工程地质课程中工程地质条件和问题的教学改革探讨
中图分类号：G712
文献标志码：A
文章编号：1009―4156（2014）08―114-02
工程地质条件和工程地质问题是土木工程专业工程地质学教学的核心内容。由于工程地质学的研究对象是变化多样的土体和岩体，其研究方法是将地质分析法、力学分析法、工程类比法与实验方法的紧密结合，即综合定量分析和定性分析相结合的方法。查明工程建设区域的工程地质条件的形成和发展，在工程建筑作用下的发展演化，分析由此可能导致的工程地质问题，并提出防治这些工程地质问题的工程治理方案和措施。由此，通过对工程地质学的学习，学生能准确地把握工程地质学的研究对象和基本任务，具备在各种工程建设的勘察、设计、施工等阶段对工程地质条件进行评价和预测可能发生的工程地质问题的能力，并能提出合理的工程防护和治理措施。另外，在工程地质教学过程中，加强和改进工程地质条件和工程地质问题的教学过程、措施和方法也具有重要的意义。
一、工程地质条件的教学探讨
准确地把握和了解土木工程建设场地的工程地质条件，是工程建设的基础。工程地质条件贯穿于整体工程地质教学的过程之中，包括建设场地及其周边区域的地形地貌、地质构造、地层岩性、水文地质条件、地表地质作用。
（一）地形地貌教学
地形地貌是人类对地球地表形态的直接感受和评价，也是制约工程建设的基本工程地质条件，我国幅员辽阔，地形地貌类型复杂多样。由于学生来自于全国的不同地区，对工程建设可能遇见的地形地貌条件并没有一个整体的认识。因此在教学过程中，通过地形地貌的两种分类方法，即地表形态分类法和地貌成因分类法，并结合各种地貌类型的图片、动画和影像资料直观地展示。加强课堂教学互动，让学生列举出自己曾经到达的地区，并说明该地区的地形地貌条件及类型。结合学校周边的地形地貌类型与工程建设的布局、分布和结构形式，学生直观地理解地形地貌条件对工程建设的作用和影响。
（二）地质构造教学
地质构造是地壳构造运动的产物，不同的地质构造具有各自典型的地质现象和特殊的工程地质条件。地质构造的许多概念与地质特征需要通过比较分析向学生解释概念、现象、特征。然而概念的讲述不能依靠单纯的灌输，更应该注重启发、思考和引导，让学生主动思考、积极参与和分析总结，应用和拓展学生丰富的想象力，将枯燥的基本概念、基本要素和特征构成一个有机联系的整体。比如在讲述褶皱、节理和断层等三个基本地质构造的概念时，着重采用启发、引导的教学方法，由教师提出它们之间的区别与联系。
（三）地层岩性教学
在工程地质中，地层岩性的教学内容，分布于岩石、地质年代与第四纪地质和岩层产状的章节之中。因此，如何将这些章节中关于地层岩性的内容联系起来，让学生能够完整、系统地掌握地层岩性在工程地质条件中的作用和意义至关重要。在教学过程中，采用典型的工程实例教学，列举不同的岩石类型的工程，对比分析不同岩石的结构和构造、岩石的地质年代和岩层产状和接触关系来讲述不同的地层岩性对工程建设可能造成的影响，以及不同地层岩性的有利和不利的工程地质条件。
（四）水文地质条件教学
水文地质条件包括地表水和地下水的地质条件和类型。地表水包括河流和坡面水流的地质作用，而在坡面水流的地质作用中，结合第四纪沉积物分布、形成和堆积特征，比较分析残积物、坡积物、洪积物和河流冲积物的形成条件、堆积位置、颗粒形态特征。让学生形成对坡面水流地质作用沉积物的直观印象，并结合周围环境中的沉积物分布特征以及典型的图片资料使学生能深切理解各种地表水地质作用对工程建设的影响和作用。在此部分内容的教学中，通过在课堂展示典型旅游景区的溶洞、水井的照片，提出这类地下水的来源、分布和变化特征，使学生能够从身边常见的现象来归纳和演绎地下水的基本特征、分布位置和变化规律。
（五）不良地质作用教学
不良地质作用包括风化作用、岩溶作用、斜坡与边坡地质作用、地面塌陷和地面沉降。采用实例讲述法（风化和岩溶）、比较分析法进行讲述。岩石风化程度愈深的地区，工程建筑物的地基承载力愈低，岩石的边坡愈不稳定。岩溶作用的岩体中有许多裂隙、管道和溶洞，在进行水库、大坝、隧道、基坑等工程活动时，如存在承压水并有富水优势断裂作为通道，则可能会遇到地下突水而导致基坑、隧道等工程的排水困难甚至淹没，也可能因岩溶渗漏而造成水库无法蓄水。在斜坡和边坡作用是则需要明确斜坡和边坡的概念、形成机制的差异以及工程防护措施。比较分析地面塌陷和地面沉降产生的机制、类型以及动力条件、治理措施。
二、工程地质问题的教学分析
（一）地基稳定性问题
在工业建筑和民用建筑中地基的强度和变形问题的讲述中，结合近年来在工程建设中出现的住宅楼“楼歪歪”事件以及其他典型的工程事故，分析产生这类事故的原因和工程地质条件。在不良地质作用的地基稳定问题中，结合分析由于地下水的作用导致2009年的上海楼盘倒塌事件。近年来，我国的高铁建设取得高速发展，而高铁建设中对路基稳定性提出更高的要求，通过举例分析在我国不同的地质条件下，对高铁路基稳定的分析和建设措施，增强学生对此部分内容的深刻印象，激发学生的学习积极性。
（二）斜坡稳定性问题
斜坡稳定性是山区工程建设需要面临的工程地质问题，通过我国的地形地貌分布图，展示给学生我国的山区面积占国土面积的2/3，让学生了解斜坡稳定性问题在我国工程建设中的突出地位。通过典型的汶川地震诱发的斜坡灾害，如北川王家岩滑坡、青川东河口滑坡、汶川的牛圈沟滑坡碎屑流等灾害的资料，学生能直观地感受斜坡稳定性问题对山区工业和民用建筑的重要性。通过斜坡地质灾害对公路、铁路毁坏的资料和图件，以及工程建设中的边坡防护等措施，学生可以理解和体会斜坡稳定性对山区交通基础设施建设的重要作用。 （三）洞室稳定性问题
地下工程建设是人类获取更大的生存和活动空间的重要方法，随着大量地下工程的建设和特殊工程地质条件的出现，洞室的稳定问题成为许多重大工程建设中的难点和控制性工程。以目前我国城市地铁建设和长大隧道建设中围岩塌方、地下涌水、地面塌陷等工程事故，让学生了解在工程建设规划和选址时，对不良的工程地质条件进行分析、评价的重要性。并结合典型洞室建设过程中的防护措施和方法，通过讨论和课堂交流，使学生明确这些措施和方法对洞室稳定性的作用。
（四）区域稳定性问题
区域稳定性的概念是学生在开始接触时不容易理解和掌握的工程地质问题。在课堂的教学中，结合2011年日本东海岸的大地震，导致距离地震震中一百多千米远的福岛核电站发生事故，导致核泄漏；地震、震陷、液化和活断层对大型水电工程、地下工程以及建筑密集的城市地区可能导致的灾害，使学生了解和认识区域稳定性对工程建设的主要作用和采取的工程措施。
三、结论
我国幅员辽阔，地形地貌、地质构造、地层岩性、水文地质条件和不良地质作用类型多种多样，不同区域的工程建设具有的工程地质条件和工程地质问题变化多端。并且随着我国现代化建设的迅猛发展，城市高层和超高层建筑的建设日新月异、国家高速公路网、高速铁路网建设以及由此带来的超长隧道和特大型桥梁等工程的建设向不同区域、复杂的地质条件环境推进，工程地质的教学需要结合现代新型的工程建设中出现的工程地质条件和工程地质问题，传授给学生新的思考方式和分析方法。工程建设中工程地质条件的分析和工程地质问题的防治措施是学生学校工程地质课程需要达到的能力，通过在授课开始和课程结束时，全面分析和了解工程地质条件的内容和工程地质问题的类型，对学生整体理解和掌握工程地质课程具有重要的意义。
