐵路企業,推進人才培養模式改革、師資隊伍建設和實訓條件建設,形成辦學更加開放,工學結合更加緊密的局面,從而實現社會認可度高、輻射能力強、行業特色鮮明的辦學目標。具體需要把握以下幾個方面:①突破傳統的學科性,突出專業培養目標的職業性。②增加教學內容的實用性,突出專業教學的實踐性。③依托行業企業的導向性,突出高職辦學中的企業性。④加強教師培訓,著力打造“雙師型”的專業教學團隊。⑤以綜合職業能力培養為基點,構建基于工作過程的教學模式。⑥注重學院與生產崗位的融通性,建設具有生產性、開放性的實訓室。
三、示范性高職鐵道類專業內涵建設存在的問題
(1)專業建設方面存在的問題。一是建設方案多是粗放型的建設模式。主要表現在專業建設的重點還放在專業數量的發展上、放在實訓基地的建設數量上、放在建設資金的數量投入上,而在人才培養的改革、創新和特色方面體現不足。二是專業建設重規劃輕實施。高職院校缺乏詳細具體的實施措施,以及已開設專業因市場變化引起招生數量和規模銳減、導致教學資源過剩情況的調整和完善策略。(2)課程建設方面存在的問題。鐵道類專業的課程設置已經按照行業企業要求做過調整和改善,但是與真正融入工作過程還是有一定的距離。其次,課程內容不僅應該加強鐵道類專業人才技術能力的培養,還應該突出鐵路行業的服務屬性,充分體現鐵路行業先導性、綜合性、科技性和服務性的要求。(3)師資建設方面存在的問題。主要是師資隊伍結構不太合理。此外,師資隊伍的教學力量還需要強化,存在多數青年教師不具有現場實際工作經驗,兼職教師隊伍穩定性較差等問題。
四、示范性高職鐵道類專業內涵建設的途徑
(1)加強鐵道類重點專業及專業群建設。在專業開發、專業設置、專業建設上,緊跟鐵路行業發展步伐,進行整合、優化和取舍。吉林鐵道職業技術學院目前已經開設30個專業涉及13個專業門類。在2010年吉林省省屬普通高等學校學科專業結構調整中,所有專業都通過專家組審核。同時,各專業均成立了有行業企業人員加入的專業建設指導委員會,在它的指導和參與下,鐵道交通運營管理、鐵道工程技術、鐵道機車車輛、電氣化鐵道技術四個專業被評為吉林省特色專業群建設的龍頭專業,并于2013年通過了示范專業驗收,2014年鐵道交通運營管理、電氣化鐵道技術專業群通過了吉林省品牌專業群建設立項,形成了以鐵道專業為主體,以示范專業、特色專業為品牌的辦學格局。(2)改革人才培養模式。依托鐵路行業企業,探索符合學生崗位面向的“校企合作,工學結合”的人才培養模式。該模式2012年被吉林省教育廳命名為創新實驗區。鐵道工程專業群推行校企合作框架下“工學交替”、“小訂單”人才培養模式,分段組織教學,滿足了頂崗實習與企業施工的同步性,實現了頂崗實習實效性和普及性。鐵道機車車輛專業群構建并逐步完善了動態、快速、高質高效的“3S+3X人”才培養模式。電氣化專業群逐步完善以能力培養為本位,模塊式一體化教學與“職業資格證書”相融通的“2+1”“工學結合”人才培養模式。(3)深化校企合作。目前,以學院牽頭組建的職教集團共有98個加盟單位,通過職教集團這個平臺,堅持“合作辦學、合作育人、合作就業、合作發展”,不斷豐富校企合作內涵。①加大資金投入,建設以職業崗位作業流程為導向的實訓基地和實訓模式。學院建有國家、省級財政支持實訓室23個,校企合作新建、改擴建校內實訓室95個,可開展414個專業實訓項目。校外實習實訓基地85個,可提供262個實訓項目,接納實訓學生5574人次。滿足了實踐教學需要,提高了學生動手實踐能力。②加強職業技能鑒定工作。學院積極推行“雙證書”制度,建有全國首批示范職業技能鑒定站。校內可進行37個工種的鑒定,提供258個實操鑒定工位。③依托職教集團,充分利用企業和社會資源,面向行業企業選聘大量的優秀專業技術人才和能工巧匠,承擔專業課程以及鐵路特有專業的實踐教學任務,建立了數量穩定的兼職教師資源庫。同時,根據實踐教學需要對兼職教師實行動態管理,加強對兼職教師的崗位能力培訓。
總之,通過內涵建設能夠提高鐵道類專業的教育教學質量,能夠促進鐵道類高職教育健康、科學、持續發展。
參考文獻:
Abstract: railway erection along the catenary as special power supply unit supplies power for the electric traction locomotives, its purpose is to change the piezoelectric output power through catenary contact wire for wire of electric locomotive operation. Catenary of the particularity of performance in three aspects: the outdoor equipment, no spare, electromechanical integration, these are the basic characteristics of catenary. In this paper, the technical standard of passenger dedicated railway catenary and simple discussion on the construction quality control and analysis.
Key words: passenger dedicated line; Railway; Electrification; Catenary technology; The construction quality
中圖分類號:TM922.5文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)
一、客運專線鐵路接觸網的組成及要求
客運專線鐵路接觸網是沿鐵路線上空架設的向電力機車供電的特殊形式的輸電線路,也稱為架空式接觸網。
1、從結構形式看可分為以下幾個部分。
(1) 接觸懸掛:主要包括承力索,吊弦,接觸線及連接它們的零件等。與電力機車受電弓直接接觸的是接觸線。其中以接觸懸掛的種類最多。
(2) 支持裝置:支持裝置由腕臂,拉桿,定位裝置等連接件組成,用來懸吊和支持接觸懸掛,并將其負荷傳遞給支柱或者其它建筑物。根據接觸網所在區間,車站和大型建筑物而有所不同。
(3) 支柱與基礎:支柱與基礎用以承受接觸懸掛和支持裝置的全部負荷,并把接觸懸掛固定在規定的位置和高度上。支柱有金屬支柱和鋼筋混凝土支柱
2、牽引供電對接觸網的要求
為了滿足鐵路接觸網全天候不間斷的向機車進行供電,保證弓網之間的良好匹配,提高接觸網的性價比,接觸網需要滿足:①設備運行安全可靠,在惡劣氣候條件下能保證向電力機車正常供電;②有足夠的電氣強度,保證在牽引高峰時正常地向電力機車提供電能;③有足夠的機械強度,保證接觸懸掛具有可靠的穩定性;④網上設備的空間位置不影響受電弓取流;⑤網上設備的質量應輕且分布均勻,保證接觸網的彈性盡量一致;⑥有足夠的防腐蝕性能各耐磨性能,使用壽命應盡可能長;七在保證接觸懸掛穩定性的前提下,結構應盡量簡化,有利于施工,維護及事故搶修;⑧在最高運行速度下,弓網離線率應在容許的范圍內。
因此,這就需要要求鐵路接觸網不論在什么條件下,必須要保證良好的供電,使得機車能在線路上高速、安全的行駛運行。還要做到在符合上述要求的情況下,盡量做到節省投資、結構合理、維修簡便等,同時還要便于新技術的應用。
3、《客運專線鐵路電力牽引供電施工技術指南》對接觸網施工的要求
為了更好的指導客運專線鐵路接觸網工程的施工和驗收,鐵道部組織編制了《客運專線鐵路電力牽引供電工程施工質量驗收暫行標準》。為了指導施工單位達到標準的要求,同時編制了與驗收標準配套的《客運專線鐵路電力牽引供電施工技術指南》,由鐵道部經濟規劃研究院。其中《客運專線鐵路電力牽引供電施工技術指南》對施工主體提出了如下要求:
(1)施工單位應采用機械化施工,積極推廣施工新技術、新工藝、新設備、新材料。在施工過程中還需制定一系列相應的保護措施,以保證路基的完整性和穩定性。
(2)施工單位應應建立完善的質量保證體系,根據指南制定相應的施工組織設計,施工技術管理制度,施工操作細則,施工技術安全措施等。
客運專線鐵路電氣化接觸網技術標準及施工方法
(3)施工中,施工單位應按本指南和有關工程質量管理辦法,嚴格施工質量自查,采用先進的施工工藝和檢測手段,進行嚴格的過程控制,客運專線鐵路電力牽引供電工程每道工序的完成,都應采取相應的檢測手段檢測施工質量,并作好記錄;完工后應對施工質量進行全面的綜合檢測,并應將檢測結果納入竣工文件。
(4)客運專線鐵路電力牽引供電工程施工應根據鐵路修建的總體施工組織計劃,結合施工單位具體情況,做好以下工作:①必須遵守國家、鐵道部規定的安全規程,制定切實可行的安全措施,確保施工安全。②必須遵守國家、鐵道部規定的質量驗收標準,建立完善的質量保證體系,制定切實可行的質量保證措施,確保工程質量。③應用信息化網絡技術,推廣應用新技術、新工藝、新材料、新設備,提高施工管理水平和施工技術水平。④在保證工程施工質量的前提下,節約能源,降低材料消耗,提高工程施工的綜合經濟效益。⑤積極改善工程施工條件,降低作業人員的勞動強度,遵守國家有關勞動保護法規,確保作業人員身體健康。⑥所用于主體、附屬工程的材料進場前應進行相關的試驗與檢驗,各種工程材料必須符合國家、鐵道部現行規范和驗標的要求后才能進場。⑦接觸網工程施工從進場建點到竣工驗收,都應把保護環境、文明施工貫穿到施工中的沒有個環節。
二、客運專線接觸網施工的特點
由于客運專線接觸網的施工管理與一般工程的施工管理之間存在著一定的差異,要求也不盡相同,主要特點如下。
1、接觸網是在一定地域和范圍內進行施工的項目,所以每一條線路及每一區段的施工都需要按具體的施工對象、施工環境和條件來確定施工方法,因此,鐵路接觸網施工針對性較強,對工程施工質量要求也比較高。
2、由于接觸網施工完全是沿鐵路線路進行施工,這就使得接觸網施工的施工點增多、戰線過長、施工人員分散的問題較突出,對施工的組織和質量控制影響較大。
3、接觸網施工由于整體結構復雜,技術含量較高。因此對接觸網施工的質量管理工作必須深入細致,防止出現“一步錯,步步錯”。
4、受氣候和地質條件的限制因素較多,這些客觀因素不但制約了施工作業的順利展開,而且往往會打亂全局的施工程序,影響整個。
5、系統工程中各專業工程在施工中相互干擾的機會和機率相當高,如通信與電力及信號等工程的電纜溝同一路肩側的布置等,在施工組織與協調過程中一但出現疏漏,也將影響工程的質量。
三、客運專線接觸網施工中存在的問題
隨著電氣化鐵路的不斷的發展,我們在學習和引進國外新技術、新材料、新結構的同時,廣大工程技術人員也自主研發了許多接觸網新金具和新設備, 隨著新技術、新材料、新工藝的不斷更新,傳統的施工方法和手段已不能滿足要求,主要表現為施工隊伍的技術素質和施工技術兩大方面滯后。
1、接觸網施工隊伍
(1)施工人員的整體技術素質不高。在從事接觸網工程施工的隊伍中,只有極少數的技術人員和管理人員具有較高的專業技術素養,大部分施工人員則是由沒有受到專業的施工技術培訓、教育的普通工人或者是民工,其專業技能和技術水平相對較差,這就容易造成對施工流程、施工工藝等不能很好的了解,致使施工過程中出現各種問題,進而對接觸網工程施工質量造成嚴重的影響。
(2)技術裝備落后
我國國內的各施工單位的技術裝備較發達國家,顯得稍微落后一些。主要表現在施工設備功能不強、性能不高、新度系數偏低;設備綜合性能較低,體積大,較為笨重;檢測手段和檢測設備的精度系數不高。
2、接觸網施工標準和工藝存在問題
(1)施工技術及工藝滯后
從全國范圍來看,目前我國除少數施工單位外,大多數施工單位的施工 工藝和施工技術還停留在上世紀九十年代初的水平,很難適應目前客運專線鐵路接觸網的施工要求。
(2)施工的技術標準不協調
接觸網的施工與路基、軌道的施工技術標準不協調,接觸網一般是以軌面標高作為施工基準點的,而軌道施工的允許偏差較大,導至接觸網工程施工質量難以滿足技術要求。
(3)技術規范和操作規范不夠完善
我國目前還沒有一部客運專線鐵路電氣化的施工標準,每一條線路的施工技術要求除參照國外相應線路制定外,沒有更多的通用性和標準化。
我國目前也沒有一套客運專線鐵路接觸網的施工操作規范,除個別施工單位具有較為系統的施工工藝手冊外,大部分施工單位或施工隊伍在施工時的隨意性較大。
四、接觸網施工質量控制措施
客運專線鐵路電氣化鐵路與我國現有的160 km/h以下電氣化鐵路相比,不僅車速大大提高,而且其接觸網受流系統、懸掛方式、布置原則也有所不同。接觸懸掛是向電力機車供電的重要設備,也是保證250 km/h以上目標值的關鍵。為了保證運行時受流的質量,必須具有良好的受流穩定性、理想的彈性及彈性均勻性。因此接觸線對軌面的高度、跨中預留弛度及導線坡度以及弓網動態參數等對接觸懸掛的受流質量好壞至關重要,而這些必須通過精確的施工安裝來保證。施工安裝精度需滿足設計要求的評價接觸網質量的重要指標。即安裝精度越高,受流質量越好,接觸線和受電弓的使用壽命越長,且速度越高對施工的誤差要求越高。因此,對接觸網的施工誤差控制是保證接觸網施工質量的唯一途徑。盡管目前國內接觸網采用了國外發達國家的程序化、數據化施工和中鐵電氣化局集團有限公司開發的“四個一次到位”國家級工法。
但由于接觸網施工工序和所用材料繁多、安裝或加工工藝、機具及環境不盡相同,每個施工工序過程仍均伴有誤差,如導高、側面限界的誤差、腕臂和吊弦的測量、計算、預配加工及安裝的誤差等。因此,產生的原因主要來自施工人員、采用的機具、所用的材料、施工方法和施工環境五個方面。要保證施工質量就必須對以下五個方面加以嚴格的控制。
1、人:指直接參與施工的人員,作為主要控制對象,要充分調動其積極性、發揮其主導作用。有經驗表明,要保證施工質量,還必須根據客運專線鐵路接觸網施工特點,進行系統化的培訓;
2、材:材料在生產過程中難免的會出現公差,因此在使用時需要考慮其影響;
3、機:機械控制主要包括施工機械設備、工具和檢測器具等控制。因此在施工過程中要根據不同的施工工藝要求、選用合適的、先進的機械設備、機具等,并正確使用、管理以及保養,確定其處于最佳使用狀態。例如用經緯儀取代傳統的線墜、接觸線多功能激光測量儀取代測量桿等等,不僅能使施工測量的精度大幅度提高,同時也可以將施工誤差控制在設計和標準范圍以內;
4、施工工藝:需要根據工程實際,制定相應的施工方法,既有利于保證工程施工質量,也能加快施工進度,進而提高經濟效益;
5、施工環境:指的是工程技術環境、環境因素對工程施工質量的影響。如吊弦、定位便宜均應根據施工當時的環境溫度來進行施工控制。環境溫度測不準,將直接影響施工質量。由此,在施工時應根據工程特點以及具體條件,對影響質量的環境因素,采取有針對性的措施并加以控制。
客運專線鐵路電氣化工程屬于結構龐大、工藝技術復雜、需要多工種連續性施工生產的建筑安裝工程。為了使工程施工達到連續性和均衡性,實現高效、低耗、優質的目的,就必須根據工程的特點,按照科學、合理的施工程序,擇優選取先進的施工生產組織形式和施工作業方法,均衡施工進度,確保計劃目標的實現。
參考文獻
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從目前我國的高速鐵路的開通情況來看,一部分的線路雷擊事故還是較為頻繁的,雷害導致的跳閘也是其中的一個重要因素。隨著我國鐵道運營里程的快速發展,重載以及高速鐵路的迅猛發展,從而減少因接觸網發生雷擊故障而造成的事故發生,它具有重要的理論意義與工程應用價值。我們可以利用電氣化的幾何模型來分析回流線對于接觸網雷擊的屏蔽效果,并通過仿真軟件分析雷擊回流線的時候接觸網上所感應的電壓。并深入研究高速鐵路 AT 供電的方式以及接觸網避雷線的保護情況,從而推導出高架橋單線與復線鐵路的避雷線設計高度。
一、國內外高速鐵路接觸網防雷的現狀
隨著我國高速鐵路的快速發展,應考慮牽引高鐵線路的結構等級與所經過的地區的雷電災害頻率,所經過的土壤所含電阻率與地形地貌等自然條件的情況,共同來設計牽引系統所進行的防雷設計。歐洲率先就擁有高速鐵路的國家之一,它對雷擊的接觸網造成了牽引性的供電系統災害有著豐富的實踐經驗,設計的標準是一年時間之內 100千米牽引網將會遭受雷擊的次數來做為評定的標準,只是采用牽引變電的配帶綜合性自動重合閘與避雷器來限制雷電電壓過高,避雷器不能夠減少因雷電的侵入而減少損害接觸網的次數,只能夠對接觸網的過電壓起到有效的保護作用。無論是對于歐洲的氣候條件還是經濟等方面的因素考慮高鐵的接觸網進行有效的避雷也是十分重要的。
二、國內接觸網防雷接地設計的概況
我國鐵道接觸網的防雷設計主要是依據《高速鐵路設計規范》、《鐵路電力牽引供電設計規范》與《鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術暫行規定》來進行規定的。根據雷電日的數量來分為4個等級管理區域:年平均雷電日在20d及以下地區為少雷區,年平均雷電日在20d以上、40d及以下地區為多雷區,年平均雷電日在40d以上、60d及以下地區為高雷區,年平均雷電日在60d以上地區為強雷區?!陡咚勹F路設計規范》中規定重污染或是重雷區以及高路基、隧道口等重要的地段接觸網應該增設氧化鋅避雷器。接觸網中的防雷設備主要是指接觸網上所安裝的避雷器,為了減少對綜合接地系統上其它電氣設備的影響。
三、高速鐵路接觸網防雷的措施
(一)接觸網安裝形式
現有高速鐵路一般是采用AT供電方式,AF線與PW線安裝位置,此時的PW線安裝位置在AF線下方。采用電氣應為:幾何模型與先導發展模型的應計算該安裝形式下的接觸網線路來直接減少落雷的閃絡概率,將它調試為自然雷中的90%為負極性。雷擊閃絡的次數和線路的暴露寬度 D( I)以及地閃密度是息息相關的。再乘以地閃密度即可以求出線路的年雷擊閃絡次數。PW線位置提高后還可對AF線與T線產生屏蔽,AF 線與T線直接落雷的次數將會大大的降低,但PW線落雷的雷電流幅值較高的時侯還是會造成AF線與 T線絕緣子的反擊閃絡,另外AF線與T線絕緣子仍存在雷電感應閃絡的可能。
(二)合成絕緣子的采用
雷電所造成的接觸網重合閘失敗,將會導致供電的停止,其最根本的原因就是絕緣子受到了工頻續流電弧燒蝕后的炸裂、破損,線路絕緣不能自行進行恢復,重合閘就會失敗。如上所述,為了防止絕緣子的燒蝕損壞,一定要防止線路閃絡與工頻電弧建立。目前,我國輸配電線路中所采用的絕緣子有瓷絕緣子、玻璃絕緣子與合成硅橡膠絕緣子,線路所具備的重合閘條件,而非瓷絕緣子燒蝕后的傘群已是完全脫落的。合成絕緣子在工頻電化燒蝕之后,硅橡膠材料的成分將會發生變化,材料中遇熱的易分解成分完全揮發,合成的絕緣子對提高線路 重合閘成功概率有一定的優勢,并不能夠完全解決線路的防雷問題,建議作為其它主要防護手段的輔助手段規避。
(三)接觸網防雷接地
《建筑物防雷設計規范》中規定:對于國家級的會堂、大型展覽與博覽建筑物、國家級檔案館的重要給水水泵是特別重要的建筑物,應該劃為第二類的防雷建筑物。對第二類的防雷建筑物的外部防雷裝置應接地設置,相應同時設定方閃電感應、內部防雷、電氣與電子系統等接地共用裝置建設,雷擊時都會成為雷電流的引下線路。當采用綜合性的接地系統時,綜合性接地系統的接地電阻不能夠大于1歐姆,在綜合性接地施工的過程中要及時施工完成,還應實測接地的電阻,如果達不到建網的要求,應該采取可靠有效的降阻措施。
四、結論
鑒于高鐵的雷電防護問題它從原理上是無論采用何種措施,都只能夠減少雷電所引起的故障概率或是跳閘概率,AF線懸掛的采用合成絕緣子,應認真做好接觸網的防雷接地措施。我國目前的規范都只有相關的措施要求,但是沒有接觸網系統的耐雷水平與跳閘率或是故障率等具體的規避標準,防雷設計的深度不容易把握。總而言之,建議完善我國高鐵的接觸網系統的耐雷水平、跳閘率或是故障率等具體指標,應積極設定科學合理的規避方針,鐵路綜合性接地系統便是極好的雷電引下接地裝置,應該充分利用。
參考文獻
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中圖分類號:F407.1文獻標識碼:A
引言
巖溶是指水對可溶性巖石作用時,以化學溶蝕為主,水的機械作用沖蝕、潛蝕等為輔的地質作用所產生的一些現象的總稱,也可叫做喀斯特。因為喀斯特作用形成的地貌,叫做喀斯特地貌。目前許多的研究者已經對其展開了多方面的研究,并且在一些領域取得了比較好的成就。但是,隨著我國在巖溶地區建設的工程越來越多,在進行工程勘察時遇到的問題也就越來越多。雖然工程技術人員在勘察的過程中,也不斷的總結了許多經驗,但是巖溶地區的地質地貌繁雜多樣,地質勘察技術還有待進一步的研究。
1巖溶地基的類型
巖溶在發育的過程中,可溶巖的表面常常會出現石芽、溶溝,并且表現的參差不齊,在底下的溶洞又常破壞巖體的完整性,巖溶的覆蓋土層又受到溶水動力的變化而產生開裂、沉陷的現象。這些現象的存在不同的方面對建筑物地基的穩定性造成了威脅。因此,對巖溶地基的類型加以區分,也就顯得非常重要。按照碳酸鹽巖出露條件和其對地基穩定性的影響,可將巖溶地基分為以下三種:
1.1埋藏型的地基
在碳酸鹽巖之上覆蓋著的厚度大小不一的非可溶性巖,當其厚度和強度能夠支撐起建筑物并保證建筑物的穩定性時,對于下部所發生的巖溶情況可不加以考慮。
1.2型的地基
型主要指的是由于地表只有較少的植被和土層覆蓋,碳酸鹽巖大部分在地表的情況。按照具體的情況細分,它又可以分為石芽地基和溶洞地基。
石芽地基:它所形成的的原因是由于大氣降水和地表水沿,碳酸鹽巖,在節理、裂隙溶蝕的擴展作用下形成的。這種石芽主要分布在山嶺的斜坡上、巖溶洼地的邊坡上和河流谷坡,石芽的表面表現的非常陡,而且溶溝和溶槽的深度有超過10米的,且與下部的溶洞裂隙相互連在一起。這就大大的導致了地基的不穩定,加重了施工的困難。
溶洞地基:它主要是由溶洞頂板的穩定性來決定的,而溶洞頂板的穩定性又主要是由巖石的性質、頂板厚度洞內充填情況以及溶洞形態和大小等決定的。
1.3覆蓋型的地基
根據碳酸鹽巖所覆蓋的泥土,如風成黃土、殘坡積紅粘土等的厚度大小,可分為深、淺兩種覆蓋型。這種類型的存在對地基造成的影響主要是塌陷、不均勻沉降等,要穩定地基需從建筑荷載和土洞的共同作用兩個方面來進行考慮。
2巖溶工程地質研究的現狀
在進行巖溶地質的研究過程中,由于本身巖溶發育就存在著不確定性和隱蔽性,又常常使用隨著樁基礎,給工程的建設帶來了極大的麻煩。在面對這些麻煩時,不少的方法和經驗在一些學者和專家的總結下得以形成。比如,對于彈性體內存在的孔洞,受雙向均勻應力場作用所形成的應力集中現象,有的學者采取用平面問題的有限單元法進行對溶洞的分析。有的學者和專家通過對覆蓋型巖溶區的樁基礎進行分析,找出適合建筑工程穩定性的最佳方式。這些研究和研究成果的出現,在對于我國進行巖溶地區工程建設地質勘察的問題上有著很大的幫助,在進行對這些資料的統計、分析上,可以總結出相應的合理的勘察方法。
3巖溶地區工程建設地質勘察的方法
巖溶地區的地質地貌情況非常的復雜,在進行勘查工作時,已經不能單憑槽探、坑探等傳統的方法進行,只有在詳細的了解巖溶地區的不同情況下進行才具有現實意義。因此在進行工程建設的的過程中,必須先進行地質的勘察。那么采取合理而有效的方法進行勘察就顯得尤為重要。
3.1采用遙感技術
遙感技術用來探測識別目標物的整個發展過程的一種技術,主要運用電磁輻射的理論,將遠距離的目標物輻射成電磁波信息,經過探測器的接受,傳到地面的接收站,最后由接收站加工成具體的圖像或數據資料。這個過程綜合應用了現代物理學、電子計算機技術、數學和地學規律的相關原理。遙感技術的應用,能夠大范圍的將巖溶地貌形態顯現出來,而且遙感圖像能夠從宏觀上具體真實的將地表特征和地表的現象的關系顯示出來,特別是在對巖溶層組劃分和地質構造等方面特別的適用。
3.2采用地球物理勘探技術
將地球物理勘探技術應用到工程地質的勘察中,能夠有效地提高工作質量,節省成本費用以及加快勘察工作的進度。它主要是對巖溶場地的各種參數進行詳細的地質解釋,因為人工的或天然的物具具有一定的“透視性”。這種方法也可以簡稱為“物探”技術,適用于地面、地下的測量和地下與地面之間的洞穴的測量。
3.3采用靜力觸探技術
靜力觸探技術的應用,可以精確的確定軟土、粘性土以及砂類土的承載力,特別適用于對覆蓋型巖溶工程的勘察。在進行勘察的過程中,這種技術主要是用來查明第四系的覆蓋層中的隱蔽土洞的有無、規模、位置和疏松裂隙帶的分布、范圍。靜力觸探技術技術在一定的程度上可以代替物探技術,在探明隱蔽土洞和擾動土層方面具有明顯的成效。
4結論
綜上所述,對巖溶地區工程建設地質進行有效的勘察是非常有必要的。巖溶地區的喀斯特發育狀況是一個非常麻煩的問題,它的不確定性及隱蔽性加重了技術勘察上的難度。因此,在進行巖溶地區工程建設時,我們必須針對具體的工作情況,在現實的地質地貌條件下,結合相應的地質勘察技術,詳細的了解和地巖溶的相關變化情況,從而做出合理的工程建設方案。但是,在具體的勘察過程中,還有很多問題會出現,這些問題有可能是以前我們從來都沒有遇見的,用現有的技術也無法加以解決的。面對這種情況時,只有不斷地加強技術方面的更新以及尋找出新的技術方法,我們才能夠更好的完成巖溶地質條件下的工程建設。
參考文獻:
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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?,F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】
[1]程勉沖.山區高速公路勘察設計淺析[J].鐵道勘察,2011,01:94-97.
與國際工程教育相銜接的需要。為提高我國高等工程教育的國際競爭力以及提高我國高等工程教育的質量,做好加入《華盛頓協議》的準備,同時為了探索建立我國的注冊工程師制度,促進工程教育與工業界的聯系,2006年教育部會同有關部門正式啟動了工程教育專業認證試點工作。學校積極參與認證工作,先后有交通運輸工程、電氣工程及其自動化、機械工程等多個軌道交通運輸類相關專業通過教育部專業認證。在專業認證過程中,學校認識到建立“以學生為中心”的人才培養體系,提高學生“實踐動手能力”,加強“工程教育界和企業界相結合”,建立“與國際高等工程教育專業相銜接專業標準”是極其重要的。學校在專業課程設計、教學內容、師資隊伍、實踐教學體系等方面需作出調整應對。
學校“卓越工程師教育培養計劃”的思路
針對上述問題,學校在廣泛調研國內外交通運輸工程類專業人才培養現狀、充分吸收各項教學改革的成功經驗基礎上,依托學校交通運輸工程學科優勢,加強學分制模式下的應用型、創新型人才培養研究,努力探索適合學校發展的人才培養新模式。教育部“卓越工程師教育培養計劃”的實施,為學校的人才培養模式改革帶來了契機,指明了道路。通過研究,學校認為“卓越工程師教育培養計劃”主要有三個特點:一是行業企業深度參與培養過程,二是學校按通用標準和行業標準培養工程人才,三是強化培養學生的工程能力和創新能力。這正是解決學校所面臨問題的良方。結合“卓越工程師教育培養計劃”,學校堅持“以人為本,德育為先,因材施教,特色鮮明”的教育理念,快速培養造就一大批創新能力強、適應軌道交通行業發展需要的多種類型工程人才。
卓越工程師人才培養體系的設計思路。卓越工程師人才培養體系的設計思路是:在軌道交通特色型大學的辦學定位的指導下,按照培養具有創新精神和創新能力的高素質人才的目標,通過科學的培養體制、合理的組織形式和高效的運行機制,構成先進的教育教學模式,使受教育者掌握教育內容,成為既定目標所規定的創新人才。卓越工程師人才培養的主要模式。根據軌道交通運輸行業發展對人才規格的要求,學校在原有大類人才培養模式的基礎上進行改革,初步構建起“3+X”和“4+X”兩個體系、六種類型的卓越工程師人才培養模式。①根據行業對研究型拔尖創新人才的要求,設置“3+3+3”本碩博貫通和“3+5”直博的人才培養模式。根據學生培養的特點,突破傳統培養階段的界限,將本科生教育和研究生教育貫通,統籌設計課程體系。以“3+3+3”培養模式為主渠道,少量優秀學生采用“3+5”培養模式,前三年不分專業,研究生教育從第四年開始進入。該模式具有三大特點:本碩博貫通的人才培養方案;堅持大類培養和強化工程基礎教育;突出科研能力和創新能力培養。②主動適應企業需求,靈活設置與企業聯合培養的“3+1”和“5+0.5”模式。學生前3年進行基礎知識和專業知識學習,第4學年由學校和企業共同制定培養方案,開設專門課程,并讓學生進入企業結合崗位開展實習和畢業設計。
在“5+0.5”模式中,根據用人單位對急需人才的需求,從相關專業選拔大四學生在寒假和第8學期進行校企聯合培養,學生寒假完成特定的課程學習,第8學期進入企業結合崗位開展實習和畢業設計。③根據行業對工程型拔尖創新人才的需求,設置“4+2”本碩貫通的人才培養模式。前3年在工程大類公共課平臺上進行工程基礎教育和在打通的學科基礎課程平臺上進行專業培養,第4年主要針對鐵路行業需求,結合工程現場進行專業課程學習、工程實踐和畢業設計,第5、6年結合企業創新需求進行研究生階段培養。④根據用人單位對復合型人才的需求,設置“4+1”雙學位人才培養模式。在第一專業工學學士學位培養的基礎上,開展第二專業學士學位(如工程管理、工業工程、公共管理、外語)的復合型人才培養。如“工學+工程管理”的雙學位模式,根據軌道交通行業現場對綜合技術、管理能力的要求,對傳統工程管理的教學體系進行重大改革,學生用四年時間取得本專業的畢業證和學位證書,同時延長一年時間完成工程管理專業的課程與論文,取得由國務院學位辦統一頒發的工程管理第二學士學位證書。
學校卓越工程師教育培養計劃的實踐
改革人才培養模式,快速響應高速鐵路國際化發展對人才的需求。2010年瞄準我國高速鐵路大發展和走出去戰略的大好機遇,我校以“3+1”模式與6個鐵路局聯合培養了44名大型養路機械維修與養護的卓越工程師;以“5+0.5”培養模式,與北京鐵路局聯合啟動了“高速鐵路卓越工程師國際培訓班”,培養了50余名國際化的高速鐵路卓越工程師和20余名“一專多能”卓越工程師,他們已在沙特工程現場擔當重任。根據鐵路單位對國際工程現場的需求,我校以工學+英語的“4+1”雙學位人才培養模式培養了31名卓越工程師。今年,根據鐵路單位對一專多能技術綜合型人才的需求,我校又以工學+工業工程的模式培養了70余名卓越工程師。根據鐵路行業部門,尤其是鐵路設計院和工程局對專業能力精深的高水平工程人才的需求,按照“4+2”本碩貫通的人才培養模式,在2010年和2011年,我校與11個鐵路單位依托此模式,聯合培養了200余名軌道交通領域工程技術類拔尖創新人才。#p#分頁標題#e#
加強校企合作,與企業聯合培養國際高速鐵路卓越工程師。學校瞄準中國在沙特等國家的高速鐵路建設和運營管理方面對高速鐵路國際化人才的戰略需求,于2010年1月與北京鐵路局聯合啟動“高速鐵路卓越工程師國際培訓班”,對簽約北京鐵路局的50余名2010屆畢業生進行為期半年的工程實踐能力、工程師素養和外語能力強化培訓,并有針對性地進行阿拉伯語的基礎訓練和高速鐵路專業外語能力的強化。在學校培訓結束后,學生將到北京鐵路局進行為期三個月的頂崗實習并完成畢業設計,部分學生將赴阿拉伯國家參加國際工程實踐鍛煉。近年來,學校已先后與鐵道部客運專線、成都鐵路局、成都地鐵等多家用人單位開展校企合作,采用“3+1”(前三年采用大類培養,后一年與企業共同制定特殊培養計劃)訂單式聯合培養的方式,陸續開辦了動車司機、牽引供電、鐵道工程、高速鐵路司機、地鐵等培訓班,為高速鐵路的建設和發展培養了數百名高素質的專業人才。引進與培養并重,為培養高速鐵路卓越工程師打造國際化的教師隊伍。
學校通過選拔具備國際化背景的優秀師資以企業掛職鍛煉、出國考察學習、參與高速鐵路工程項目研究和到國外工程現場實踐等方式提升教師的工程能力素養和國際實踐能力,同時面向國內外聘請高水平專家為學生授課,充實高速鐵路人才師資隊伍。為辦好首屆“高速鐵路卓越工程師國際培訓班”,學校專門聘請了阿拉伯語教師擔任教學任務,為高速鐵路卓越工程師培養提供高水平的師資保障。此外,學校充分發揮在軌道交通領域的優勢,組織專家為高速鐵路人才培養編寫國際化培訓教材和講義,開展雙語教學。完善組織機構,科學構建高速鐵路國際化背景下的卓越工程師培養長效機制。學校在教育部“卓越工程師教育培養計劃”的精神指導下,成立了“茅以升學院”和“詹天佑學院”。“兩個學院”實行“大基礎”、“實踐教學”、“專業學習”的“新三段”人才培養模式,即前兩年不分專業,做大人文、自然科學和工科基礎的大基礎,中間加強實踐教學,突出強化專業特點。
隨著我國基本建設規模的擴大,隧道工程已經成為鐵路、公路和水利水電等大型項目中的重要工程。隧道工程的重要性越來越顯著,隧道工程的數量和長度明顯增加,規模不斷擴大。因此隧道工程的安全施工和貫通,是不可回避重要任務和技術難題。危及隧道工程施工的地質病害大致分為三類:1不良工程地質條件,諸如巖體的裂隙發育密集帶、構造破碎帶、巖溶發育帶、以及人工采礦造成的不良地質條件和高地應力造成的危害等;2不良水文地質條件,諸如巖溶水、構造和裂隙水等;3不良環境條件,諸如有毒有害氣體和強放射性的環境。對于以上地質問題,在隧道工程的勘察設計階段,已經投入大量的地質勘察工作,但是由于地質、地形條件的復雜性和相應勘察技術的現狀水平,以及時間、經費等條件的限制,勘察階段的地質資料一般難于達到施工階段的精度要求。國內外因地質條件不明造成隧道施工事故的教訓是不少的,例如:日本越新干線中山隧道涌水淹沒事件;前蘇聯貝加爾—阿穆爾干線上某隧道的突水事件;我國成昆線、大秦線、衡廣復線建設中,因地質問題的停工時間約占到1/3;以及不久前發生的四川某隧道瓦斯爆炸,造成重大事故和人員傷亡。以上隧道施工事故的危害是巨大的,因此強調加強隧道施工地質超前預報工作是非常必要的。
我國隧道地震波超前預報技術的研究起始于上個世紀的90年代,鐵道部第一勘測設計院物探隊提出“負視速度方法”。鐵道部第一勘測設計院是較早研究隧道地震超前預報的單位。他們在1992年7月,利用地震反射波方法對云臺山隧道進行隧道超前預報,預報成果與開挖后的隧道左壁“破碎帶”和“斷層”的位置基本一致。從上個世紀90年代初開始,我國物探技術人員一直沒有停止對隧道地震超前預報技術的研究。曾昭璜(1994)研究利用多波進行反演的“負視速度法”,這種方法利用來自掌子面前方的縱波、橫波、轉換波的反射震相在隧道垂直地震剖面上所產生的負視速度同相軸來反演反射界面的空間位置與產狀。北方交通大學的陳立成等人(1994)從全波震相分析理論和技術的角度研究隧道前方界面多波層析成像問題,進行隧道超前預報。他們的研究成果在頡河隧道、老爺嶺隧道地質預報中應用,取得預期的效果。該方法的工作原理是以地震反射波方法為基礎。工作中他們根據嫻熟的地震反射波技術進行數據采集和數據解釋,當時沒有開發出針對隧道地震預報的處理系統,同時受當時條件所限制,該項技術未能得到進一步深入研究和發展。
1995年左右鐵道部下屬單位引進瑞士“TSP202”隧道地震波超前預報的儀器,當時曾組織系統內有關地質和物探專家在隧道工點進行了試驗,未見明顯的效果,認為其技術與“負視速度方法”基本一致,對其處理解釋系統爭議較大、認識褒貶不一,試驗工作無果而終,該設備技術的消化工作也就擱置了。時隔7年后,隧道安全施工要求進行地質預報,該儀器設備由鐵路系統的工程局又開始第二次引進,并直接用于隧道施工的預報工作。可以說由于第一次引進消化工作不深入,造成第二次引進后出現:應用工作中的盲目性和簡單化,以及其他一些不正常現象。在宜萬鐵路隧道施工中不斷出現的問題,使人們開始反思,不少論文也提出了存在的問題,鐵道部也下發文件要求科學地進行超前預報??梢哉f短短幾年的應用實踐,人們仍然在探索著地質預報技術的進步。
隧道地震波超前預報屬于物探技術,但比地面的地震波物探技術復雜,我國的地質物探工作者一直沒有放松該技術的研究工作。北京市水電物探研究所研究地震波勘察檢測技術已經有近20年的歷史,并且是多道瞬態面波勘察技術的發明單位,生產的SWS型工程勘察與工程檢測儀器系統,已經為400多家勘察設計、高等院所廣泛應用,并且出口日本等國家。2003年該所投入人力物力研究隧道地震波預報技術,研究TGP12型隧道地質超前預報儀器,以及孔中高靈敏度三分量檢波設備,方便的孔中耦合技術,和Windows編程的數據處理軟件系統。在經過大量的預報實踐驗證后,于2005年通過了由國家隧道中心王夢恕院士組織的國內著名隧道專家的評審鑒定。該儀器系統推向市場不到2年的時間,已經有近20臺套投入到隧道超前地質預報工作中應用,反饋信息普遍受到用戶的好評。
鐵道部工程設計鑒定中心趙勇主編的《高速鐵路隧道》一書,提出隧道地質超前預報的方法有以下部分組成:①地質分析、②超前平行導坑預報法、③超前水平鉆孔法、④物理探測法。并闡述物理探測法與地質分析法、超前平行導坑預報法、超前水平鉆孔法相結合,解決不同地質災害的應用原則。書中介紹了國產TGP隧道地震波預報系統,聲波反射方法,地質雷達方法,紅外探水方法等。
本文就隧道地震波預報技術中的若干關鍵問題,并結合應用中的實際問題闡述如下,目的在于引起同行們討論,促進地震波預報技術理論水平的提高,促進采集數據質量的提高,促進資料的解釋推斷工作向合理化方向發展。
一、隧道地震波方法的預報原理
隧道地震預報工作利用地震反射波原理,在隧道內以排列方式激發的地震波,向三維空間傳播的過程中,遇到聲阻抗界面會產生反射波。聲阻抗是介質傳播彈性波的速度與介質密度的函數,介質的聲阻抗數值為速度與密度的乘積。因此地層中的巖性變化界面、構造破碎帶、巖溶和巖溶發育帶等界面會產生地震反射波,這種反射波被布置在隧道內的檢波器接收,輸入到儀器中進行信號的放大、數字采集和處理,實現地質預報的目的。
由此可以看出,隧道地震波預報技術是通過直接探查聲阻抗變化的界面,經過人工分析實現間接推斷地質病害的方法。
圖(2)不同夾角構造界面的地震波路徑與反射波記錄形態
圖(1)示意與隧道斜交的構造面,其地震波傳播的路徑圖,構造面上的地震波反射點在白色園內。圖(2)示意不同夾角構造面的地震波路徑與反射波記錄形態,與隧道夾角不同的構造面其反射點位置不同,地震波傳播路徑偏離隧道軸線也不同。構造面與隧道正交時地震波傳播路徑與隧道軸線平行,右圖為與隧道正交構造面產生的地震反射波記錄,根據反射波同相軸計算得到界面與檢波點之間巖體的地震波速度,該速度代表隧道圍巖的性質。由非正交條件下地震反射波記錄獲得的速度為地震波傳播路徑巖體的“視速度”,“視速度”值的大小不僅與路徑上巖體的性質有關,而且與界面和隧道的夾角有關。應用地震波預報構造面位置的計算是利用地震波在炮孔段的傳播速度,各構造面之間巖體的速度是綜合界面反射獲得的“估算速度”,不是隧道圍巖的真速度,應用中結合反射點偏離隧道軸線距離的遠近和巖體的各項異性分布綜合考慮使用。
圖(2)是理想模式的三份量地震波時距曲線形態。實際工作中采集的地震波是錯綜復雜的,理想模式的地震波是不常存在的,記錄上普遍存在有來自三維空間中多個方向的反射波,和各種形式的干擾波,這是應用技術中首先考慮的問題。
針對隧道地震波傳播的復雜性,TGP地震預報系統不僅利用地震反射波走時關系,同時采集空間地震波三分量記錄,進行地震波的極化分析與計算,該技術的突破有利于地質構造面產狀、規模和地質體性質的預報。
二、TGP隧道地質超前預報系統
隧道地震波預報的早期研究,是由研究和利用地震波在時間空間域中的運動學特征開始的,工作中認識到僅僅利用地震波運動學和動力學特征是不夠的。隧道工程的地震波在全三維環境條件下傳播,這種條件比地面上的平面半無限空間條件復雜得多,而且隧道內地震波的接收與激發測線與探測目的是近于垂直或者大角度相交的條件,因此影響在地質構造面上獲得大長度大面積的地震波信息量。針對這種狀況,預報工作僅僅利用單一模態的地震波難以勝任。因此,TGP系統強化采集地震波的多波列信息,綜合利用地震波的多波列震相信息,因此TGP系統的功能得到明顯的增強。
TGP隧道地質超前預報系統包括儀器設備和處理軟件兩大部分。其中儀器設備有TGP型儀器主機、接收傳感器、孔中定位安裝工具和電纜等。圖(3)是TGP隧道地質超前預報系統的主機。其處理軟件由地震波數據輸入與編排、空間坐標建立、能量均衡、干擾波分析與去除、觸發時差校正、譜分析、縱橫波分離、巖體速度參數計算、回波提取與偏移圖、有效波分析與衰減參數計算、極化波處理與構造產狀圖、綜合分析與繪制成果圖等模塊組成。
工程應用中,TGP型隧道地質預報系統對于500多米距離的構造面具有清楚的地震反射波信息,說明儀器系統具有足夠的信噪比。實際工作中考慮預報距離和分辨精度兩方面要求,預報距離一般采用150米至200米。TGP型隧道地質預報系統具有登記全部測長距離內地質構造信息的功能,利用逐次遞進的位置相關分析,和源生成果對比等處理功能,有利于去偽存真和排除異常,提高預報成果的質量。該系統2005年8月通過由國內知名隧道、地質、物探專家組成的專家組評審鑒定。專家們一致認為“TGP12儀器與相關的處理系統,性能穩定可靠,采集的波形完整,信噪比高,與國外同類儀器對比整體上具有國際先進水平,可替代進口產品?!本唧w評審意見如下:
1、TGP12是集信號放大,模數轉換,數據采集、存儲和控制為一體的密封防水防震的物探設備;優于利用微機裝配式結構的儀器,TGP12適合在惡劣的隧道環境中使用。
2、TGP12的三分量速度型檢波器具有高靈敏度,指向性強和較寬的頻帶響應等特點,因而拾取的地震波信號具有高的質量品質。TGP12孔中接收檢波器采用黃油耦合,方便、經濟、快捷。優于在鉆孔中需要錨固異型鋼導管的方式。2米長的鋼導管難于攜帶、運輸,價格昂貴,一次性使用,費事費工費財。
3、TGP12的地震波采集觸發是開路觸發方式,即信號線在雷管引爆炸藥的同時被炸斷,信號線同時開路觸發儀器采集,儀器采集無延時差,保證定位的準確性。超前預報儀器若采用起爆器電脈沖同時觸發電雷管和觸發主機采集的方案,由于電雷管起爆的延時時間難于做到一致,因此會造成儀器采集的走時誤差,這種觸發方式在我國的地震波勘探規程中明確規定不宜使用,更何況隧道巖體的速度比覆蓋層介質的速度高出幾倍以上,以巖體波速4500m/s~5500m/s為例計算,每一毫秒誤差會造成2~3m的預報距離誤差,一般瞬發電雷管的延時誤差不止一毫秒,因此由20多次激發的平均線計算隧道巖體速度,和利用存在誤差的時間計算距離,兩次誤差的乘積造成的誤差不容忽視。
4、TGPWIN隧道地震波處理分析軟件借鑒了已有相關軟件的長處,并充分考慮彈性波在三維空間的傳播特點,以及根據TGP儀器采集的數據格式編寫。功能特點如下:
(1)全中文界面,通俗易懂,對地震波信號的處理過程,直觀、方便,具有友好的人機操作界面。
(2)對P波、SH波、和SV波的分離完善合理,這是超前地質預報數據處理的關鍵工作之一。
(3)處理軟件具有相關部分互相檢查的功能,例如點擊偏移歸位成果圖上的反射界面位置,程序會轉到該位置界面的反射波組位置,通過分析反射波組的連續性、反射波的極性和能量,確定偏移成果的可靠性和性質。有助于去偽存真,由此及彼,由表及里,深化認識,使預報結論科學可靠。
(4)TGPWIN處理中有自動處理方式,也有手動處理方式,有深入分析異常可靠程度的追蹤功能,這樣設計既適應非物探專業的普通工程技術人員使用,又適應物探專業人員分析地震波傳播特性,對復雜地質條件進行深入研究工作的需要。
5、TGP12系統只要增加不多的配套附件和軟件模塊,就可以增加儀器用于隧道檢測的其它功能,例如:對已襯砌的隧道進行襯砌脫空檢測,檢查隧道圍巖中隱蔽的病害(巖溶)。也可以在掌子面上用錘擊的激發方式做到短距離更為精確的地質預報,因而它是一機多能的設備。
TGP12的性價比與國外同類儀器相比具有明顯的優勢。而且研發、生產在國內,用戶可以獲得及時周到的技術服務和技術支持,以及儀器維修等方面的方便性。
三、工程應用實例
宜萬鐵路涼風亞隧道的巖性為灰巖,TGP12型儀器與進口TSP203儀器進行了同點試驗,預報成果如下,見圖(4)、圖(5)。
由以上成果圖可以看出:在DK53+322—DK53+346;DK53+370—DK53+380;DK53+390—DK53+420三處存在構造異常,其中DK53+322—DK53+346、DK53+370—DK53+380兩處的Vsh波比Vp波反射幅度大,推斷以上兩處構造帶存在有充水或巖溶發育的可能性、。此結論經過日后的隧道開挖證明完全正確。在隧道施工的《變更設計建議書》中結論:“在隧道左壁的DK53+322段發現巖溶,溶蝕帶寬度為2.5米,溶蝕帶穿過隧道拱頂至右壁的DK53+340米段,并向邊墻外延伸,雨后DK53+322處溶洞有較大水量流出,DK53+339處溶洞有少量滲水。該段圍巖較破碎,節理發育,受溶洞影響,拱頂巖層出現楔體破壞、掉塊”。
TGP12型隧道地質預報系統在云南水富高速公路冷水溪隧道,宜萬鐵路王家嶺隧道、涼風埡隧道,青島海濱高速仰口隧道,重慶地區數條公路隧道,以及武廣客運專線大瑤山隧道等工程使用,獲得滿意的預報效果。
1、隧道地震波超前預報的概念解釋
隧道地震波超前預報技術翻譯成英語是“TunnelSeismicPrediction”,簡稱“TSP”。在我國《客運專線鐵路隧道施工技術指南》的第5.0.8條使用了“TSP”縮寫詞。一般規程中使用縮寫英語字母表示某種技術是正常的事情,但是在隧道地質超前預報工作中卻出現被歪曲利用的現象,把“TSP技術”歪曲解釋成“TSP***儀器”。這種現象對隧道超前預報技術的應用,造成了不良的影響。在有的地方和部門的隧道施工招標和設備招標工作文件中也存在把“TSP技術”歪曲解釋成“TSP***儀器”的現象,這是對隧道地震波預報技術缺乏科學認識。
因此,正確認識:“TSP技術”即隧道地震波超前預報技術,有益于正確執行我國的現行隧道規程規范和法規,有益于隧道工程的招投標工作,有益于隧道地震波預報技術的進步,有益于誠實誠信的預報技術服務。
2、隧道地震波預報中的接收與激發問題
在隧道地震預報工作中,有的采用把接收與激置在隧道的洞壁上,這種做法不妥當。眾所周知,洞壁的表面波傳播較強,對地震反射波會形成不容忽視的干擾。同時鉆爆施工影響洞壁巖體松動,局部超欠挖使得洞壁巖體不平整和完整性差,接收檢波器和激發點受局部巖體影響大,地震波的傳播和衰減比較復雜,嚴重影響地震波記錄的一致性,大大降低有效波的信噪比。因此不宜采取在洞壁激發與接收的做法。
有關
在洞壁激發和接收中面波的干擾問題,原清華大學聲學教研室的沈建國教授曾經作過物理模型試驗,見圖(6)。模型設計在隧道前方有一個溶洞,洞徑與隧道斷面相當,分別在洞壁的4個深度布置接收排列。
圖(7)是洞壁采集的地震波記錄,圖(8)是在洞壁一定深度內采集的地震波記錄。圖中:藍色直線Vp表示直達縱波;藍色曲線Vp1表示溶洞的反射縱波;紅色直線Vr的后面表示面波。由圖(7)與圖(8)對照可以看到:圖(7)面波Vr幅度強,溶洞的反射波無法分辨;圖(8)的面波Vr幅度大大減弱,溶洞的反射波較清晰的表現出來。這個模型試驗的結果明確說明面波的干擾在鉆孔一定深度呈現減弱的趨勢。因此,在隧道地震波超前預報檢測工作中,采取孔中激發和接收技術措施壓制面波非常必要,是提高反射回波記錄信噪比質量的重要環節。
TGP隧道地震波預報系統的接收和激發,結合現場施工的方便性,要求鉆孔的深度為2.0米。鉆孔中采用炸藥爆炸產生震源,控制使用小藥量炸藥,在有條件的地方盡量使用高爆速炸藥,同時在孔中充水的條件下爆炸。在充水的條件下爆炸有以下好處:易于產生高頻地震波,提高分辨率;同時爆炸泄放到隧道內的爆炸聲音小,減弱隧道管波的干擾能量;爆炸時水由孔中噴出的過程有益于產生水平偏振,加強橫波的能量,有利于地震預報工作中實現采集高質量的多波信息,實現多波多參數的預報目的。鉆孔中接收,采用具有高指向性和高靈敏度的三分量接收探頭安置在鉆孔的底部,通過耦合劑實現與鉆孔壁的直接接觸,檢波器信號輸出采用軟電纜,和采用吸聲軟材料封堵鉆孔口等措施,對于高保真地接收地震有效波信號,減少產生干擾波環節等方面很有益處。
3、隧道地震波預報中的干擾波
在隧道地震波采集過程中,存在著多種干擾波,對此必須有明確地認識。例如:對頭隧道施工和鄰洞施工的干擾波;地表地形和來自其他方向的反射波干擾;洞內電磁波干擾;以及接收裝置設計不當產生的干擾波等等。正確認識干擾波和產生的原因,才會采取正確的措施獲得高質量的現場地震波記錄。下面重點討論隧道管波的干擾問題。
隧道管波由激發孔爆炸時聲波泄放到隧道中產生,被接收傳感器接收造成對記錄的干擾,見圖9。
圖中地震記錄50毫秒以下出現的呈斜線“黑點”,在右圖中斜線用“紫線”表示,由記錄上的時距線計算“紫線”表示的速度為340m/s,該線以下的波(左半圖中黑色部分)為空氣中傳播的聲波,我定義這種波為“隧道管波”,“隧道管波”出現后覆蓋其后出現的地震反射波。“隧道管波”幅度的大小與激發和接收條件有關,“隧道管波”在地震記錄上出現的位置與采集偏移距離有關。該紫色線位置為偏移距離為20m的“隧道管波”出現位置。圖中藍色線表示速度為4500m/s的前行縱波和反射縱波,紅色線表示速度為2500m/s的前行橫波和反射橫波。上部的藍色線Vp和紅色線Vs分別表示由震源向前傳播的直達縱波與橫波。下部的多條藍色線Vp100、Vp150、Vp200分別表示掌子面前方100米、150米、200米距離處構造面的反射縱波,多條紅色線Vs100、Vs150分別表示掌子面前方100米、150米距離處構造面的反射橫波。由圖看出有30%地震道的反射縱波和50%以上地震道的反射橫波淹沒在“隧道管波”的干擾中。如果隧道圍巖的縱波速度低于4500米/秒、橫波速度低于2500米/秒,將會有更多的地震道淹沒在“隧道管波”的干擾中,其中影響橫波的程度更為嚴重,這種現象嚴重影響縱、橫波雙參數預報。
我提出隧道管波的嚴重干擾問題,希望引起足夠的重視,加強地震波檢測理論的學習,克服對有效波和干擾波不加區分,盲目按照流程進行處理的做法,才可以糾正成果中以夾雜干擾波假象進行預報的局面。
在京西梨園嶺隧道TGP206與TSP200在同一次預報中進行試驗對比,發現TSP200儀器采集的記錄中有嚴重的隧道管波,TGP206儀器采集的記錄中無隧道管波。兩臺儀器工作中使用同一批24炮震源和在同一位置接收,采集的地震波記錄出現如此之大的區別,關鍵在TSP200儀器的接收裝置設計不合理。我分析過近百個TSP203與TSP200儀器采集的記錄文件,記錄上普遍存在著“隧道管波”,檢查數據處理的過程中也未見對干擾波進行處理,而是作為地震反射波數據參與了處理,隧道管波干擾的假象混雜在預報成果圖中。近幾年,我看到的使用TSP203和TSP200資料發表的預報文章中,其現場采集的偏移距離(接收到最近激發炮之間的距離)普遍使用15米或者20米,炮孔之間的距離為1.5米至2米左右。在隧道管波干擾的情況下,這種布置采集的記錄見圖(9),記錄上的隧道管波是構成對有效波預報的嚴重干擾。我們對以如上參數采集的記錄作個初步的分析,假設巖體條件為完整的微風化硬巖,以巖體的縱波速度為4500米/秒,橫波速度為2500米/秒計算,未受隧道管波干擾的距離:縱波成果為120米左右,橫波成果為60米左右。以現行TSP200或者TSP203雙參數預報的做法評論,其未受隧道管波干擾的預報距離為60米左右。如果巖體條件降低,雙參數預報的距離還要大打折扣。如果按預報150米距離分析,其中有90米左右的距離中包含有隧道管波的假象資料。請有關使用者自己檢查已經處理過的文件,分析我的結論是否有道理。也不妨召開一個有代表性,而且能夠深度研究隧道地震波預報技術的會議,研討是否存在隧道管波干擾的問題和改進措施。
我提出一個不得已而為之的方法,供大家思考。根據各種波傳播路徑和速度差異的原理,即隧道管波在隧道內的空氣中傳播,其速度低,地震波在巖體中傳播其速度高,現場采用加大偏移距離進行預報數據的采集方法,利用巖體的地震波速度明顯高于空氣中聲波速度的條件,使隧道管波下移,延遲隧道管波在地震波記錄出現的時間,加大反射波接收的時間窗口,可以起到加大預報距離的目的。圖(10)下部標注有20、30、40的三條紫色線分別表示:偏移距離為20米、30米、40米情況下的隧道管波的出現位置。由圖可見,如果采用40米的偏移距離,隧道管波下移,反射波的時間窗口加大,在巖體為完整微風化硬巖的條件下,縱波反射基本上不受干預,橫波反射受影響的地震道約為30%。這種方法的不利點是偏移距離加大會影響到地震波頻率的降低和能量的衰減,但是權衡利弊,實現“隧道管波”下移的方法,避開隧道管波的干擾,無疑是一個不壞的辦法。
隧道管波在記錄上的幅度與激發泄放到隧道中的能量,以及接收裝置系統對隧道管波的壓制能力有關?!八淼拦懿ā碑a生的源頭在激發,在激發孔沒有注滿水、或激發孔太淺的條件下,激發能量會大量泄放到隧道內。因此,注意改善激發條件有利于減弱隧道管波的干擾。
有關是否可以采取濾波方式處理“隧道管波”的問題?!八淼拦懿ā钡念l率與激發條件、接收裝置條件、以及隧道圍巖的性質等有關系,也存在接收裝置系統在受震條件下產生次生震蕩波,綜合起來的干擾波比較復雜。通過濾波方式處理不宜實現濾除目的,如果采用的濾波參數不合理,還會產生改變地震波信息造成其它成果假象的可能性。
4、隧道埋深與預報距離
有一位從事海底隧道地震波超前預報的工程師向我詢問有關預報距離的問題,海底隧道在基巖和海底的沉積地層中穿過,如果基巖面的起伏較大,這一類情況與地面上的淺埋隧道一樣。在隧道地震超前預報中,海底地形界面和起伏的基巖面同樣是地震波的反射面,因此,地形界面和土石界面產生的反射波,與地質構造面產生的反射波均會被儀器接收并疊加在一起,造成地震波記錄復雜化。所以,在海底隧道或者淺埋隧道進行超前預報時,要綜合考慮上述影響,合理確定預報的距離。一般在無法剔除地形等界面反射波影響的條件下,控制預報距離小于隧道埋藏深度為宜,對于大于埋深的距離預報要慎重。
5、關于圍巖參數的預報問題
關于隧道圍巖參數的預報問題,應該明確兩個問題:一是地震波預報方法獲得圍巖參數的原理和作用;二是利用圍巖參數變更隧道圍巖級別的合理性。
地震波預報方法獲得的基本參數是縱波速度和橫波速度,其他參數均是由此計算得到的二級參數。利用地震波方法求取速度參數計算的過程中,速度數值與介質本身和反射界面的角度兩個變量有關系。在地震波預報求取速度的過程中,以測量段(炮孔段)巖體速度為基本參考值,計算中同時考慮巖體反射界面的反射幅度強弱作為計算因素,帶有相關比較的性質,因此得到的速度數值稱為估算速度,利用估算速度曲線的分布作為分析相鄰巖體的定性比較具有一定的合理性。但是,它既不是常規地震波勘探中的均方根速度,也不是巖體的真速度。
地質界面與隧道的關系,地質界面正交隧道軸線的情況應該說是個別的,普遍存在的應該是與隧道存在夾角的情況,因此普遍存在的是地震反射波路徑與隧道軸線不重合,地質界面與隧道的夾角越小(以正交為90度),地震波路徑與隧道軸線的夾角越大,即地震波路徑偏離隧道越遠。因此,利用地震反射波路徑方向上的速度代表隧道圍巖,存在不合理性,因為地質巖體具有的非均質、非連續和各向異性是不容忽視的。
在明確地震波預報獲取的速度含義以后,我們來分析利用該速度進行“隧道圍巖彈性波分級法”和變更隧道圍巖級別的問題?!八淼绹鷰r彈性波分級法”顧名思義,是隧道圍巖彈性波的一個分級方法,而不是隧道圍巖地質分級的全部??辈煸O計報告中圍巖級別的結論是綜合考慮:隧道通過地帶巖體的工程地質、水文地質、隧道埋深與地應力,以及隧道圍巖彈性波參數等多方面的資料做出的,僅僅利用預報獲得的巖體參數變更圍巖的級別存在著片面性。
舉例說明如下:圖(11)是TSP203儀器預報成果圖中的一部分,圖中上半部分三項參數的直方圖,由上而下為巖體分段的縱、橫波速度參數值;巖體的密度值;和巖體的彈性模量值。圖的下半部分為反射界面的分布圖。以圖中的反射界面線與隧道里程線的交點為序,統計反射界面與隧道軸線的夾角,匯總成表1。
序號
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
里程
2084
2092
2104
2108
2109
2116
2136
2152
2164
2184
2188
夾角
45°
75°
70°
65°
75°
80°
80°
70°
90°
70°
80°
以表1中最后兩個界面的里程和夾角,根據隧道地震反射波傳播理論,采用作圖方法,繪制的地震反射波的射線路經,分別見圖(12)。
上圖的預報距離為100米:圖中序號11的界面在2188里程,構造面與隧道夾角80°,其地震射線與隧道夾角10°~15°,反射段偏離隧道距離32~37米;圖中序號10界面在2184里程,構造面與隧道夾角70°,其地震射線與隧道夾角20°~30°,反射段偏離隧道距離49~59米。如果以正常預報距離150米計算,反射段偏離隧道的距離達到70~80米。地震波射線與隧道軸線方向不同,射線路經與隧道軸線也不具備重合條件,而且偏離隧道50至80米多米以外,這樣的速度資料作為隧道掌子面前方圍巖的速度不具備代表性,以此變更隧道圍巖的分級則更無道理。至于圖中提供的其他巖體動參數,例如:動彈性模量、動剪切模量、動泊松比和巖體密度值等參數,皆由巖體縱波和橫波速度計算而來,擺在報告中也就是一堆動參數。況且在沒有具體巖體動靜參數對比資料的基礎上,如何使用也存在問題。
世界上科技、經濟發達的國家.如美國、日本、加拿大等國的采礦高等教育均采用重基礎、寬口徑的培養模式.教學中體現培養方式的靈活性和教學內容的綜合性,多學科交叉,培養學生成為一專多能的復合型人才。因此,為適應我國經濟體制和經濟增長方式的根本轉變,迎接世界知識經井的到來,采礦工程本科教育應進行徹底改革。
一、我國有美高校采礦工程本科教育改革情況
目前,孢國大多數設有采礦工程專業的高等院校,其專業設置、教育培養模式和教學內容均進行了一定程度的改革。例如.中南工業大學,原采礦系經調整、改造后.現為資源環境與建筑工程學院.包括地質工程、采礦工程、測繪工程、城市規劃工程及土木工程等專業采礦工程專業本科1999年招生30名,其中1/3在湖南省單考單招,2/3在全國統考生中招收。學校對采礦、選礦、地質及測繪等四個艱苦專業的學生,在專業獎學金評定上實行優惠政策凡學科各科考試合格的學生都可評為A類獎學金,在教學內容上增加巖土工程有關內容,重點是地下工程、道路建設等方面的內容,同時添加會計、金融等經濟類的選修課程。中國礦業大學仍設采礦工程系及本科教學中的采礦工程專業。1999年采礦工程專業奉科招收四個班,計劃1~3年級合為大班教學,4年級分為四個專業方向,即地下開采、露天開采、通風與安全及工業工程等專業方向。學生在校期問均獲專業獎學金,教學內容主要圍繞礦山進行。重慶大學原有的采礦工程專業發展起來舶礦山工程物理專業和礦山環保專業現已分別發展成為土術工程專業和珂=保專業采礦工程專業新設巖土工程及檢涮技術方向.單考單捂,年招收25名本科生.教學內窖增加爆破、地基基礎、邊坡工程和地下工程等有關巖土工程知識。北京科技大學原采礦系現改為資源工程學院,采礦工程專業改為礦物資源工程專業。教學內容包括采礦,選礦、石油等方面。教學改革目標是拓展專業面.由金屬礦開采改為以金屬礦開采為主,同時包括石油、煤礦、非金屬礦開采及海洋采礦。學生在校期聞加強CAD教學、計算機繪圖等計算機應用方面的課程及部分巖土工程方面的課程。1999年該專業本科招生33人。武漢工業大學為原武漢建材學院,其采礦工程專業現改為礦物資源加工工程。1999年本科招生一個班。教學非金屬礦開采為主.增加化學化工、礦物資源深加工及利用方面的內容。
采礦工程本科教育進行了較大改革的高校還包括東北工業大學、山東礦業學院、湘潭工業學院(原湘潭礦業學院)等高等院校。
前述高校采礦工程專業本科的專業基礎課、專業課和專業選謦課改革后涉及的課程門效達150門,涉及的專業實習、實驗及設計等實踐性環節16個。原有的采礦工程專業課程門數減少或合并,學時減少。在校生所授課門散增加較多。總之,各有關高校根據自身的教學基礎和人才需求特點,均在不同程度上擴大了專業范圍,在學生招收、培養方式和教學內容等方面做了較大改革。
二、相關專業的教學改革情況
采礦工程、地下工程及地面巖土工程等均屬“工程”類學科,處理的對象同為巖土.有非常接近的專業特點,要求的基礎知識和專業基礎知識基本相同或相近.且實踐性強困此,了解這些相關專業的教學情況.有助于采礦工程的教學改革。
我國清華大學、北方交通大學、北京工業大學、西南交通大學、長沙鐵道學院、長沙交通學院等高校的土術工程、交通工程、隧道工程及地下建筑工程等專業或專業方向的教學改革也各有擇重。倒如.清華大學課程門數少,每門課擇重基礎知識教育;中南工業大學課程門數多,內容細.著重地下工程及地面工程有關知識的教學;長沙鐵道學院重點在于隧道、橋粱與道路方面的教學。
課程設置中.前述諸高校開設的與巖土工程有關的課程有碧恂力學、鋼筋混凝土結構、建筑材料、建筑掩工、基礎工程、工程項目管理、道路工程、地下結構設計與掩工、路基與路面工程、工程勘測、高速公路、隧道工程地基加固與處理、地下鐵道、地下空間利用、掩工組軹與概預算及防災硪災導論等課程及相應的實刪生環節。
三、傳統的采礦工程專業教學培養特點
多年來,采礦工程本科教育有以下幾方面特點:
第一,數學力學知識較多,還涉及機械、電工電子技術等知識。因為采礦工程專業是采礦業的主導專業,畢業生在礦山主要從事礦山生產技術管理方面的工作,要求基礎知識扎實,綜合性強,因此,學生在校時需學習高等數學、線性代數、概率與數理統計、理論力學、材料力學、彈性力學等基本的數學力學知識,及大學物理學、工程制圖、電工技術、液壓傳動及采掘機械、礦山提升運輔及壓氣排水機械等相關領域知識。在今后的教學培養中.可適當減少這些課程的學時.增加專業改造后其它所需知識的學時數。
第二,專業基礎知識還包括巖土工程所需的地質測量等方面的知識。課程包括地質學基礎、礦山測量、爆破與井巷工程、地質實習及測量實習等學生必須掌握和了解地球概況、礦物與巖石、地層、古生物、地史、地質構造、礦井水、巖落塌陷、巖土層的工程地質、礦山地質勘探等地質方面的知識,礦山平面控制測量、高程測量、聯系測量、井巷貫通測量及施工測量等測量方面的知識,及鑿巖爆破、井巷斷面設計、支護及掩工等井巷工程方面的知識。這些知識,均可應用于其它行業的地面及地下的巖土工程中。
第三,專業課程門數多.專業知識劃分太細。在70年代以前的采礦工程專業基礎之上.進一步細分為露天開采專業、地下開采專業及礦山安全與通風專業等,因而涉及的專業知識更多、內容更細,導致畢業生專業適應面更窄。因此,有必要進行專業譚程及其內容的調整、綜合,在近幾年進行專業教學改造的基礎上.可進一步減少專業課的門數和學時數。
第四,本專業實踐性及實習、設計環節多。大學四年,學生需經過盤工實習、電子實習、地質實習、測量實習、專業認識實習、專業生產實習及專業畢業實習等許多實習環節.機械零件設計井巷工程課程設計、專業課程設計及專業畢業設計等許多工程設計環節.及許多相關課程的實驗等,有助于培養學生的動手能力.有助于學生將理論知識與工程實踐緊密結合。今后,可對現有的實驗實踐性環節作適當調整增加巖土工程等方面的實習設計。
總之.傳統的采礦工程專業教學內容及培養方式已難以適應當前及今后國民經躋建設發展要求,在已有的改革基礎之上,還有進一步調整、改革之必要。
四、21世紀對采礦工程教學的要求
目前,各學科知識滲透日益顯見,學科領域日益擴大.邊緣學科、交叉學科層出不窮另外.當前許多礦山企業嚴重不景氣,資源枯竭,生產技術落后.安全環保問題突出,生產成本高.經濟狀況差,對技術人才的需求發生較大變化。采礦工程專業的人才需求減步,對巖土、機械、化工、電子及環保等方面人才需求增加,要求更高素質的復合型采礦工程技術人才。因此,我國采礦工程本科教育也應摒棄過去專業劃分太細、專業面太窄的局隈,以適應世界經躋發展競爭和國民經濟鴦設對高素質人才的需要。
21世紀對采礦工程本科教育的總要求:重基礎、寬口徑強能力、高素質。采礦工程專業的專業知識教育應與地下工程、地面巖土工程的知識和能力培養結合,達到多學科多領域知識的交叉、滲透,增強學生的社會適應能力。為此,應切實落實以下四點
第一.生源質量和特殊政策相結合是采礦工程專業培養
高素質畢業生的重要條件。采礦工程專業本科教學,首先應有高素質的學生.即該專業的學生中小學基礎知識扎實,素質高。其次,學生在校期間,國家對采礦工程等艱苦專業應有優惠政策,如學費減免、獎學盤增加等措掩,有利于提高學生的學習積撮性,也有利于吸納高質量的學生。
第二,順應市場經濟發展規律,采礦工程專業教學拓展到巖土工程領域。目前,在國家對礦山沒有特殊政策的情況下,各有關的高等院校應根據自身特點在采礦工程本科教學中增加有關巖土工程的教學內容和實驗實踐性教學環節,以利于增強學生畢業以后的社舍適應能力。
第三,加強計算機應用船力的培養。計算機應用已深入到國民經濟建設的各個領域。在企業的生產管理、技術開發和科學研究等方面.計算機已成為一種有用的工具。采礦工程專業本科教學中.應注意計算機知識和計算機應用能力的培養,有利于提高畢業生的社會適應能力。
第四,加強學生外語能力的培養.有利于學生在更高層次上的學習和對外交流。在加強基礎外語學習的同時,應增加專業外語及專業課程外語教學的比重.逐步提高專業基礎課、專業課外語教學的門數.全面提高采礦工程專業學生的外語能力.
三、傳統的采礦工程專業教學培養特點
多年來,采礦工程本科教育有以下幾方面特點:
第一,數學力學知識較多,還涉及機械、電工電子技術等知識。因為采礦工程專業是采礦業的主導專業,畢業生在礦山主要從事礦山生產技術管理方面的工作,要求基礎知識扎實,綜合性強,因此,學生在校時需學習高等數學、線性代數、概率與數理統計、理論力學、材料力學、彈性力學等基本的數學力學知識,及大學物理學、工程制圖、電工技術、液壓傳動及采掘機械、礦山提升運輔及壓氣排水機械等相關領域知識。在今后的教學培養中.可適當減少這些課程的學時.增加專業改造后其它所需知識的學時數。
第二,專業基礎知識還包括巖土工程所需的地質測量等方面的知識。課程包括地質學基礎、礦山測量、爆破與井巷工程、地質實習及測量實習等學生必須掌握和了解地球概況、礦物與巖石、地層、古生物、地史、地質構造、礦井水、巖落塌陷、巖土層的工程地質、礦山地質勘探等地質方面的知識,礦山平面控制測量、高程測量、聯系測量、井巷貫通測量及施工測量等測量方面的知識,及鑿巖爆破、井巷斷面設計、支護及掩工等井巷工程方面的知識。這些知識,均可應用于其它行業的地面及地下的巖土工程中。
第三,專業課程門數多.專業知識劃分太細。在70年代以前的采礦工程專業基礎之上.進一步細分為露天開采專業、地下開采專業及礦山安全與通風專業等,因而涉及的專業知識更多、內容更細,導致畢業生專業適應面更窄。因此,有必要進行專業譚程及其內容的調整、綜合,在近幾年進行專業教學改造的基礎上.可進一步減少專業課的門數和學時數。
第四,本專業實踐性及實習、設計環節多。大學四年,學生需經過盤工實習、電子實習、地質實習、測量實習、專業認識實習、專業生產實習及專業畢業實習等許多實習環節.機械零件設計井巷工程課程設計、專業課程設計及專業畢業設計等許多工程設計環節.及許多相關課程的實驗等,有助于培養學生的動手能力.有助于學生將理論知識與工程實踐緊密結合。今后,可對現有的實驗實踐性環節作適當調整增加巖土工程等方面的實習設計。
總之.傳統的采礦工程專業教學內容及培養方式已難以適應當前及今后國民經躋建設發展要求,在已有的改革基礎之上,還有進一步調整、改革之必要。
四、21世紀對采礦工程教學的要求
目前,各學科知識滲透日益顯見,學科領域日益擴大.邊緣學科、交叉學科層出不窮另外.當前許多礦山企業嚴重不景氣,資源枯竭,生產技術落后.安全環保問題突出,生產成本高.經濟狀況差,對技術人才的需求發生較大變化。采礦工程專業的人才需求減步,對巖土、機械、化工、電子及環保等方面人才需求增加,要求更高素質的復合型采礦工程技術人才。因此,我國采礦工程本科教育也應摒棄過去專業劃分太細、專業面太窄的局隈,以適應世界經躋發展競爭和國民經濟鴦設對高素質人才的需要。
21世紀對采礦工程本科教育的總要求:重基礎、寬口徑強能力、高素質。采礦工程專業的專業知識教育應與地下工程、地面巖土工程的知識和能力培養結合,達到多學科多領域知識的交叉、滲透,增強學生的社會適應能力。為此,應切實落實以下四點
第一.生源質量和特殊政策相結合是采礦工程專業培養
高素質畢業生的重要條件。采礦工程專業本科教學,首先應有高素質的學生.即該專業的學生中小學基礎知識扎實,素質高。其次,學生在校期間,國家對采礦工程等艱苦專業應有優惠政策,如學費減免、獎學盤增加等措掩,有利于提高學生的學習積撮性,也有利于吸納高質量的學生。