时间：2023-03-20 16:13:54
导语：在工程地质学论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
[关键词]土木工程 教学内容 教学模式
[中图分类号] TU7-4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）14-0079-03
我国土木工程建设有着飞快的进步，房地产产业和住宅的大发展、高速公路和高速铁路网的迅猛兴起，增强了我国的综合实力。城市建设中的基坑开挖不仅越来越深，而且开挖对周围环境的影响越发敏感；全国30多座城市已建或在建地铁，大冶露天铁矿开采的边坡高度达到800多米，海底隧道、煤矿开采的深度最深达到1000多米。同时，近些年我国工程建设中事故频发，如杭州风情大道地铁基坑倒塌事故、上海莲花河畔景苑7#楼倾倒事故、青岛输油管道爆炸事件。因此，我国对工程建设场地选址及场地内地质条件要求越来越高，水文与工程地质工作是土木工程建设重要的、不可缺少的基础工作。
1998年教育部颁布《普通高等学校本科专业目录》，将原来的结构、桥梁、道路、岩土、矿井建设、城镇建设等8个专业合并为土木工程专业，成为一个宽口径的大专业土木工程，具有内涵广泛、支系众多、科目复杂的特点，涵盖领域极为广泛，对学科全貌充分认识与把握，以期培养出的学生“理论基础扎实，专业知识面广，实践能力强，综合素质高，并有较强的科技运用、推广、转换能力”。[1] [2]土木工程概论课程涵盖工业与民用建筑、交通土建、地下工程、岩土工程、市政工程、水利水电工程及国防工程等广泛领域。[3] [4] [5]通过对土木工程概论课程的学习，对刚进入大学的水文与工程地质专业学生以后从事土木工程相关的勘察、设计、施工、监理、管理等领域从事技术或管理工作有个较为全面的认识。
一、水文与地质专业对土木工程的重要性
资源开发和基础建设在国民经济中有着十分重要的意义。道路桥梁建设、煤矿资源调查等项目开展初期和建设过程中都必须对工程地质自然灾害、水文与工程地质条件、不良地质现象及工程对周围环境的影响进行评价和调查。资源开发利用、基础设施建设造成的水文与工程地质条件的恶化，对人类的生产和生活造成极大的影响，如采矿导致的地面沉降、人工开挖对边坡稳定性的影响、尾矿库对地下水的污染、水库蓄水诱发区域性地震，特别是近年来由于经济发展导致的全国大范围的雾霾天气。故此在各类地质环境评价、资源开发利用以及地基基础工程建设等过程中，不仅需要从业人员懂得水文与工程地质专业知识，而且会科学管理各种工程。但从现实情况来看，高级应用型技术人才普遍不足。
水文与工程地质的毕业生，既有厚实的专业理论基础、宽广的专业知识，又有较强的实践技能，可在大型工矿企业、城市、城镇从事给排水、地下水及区域环境评价等方面从事水文地质调查工作，也可在有关部门从事飞机场、港口、海岸带海洋环境、铁路、公路、隧道、水库等土木工程方面的工程地质勘查工作。
二、土木工程概论课程的特点
（一）涵盖内容全面
本课程包括材料力学和结构概念、建筑工程类型及施工工艺、飞机场工程的选址及建设、地下工程类型及施工工艺、桥梁工程的类型及施工工艺、道路工程的选线及种类、铁路工程、海口工程、给排水工程、海洋工程、土木工程中的灾害等内容，其中不仅涉及材料力学、结构力学、土力学、钢筋混凝土结构等力学内容，还涉及规划、施工及监理方面的内容，因此学好这门课程，对于刚跨进高等学校大门的水文与工程地质专业的学生而言，理解本专业的培养目标意义重大。
（二）发展变化快
土木工程虽然是一门古老的学科，但其领域随相关学科的发展、经济建设和社会进步的需要而不断深化、不断拓展。
（三）应用性广
随着城市化的发展，我国对能源需求越来越大，高层及超高层建筑越来越多，建筑基础形式多以桩基础等深基础为主，这不仅要求水文与工程地质专业毕业生掌握扎实的专业基础知识，同时又为毕业生就业提供了更多的机会。
三、土木工程概论课程存在的不足
（一）教材内容的滞后
土木工程建设种类、规模发展日新月异，由于时效性，教材不可能及时反映土木工程的变化，已淘汰的施工工艺技术甚至还有可能在现有的教材中出现。
（二）课堂教学方式不丰富
土木工程概论课程涉及的工程种类多、工程性很强。现代多媒体的运用相较于传统的黑板教学而言，能够大大提高教学效率，在很短的时间内扩大了学生的知识面。涉及高层建筑、桥梁、隧道等工程的施工工艺的流程、各种施工机械的操作过程，学生如不到工地现场则不能很好地掌握关键施工技术，这就导致教学效果不理想，学生对知识的掌握不牢靠。
（三）教学素材收集难
由于土木工程涉及交通、土建、港口、海洋等方面，其覆盖面相当广泛，要收集各种工程的典型性素材有相当的难度。
四、土木工程概论课程教学改革
（一）精选教学内容
土木工程概论课程的教学目标是开拓学生土木工程的视野、培养学生土木工程的意识、激发学生持久的学习动力。因此在讲课时可选择生动宏伟的建设场景和案例，如上海中心基坑施工、广州东塔基坑施工、三峡大坝工程、港珠澳大桥建设及世界各地的海底隧道工程等，以此来让学生建立土木工程的整体和发展思维，从而提高他们学习后续课程的兴趣和质量。同时，在教学中将学生带到实际工程现场，进行现场教学，让学生提前接触生产实际，掌握一些现场施工的知识，为他们走向工作岗位奠定坚实基础。
（二）采用形式多样的教学方法
为激发学生学习兴趣、提高课堂效率，各种如桥梁类型、隧道类型、飞机场形式等可以用静态多媒体直观、形象地展现出来，以此提高学生对工程的直观认识，加深学生的理论知识，以较少的教学时间收到很好的教学效果。土木工程概论内容丰富多彩，为避免课程内容变得枯燥无味，教师在课堂教学中不应仅仅以静态图片的形式向学生讲解土木工程的有关概念、理论，这样易让学生产生厌学情绪。课间播放一些隧道施工、深基坑维护施工的教学短片，如人工挖孔桩、港珠澳大桥施工录像、广州东塔的施工动画、管桩打入施工过程、双排桩施工过程、锚杆支护施工过程、越江隧道施工动画、边坡加固施工过程。通过教学录像的播放，让学生掌握各种土木工程的施工方法。
（三）穿插专题讲座
为了让学生了解土木工程的最新发展状况，针对新近的一些深大基坑工程、桥梁工程及土木工程方面的试验平台做专题讲座，如上海莲花河畔景苑7#楼倾倒事故分析、上海中心深基坑支护工程、港珠澳大桥施工、国内外离心机试验、动态空心圆柱剪切试验等。随着城镇化的进展，近年来淮南新建了一批深基坑工程、桥梁工程、隧道工程。在教学过程中，邀请现场技术人员到课堂上来给学生做讲座，如进行过“搅拌桩维护施工”、“地下连续墙施工”、“拉森板桩维护施工”、“地下空间施工”、“打入桩施工”等专题讲座。专题讲座不仅充实了教学内容、开拓了学生的知识面，而且能引导学生从事土木工程的就业方向。
（四）知名人物及实验平台介绍
为增加水文与工程地质专业学生对国内外高校土木工程专业的认识及针对部分学生今后考研的情况，教师在讲解到各种土木工程时，可穿插些相关的历史人物、当代知名学者及国内的一些重点实验室的介绍。如讲到桥梁工程时，可讲一讲茅以升事迹、卢沟桥事件、国内外知名高校桥梁工程专业的知名学者及同济大学的桥梁结构抗风技术交通行业重点实验室；讲到地下工程时，可介绍同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室的离心机试验机、动态空心圆柱剪切仪；讲到铁路工程时，可介绍一下中国首位铁路工程师詹天佑、同济大学的道路与交通工程教育部重点实验室；讲建筑工程时，可说一说建筑大师贝聿铭的杰出成就等；讲到土木工程灾害时，可介绍同济大学的土木工程防灾国家重点实验室。
（五）新近知名土木工程建筑介绍
国内外的知名建筑发展日新月异，现有的教材很难跟上其发展变化。因此，在讲授土木工程概论时，应介绍国内外最新的土木工程建设进展，以增加本课程的时效性，从而激发学生的学习热情。讲土木工程材料时，可穿插装修材料的最新发展状况；讲高层建筑时，可介绍国内正在建设的摩天大厦，如上海中心大厦；讲桥梁工程时，可穿插东海大桥、杭州湾大桥的建设情况；讲高铁建设工程时，可结合京福高铁来讲；讲水利工程时，可以介绍一下我国西南地区正在建设的水电站，如向家坝水电站、白鹤滩水电站以及金沙江、雅砻江、大渡河等“三江”水电基地。通过讲解一些知名重大工程建设的情况，可以拉近水文与工程地质专业学生与土木工程之间的距离，以此激发学生学习本门课程的兴趣。
（六）授课教师的优选与培养
土木工程概论涉及现有的各种工程，要求授课教师不仅要具有宽广的知识面，而且要有丰富的实践经验，为此要选具有丰富科研经历的教师授课本门课程。近年来，由于高等学校招生规模的扩大和高校教师数量的不足，尤其是有一批青年教师缺乏实践经验，致使土木工程概论的教学存在一些问题。因此，不仅要求有经验的教师对年轻教师进行传、帮、带，鼓励年轻教师参与相关研究课题中，而且为了掌握土木工程的最新进展，年轻教师要经常参加国内外的相关学术会议，在寒暑假期间，尽量去工地实习、锻炼，掌握现场施工的细节，不断更新土木工程概论的教学内容。
五、结论
土木工程概论课程教学改革可起到几点作用：1.提高学生学习土木工程概论课程的兴趣、效率，激发了水文与工程地质专业学生将来从事土木工程建设的热情。2.使学生更深刻地认识到土木工程概论课程的重要性，加深理解水文工程地质对各类工程的影响，以及各类工程与水文工程地质间的相互作用与关系。3.提高了学生在土木工程建设中，保护水文与工程地质环境的自觉性，能够让学生认识并分析不良水文与工程地质条件，并能针对具体问题提出处理措施。
[ 注 释 ]
[1] 傅光耀.关于土木工程专业建筑工程方向教学改革的探讨[J].高等建筑教育，2001（1）：25-26.
[2] 王清标，初明祥，胡永强.大土木背景下《土木工程概论》教学模式创新研究[J].当代教育理论与实践，2012（4）：75-77.
[3] 王琰，周戒.对现代土木工程专业教育的几点探讨[J].高等建筑教育，2003（3）：12-14.
关键词：工程地质 专家库系统 功能 界面 模块 开发
1 前言
自2003年中国地质学会工程地质专业委员会发起建立“全国工程地质专家库”以来，得到全国各界工程地质（含岩土工程和地质工程相关专业）行业高科技人员的积极响应，已经收到420余份反馈回来的专家登记表，均已录入数据库。“全国工程地质专家库”已初具规模，从针对服务的行业来说，包括水利电力、铁路交通、矿山和工业民用建筑等；从专业领域来说，包括工程地质勘察、岩土工程施工、地质灾害研究等；从遍及的单位来说，包括高等院校、科研院所、各部委直属勘测设计院和公司等一百多家；从职称分布来说，包括工程院院士、勘察大师、教授级高级工程师、高级工程师、教授、副教授、研究员、副研究员等；从工作职务来说，包括院长、副院长、总工程师、副总工程师、经理、校长、系主任等。
入库的单位及其人数情况：北京国电华北电力工程有限公司14人；长安大学地质工程与测绘工程学院11人；成都理工大学环境与土木工程学院12人；国家电力公司成都勘测设计研究院43人；国家电力公司贵阳勘测设计研究院15人；国家电力公司昆明勘测设计研究院39人；建设综合勘察研究设计院11人；水利部天津水利水电勘测设计研究院11人；中国科学院地质与地球物理研究所17人；中航勘察设计研究院39人（这里只列出了10人以上的单位）。
2 软件功能
2.1 基本功能
① 显示工程地质（地质工程、岩土工程及相关专业）专家基本信息，包括姓名、性别、出生年月、技术职称、工作职务、工作单位、单位性质、联系方式。 ② 显示专家专业特长，工作领域。 ③ 打印专家表。 ④ 按照入库序号、姓名和工作单位排序，方便检索。 ⑤ 可随时登记入库。
2.2 查询
按照姓名、出生年月、工作单位、单位性质、技术职称、专业特长、工作领域等单个字段查询，查询的结果可显示专家基本信息、专业特长和工作领域，打印专家表。
2.3 高级查询
多个字段的组合条件查询，查询结果可制作报表。
2.4 数据库维护
数据库管理员能够轻松完成数据库的日常维护工作，如添加、删除、查询等。
专家库可用于人事档案管理、查找工程咨询专家、聘请工程项目评审专家、查找稿件评阅人、聘任学位论文审阅人等。
3 系统界面及功能模块
3.1 主界面
全国工程地质专家库系统主界面如图1所示。界面包括菜单区、查询区、信息管理区和信息显示区。菜单包括记录、查询、管理员和帮助等项。查询区包括单个字段的简单查询和高级查询按钮。信息管理区由基本资料、专业特长、工作领域、备注、全表浏览、打印、退出按钮组成，点选不同的按钮，信息显示区将显示不同的信息。
3.2 高级查询界面
点击主界面窗口中查询区的高级查询按钮会弹出高级查询窗口，如图2所示。通过该窗口可生成查询条件、选择结果中要显示的字段、选择排序字段、选择组合查询条件，并执行查询。查询结果由查询结果窗口（图3）显示出来。
3.3 查询结果窗口
点击高级查询窗口中的开始查询按钮就可弹出查询结果窗口。查询结果窗口左上部分显示符合查询条件的记录，右上部分是打印全部结果按钮和打印选中结果按钮。下部是选中专家的详细信息，当点选左上部的不同专家，其详细信息会改变。
3.4 查询结果报表打印窗口
点击查询结果窗口中的打印全部结果按钮将弹出查询结果报表打印窗口，如图4所示。上部是打印按钮、导出按钮和缩放比例下拉列表框，中间是报表显示区，下部是页码显示和翻页按钮。
3.5 选中结果报表打印窗口
点击主界面信息管理区打印按钮和查询结果窗口中的打印选中结果按钮将弹出选中专家资料报表打印窗口，如图5所示。
3.6 数据库管理员界面
点击主界面管理员菜单下的管理员登陆菜单项后，弹出管理员登陆对话框（图6），输入帐号和密码后，点击确定按钮进入数据库管理员界面（图7）。
数据库管理员界面由菜单、工具按钮、专家信息编辑区和全表数据浏览和编辑区组成。工具按钮包括移动记录、添加、删除等按钮组成，专家信息编辑区用来编辑专家信息，全表数据浏览、编辑区浏览和编辑数据库记录。
4 工程地质专家库系统开发
4.1 数据库
（1）信息来源
通过学术会议、信件和网上下载（见enggeo.org/xwdt-040106.htm）等途径分发“全国工程地质专家库专家登记表”，收集反馈回来的原始登记表，录入数据库中。
（2）创建数据库
在Microsoft Office Access软件中建立专家数据库。数据库中包括的字段有：姓名、性别、出生年月、工作单位、技术职称、工作职务、专家特长、工作领域、通信地址、邮政编码、联系电话、传真和电子邮箱等，基本涵盖了专家的基本信息、特长、工作领域和联系方式。
（3）数据录入
数据录入方式有两种方式： ① 在Access中录入； ② 数据维护方式，即在数据库管理员界面中输入数据。
所有专家的信息存储在一个数据表中，每位专家的信息在数据表中表现为一条记录。
4.2 系统功能的代码实现
采用Microsoft Visual Basic 6.0作为开发工具，运用其集成开发环境和快速应用程序开发技术，根据软件的功能模块分别创建程序界面和窗口（图1－图7）。开发过程中使用了ADO Data控件、DataGrid控件、DataEnviornment设计器、Data Report设计器等。
下面着重叙述高级查询的实现。在高级查询窗口中，用户填写的查询条件包括查询结果中显示的字段、where子句查询条件、字段排序子句，用字符串连接生成SQL查询语句。然后在专家数据表中查找符合查询条件的专家记录并在查询结果窗口中显示给用户。完成高级查询功能的程序片段如下：
Private Sub cmdQuery_Click()
Dim strKey As String
Dim strSQL As String， strsqlAll As String
Dim strOrderSQL As String
Dim strOrder As String
Dim intLenKey As Integer
Dim i As Integer， j As Integer
'查询结果至少要显示一个字段
If lstKey.SelCount = 0 Then
MsgBox "查询结果中至少要显示一个字段!"， vbMsgBoxSetForeground， "缺少字段"
Exit Sub
End If
If txtCondition.Text = vbNullString Then
MsgBox "请加入查询条件！"， vbOKOnly + vbInformation， "提示"
Exit Sub
End If
'查询结果中显示的字段
strKey = vbNullString
strkeys = vbNullString
For i = 0 To lstKey.ListCount - 1
If lstKey.Selected(i) = True Then
strKey = strKey & lstKey.List(i) & "，"
End If
strkeys = strkeys & lstKey.List(i) & "，"
Next
strKey = Mid(strKey， 1， Len(strKey) - 1)
strkeys = Mid(strkeys， 1， Len(strkeys) - 1)
'where子句查询条件
strWhere = vbNullString
If Len(Trim(strQuerySQL)) > 0 Then
strWhere = " where " & Trim(strQuerySQL)
Else
strWhere = vbNullString
End If
'字段排序字句
If lstOrderKey.ListCount > 0 Then
mstrOrderSQLs = ""
intLenKey = 0
For j = 0 To lstOrderKey.ListCount - 1
strOrderSQL = lstOrderKey.List(j)
If optOrder(0).Value = True Then
intLenKey = InStr(1， strOrderSQL， "(升序)"， vbTextCompare)
strOrder = " ASC"
Else
intLenKey = InStr(1， strOrderSQL， "(降序)"， vbTextCompare)
strOrder = " DESC"
End If
If intLenKey > 0 Then
strOrderSQL = Mid(strOrderSQL， 1， intLenKey - 1)
If mstrOrderSQLs "" Then
mstrOrderSQLs = mstrOrderSQLs & "，"
End If
mstrOrderSQLs = mstrOrderSQLs & strOrderSQL & strOrder
End If
Next j
mstrOrderSQLs = " order by " & mstrOrderSQLs
Else
mstrOrderSQLs = ""
End If
'字符串连接生成SQL查询语句
strSQL = "select " & strKey & " from " & " 专家库 " & strWhere & mstrOrderSQLs
strsqlAll = "select " & strkeys & " from " & " 专家库 " & strWhere & mstrOrderSQLs
adoconnection.Execute strSQL
adoconnection.Execute strsqlAll
If Err Then
MsgBox Err.Number & vbCrLf & Err.Description & Err.Source， vbCritical， "SQL语句错误"
Err.Clear
Exit Sub
End If
Set recResult = New ADODB.Recordset
Set recKeyword = New ADODB.Recordset
frmQueryResult.strSQL = strSQL
frmQueryResult.strSQL = strsqlAll
recKeyword.Open strSQL， adoconnection， adOpenStatic， adLockOptimistic
recResult.Open strsqlAll， adoconnection， adOpenDynamic， adLockOptimistic
If recKeyword.RecordCount
MsgBox "没有您要查找的记录!"， vbInformation + vbOKOnly， "找不到记录"
Exit Sub
End If
'查询结果显示
frmQueryResult.Show vbModal
End Sub
（①昆明理工大学建筑工程学院，昆明 650500；②中国有色金属工业昆明勘察设计研究院，昆明 650051）
摘要： 随着地下空间的不断开发利用，涌现出很多关于地下工程的相关研究。通过分析地下水的布局以及与岩土体的相互作用，来分析地下水渗流-应力耦合的效应影响。
关键词 ： 地下水；地下空间利用；岩土体；效应
中图分类号：TU452 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）03-0077-02
作者简介：王帅（1984-），男，河南商丘人，硕士研究生，研究方向为岩土工程。
0 引言
随着我国城市化建设的不断发展，基础工程建设的规模和工程难度越来越大，伴随的工程事故时有发生。研究表明，在地下施工过程中，存在地下水渗流场和地应力场耦合作用问题，主要表现在岩土的变形引起岩土渗透性能的改变，导致流体孔隙压力发生改变；流体孔隙压力的改变使得岩土体的应力状态发生变化，同时岩土体的物理力学性质发生改变。大量的地下工程研究和实践表明，在地下岩土体开挖中进行流-固耦合分析是十分必要的。
1 地下工程地下水及与岩土体的相互作用
地下水的存在方式主要有两种，一种为吸附水或称约束水；另一种为重力水。而重力水与岩土体的作用是工程实践中考虑的重中之重。
1.1 对岩土体的力学作用 ①岩土体接触面上静水压力分布。在多孔介质中，渗流对某一接触面上的静水压力，服从流体的静水压力分布，即任一点上的静水压力p为：p=rwh。式中，rw为水的容重；h为计算点的水头。②骨架间渗流作用力。颗粒表面上的力一般可概括为两部分：一是垂直颗粒周界面的水压力；二是与颗粒表面相切的内摩擦角即切力。这两个力的合力fo称为渗流作用力。该力作用在每个颗粒骨架上的大小和方向不同，如果考虑体积为V的土体，则可将其中各颗粒骨架所受的力fo求和后再除以体积V，即可得到单位土体中颗粒骨架所受的渗流作用力：
1.2 地下水对岩土体力学性质的影响 地下水对岩土体强度的影响主要有3个方面：①地下水通过物理的、化学的作用改变岩土体的结构，从而改变岩土体的内聚力C和内摩擦角φ值；②地下水通过空隙静水压力作用，影响岩土体中的有效应力从而降低岩土体的强度；③地下水通过空隙动水压力作用，对岩土体施加一个推力，即在岩土体中产生一个剪应力，从而降低岩土体的抗剪强度。
2 渗流——应力耦合分析基本理论
2.1 渗流场主要方程
2.1.1 平衡方程 根据渗流场中微元体的平衡可推得空隙流体的静力平衡方程即：
3 实例分析
3.1 工程简介 某市地铁5号线和平西桥站~北土城东路站区间隧道在设计里程范围内下穿小月河及樱花西桥。小月河自西向东横穿樱花西桥，河床两侧为浆砌片石挡墙，河床底部为素混凝土基础；隧道走向与小月河的一致，地层从上之下一次为：填土、粉质粘土、粘土夹粉细砂等。由于小月河对地层水的补给作用，此段地层含水饱和，水位埋深为3.2~4.8m。
3.2 桥基响应数值模拟分析
3.2.1 计算模型 为了计算建模方便，计算模型中未考虑降水井模型，而是采用等效的方法来模拟降水效果。
3.2.2 分析结果 ①水位下降10m时，可降至隧道底部，达到设计要求，此时地表最大沉降为21.37mm，桥基最大沉降为19.56mm，地层和桥基的变形基本一致，桥基之间的差异沉降不到2mm，相对控制标准而言，累计沉降?燮40mm，差异沉降?燮10mm，降水期间桥基没有安全隐患。②计算分析表明，在该地层中，每降水位1m，引起的地表和桥基的沉降值约为2mm，实际降水深度变化时，可以根据此进行重新估算，降水所引起的差异沉降很小，可以忽略不计。③通过与实际的监控测量数据比较，分析表明数值模拟方法及模型的建立是合理的，所取得的分析成果为施工决策提供了重要的参考依据和指导。
4 结论
通过实例的验证，我们可以知道，地下水的渗透对隧道施工的重要性。对于地下工程有待于我们继续研究，特别是地下工程的时空效应，地下工程群洞效应的研究，地下工程的耐久性等。只有这样不断的研究才能形成更系统的理论知识，更好地服务于实践。
参考文献：
[1]吴波.城市地下工程技术研究与实践，2008：118-120，131-133.
[2]黄家祥，张晓春.城市地铁工程的地下水问题分析[J].岩土工程界，2007，11（1）.
[3]纪佑军，等.考虑流-固耦合的隧道开挖数值模拟[J].岩土力学，2011，32（4）.
[4]鲁志鹏.考虑地墙渗漏影响的地铁基坑安全性状研究[J].地下空间与工程学报，2010，6（2）.
[5]王国权，等，城市地下空间开发对地下水环境影响的初步研究[J].工程地质学报，1999，7（1）.
[6]杨宇文，等，非饱和土的流固耦合理论及在隧道工程中的应用[J].中国科技论文在线.
[7]梁冰，等.低渗透地下环境中水-岩作用的渗流模型研究[J].岩石力学与工程学报，2004，23（5）.
[8]介玉新，等.城市建设对地面沉降影响的原因分析[J].岩土工程技术，2007，21（2）.
[9]庄乾城，等.地铁建设对城市地下水环境影响的探讨[J].水文地质工程地质，2003（4）.
[10]毛邦燕，等.地铁建设中地下水与环境岩土体相互作用研究[J].人民长江，2009，40（16）.
[11]文全斌.地铁施工中关于地下水治理问题的分析[J].Foreign Investment In China，2009（4）.
[12]王建宇.对我国隧道工程中2个问题的思考[J].铁道建筑技术，2001（4）.
[13]张向霞.考虑渗流应力耦合的地基变形分析[J].科学技术与工程，2009，9（12）.
[14]朱洪来，等.流固耦合问题的描述方法及分类简化准则[J].工程力学，2007，24（10）.
[15]刘云贺，等.流体-固体瞬态动力耦合有限元分析研究[J].水利学报，2002（2）.
[16]刘庭金，等.水位下降对地铁盾构隧道的影响分析[J].现代隧道技术，2008.
[17]张琳.隧道与地下水环境相互影响计算[J].TRANSPORT STANDARDIZATIONG.1 HALF OF MAY，2009（196）.
关键词：普通地质学；野外认识实习；教学改革
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）08-0099-03
《普通地质学》课程是各高校地质类专业大学一年级所面对的一门专业基础课程，作为与其配套的野外认识实习课程，不仅是一门必修课程，而且因其很强的实践性和授课对象的普遍性而受到高校和大学生的普遍重视。南京大学《普通地质学》野外教学实习课程更是面向地学类所有专业，包括地质学、矿物岩石矿床学、地球化学、工程地质学、水文地质学以及地理学等，每年有近300名学生参加，学校投入30多人次的师资，在南京湖山地区、六合方山、苏州、宜兴和连云港等地，根据不同专业的要求，进行为期1～3周的野外实习。作为大学一年级的新生，第一次用专业的角度去观察野外岩石露头，他们对体验地质工作的方法和过程充满了好奇。因此，野外教学质量的高低不仅关系到学生能否在野外复习和巩固课堂学习的专业知识，更直接影响了学生能否获得更高的兴趣进一步学习地质学专业知识，以及他们将来的就业取向。根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》，南京大学创新性地提出了“三三制”培养方案。为了让学生打下宽广的基础，得到全面发展和拓宽就业渠道，该方案将大学一年级作为“通识教育”阶段，要求在一年级的教学中给学生提供更宽广的平台、更丰富的专业信息和更自由的选择空间。这一方案的提出和实施，正在引发一些列相关的教学改革，包括专业、课程设置的调整，培养目标的转变等。《普通地质学》及野外认识实习课程作为一年级专业基础课，在课程改革中首当其冲。如何结合地质学专业的特点，调整教学思路和教学方法，是适应和配合新的教学改革方案及其成功与否的关键。本文将根据作者近年来在《普通地质学》野外认识实习教学中的体会，分析在教改新形势下该课程教学所面临的新情况、新挑战和新机遇，提出如何提高野外教学质量的几点思考，以供与同行进行交流与探讨。
一、新教改带来的主要变化
1.适应社会需求，适合学生发展的教学模式。在以往的教育模式中，大学和教师的职责和目标是给学生传授好专业基础知识。然而，随着时代的发展，全面型和创新型人才越来越为社会所需要。从高校走向社会的毕业生不仅需要有扎实的专业基础，更需要有宽广的知识面，很强的学习和融会贯通能力。这需要在教学中利用启发式教育，不仅教会学生基础的专业知识，更要教会他们如何去思考，让学生知道自己需要什么样的知识，朝哪个方向发展，培养学生的自学能力和分析问题、解决问题的能力。在新的教学模式中，突出以学生为本，遵循教育与人才成长规律，走适合学生发展的道路。在教学和人才培养中，要充分考虑到学生的感受，不是给他们带来烦恼和压力，而是让学生在快乐中学习知识，在快乐中成长。只有这样，才能培养学生的专业兴趣，调动他们学习的积极性和主动性，挖掘学生创造性学习的潜力。
2.调整课程设置以增加通识教育阶段专业基础知识。南京大学此次“三三制”教学改革的特点之一是将课程选择、专业选择和发展路径选择的权利交给学生。为此，一些公共课程和专业基础课程主要集中安排在一年级通识教育阶段。以往在大学一年级只有《普通地质学》一门专业课，在新教改方案执行以后，《构造地质学》也放到了一年级进行。这一变化，一方面能够使学生在一年级结束后对自己的专业进行再次选择前，对自己所学的专业有更深入的了解，可以进一步培养一年级学生对专业的兴趣；另一方面，《构造地质学》课程的基础理论也是《普通地质学》野外认识实习中必须的专业知识，这有助于学生在野外认识实习中更加深刻地理解有关地质概念，增加野外教学的效果。
二、适应教改形势，提高野外教学质量
新的教学改革，引发了大学教育在培养目标、教学模式、课程与专业设置等各方面的改变，给专业基础课程的教学工作带来了新的挑战，但同时也提供了新的机遇。作为地质类专业大学一年级通识教育阶段的公修、必修课程的《普通地质学》野外认识实习，有效地提高野外教学的质量，既要让学生复习、巩固《普通地质学》课程中学习到的基本概念，领会和掌握野外地质工作的基本方法，更要在野外体验中培养学生的专业兴趣，引领他们在娱乐中了解地球，理解地球，并探索地球，为国家培养未来的地质人才。
1.改进教学方式和方法，提高学生的好奇心。要提高学生的求知欲，让他们对教学内容感到好奇，就必须改变灌输式、传输式的教学方式，让学生在教学中从新获得主动权。这包括两层含义：一方面，学生在野外从被动接受转变到主动获取讯息。这需要一个过程，学生往往一开始对野外现象没有专业的认知能力，需要教师带到地质露头，在听教师的讲解中获得信息。随着对野外工作方法的熟悉和掌握，学生应在教与学的过程中占据主动地位，思考接下来教师将要讲解的内容，带着好奇的心态去接受教师传授的信息。这需要教师充分利用学生已经掌握的专业知识，先介绍当前露头所观察到的现象，然后根据地层新老过度关系、构造接触关系等，推测路线前方可能出现的地质现象，然后鼓励学生到下一个观察点去验证。当观察与推测一致时，如何将不同观察点看到的地质现象联系起来，讲述实习地的地质概况以及地质构造演化。如果所观察到的现象与推测的不同，则要利用所学的知识解释原因。应该注意的是，在教学中，需要给学生留有足够的想象空间，强调从观察到的地质现象到地质解释之间的推理过程，解释可能有多解性，教会学生如何用所观察到的现象得到各种不同的解释，以及每种可能的解释所需要的支持证据。这样的方式方法，相对于单一的说教式讲解，或者将观察与解释混杂的讲解，可以让学生更能体会科学的严谨性，以及教师实事求是的作风，也有助于学生对地质过程产生更浓厚的兴趣。另一方面，鼓励学生提出各种各样的问题，并客观地、实事求是地回答，必要的时候对学生的问题进行科学的分析。相比以前的学生，现在的大学生在高中及其之前的学习中，越来越多地接触到课外的一些知识，其中包括有关地球地质方面的知识。他们有时提出的问题可能有一定的挑战性，也有的可能是比较初级的“外行问题”。无论是哪一种问题，都应该从鼓励学生提问的精神出发，耐心解答学生的疑问，对于不能解答的问题，可以与其进行平等的讨论，或者留下来作进一步的资料调查，以待后续解答。在讲解和回答问题时，尽量避免命题式的方法，而是用客观推理的方法，特别是对一些不能确定的问题。这样才能使学生的学习积极性得到最大程度地调动，也能激发他们对专业知识的好奇心。
2.教学与科研相结合，加强教学实习基地建设。选择好实习基地，是野外地质实习成功与否的重要因素。实习基地的建设，是不断提高野外实习教学质量的保障。南京大学《普通地质学》野外认识实习主要基地位于宁镇山脉西段湖山地区和苏州、连云港地区，也是国内众多兄弟院校的实习地点，具有近半个世纪的教学实践的悠久历史。尽管如此，该实习基地的建设仍然不能放松，原因有两个：（1）虽然该基地发育的地层、岩石、构造和古生物等地质现象比较典型、简单，但仍有很多学术问题需要进一步探讨，不断更新并提高以往的认识，从而帮助学生清楚、完整、合理地理解实习区的构造、古地理演化简史；（2）由于开山采石等人类经济活动，使得以往典型的地质剖面遭到破坏，同时又开辟出新的剖面。这需要实习队不断去寻找、选择合适的教学剖面，并首先对剖面进行研究，制定教学方案。
3.稳定野外教学队伍与吸收新鲜血液相结合。野外教学不同于课堂教学，它具有很强的实践性，需要教会学生如何观察野外地质现象，做到“腿勤、眼勤、手勤、嘴勤”，不仅需要说教式的教学，更需要教师身先士卒，做好示范作用。这就需要有一些喜欢、愿意和善于进行野外工作和教学的教师，投身于《普通地质学》野外认识实习的教学工作中来，用他们在野外的工作热情，带动学生学习的积极性；以他们的工作方法和工作态度，教会学生如何在野外进行观察，并如何将观察到的地质现象提升到认识和理解地质过程中。只有在这样的教学中，野外地质工作才不会被片面地认为艰辛和枯燥无味，而是在娱乐中探索自然的奥秘，实现人生工作与兴趣的统一。保持野外教学队伍的稳定性，让熟悉教学基地地质情况的有经验的教师承担《普通地质学》野外认识实习的教学，是不断提高教学质量的重要保障。同时，在教学过程中，也应该不断有来自不同专业的教师加入或者轮替，这样有助于野外教学在教学内容和教学方法等方面进行不断改进，也有助于适应学生和后继教学工作的需要。
4.坚持小论文写作，起航从学习到学术的转型。实习小论文的写作，是南京大学《普通地质学》野外认识实习教学近年来的一项创新举措。通过鼓励学生进行学术小论文的写作，让学生对实习中学到的知识，通过学术论文写作进一步深化和加强，并有一次从选题、文献搜集、实验和论文写作的全程学术性过程，能够帮助他们体会基础知识学习与学术研究的差别，并开始对如何开展学术研究有了一定了解。南京大学本科教育改革的“三三制”方案力求引导大学生在通识教育阶段以后实现从学习型到学术型或职业型的转变。对那些有志于在专业方面进一步深造并投身于科学研究的学生来说，《普通地质学》野外认识实习小论文的写作，一般是在实习结束以后，从大学二年级开始的一年内完成，这完全符合“三三制”教改方案的目标。在近几年的实习中，大学生参加小论文写作的积极性越来越高，形式从独立完成和小组合作完成不断革新，小论文质量也不断提高，收效甚好。参加过小论文写作的同学，参加“大学生创新项目”论文研究的热情更高，也明显更加专业。这说明，小论文的写作实习是成功的，在今后的野外教学中仍应该坚持。与此同时，还应该在小论文选题、组织形式、辅导方式等方面进一步改进，在经费支持和实验资源等方面得到更多的重视和支持。
《普通地质学》野外认识实习作为地质类专业大学一年级的必修课程，是检验课堂知识学习效果的考场，更是提高和深化理论基础知识，学习野外地质工作方法，培养专业兴趣的重要一环。在新的教学改革环境下，该课程的教学遇到了新的挑战，同时也得到了难得的机遇。野外教学中应本着适应学生和社会的需求，转变教学理念，改进教学方法，加强实习基地建设，完善和稳定教学队伍，坚持教学创新，努力提高野外教学质量，为国家选拔未来的地质人才。
参考文献：
Abstract： Landslide does great harm to engineering construction and sliding zone is the key component of Landslide. Due to its contain rich information of growth and evolution and even control the occurrence of landslide hazard， sliding zone soil become an important research content in the field of Engineering Geology both at home and abroad. Current research on sliding zone soil mainly focus on the physical and mechanical properties of sliding zone soil of a specific landslide. This article， firstly from the starting of distinguish of sliding zone soil， introduced the sliding zone soil formation and evolution research status， afterward， mainly introduced the effect of grain composition， mineral composition （especially the composition of clay mineral）， chemical water-rock（soil） interaction， the physical and mechanical effect of water， microstructure on the strength of sliding zone soil， finally discussed the problems existing in the research of sliding zone soil and its development trend.
关键词： 滑带土；颗粒组成；矿物组成；微结构；水―岩（土）化学作用
Key words： sliding zone soil；grain composition；mineral composition；microstructure；chemical water-rock（soil） interaction
中图分类号：TU411.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）15-0296-06
0 引言
多数滑坡在滑床与滑体之间存在一个结构破碎、厚度不等的滑带土。它是斜坡物理力学作用（温度、压力、剪应力）和水―岩（土）化学作用的产物，由于滑带受力的特殊性和形成过程的复杂性，使得其组构特征和物理力学、地球化学等性质与滑坡体中其他部位的岩土体存在较大的差异[1-3]，并且成为滑坡中力学强度最低的软弱带，其应力状态和强度的变化很大程度上控制着滑坡的产生，同时它还记录了滑坡的形成演化历史。因此滑带土已成为滑坡形成演化、稳定性评价及滑坡治理工程中必须研究的关键性单元。
较早关于滑带土的研究有上世纪伏斯列夫[4]（1960）对粘土进行了剪切试验研究，发现试样变形不均匀且与主剪切面斜交部位出现破裂面，今井秀喜等[5]研究了粘土裂缝产生的机理，把先出现的羽状裂缝称为雁行排列的张裂缝，把羽状裂缝强烈切割的部分称为破碎带，这成为滑带土研究的雏形。随后各国学者开展了大量关于滑带土抗剪强度和变形特性等力学行为的研究，研究方法主要为：试验与理论研究相结合、微观与宏观研究相结合的方法[6]， 随着研究的深入，国内外学者对滑带土形成机理和滑带土强度影响因素的研究越来越感兴趣且成为该领域研究热点，同时新的技术设备、试验方法、数学理论的出现以及大量工程实践，为这方面的研究提供了可能，并取得了大量有意义的研究成果。
1 滑带土的辨别
滑动带的确定是滑坡研究、治理的首要工作和关键环节。但又是一件十分困难的工作，因为实际工程中遇到的大部分滑坡滑带的特征并不明显[7]，目前对于滑动面的确定主要有简易力学分析、野外地质识别、现场勘探、位移监测和地球物理探测等[8]，朱宝龙等[9]运用位移监测方法查明了京珠高速粤南段K108路堑类软土滑坡具有五层滑动带且滑面成近于圆弧形的勺形，为该滑坡治理提供了依据。滑带土与滑床、滑体间的物理性质差异也是确定滑带土的重要方法。滑带土多为隔水层，一般情况下滑带土天然含水率、液性指数、液限、塑性指数均比滑体要高，而粒径d50和塑限均比滑体要低[10]。此外一些新的技术和方法如高密度地电阻率观测方法、核磁共振技术等的运用为滑带土的确定起到了重要的促进作用[11，12]，运用GDT高分辨地质探测仪和GDS高分辨率测深法能较为准确的确定厚度较薄的滑带土位置[13]，同时在实际工作中，应当意识到研究对象的复杂性和使用方法技术的适用性，重视地质成因分析，并采用多种综合的研究方法[14]。
2 滑带土的形成演化
滑带的元素地球化学组成、矿物成分、结构特征及力学性质都是在滑带演化过程中形成的，因此加强对滑带形成演化的研究成为滑坡深入研究中的重要内容之一。不同类型滑带土形成演化各有其特点，根据大量滑坡资料证实，均质或类均质斜坡（如土坡、土坝、堆积物等）滑坡中滑带的形成受斜坡最大剪应力分布特征控制，通常数量稀少、规模较小。其余各类滑坡的主滑带均受斜坡内各种成因的软弱结构带（面）的控制，如岩层层面、节理面、断层带、岩层差异风化界面、岩土界面、构造破碎带等[15]。对滑带形成特别是大型基岩顺层滑坡滑带形成演化过程及模式的研究已成为滑坡研究中的重要课题，李守定等[16]运用地质成因演化论方法对三峡库区干流库岸283处崩塌滑坡滑带形成过程中的物理性质、岩石矿物组成和含量、微结构特征、物理化学性质和物理力学性质的演化过程进行研究，最后得出了该滑带形成演化模式。徐则民等[17]通过研究云南昭通头寨滑坡工程地质特征得出主滑带雏形是以杏仁状玄武岩薄层为基础发育的破劈理化层间错动带， 而以侧向卸荷为基础的物理―化学耦合风化最终使其转变为易滑介质。李晓等[18]通过对大型基岩滑坡滑带发育演化过程的研究，提出内外动力耦合作用机制及滑带形成演化的典型四阶段模式：层间软岩、层间剪切带、泥化夹层和滑带。而倾倒滑移滑带发生倾倒滑移破坏作为常见的山区高速公路边坡破坏模式与顺层滑坡和均质滑坡在工程地质成因和力学作用过程等方面都存在差异，项后军等[19]研究了倾倒滑移滑带形成具备的条件，并把倾倒滑移滑带演化过程划分为3个阶段即卸荷回弹阶段、反倾岩体弯曲和根部折裂阶段、折裂面和节理面贯通阶段。此外，根据滑带内矿物学、地下水化学、微观结构特征研究滑带的形成演化过程或方式已有了大量研究，郑国东等[20]通过研究日本富山县中田浦滑坡滑带内的黄铁矿，指出滑带土中的次生黄铁矿对于滑带土的形成具有特别的指相意义，可作为备选指标用来判断滑带的产生历史和发展进程，从而估计滑坡的发展演化。日本学者H.Shuzui等[21]对日本5 个火山岩区的滑坡滑带土粘土矿物和地下水化学的分布特征研究得出地下水的活动使蒙脱石的含量在滑带中提高是软弱带发育成滑带的最主要原因。李晓[22]根据滑带土不同的微观结构来判断滑带土的演化阶段如：当滑带处于稳定阶段时以化学风化和地下水作用为主，此时的微观结构则常为树枝状、网格状结构，粘土矿物常呈现无定向排列，而当滑带土处于滑动阶段时滑带土因剪切作用原有结构破坏，粘土颗粒变细，并沿滑动面呈定向排列，甚至被拉长。
综上所述，滑带的形成受各种内外动力作用的协同控制并经历了漫长的时间演化且产出形态各异、类型多样、不断变化，内动力作用主要指构造运动，其对滑带的影响主要表现在4个方面：①水平产状的岩层变成倾斜产状；②层间软岩变成结构破碎的层间软弱带；③对区域应力场的影响；④各岩层节理、裂隙发育为雨水运移提供了通道。外动力地质作用主要包括重力作用和地下水作用，据已有研究表明软硬相间岩层在重力作用下，由于弹性参数的差异在层间剪切带接触面上将产生剪应力集中，从而使层间剪切带结构再次遭受破坏[17]，然而以膨胀类土为主的滑带，当上伏岩土体的重力大于滑带膨胀土的膨胀力时，重力又会抑制膨胀土的膨胀，因此关于重力作用的影响应根据滑带土性质具体问题具体分析。地下水在滑带的形成演化主要有物理和化学两种效应：①使滑带含水量增高，结构疏松，甚至形成泥化夹层；②静水压力和动水压力效应；③通过水―岩（土）反应与滑带发生物质交换，提高次生粘土矿物的含量。总之，滑带形成演化是一个复杂的多变边界的动态系统，对其进行研究有利于深入了解滑坡的形成机制，同时也是滑坡预警的重要途径之一。
3 滑带土强度的影响因素
3.1 滑带土的粒度组成 粒度组成是研究滑带土工程地质性质的重要内容之一，滑带土中当粒径小于2mm的颗粒重量百分比大于80%称为细粒类滑带土（如粉土、粘土），当粒径小于2mm的颗粒重量百分比小于80%称为粗粒类滑带土（如碎石土、砂土）。不同滑坡的滑带土颗粒成份不尽相同，其工程地质性质也不同，但却有一定的规律性[23]。Li等[24]对三峡库区三个大型滑坡重塑土进行排水剪切试验得出粒度组成较小的变化都会对剪切结果产生较大的影响，曲率系数、砂粒含量、碎石百分含量、粗粒与细粒比等颗粒组成指标与土体的残余强度关系密切。周永昆等[6]对重庆地区第四系残坡积层碎石夹粘性土滑坡的滑带土（重塑土）进行室内三轴剪切试验试验得出在含水率相同的情况下，内聚力与碎石粒径呈正相关，内摩察角则相反，其抗剪强度随着砾石粒径的变大出现先增大后减小的现象。同时在滑带土研究中一些新的技术和分析手段不断出现，如江洎洧等[23]采用试验及数值模拟仿真方法并结合CT无损伤扫描技术对巴东黄土坡滑坡滑带土研究发现：土石混合体系较纯土抗剪强度有所提高，但内摩擦角上升不明显，主要由于含石量少，骨架作用不明显，而且黏聚力较纯土提高显著，原因可能是土石相互作用的外摩擦角的体现。
滑带土中的粘粒组分对滑带土抗剪强度影响显著[25]，目前对于粘粒含量对滑带土抗剪强度的研究较多，且主要是基于不同含水率条件下粘粒含量对滑带土体强度参数c、φ的变化规律影响。粘粒对滑带土强度影响途径主要表现为：①粘粒主要矿质组分为粘土矿物，其吸收水分易膨胀从而降低了滑带土体强度；②不同粘粒含量土的结构不同，其对土体强度影响也不相同。帅常娥等[26]对卡拉水电站田三滑坡体滑带重塑土在粘粒含量为15%、25%、35%、45%、55%、65%，含水量分别为10%、12%、15%、20%、25%下进行直剪试验，发现当含水率Ip时，c随粘粒含量先增加后减小，在粘粒含量为35%时最低，φ随粘粒的增加减小的速度加快，但在粘粒含量大于25%时减小的速度减缓。苟富民等[27]通过研究了李家峡滑带52个原状土和重塑土样的粘粒含量、含水量与抗剪强度的关系，当粘粒
结合上述已有的研究成果可看出粒度组成对滑带土强度影响是明显的，粗粒组分在滑带土中起作骨架作用、咬合作用，但必须要达到一定含量及粗颗粒间相互接触，一般粗粒土类滑带土的摩擦强度相比细粒土类滑带土较优。细粒组分特别是粘粒在滑带土中的力学特性受滑带含水率的影响较大，不同含水率段内其对滑带土的强度c、φ值的影响不同，这主要是源于粘粒特殊的水理特性，但总体而言在含水率增加的情况下粘粒的胶结作用降低，作用增强，甚至发生泥化现象，从而加速了滑带土的质量劣化过程。因此粗粒土类滑带土比细粒土类滑带土更有利于滑坡的稳定。
3.2 滑带土的矿物组成 矿物成分是滑带土的物质基础，它一般包括碎屑矿物、粘土矿物和非晶质物质，不同矿物组成或者是同一矿物组成的滑带土，在不同地质环境中其物理力学性质差异明显[7]。一般碎屑矿物含量与滑带土的强度呈正相关，而粘土矿物含量却呈负相关，因此滑带中的粘土矿物成为滑带土稳定性研究中的重要内容。滑带中的粘土矿物主要来源于造岩矿物的次生变化、泥屑岩的泥化、崩解以及搬运沉积。粘土矿物作为滑带中的重要的固相组成单元，其集合体―粘土具有低渗透性、分散-凝絮性及粘滞性等重要工程特性[29，30]，当滑带中粘土含量越多时在剪切过程别是在有水参与时其效应越显著[31]。陈松等[32]报道了三峡库区黄土坡滑坡滑带中粘粒及粉粒含量较高，粘土矿物的亲水性和定向结构使滑带土在回水作用下易饱水软化。肖荣久[33]报道了横山滑坡滑带土中粘粒含量较高，且粘土矿物成分以高岭石为主，次为伊利石绿泥石混层矿物及石英等。成国文等[34]报道了重庆涪陵五中滑坡中泥化夹层主要含蒙脱石和伊利石等粘土矿物，是泥化夹层的力学强度降低的重要原因。可见粘土矿物对滑带土抗剪强度的降低起作重要的作用。同时不同的粘土矿物成分类型其抗剪强度也不相同，严福章等[35]通过对矿物成份与抗剪强度的相关分析得出：蒙脱石对滑带强度的影响最大，以蒙脱石或蛭石为主的滑带土的c、φ值都低且随蒙脱石含量的增加呈指数减小，而以高岭石为主的滑带土，c、φ值相对较高。同时由于粘土矿物种类不同其水敏性也不相同，韩志勇等[36]通过实验研究得出：蒙脱石和伊利石可同时导致导水介质静态和动态的渗透性下降，且静态渗透性下降值蒙脱石比伊利石要高的多，而高岭土只引起动态的渗透性下降，这是它们水敏性不同的机制所在。这种水敏性的差异表现在滑带土上即为不同粘土矿物组成类型的滑带土其渗透性和膨胀性也不同。
粘土矿物对滑带土质量劣化效应源于粘土矿物特殊的晶体特性，如片架结构、表面带电性等。不同的粘土矿物，由于晶格构造的特点、物理化学性质等差异，对滑带土的影响也不同，有必要对其进一步深入研究。
3.3 水对滑带土的影响 众所周知，水是一种重要的地质营力，水对滑坡孕育、激发、滑体运移有做重要影响，周平根博士[37]对此作过较系统的定义“流动着的地下水与周围岩土体不断进行做化学、物理、力学方面的作用，从而影响地下水流的性质和化学组成，也对岩土介质状态产生影响”，因此水对滑带土强度的降低也可概括为化学、物理及力学三个方面。
3.3.1 水-岩（土）化学作用 水-岩（土）化学作用在自然界广泛存在，水一岩（土）反应在绝大多数地质环境的恶化及地质灾害的发生过程中都起着决定性作用[38，39]，滑动带（面）一般具有含水量较高、结构破碎、孔隙率高、矿物成分及类型复杂等特点，所以滑带中的水-岩土反应一般比斜坡其它部位更剧烈。滑带中的水-岩（土）化学作用类型主要有溶解与溶蚀作用、离子交换作用、水解作用、氧化还原作用、水化作用等。
溶解作用：水是一种溶解力很强且很普遍的溶剂，它与岩（土）接触时必定会发生溶解-沉淀反应[40]，大气降水一般呈中性，矿化度较低，但当其通过地表土壤层吸收腐殖酸和CO2时溶解能力明显增强，在运移过程中与周围的岩土体发生（不对称）反应，使其化学成分和性质变得更加复杂，几乎可以与滑带内所有矿物（除方解石等易溶盐类之外）发生溶解-沉淀反应[41，42]，同时溶解作用也要受到滑带内水温、压力、CO2、pH值等影响，其结果将使易溶矿物随水流失，而难溶矿物（粘土矿物）残留在滑带内。
离子交换作用：滑带土与地下水之间的离子交换作用是由物理力和化学力吸附到土体颗粒上的离子和分子与地下水的一种交换过程。粘土矿物因具有独特的层状结构而具有良好的吸附和离子交换性能[43]，成为滑带内离子交换的主要物质，如高岭土、蒙脱土、伊利石、绿泥石、蛙石、沸石等，当滑带中的水化学环境变化时，粘土矿物会和地下水之间发生不同规模的阳离子交换，引起晶体结构、地下水成分和侵蚀能力的变化[44]。Shuzui等[21]通过系统研究日本第三纪火山岩地层中各类滑坡滑带土次生粘土矿物和水化学特征研究指出：滑带中的地下水对蒙脱石的形成存在强烈的影响，地下水与滑带内矿物间的离子交换作用使地下水中Ca++浓度提高，同时伴随HCQ■■含量的增加，蒙脱石开始形成，当蒙脱石增多到一定程度时，软弱夹层转化为滑带。
水解作用：由于水中有一部分水分子离解成H+和OH-使水成为活泼离子且化学活动性很强的溶液，当弱酸强碱或强酸弱碱的盐类溶于水也会出现溶解，其离解物中可与H+和OH-反应使原矿物被分解破坏[45]，如：
4K[AlSi08]（钾长石）+6H2O4KOH+Al4[Si4O10][0H]8（高岭石）+8SiO2（硅胶）
4NaAlSi3O8（钠长石）+6H2OAl（Si4O10）（OH）8（高岭石）+8SiO2（胶体）+4NaOH
滑带中的各种硅酸盐类和其他岩类都可在水解作用下发生分解和产生新矿物。同时水解作用还会使矿物中化学键出现弱化现象， 在低应力条件下弱化键更容易发生破坏， 如二氧化硅玻璃和石英[46]，水解作用一方面改变着滑带内地下水的pH值，另一方面也使滑带土土体物质发生改变，从而影响滑带土的力学性质。
氧化还原作用：滑带内的氧化还原作用取决于滑带内的饱水情况和与外界联通情况等，文宝萍等[15]研究了三峡库区黄土坡滑坡临江1#崩滑体和泄滩滑坡滑带得出：两个滑坡滑带发育部位地下水的循环条件和水-土物理、化学作用的形式不相同。前者大气降水补给滑带内地下水，使其氧化作用强烈，水-土相互作用以方解石溶解、泥灰岩碎屑水解泥化和伊利石结构退化向伊-蒙混层矿物的转变为主。后者地下水与外界水力联系较差，地下水的还原作用活跃，水-土相互作用以长石水解、次生粘土矿物形成和伊利石结构退化向伊-蒙混层矿物的转变为主。滑带内的氧化还原作用既能改变滑带土的矿物组成，而且能改变着地下水的化学组分及侵蚀性。
水化作用：水化作用是水渗透到岩土体的矿物结晶格架中或水分子附着到可溶性岩石的离子上，使岩土体发生微观、细观及宏观的结构变化，从而使岩土体的内聚力降低[47]。滑带内的水化作用在膨胀类滑带土中表现得较为明显，能使滑带土产生较大的体应变。简文星等[48]对安乐寺滑坡滑带特征进行详细的研究，滑坡滑带主要矿物成分为蒙脱石、伊利石、长石、石英等，蒙脱石含量高（85%），当吸水后滑带膨胀，抗剪强度大大降低。
滑带中的水-岩土化学反应在化学方面能导致化学元素在滑带土与水之间重新分配；在矿物学方面能够引起滑带原生矿物成分的变化和次生粘土矿物的形成；在物理方面水-岩土化学反应能削弱矿物颗粒之间的连接，导致土的孔隙率、土粒排列方式、微结构发生变化，使滑带土变得松散软弱。同时滑带土的水―岩（土）化学作用的过程、产物还受控于滑带中原岩（土）类型、原生矿物、土体结构、水化学成分和水的流动性、反应系统的开放性及动态性等条件。加强此方面研究有利于寻找水―岩（土）相互作用下滑带土力学特性变化的根本原因。
3.3.2 水的物理及力学效应 滑带土的水-岩（土）物理作用机制及效应在国内外已有较长的研究历史，并取得了大量的研究成果[46，49-52]，概括起来主要集中在3个方面：①降雨引起滑带内地下水短时间增加而导致的滑带土软化、泥化和滑带强度变化[53-56，33]研究；②基于对滑带土室内试验（重塑土）或现场试验得出的滑带土物理性质和含水率的关系[57，58]研究；③随着大型水利水电工程项目的建设，水库水位周期性涨落使滑带处于干湿循环状态而诱发的滑坡引起了人们注意和广泛深入的研究[32，54]。
总结关于滑带土的水-岩（土）物理作用研究成果可得如下认识：水对滑带土的物理作用机制表现为对滑带土的作用、软化和泥化作用等。作用是地下水在滑带土颗粒表面产生效应，削弱了土颗粒间的相互嵌接与相互咬合，使滑带土的摩阻力减小和剪应力效应增强，地下水对滑带产生的作用反映在力学上就是使滑带土的摩擦角减小。软化和泥化作用是地下水使滑带土中亲水性充填物（粘土矿物）的物理性状改变，水会在粘土矿物间形成极化的水分层并能吸收溶液中自由的水分子不断的扩层，同时水分子能够进入一些粘土矿物晶胞层间形成结构水，这两种水层能导致粘土矿物外部和内部膨胀，并且随含水量的变化发生由固态向塑态甚至液态的弱化效应，软化和泥化作用能使滑带土内聚力和摩擦角值减小，当滑带土蒙脱石含量高时尤其显著。同时也应注意不同类型的滑带土，由于其粒度组成、矿物成分和结构的不同，在不同含水率情况下水对其软化作用也不相同。
水对滑带土的力学作用有静水压力效应、饱水效应和动水压力（渗透压力）效应，静水压力等于滑带土饱水时的孔隙水压力，水对土颗粒骨架产生一种正应力，其矢量指向空隙壁面，此时静水压力值是由水头所决定的，因此滑带倾角较大时静水压力一般也较大，滑带内某点静水压力pw值为：pw=ρwgh或γwh
式中：ρw为水的密度，g为重力加速度，h为水头高度，γw为水的重度。静水压力能够使滑带土扩容变形。另一方面滑带土饱水侵泡时，当总应力一致时，静水压力的增加能减小有效应力，即为滑带土的饱水软化效应，这可用莫尔一库仑破坏准则来描述：τf=（σn-pw）tanφ+c
式中：τf为抗剪强度，σn为正应力，pw为孔隙静水压力。由式可以看出当pw增大时会导致滑带土有效正应力减小，使滑带土的抗剪强度参数c、φ值降低。滑带土的动水压力为地下水在滑带中流动时的渗透压力，当地下水在孔隙中渗流时，水会对其周围骨架产生渗透压力，其为水渗透所遇阻力的反作用力，作用方向与渗流方向一致，滑带内单位土体所受渗透压力（或动水压力）为：
f=-fL=-ρwg■=ρwgI
式中：■=I为水力坡度。由于ρw=1g/cm3，因此渗透压力的大小取决于水力梯度，水力梯度越大，则渗透压力（或动水压力）越大[59]。滑带土内的动水压力效应作用有2个方面：①对滑带土产生切向的推力以降低滑带土的抗剪强度；②滑带土细粒组分含量高，在动水作用下能顺水移动，导致滑带土结构破坏，一般滑带中下部细粒组分含量相对上部较高。
滑带内水的物理机力学效应是一个动态随机且影响因素众多的复杂过程，应加强不同类型滑带土在不同时段和不同空间部位静水压力、饱水软化、动水压力等地下水作用下渗透性、微观结构的变化研究，从而深入认识滑带土的变形过程。
3.4 滑带土的微观结构 早在上世纪土力学之父―Terzaghi就指出：粘土在自然沉积过程中的“蜂窝状结构”是很常见的一种结构形态并提出评价粘性土的变形与强度特性时应当注意其结构的重要性。之后Goldschmidt又提出片架排列结构，Casagrade发展了Terzaghi的蜂窝结构提出了“基质粘土”和“键合粘土”的概念，随着SEM（扫描电子显微镜）、XRD（X射线衍射分析）、CT无损伤扫描技术、计算机图像处理技术、分形几何理论、平均方向角、定向分布函数以及微结构因子等电子技术的引入和新的数学方法的出现，为滑带土的微观结构形态研究提供了技术平台和理论支持。滑带土的微观结构特征及其在外部动力作用下的结构变形行为便成为近年来岩土工程界和工程地质界最感兴趣的问题，因为它包含了关于滑带土的丰富信息，如：滑带土的形成演化、滑带土的发展变形阶段、滑带土的力学特性等。因此土的微观结构及微结构力学研究以成为21世纪工程地质学生长点[36]，目前关于滑带土的微结构研究已取得了很多有意义的成果，严春杰等[60]对三峡工程库区滑坡滑带土的微结构研究得出：微裂隙和由淋溶孔隙、粒间孔隙、矿物溶蚀孔组成的微孔隙较发育，使滑带孔隙率增高，在剪切引起的结构破坏时能激发很高的孔隙水压力，从而成为高速滑坡的重要形成机制，并将擦痕分为线形擦痕、紊乱型擦痕、弧型擦痕分别对应不同的滑带运动方式。王洪兴等[61]论述了粘土矿物颗粒定向排列测定的基本原理并提出粘土矿物定向性定量评价方法。宋丙辉等[57]通过室内试验并基于分形理论，结合图像分析处理软件对舟曲锁儿头滑坡滑带土微结构进行了定量化研究，得出了孔隙形态分维数与孔隙比和抗剪强度指标间的相关关系。同时滑带土的微结构特征对滑带土的发展演化阶段也有着重要的指示作用，严春杰等[62]研究发现当滑带土处于滑动阶段时粘土矿物呈定向排列且微孔隙和微裂隙发育；当滑带处于稳定阶段时粘土矿物无定向排列并无擦痕，常见树枝状、网格状结构。这也是滑坡灾害预警的重要参考指标。
滑带土的力学性质归其原因都是其内在微观结构在外部条件（上伏岩土体重力、剪应力、孔隙水压、微生物等）作用下发生变化的外在反映。开展滑带土微结构研究与传统土力学研究方法有很大的不同，首先它是通过对微观机制的研究来解释和模拟滑带土的宏观行为，其次它将土体视为各向异性的含孔隙介质，并十分强调结构的重要性。这种独特的角度和方法对于我们深刻认识滑带土有着极其重要的意义，但现阶段的研究基本还处于起步定性阶段，资料也很缺乏，有必要进一步研究。
4 存在问题及展望
4.1 颗粒组成是滑带土强度研究的重要内容之一，以往的研究主要侧重于细粒土颗粒组成与滑带土强度参数C、φ相关性，第一，忽略了剪切过程中滑带土强度变化的内在机制；第二，不能够解释碎石类滑带土的力学特性。因此以后应加强对碎石类滑带土研究，尤其是土石混合体系中不同粒径颗粒在不同应力条件下的力学行为和运动特征以及不同形状颗粒对滑带土抗剪强度的影响等的研究。
4.2 滑带中的元素地球化学和矿物成分（特别是粘土矿物）特征及变化和滑带力学性质改变存在深层次的联系，它有利于反映滑带形成过程中水-岩（土）相互作用机制、程度；揭示滑带形成的地质地球化学条件；解释滑带土抗剪强度降低的内在机理，是滑带土研究中亟待开拓的研究领域。应加强对滑带中粘土矿物结构和组合特征、不同粘土矿物的含量比、粘土矿物形成转化机制及粘土矿物在水作用下的物理-力学性质等研究。同时注意对K、Na、Ca等活动性元素和具有变化价态的Fe元素研究，寻找他们与滑带土强度的关系，预测滑坡活动特征。
4.3 滑带土的微观结构是滑带土深入研究中有望产生重大突破的研究领域，但目前对微结构的研究还处于定性描述阶段，针对目前的研究现状，笔者认为应主要从以下4个方面对滑带微结构进行深入研究：①加强对不同类型滑带土微观结构形成机制及影响因素研究，并预测滑带微结构在环境改变后（如饱水软化、地震等）可能的变化特征；②通过计算机图形处理技术和CT技术等加强对滑带土微观结构定量研究，找出影响滑带土力学性质的微观结构因子；③建立滑带土在剪应力作用下的微观力学模型，从而提高滑带土强度计算精度；④研究滑带土微观结构变化与宏观滑带土力学物理量间的关系，寻找滑带土微结构与工程特性的直接制约关系。
4.4 水对滑带土的影响在某些方面已取得了大量的研究成果，但由于其内容的复杂性目前对它的认识程度还是较低的，需要进一步研究的问题有量化滑带土中水化学反应的力学效应及其与滑带土宏观力学行为的关系；水溶液成分及性质的变化对滑带土内水土化学反应的影响；滑带土中的渗透场与变形场和应力场的耦合作用；水对滑带土物理作用的力学效应；滑带土的水文地质效应等。
4.5 微生物等微小生命体在地球表层广泛存在，滑带中的微生物研究已有相关报道[5，60]，应从其生命活动过程导致的滑带土机械破坏、新陈代谢分泌物对滑带土微观结构、滑带内水土化学反应作用影响方面进一步研究。
参考文献：
[1]Anson R W W，Hawkins A B.Analysis of a sample containing a shear surface from a recent landsliP，south Cotswolds[J].Geotechnique，1999，49（1）：33-41.
[2]F C Dai，J H Deng，L G Tham， et al. Alarge landslide Zigui County， Three Gorges area[J].Canada Journal of Geotechnical Engineering，2004，41：1233-1240.
[3]AnsonRWW， HawkinsAB.Analysisof a sample containing a shear surface from a recent landslip， South Cotswolds， UK[J].Geotechnique， 1999， 49（1）： 33-41.
[4]M.J.伏斯列夫.饱和粘土抗剪强度的物理分量[C].粘土抗剪强度译文集[M].北京：科学出版社，1965：124-130.
[5]今井秀喜.L构造的分布[J].日本矿业会志，1963，17（14）：111-123.
[6]周永昆.滑带土的力学行为特性试验研究[D].重庆：重庆大学，2010.
[7]李晓，梁收运，郑国东.滑带土的研究进展[J].地球科学进展，2005，25（5）：484-491.
[8]胡瑞林，王珊珊.滑坡滑面（带）的辩识[J].工程地质学报，2010，18（1）：35-40.
[9]朱宝龙，胡厚田，张玉芳等.类软土滑坡滑动带的确定[J].工程地质学报，2006，14（1）：28-34.
[10]龙建辉，李同录，雷晓锋等.黄土滑坡滑带土的物理特性研究[J].岩土工程学报，2007，29（2）：289-293.
[11]胡新丽，唐辉明，严春杰等.核磁共振在滑坡研究中的应用技术[J].岩土力学，2002，23：17-19.
[12]安金珍，陈峰，周平根等.用地电阻率探测和监测滑坡体实验[J].地震学报，2008，30（3）：254-261.
[13]杨宝健.应用GDS高分辨率测深法探测黄土滑坡[J].山西建筑，2004，30（3）：21-22.
[14]胡瑞林，王珊珊.滑坡滑面（带）的辩识[J].工程地质学报，2010，18（1）：35-40.
[15]文宝萍，陈海洋.矿物成分、特征地球化学组分对水在滑带形成中作用的指示意义：以三峡库区大型滑坡为例[J].地学前缘，2007，14（6）：98-106.
[16]李守定，李晓，吴疆等.大型基岩顺层滑坡滑带形成演化过程与模式[J].岩石力学与工程学报，2007，26（12）：2473-2480.
[17]徐则民，黄润秋，唐正光.头寨滑坡的工程地质特征及其发生机制[J].地质论评，2007，53（5）：691-698.
[18]李晓，李守定，陈剑等.地质灾害形成的内外动力耦合作用机制[J].岩石力学与工程学报，2008，27（9）：1792-1806.
[19]项后军，童志怡.倾倒滑移滑带的形成机理和参数选取方法[J].西部探矿工程，2011，2：9-16.
[20]郑国东，徐胜，郎煜华等.日本富山县中田浦滑坡滑带内的黄铁矿[J].地球化学，2006，35（2）：201-210.
[21]Shuzui H.Process of slip surfacedevelopment and formation of slip surface clay in landslide in Tertiary volcanic rocks， Japan[J].Engineering Geology， 2001，61： 199-219.
[22]李晓.滑带土组成特征及成因意义[D].兰州：兰州大学，2008.
[23]江洎洧，项伟，张雪杨.基于CT扫描和仿真试验研究黄土坡滑坡原状滑带土力学参数[J].岩石力学与工程学报，2011，30（5）：1025-1033.
[24]Y.R.Lia，b，B.P.Wen c，A.Aydin d，N.P.Jue Ring shear tests on slip zone soils of three giant landslides in the Three Gorges Project area[J].Engineering Geology，2013（154）：106-115.
[25]Wen BP， AydinA， Duzgoren-AydinNS. Residual strength of slip zones of large landslides in theThreeGorges area， China[J]. EngineeringGeology， 2007， 93： 82-98.
[26]帅常娥，石成，彭鹏.滑带土中粘粒含量及含水量的变化对其强度影响的试验研究[J].勘察科学技术，2012，5：1-5.
[27]苟富民.李家峡滑带土力学特性研究[J].西北水电，1992：1-4.
[28]唐良琴，聂德新，任光明.软弱夹层粘粒含量与抗剪强度参数的关系分析[J].中国地质灾害与防治学报，2003，14（2）：56-60.
[29]徐则民，黄润秋，唐正光等.粘土矿物与斜坡失稳[J].岩石力学与工程学报，2003，24（5）：729-740.
[30]SKEMPTON A W. Residual strength of clays in landslides，folded strata and the laboratory[J]. Geotechnique，1985，35（1）：3-18.
[31]Gillott J E. Clay in engineering geology[M]. Amsterdam：Elsevier， 1987：486.
[32]陈松，徐光黎，陈国金等.三峡库区黄土坡滑坡滑带工程地质特征研究[J].岩土力学，2009，30（10）：3048-3052.
[33]肖荣久.横山滑坡发生机理及形成原因探讨[J].西安地质学院学报，1991，13（1）：53-59.
[34]成国文，李晓，许家美等.重庆涪陵五中滑坡特征及成因分析[J].工程地质学报，2009，17（2）：220-227.
[35]严福章，李晓军.电网工程滑坡滑带的工程地质性质[J].电力建设，2010，31（11）：43-46.
[36]胡瑞林，王思敬，李向全等.21世纪工程地质学生长点：土体微结构力学[J].水文地质工程地质，1999，4：5-8.
[37]周平根，滑坡的地下水作用研究[D].中国科学院地质研究所博士论文，1997.
[38]Wen BP， Duzgoren-AydinNS， AydinA. Geochemical characteristics of the slip zone sofa landslide ingranitic saprolite，Hong Kong：Implications for their development and microenvironments[J]. EnvironmentalGeology， 2004， 47：140-154.
[39]ZhengG D， Lang Y H， Miyahara M， et al. Iron oxideprecipitatein seepage of groundwater from a landslide slip zone[J].Environmental Geology， 2007， 51（8）：1455-1464.
[40]梁祥济，水-岩相互作用和成矿物质来源[M].北京：学苑出版社，1995：88-89.
[41]潘兆橹， 结晶学及矿物学[M].北京：地质出版社，1993：275-276.
[42]徐则民，黄润秋，杨立中.斜坡水-岩化学作用问题[J].岩石力学与工程学报，2004，23（16）：2778-2787.
[43]尹奋平，何玉凤，王荣民等.粘土矿物在污水处理中的应用[J].水处理技术，2005，31（5）：1-5.
[44]任磊夫，粘土矿物与粘土岩[M].北京：地质出版社，1992：78.
[45]宋春青，地质学基础[M].北京：高等教育出版社，2006：103-104.
[46]陈近中，赵其华.水-岩相互作用对滑坡的影响[J].路基工程，2007，2：9-11.
[47]仟彦卿.地下水与地质灾害[J].地下空间，1999，19（4）：303-310.
[48]简文星，殷坤龙，罗冲等.三峡库区万州安乐寺滑坡滑带特征[J].地球科学―中国地质大学学报，2008，33（5）：672-678.
[49]DykeCG，Dobereiner L. Evaluatingthestrength anddeformabi
lityofsandstones[J]. QuarterlyJournalofEngineeringGeology， 1991， 24： 123-134.
[50]HawkinsAB， McConnellBJ. Sensitivity ofsandstonestrength and deformability tochanges inmoisturecontent[J]. Quarterly Journal of Engineering Geology， 1992， 25： 115-130.
[51]陈钢林，周仁德.水对受力岩石变形破坏宏观力学效应的实验研究[J].地球物理学报，1991，34（3）：335-342.
[52]徐则民，黄润秋，范柱国.滑坡灾害孕育―激发过程中的水-岩相互作用[J].自然灾害学报，2005，14（1）：1-9.
[53]黄帮芝，黄远华，陈世礼.膨胀土类滑坡形成条件与成因机制分析[J].资源环境与工程，2006，20（4）：409-412.
[54]肖建伟，肖建新，吴少华.水在滑坡变形过程中所起作用的探讨[J].水文地质工程地质，2006，6：33-36.
[55]李蕊，于孝民，王振涛.川东红层缓倾角地层中降雨引起滑带土饱和对滑坡的稳定性影响[J].土工基础，2012，26（4）：94-96.
[56]WEN B P ，AYDIN A. Mechanism of a rainfall-induced slide-debris flow ：constraints from microstructure of its slip zone[J]. Engineering Geology，2005，78（1/2）：69-88.
[57]宋丙辉，谌文武，吴玮江等.锁儿头滑坡滑带土不同含水率大剪试验研究[J].岩土力学，2012，33（S2）：77-84.
[58]宋雪琳，谢勋，齐剑峰等.云南哀牢山某滑坡滑体与滑带土工程性质试验研究[J].水文地质工程地质，2010，37（4）：77-80.
[59]谭超.地下水对滑坡的力学作用研究[D].成都：成都理工大学，2009.
[60]严春杰，唐辉明，陈洁渝等.三峡库区典型滑坡滑带土微结构和物质组分研究[J].岩土力学，2002，23：23-26.
关键词：地学基础；课程改革；农业院校
地学基础是农业院校生态环境类专业必修的一门专业基础课，本课程的任务是使学生掌握地质学、地貌学基本原理及两者间的关系，培养学生分析、解决由地质地貌因素而引发的生态环境问题的能力，涉及的基本理论知识范围较广，且与实际结合非常紧密。因此，提高教学质量，充分发挥学生的主观能动性，是十分必要的。本文在总结前人经验的基础上，结合自身教学中的一些体会，对地学基础的教学内容、教学方法等方面的改革进行了探讨。
1 地学基础课程的性质
地学基础课程是一门实践性很强的专业基础课，是我校土地资源管理专业、农业资源与环境、地理信息系统、资源环境与城乡规划管理、环境科学、水土保持与荒漠化防治等专业的专业基础课程。课程设置的目的是为各专业的学生提供必备的知识，为学生学习后续的专业如土壤学、土地资源学、区域土壤、土地利用规划学、城乡规划、水土保持学等课程的学习奠定基础。地学基础是研究地壳的物质组成，地表形态发生、发展的一门自然科学。该课程重点地介绍了地球基本特性、地壳的物质组成、矿物岩石的形成及特征，地壳运动形成的地质构造与构造地貌、各种外力地质作用过程及相应的沉积物和地貌、地质与地貌学和农业生产的关系。
随着社会的发展，人类创造了前所末有的生产力，为了满足日益增长的物质需求，就要向地球作更多的索取，然而人类如稍有处置不当，就会招致大自然严厉的惩罚。只有当人类都认识地球了解地球，才能与地球和谐协调，从而有利于人类社会的持续发展。通过本课程的学习，要求学生能牢固掌握地学的基本知识，初步建立正确的时间、空间观念。为理解土壤性状与环境的关系，为今后学习专业课程，并顺利开展土壤、土地、规划等方面的工作打下一定的基础，进一步为我国实现农业现代化服务。
2 地学基础课程的特点
该课程实践性较强，学习过程中不易掌握。因此要求任课教师必须了解课程的特点，以便制定切实可行的教学思路和手段，达到教学目的和效果。
因此，通过理论与实践性教学相结合，更它有利于拓宽和更新学生的知识面。因此本课程教学内容应是针对目前环境问题的热点，总结国内外此领域的最新研究成果，进行实践性教学，在有限的教学时间内把更多知识传达给学生。
3 教学改革方法探讨
3．1 优化教学内容
教学内容的建设是课程建设的核心，教学改革本质是课程内容的改革。随着现代科学技术的飞速发展，地质科学的新理论、新发现不断涌现。因此，地学基础课程的教学内容也应该不断地加以更新与调整。
（1）教学内容应与实践紧密结合
由于该课程是专业基础课，实践性强，故在理论教学内容上，更加注重将理论融于实践的模式，即：去培养学生的微观-宏观的思维上的转变，如室内讲解各种地貌时，可列举周边的实地地貌及利用状况，便于学生的理解与立体思维的培养。在理论教学内容上，尽量多讲述与专业有关的地质问题，把地质地貌与专业密切地联系起来，以引起学生对该课程的重视，提高其学习的积极性。如讲到三大岩石的时候，除介绍其各自的结构、构造及成因外，结合实例分析其风化后形成不同土壤，可供相应的作物生长，同时还可以提出为提高农作物产量需要给土壤补充某些特定微量元素和岩石肥料而进行的土壤改良措施，从而在根本上提高耕地的质量。讲到地质构造内容时，可结合农业生态地质环境，就农业生态系统的平衡、农业区域合理布局、农村城镇建设布局等方面的实例融入到课堂中。
（2）教学内容及时更新
该课程教学中，相关内容随着专业课程的发展而进行调整。当今社会，信息与科技高速发展，作为专业基础课，相对于专业课的发展，相对滞后。因此，该课程的相关内容应该与专业的发展相适应。这就要求教师不能照本宣科，而要扩大自身的知识面，广泛捕捉新技术、新知识信息，加速知识更新。只有这样才能开阔学生的视野，造就适应生态环境建设发展需要的人才。
（3）教学内容应紧密结合相关科研项目
因本课程属于生态环境类专业的专业基础课，应以服务于农业院校专业课作为自身的特色，结合我院农业资源利用学科发展的优势，将老师的与之相关纵、横项科研实例介绍给同学们，让他们感觉到所学知识的实际应用，激发其学习的动力，并在一定程度上增强他们分析问题、处理问题的能力。
3．2 改革教学方法
学习和思考是相互相互促进、相互推动的一个过程。因此，本课程在教学过程中应注重发挥学生在教学中的主体地位，将教学内容分为讲授内容(基本原理、概念、方法)和自学内容(描述性内容、有关假说)，教师重点讲述必讲内容，同时引导学生学习自学内容。课堂上采用互动式教学，组织学生交流和讨论。激发学生的学习热情，营造活跃的课堂气氛。要做到这一点，首先要引发其好奇心，然后激发其挑战欲。如在涉及到地质构造内容时，应结合到“风水”与旅游景点方面的事例，组织学生进行讨论，以便增强学生学习的兴趣。
地学基础一门实践性很强的课程，具有其自身的特点、思维方式和研究方法。这就需要我们在教学过程中培养学生学习该课程的立体思维，具体过程为：具体的思维方式是将复杂的地质现象(问题)简单化，将特殊的地质现象(问题)典型化，将一般的地质现象(问题)规律化等。同时，应引导学生课堂教学的思维从微观向宏观转变，而实习时则需从宏观向微观转变，提高其独立思考问题、解决问题的能力，激发学生的创新意识。
为了提高教学效率，同时也便于学生更好的理解掌握，我们将矿物、岩石实验与讲课同步进行，将一部分讲课内容转移到实习中，避免了不接触标本实物单纯讲课的枯燥，有利于学生掌握。一直坚持对矿物、岩石在实验课上单独测试，效果很好。这样既可以有效地激发学生学习的积极性和主动性，又可以促进学生学习，杜绝死记硬背。
3．3 改革教学手段
教学手段是教学过程中一个不可缺少的组成要素，它是师生互动的工具。合理地使用教学手段，不仅可以解决学时少的问题，而且能够促使学生对知识的理解和巩固，有利于知识的传递。
结合本学科的特点，在课堂教学中，充分利用现代化的教学手段。本课程一直坚持采用多媒体课件教学并与实物标本、模型、录像片和其他手段相配合的方法，对学生尽量做到直观形象，使其能够消化理解。
此外，还适当采用一些教学模具，如利用滑坡体的教学模具来讲解滑坡的基本要素，同时借助Flas模拟滑坡的滑动过程，使课堂教学更具直观性。上述多种教学手段相结合的方法，不仅增强了教学的直观性、主动性，同时也可节省时间，扩大课堂教学的信息量，提高教学效果。
3．4 强化实践环节
实践教学是培养学生实践能力和创新意识的重要环节，也是开展素质教育，培养学生树立辨证唯物主义世界观的重要途径。通过实验教学，加深认识和理解课堂内容，同时提高了学生的动手能力。
室内实验，通过矿物的颜色、光泽、硬度、解理与断口来认识常见的造岩矿物，如：石英、长石、辉石、角闪石、方解石、石膏、云母、滑石等；通过矿物的认识进一步认识三大类岩石，如：泥岩、砂岩、页岩、石灰岩和大理岩等。为了便于学生对实体的进一步认识与理解，特将相关标本以陈列的方式，布设于实验室内，在课余时间对学生实行开放。
但室内实验还不能满足学生对地质地貌的认识，因此，增设了野外地质实习，在教学内容上，视实习区域为旅游景点，去品味地质地貌的内涵，并在此基础上，提升学生的立体思维。实习内容主要包括各类岩石的观测，流水地貌、崩塌及重力地貌，以及断层、褶皱、倾斜岩层地貌及逆地形、冰川地貌、新构造运动的轨迹等一般的地质现象等。通过野外地质实习加深理解生态环境类专业与地质的关系，熟悉相关专业地质问题及其处理方法，巩固了所学知识，为以后的学习提供了感性认识。例如资源环境与城乡规划管理专业，结合上述观测内容，分析不同地质特征条件下，不同区域的在农田、居民点及各种工程规划设计过程中，注意的问题；而农业资源与环境专业，则通过实习，分析不同地质特征条件下，农业资源的利用状况。在野外实习过程中，应多引导学生，让他们自己去发现、去思考相应问题。使学生逐渐明确观察目的后，鼓励学生自己观察周边的地质地貌现象，变被动思考为主动思考。野外实习过程中要求学生做到眼勤、手勤、脚勤、嘴勤和耳勤。
3．5 优化考核制度
为了督促学生学习，培养学生勤奋、严谨的学风和科学态度，适当对所学知识进行考核是非常必要的。考试是教学的重要环节，为了达到考核学生综合素质的目的，正确评估学生的学习效果，可以进行考试改革。我校地学基础课程考试由平时成绩、实验成绩和期末考试成绩三部分组成，其中平时成绩包括考勤、提问、课程小论文以及教学过程中教师对学生的评价。考虑到该课程实践性强的特点，加大了实验成绩在课程考核总成绩中的比重，占总成绩的30％，平时成绩占总成绩的10％，期末考试既检验了教师的教学成果又检验学生的学习效果，考试避免死记硬背的知识，适当加大综合分析题比重，重点考查学生的灵活性及综合素质。
经过几年的教改探索和实践，该课程的教学应体现以教师为主导，以学生为主体，培养知识、能力、素质协调发展要求的的教学理念，去不断地优化教学内容，更好地服务于后续课程的学习；课程教学以采用互动式教学，可以有效地调动学生的学习积极性，使自学能力和表达能力得到锻炼和提高，同时，也使教师能及时掌握学生在学习中的难点和理解上的偏差，更有针对性地进行教学活动；大量的实践教学环节则是巩固理论知识和培养立体思维的基础。
总之，地学基础教学改革要紧紧围绕农业院校的特色和生态环境类专业发展的需要，培养和提高学生认识问题、分析问题、解决问题的综合素质，为后续专业课程的学习奠定坚实的基础。
参考文献：
［1］刘世策．深入研究启发式教学科学地进行课程改革［J］．观点与视点，2006．16-18
［2］夏玉成工科构造地质学教学改革探索与实践［J］．中国地质教育，2006，（1）：110-112，152
［3］梁仕华，李子生，刘勇健 工程地质学教学方式探讨［J］．广东工业大学学报（社会科学版），2007，7（S）：56-57
［4］刘莹，王勐 工程地质学教学的实践与思考［J］．中国教育教学杂志（高等教育版），2006，（12）：127-128
关键词：地铁隧道；盾构法；地面沉降
地铁交通当前已经成为了各大城市中非常重要的交通工具，随着地铁交通的发展，地铁工程也在不断的增加，在地铁隧道施工中盾构技术的先进性和安全性使得其应用的范围越来越广泛。地铁的修建一般都是在城市的中心，地下的管线以及地面的建筑都比较多，在隧道的开挖中势必会影响到地层稳定，造成地表的沉降。盾构施工中引起的地面沉降情况会更加严重，甚至直接威胁到地面上的建筑结构安全。为了解决地铁隧道盾构法造成的地面沉降问题，国内外进行了大量的研究，并建立了沉降计算模型，以期能够更好的解决地铁隧道盾构法造成的地面沉降问题。
1盾构法引起的地面沉降原理
地铁隧道施工中必然会引起隧道周边土层的扰动，进而引发地面沉降问题。软土地隧道开挖的过程中，受到地层损失以及隧道周围环境的干扰等因素都可能会引起地面沉降。
1.1隧道开挖使得地层损失
地层损失主要是由于盾构施工中开挖体积与隧道的实际体积间存在体积差，隧道竣工体积包括隧道包裹的压入浆体积。如果在弥补地层中出现了地层的移动，将引起地面的沉降，而地层损失的主要因素为：①开挖面的土体出现移动的现象。在盾构挖掘的过程中，开挖面土体的水平支护应力如果小于原始侧向应力，那么将会引起开挖面土体的移动，从而造成地层损失，进而引起正面土体的向上、向前移动，从而造成地层损失的土体隆起；②盾构后退。在盾构技术的推进中，如果出现暂停，那么有可能会因为千斤顶漏油或回缩造成盾构后退，进而导致开挖面土体松动，形成地层损失；③土体被挤入盾尾的空隙中。如果在隧道外周空隙的压浆过程，压浆量不足，压力不适或者压浆的时间不及时，都可能会使盾尾坑道的土体失去平衡，进而出现土体移动形成地层损失。尤其是在含水不稳定的地层中，更容易引发地层损失现象；④推进方向的改变。盾构的过程中有些地点需要进行曲线、抬头以及纠偏推进，这样开挖断面就是椭圆形，因此造成地层损失。盾构轴线与隧道轴线的角度偏差越大，其引起的地层损失也会更大；⑤盾构的推进会使其正面的障碍物不断的移动，进而产生空隙，但是在推进的过程中无法进行有效的填充，从而引起地层损失；⑥同时隧道在土压下以及盾构管片拼装的过程中也可能会因为变形而造成地层损失。
1.2土体受扰动后固结性降低
隧道盾构施工的过程中，会使得周围的土体受到扰动，进而在隧道的周围造成超孔隙水压力。盾构推进后，土体的表面应力得到了有效的释放，从而使得隧道周围的孔隙水压力逐渐的降低，使得孔隙的水被挤压出来，进而造成地面沉降。同时，在盾构施工的过程中，由于挤压以及压浆等作用使得地层周围形成正值超空隙水压力区，在施工后的一段时间又会自动复原，进而使得地层排水出现固结变形，造成地面沉降。这种沉降也被称为主固结沉降。在隧道周围的土体受到扰动后，土体的骨架还会保持一段时间的压缩变形，在这个过程中地面出现次固结沉降。
2地铁隧道盾构施工引起地面沉降主要影响因素分析
隧道工程盾构法施工造成的地面沉降影响分析所应用的方式一般都是应用美国科学家P.B.Peck所推出的估算方法。为了能够分析地面沉降因素的具体影响，需要采用数学模拟以及数值计算的方法，分析出盾构施工中主要的影响因素地层损失率、盾构半径、盾构埋深以及盾构穿越土层性质等引起的地面沉降效应。
2.1盾构深埋因素分析
盾构埋深是引起地面沉降比较显著的因素。在软土隧道开挖的过程中，埋深的深度一般为6～22m，对盾构施工中的沉降槽进行计算，通过计算得到相关系数为0.976。数值计算中经常采用的参数一般选择的盾构半径为3.2m，地层损失率为2%，而穿越的土层为黏土层（淤泥质）。同时通过计算后发现，宽度系数会随着盾构埋深的深度而增加，这也导致地面沉降影响的范围不断的扩大。
2.2地层损失率通过对地层损失的分析
可知，地层损失率对地面沉降也有很明显的影响。同时有专家认为，如果地层损失率比较大，那么其在施工计算中将不再适用于P.B.Peck理论和公式。所以通过结合工程的实际，可以设定地层损失率分别为：1%、2%、3%、4%以及5%。设盾构埋深为10m，穿越土层不变，盾构半径也为3.2m。经过计算分析得出，地层损失率影响着宽度系数，宽度系数会随着地层损失率的增加也减小。随着地层损失率的增加，沉降量也越来越快。
2.3盾构穿越土层性质
在软土层的隧道开挖中，主要的土层性质有砂土层、砂质粉土以及淤泥质粘性土，在不同的土层穿越中对地面沉降也有不同的影响。在保持其他工艺条件都不变的情况下，穿越砂土层相对于黏土层来说，其沉降槽宽度的系数也更小，因此沉降量也是最大的。设地层损失率为2%，盾构埋深为10m，盾构半径为3.2m，计算分析穿越不同土层的宽度系数与沉降量的关系。通过计算分析后可知，在穿越不同土质时地面沉降效应也不同，穿越黏土时的沉降槽宽系数最大，对地面沉降影响的范围也最大，穿越砂质粉土层，宽度系数比黏土层小，沉降量显著，在穿越砂土地面时沉降量最大。
2.4盾构半径
盾构半径在不同的地铁隧道中也存在差异，比较常见的盾构半径有单圆土压平衡盾构、穿越江海盾构以及双圆土压平衡盾构等。其中单圆和双圆土压平衡盾构直径一般都在6～6.5m左右，但如果是越江或者越海的工程，其对泥水平衡盾构的半径要求更大，一般在7～15m。设单圆盾构半径为3.17m，双圆盾构半径为4.5m，穿江盾构半径为7.5m；地层损失率为2%，盾构埋深为10m，穿越土层为淤泥质黏土层。通过计算分析发现，盾构半径对宽度系数具有较为明显的影响，横向沉降槽的宽度系数随着盾构半径的增大而变大，地面沉降范围也不断的增大。
3地面沉降观测方法
3.1观测仪器以及观测要求
在地面沉降观测中，主要使用的仪器有精密水准仪、钢卷尺以及铟钢水准尺。线路沿线以及建筑物的地表沉降的数值与国家规定的误差要控制在2mm左右，相邻点高度误差控制在1mm左右。
3.2沉降观测点的布设
一般情况下，沿隧道中线上方的地面布设点距离需要控制在5m，并隔四个布设点设置一个检测横断面，每个断面上要设置5个观测点。在隧道的中线上设置一个点，然后在其左右隔5m设置一个点。在软土层或者埋深较浅的区域需要根据隧道的埋深深度以及围岩地质的条件对监测点和断面进行加密。如果隧道上方的路面为混凝土，在沉降观测点的布设中主要采用两种方式。①混凝土路面观测点布置，在路面部分沿着中线每隔20m布设一个观测断面，观测点要布设在路面上，从而测量路面的沉降量；②路面以下土层观测点布设，为了能够有效的防止路面硬壳层的沉降测量误差，造成路面虚空，需要通过混凝土路面在地层中打短钢筋的方式来布设观测点，从而实现对地层沉降的监测。
3.3沉降观测频率
为了能够更好的控制地面沉降，需要合理安排盾构过程中沉降观测的频率，一般需要在盾构机头前10m的位置或者后20m的范围每天的早、晚观察各观测一次，同时根据施工的进度不断的增加观测的次数。在这个范围内的监测点则需要每周进行观察一次，直到保证周围的土层稳定为止。如果沉降或者隆起超过规定的限差，或者出现异常的变动情况，则需要加大观测的范围和频率。
4结束语
综上所述，随着地铁交通的建设，盾构施工法逐渐在隧道的开挖中得到广泛的应用，提升了地铁隧道开挖的效率和质量。但是在盾构施工的过程中，不可避免的会出现地面沉降现象，不仅影响地面的美观，更可能会造成严重的安全事故。因此我们需要加强对盾构施工中引起的地面沉降的机理以及原因的研究，同时保证地面沉降的观测，进而及时、有效的预防地面沉降现象的出现，降低地面沉降带来的危害。
参考文献：
[1]洪杰.盾构隧道施工引起的地表沉降及控制措施探析[J].工程技术研究,2017,(3):70+76.
[2]戚国庆,黄润秋.地铁隧道盾构法施工中的地面沉降问题研究[J].岩石力学与工程学报,2003,(S1):2469-2473.
[3]王亮.地铁浅埋暗挖施工地层沉降特征及影响因素分析[J].工程技术研究,2016,(7):39+44.
[4]郑小康.盾构法施工引起的地面沉降浅析[J].物流工程与管理,2014(7):278-279+156.
关键词：GIS；滑坡；信息量法；危险性
中图分类号： P642 文献标识码： A
0前言
GIS是地理信息系统(Geographical Information System)的简称,利用计算机可实现对地理空间数据进行获取、管理、分析、存储、显示和模型化管理等功能。目前，已经广泛地应用于测量制图、矿山、交通、水利、农业、气象、土地、地质灾害等领域。国内GIS在地质灾害方面的应用起步较晚，直到 20 世纪 90 年代中后期，随着高等院校与科研院所将地理信息系统(GIS)技术全面引入滑坡区域评价[1-3]，使得GIS技术在地质灾害区划研究方面正得到快速发展，并且运用数学方法，例如统计分析法、模糊评判法、层次分析法、主成分分析法、神经网络法、信息量法和因子叠加法等，以 GIS 软件为技术平台实现地质灾害的危险性、易发性和风险评价系统研究。
地质灾害危险性评价是地质灾害评价工作的重点,可为地质灾害防治提供重要依据。本文基于陕西省地质灾害详细调查项目（洋县地质灾害详细调查）为依托，旨在详细掌握洋县地质灾害类型、分布规律、发育特征、形成条件等内容。在此基础上，利用GIS技术与数学方法模型相结合的方法完成对洋县地质灾害的危险性区划。通过研究对县域地质灾害危险性有更深入的了解，做到对未来灾害发生及危害程度有一定预见性和参考性，为政府决策对某区域进行地质灾害防治及减灾防治工作提供较为科学的依据。
1研究区基本情况
研究区位于汉中市东部，秦岭主脊南坡腹地紫柏山南麓，总面积3206km2,距市区约60km。区内属北亚热带向暖湿带过渡半湿润气候，全县年平均气温15.2℃，七月份最热，平均气温25.9℃，年均降水量803.29mm（2005―2012年），最多年降水量1178.7mm（2011年）。全区地势呈东北高陡，南部低平，地形地貌分中山、低山、丘陵、河谷阶地四大类型，中山区占据了洋县境内大部分版图，海拨超过1000m～1400m。
研究区出露地层以中新生代为主，分布于F1深大断裂以北、茅坪―秧田背斜以南地带，主要为下志留统、中泥盆统韩城沟组、石炭系变质岩（以片岩为主）。调查区南北两端分布大面积侵入岩，北部为华阳岩体，南部为汉南杂岩体。第四系广泛分布于汉江阶地和主要河谷。洋县位于汉中盆地东缘及秦岭、巴山接合处，跨越两个一级构造单元，秦岭地槽和杨子准地台。以金水～酉水断层为界（即控盆断裂东段），北部为地槽区，属南秦岭褶皱带，南部属杨子准地台。褶皱构造主要位于南秦岭褶皱带，构造线走向近东西，以复式背斜、向斜为主，岩层中小褶曲十分发育，断裂构造多为陡倾斜的走向断层。本次调查，确定地质灾害点124处。其中，滑坡119处，按滑坡的物质组成分类，堆积层滑坡108处，占滑坡总数的 90.76%；岩质滑坡11 处，占滑坡总数的0.24%。据统计研究区滑坡分布有明显的规律性，表现在不同地形地貌、地质构造、岩土体类型有明显差异：
（1）低山丘陵密集带
低山丘陵呈不对称的环形环绕洋县平川区，该区域地势较为平缓，坡面坡度多在10°-25°，个别灾点坡度小于10°，但粘性土（夹膨胀土）广泛分布，决定了滑坡灾害易发性。调查显示该区域共发育滑坡点54处，占灾害总数的43.5%。
（2）F1金水―酉水断裂密集带
该断裂走向为NE10°，断层两则岩石破碎强烈、角砾岩化、绿泥石化、浅变质比较发育，破碎带宽可达百米以上，沿线就有地质灾害点11处。
（3）茅坪～秧田倒转背斜密集带
滑坡分布与褶皱轴线呈一定的线性关系，在周边发育地质灾害约13处，占灾害总数的10.5%。
2信息量模型的建立及系统工作流程
2.1信息量法
信息量法是由信息论发展而来的一种评价预测方法。信息论是由C・E・Shannon创立的，他首先提出了信息概念及信息熵的数学表达。信息量法观点认为，滑坡产生与否与预测过程中所获取的信息的数量和质量有关，信息量越大，表明产生滑坡灾害发生的可能性越大[4,5]。滑坡现象受多种因素的影响，而不是单个因素上。因此，信息量法通过计算诸影响因素对地质体变形破坏所提供的信息量值叠加，作为预测的定量指标。其具体实现过程如下：
I (y，x1x2…xn)=log2 （1）
上式可进一步形成：
I (y，x1x2…xn) =I (y，x1)+I X1(y,x2)+…+I x1x2…xn-1(y，xn) （2）
式中：
I(y,x1,x2,…,xn)―――具体因素组合x1x2…xn对滑坡所提供的信息量。该项等于因素x1提供的信息量，加上因素x1确定后因素x2对滑坡灾害提供的信息量，直至xn对滑坡灾害提供的信息量。
在具体计算时，首先计算单因素（指标）x1对滑坡所提供的信息量。其总体概率用样本频率计算，即
I i= lg（3）
式中：S ------- 研究区已知滑坡单元总数；
N------- 研究区共有单元总数；
Si------- 某因素（指标）状态下，且已发生灾害的单元数；
Ni------- 某因素（指标）状态下单元数；
则计算某一单元在多因素组合下对滑坡所提供的信息总量为：
I = I i=lg （4）
式中：m ------- 为因素（指标）总数。
注：在GIS平台下，m状态则代表影响滑坡灾害的评价因子，具体表现为地形坡度、地形地貌类型、岩组类型、断层分布、水系分布等。
2.2系统工作流程
2.2.1前期预处理
（1）资料收集：充分搜集、研究和利用研究区已有的地质、水文地质、工程地质、灾害地质、水文、气象等与地质灾害相关资料。
（2）基础图件矢量化：对各种与预测有关的因子图层进行矢量化输入、存贮，利用GIS平台对矢量化图层进行分离、复合、栅格化等操作，分别得到岩土体分布图、地形坡度图、断层分布图、人类工程活动分布图等相关预测基础图件。如图1所示。
图1 滑坡灾害危险性评价系统工作流程图
2.2.2预测分析及区划成图
（1）单因素预测：在生成各影响因素图层和历史滑坡分布图的基础上，利用 GIS 空间分析功能，将历史滑坡分布图和各主要影响因素分布图进行叠加，并计算出单个因素的信息量。
（2）多因素预测：以各单因素叠加图层为基础，进一步对已具有信息量值的量化图层进行叠加运算分析，形成新的多因素的栅格叠加图，并计算出某一单元信息总量。
3研究区滑坡危险性区划
3.1因素选择
选择评价指标时，尽可能全面地考虑各种地质灾害发生的控制和影响因素，并尽量使各个因素具有相互独立性，同时，分清主要因素和诱发因素，敏感性因子和先决性因子。本次预测选择的评价指标包括：地形坡度、地形高差、岩组类型及有无断层分布等4个因素（见表1）。
表1研究区地质灾害危险性指标及来源
3.2单元格选取
GIS栅格运算是基于栅格单个像元的，如果各个因子图层的栅格像元大小不一致就没有办法进行栅格的叠加运算，所以必须对所有数据层进行统一的规范，即规定图层的有效范围、栅格单元的数目及大小等。
在进行地质灾害危险性评价单元格大小尺寸划分方面并未形成统一的见解[6]。因此，按照国土资源部地质环境司《县(市)地质灾害调查与区划基本要求》实施细则，要求对县市行政区划图进行网格剖分时，栅格单元大小为1km×1km~3km×3km。经过研究发现，如果采用3km×3km的网格划分，单元尺寸过大，造成对地理特征的描述粗糙且不精确；而采用1km×1km划分，单元尺寸太小，数据量大，在GIS中运算速度很慢。因此，结合洋县地质灾害发育特征，地质灾害危险性区划采用单元格大小为2km×2km，将全县划分为803个基本单元。
3.3滑坡危险性区划实现过程
研究区滑坡危险性区划首先将1∶50000的地形等高线矢量化，通过Mapgis平台将研究区划分为网格大小为2km×2km的栅格图，然后在1∶50000地形图上实际量取获得地形坡度图。在历史滑坡分布图和工程地质图基础上，运用上述方法，生成栅格化的滑坡分布图（见图2）、地形高差图、岩土类型图及断层分布图。
由公式（3）可以看出S/N为研究区的地质灾害分布密度，为定值，所各单元信息量计算重点在于Si/Ni的比值，该值为地质灾害在各评价因子图层中的分布密度。Ni和Si的提取利用到MAPGIS6.7输入编辑和空间分析功能实现，并在Excel中利用公式进行计算。（见表2）。
表2信息量参数计算结果
根据单因素不同状态信息量的计算结果（表2），可知特殊类岩组发育、断裂构造发育区域对地质灾害发育起着明显的控制作用，信息量结果呈正值状态；而对于岩土工程特性差、构造不发育的区域信息量呈明显的负值状态，表明在该状态下不利于地质灾害的形成。
以各单因素叠加图层为基础，利用Mapgis空间分析功能实现各图层的叠加分析进一步对已具有信息量值的量化图层进行叠加运算分析，形成新的多因素的栅格叠加图。则每个网格既表明了地质灾害的分布状况、又涵盖各个因素对滑坡贡献的信息量值。滑坡灾害危险性区划可根据信息量的大小进行危险性分级并作出滑坡灾害危险性等级分布区划图（见图3）。
图2历史滑坡分布栅格图 图3地质灾害危险性区划图
4结论
本文选取洋县为研究区，采用信息量模型与信息量相结合的方法实现了地质灾害危险性评价，得到了洋县不同等级的地质灾害危险性的空间分布规律。从区划结果来看，洋县地质灾害高危险区位于洋县北部丘陵区和东部低山区，该区域粘性土（膨胀土）为地质灾害发育的重要因素。图2中红色及粉红色区域代表了地质灾害发育的潜在危险性，在进行土地利用或移民搬迁场址选择时，应该避让。
参考文献
[1] 兰恒星,伍法权,周成虎等.基于GIS的云南小江流域滑坡因子敏感性分析[J].岩石力学与工程学报,2002,21(10):1500-1506.
[2]沈芳,黄润秋,苗放等.区域地质环境评价与灾害预测的GIS技术[J].山地学报, 1999, 17 (4).
[3] 单新建,叶洪,李焯芬等.基于GIS的区域滑坡危险性预测方法与初步应用[J].岩石力学与工程学报,2002,21(10):1507-1514.
[4] 张桂荣,陈丽霞,殷坤龙等.浙江省永嘉县滑坡灾害危险性区划[J].水文地质工程地质,2005,32(3):27-31.DOI:10.3969/j.issn.1000-3665.2005.03.007.
[论文摘要]现代桥梁设计技术的发展，使得众多国家对加大对桥梁结构设计理论方面的研究。通过简要说明桥梁设计的注意事项。对现代桥梁结构设计的理论和设计中常见的问题做简单探讨。
目前国内的桥梁结构设计普遍有这样的倾向：设计中考虑强度多而考虑耐久性少；重视强度极限状态而不重视使用极限状态，而结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使用时的性能表现；重视结构的建造而不重视结构的维护。实际上，目前的桥梁设计中，对于耐久性更多的只是作为一种概念受到关注，既没有明确提出使用年限的要求，也没有进行专门的耐久性设计。这些倾向在一定程度上导致了当前工程事故频发、结构使用性能差、使用寿命短的不良后果；也与国际结构工程界日益重视耐久性、安全性、适用性的趋势相违背；也不符合结构动态和综合经济性的要求。
一、我国桥梁设计现状
总体来讲我国的桥梁设计理论和结构构造体系仍不够完善，在桥梁设计领域，特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题还有许多可以改进的地方。结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。
许多设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。
二、桥梁设计的注意事项
(一)应该更加重视结构的耐久性问题。国内从上世纪90年代开始重视了对结构耐久性的研究，也取得了不少成果。这些研究大多是从材料和统计分析的角度进行的，对如何从结构和设计的角度及如何以设计和施工人员易于接受和操作的方式来改善桥梁耐久性却很少有人研究。而且，长期以来，人们一直偏重于结构计算方法的研究，却忽视了对总体构造和细节处理方面的关注。结构的耐久性设计与常规的结构设计有着本质的区别，目前需要努力将耐久性的研究从定性分析向定量分析发展。国内外的研究和实践都表明，结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用。
(二)重视对疲劳损伤的研究。桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会在结构内产生循环变化的应力，不但会引起结构的振动，还会引起结构的累积疲劳损伤。 由于桥梁所采用的材料并非是均匀和连续的，实际上存在许多微小的缺陷，在循环荷载作用下，这些微缺陷会逐渐发展、合并形成损伤，并逐步在材料中形成宏观裂纹。如果宏观裂纹不得到有效控制，极有可能会引起材料、结构的脆性断裂。早期疲劳损伤往往不易被检测到，但其带来的后果往往是灾难性的，故而对疲劳损伤的研究需要引起足够的重视。
(三)充分重视桥梁的超载问题。桥梁的超载一方面可能引发疲劳问题。超载会使桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧，甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。另一方面，由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复，将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化，从而可能危害桥梁的安全性和耐久性。因此需要对超载带来的后果进行研究、分析。
(四)积极借鉴国外的经验和成果。国内桥梁设计存在的主要问题是结构正常使用性能差、耐久性和安全性差（包括使用寿命短、维护费用高、安全事故较频繁等）。这些问题的产生固然与目前国内施工质量和管理水平较低有关，但平心而论，既然这种现状不能在短期内得到解决，那么作为工程设计人员就应该在正视这一问题的前提，充分考虑到现阶段的施工和管理水平和材料工艺水平，采用适当的安全度、适当的设计方法来保证桥梁使用性能的达到，这才是更为主动和有效的方法。特别是桥梁存在的耐久性和安全性问题很多与结构体系或使用材料选择不合理及结构细节处理不当有关。
在欧洲国家，非常重视对结构物进行性能设计（即PBD， Performance Based Design），内容包括结构的变形、裂缝、振动、强健性、美观、耐久性能、疲劳性等。PBD研究主要是为了使结构在运营过程中除了保证最低的安全性要求外，尚应有良好的使用性能（包括寿命和耐久性、抗腐蚀、耐疲劳性、美观等）。就其本质而言，欧洲国家的PBD理论，主要研究结构在使用过程中表现出来的服务性能，分析使性能受到弱化的原因和其发生的机理、规律，寻求新的结构设计理念和方法。
三、可以深入研究的方向
(一)结构系统的可靠度分析。对于结构系统可靠度分析的非常复杂的研究课题，许多学者对此从不同角度进行了研究，提出了一些概念和方法。如结构可靠度分析的一阶矩概念及荷载为Ferry Borges Castanheta组合情况下的计算方法问题；利用系统系数，针对结构各种破坏水平所对应的极限状态不同，计算系统可靠度并进行结构设计的方法；利用蒙特卡洛（Monte-Carlo）法采用重要抽样技术计算结构系统的可靠度等，同时，一些学者还研究了系统可靠度界限的问题。总之，系统可靠度分析研究内容丰富，难度较大。
(二)人为差错的分析。许多结构的失效并非由荷载、强度的不确定性造成，而往往是设计、施工、使用等环节中人为差错造成的，这方面事例很多，已成为目前研究热点之一。 转贴于
(三)在役结构的可靠性评估与维修决策问题。对在役建筑结构的可靠性评估与维修决策正成为建筑结构学的边缘学科，它不仅涉及结构力学、断裂力学、建筑材料科学、工程地质学等基础理论，而且，与施工技术、检验手段、建筑物的维修使用状况等有密切的关系。同时，经典的结构可靠性理论，在在役结构的可靠性评估中也必将得到相应的发展。
(四)模糊随机可靠度的研究。模糊随机可靠度理论研究是工程结构广义可靠度理论研究的重要内容，随着模糊数学理论与方法的完善，模糊随机可靠度理论也必将进一步完善和发展。
四、结束语
桥梁设计是一个复杂的，系统的工程。需要丰富的理论知识，并且尽量避免主观经验因素对设计的影响。在桥梁设计过程中仍然有许多重大的理论问题需要解决。总之桥梁结构设计、评估及维修决策之中尚有许多细致的工作要做。
参考文献：
[1]刘玉彬．工程结构可靠度理论研究综述[J]．吉林建筑工程学院学报，2002，19(2):41-43．
[2]贡金鑫，赵国藩．国外结构可靠度理论的应用与发展[J]．土木工程学院．2005，38(2):1-7．
购物车(0)