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关键词:岩土工程 知识体系 研究方法 研究方向
中图分类号:G642 文献标识码:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.21.043
20世纪60年代,岩土工程专业知识体系在欧美国家进行土木工程实践的过程中逐步建立起来。对于刚刚进入岩土工程专业领域的研究生们来说,他们常常会对这一专业知识领域感到陌生。同时,对于已经完成岩土工程专业学业的硕士和博士们来说,他们中的一部分人也只是精通于岩土工程专业的某一研究方向,对岩土工程专业知识体系缺乏宏观的整体认识。笔者基于自身的教育经历以及自己的思考,对岩土工程专业知识体系谈一点个人的认识,可供刚跨入岩土工程专业领域的研究人员参考。
1 岩土工程专业知识体系的构成
笔者基于自身的教育经历以及自己的思考,总结出岩土工程专业知识体系的构成如图1所示。笔者认为岩土工程专业最核心的知识应是土工原理,初学者应具备扎实的数学及力学功底,在此基础上才能对土工原理有比较全面和深入的学习。之后应学习并掌握一些研究方法,岩土工程专业常用的研究方法有室内试验、数值模拟以及现场实测等。研究方法的学习有利于研究人员开展科学研究,熟练掌握一种或多种研究方法有利于科学问题的相互映证,同时反过来对土工原理的认识也会更加深入。接着,在对土工原理有一定的认识以及掌握了一定的研究方法以后,就可以对岩土工程专业不同的研究方向及工程应用领域来进行研究。基坑工程、地基处理和地下工程是许多岩土工程专业人员选择的研究方向和从业领域,也是目前我国岩土工程专业的热门领域。这一两年,海洋工程研究方向也受到越来越多的关注。
图1 岩土工程专业知识体系的构成
2 岩土工程专业的研究方法
笔者认为,如图1所示,岩土工程专业的研究方法有许多,例如:理论推导、室内试验、数值模拟、现场实测、工程类比、文献分析、问卷调查、抽样统计、案例分析等等。比较常用的研究方法是理论推导、室内试验、数值模拟和现场实测。岩土工程专业研究人员应熟练掌握其中一种或多种研究方法。
2.1 理论推导
各类岩土本构模型的建立一直是岩土工程专业人员的研究重点。建立解决实际工程问题的实用模型以及建立能反应某些岩土体应力应变特性的理论模型一直是本构模型研究的两个方向。基坑工程、地基处理以及地下工程等实际工程的设计理论也一直在完善中。
2.2 室内试验
室内土工试验非常重要,它们是揭示土的特性,进行土类定名和土层划分的重要依据之一。利用室内岩土离心机来进行实际工程的模型试验是目前比较先进的室内试验研究手段。
2.3 数值模拟
计算机技术的发展给岩土工程专业带来了新的研究方法,目前有许多商业软件用于岩土工程的数值计算,可以仿真模拟岩土工程专业的各类实际问题,能够较准确地反应实际工程中应力应变情况,对科学研究和工程设计都有指导作用。
2.4 现场实测
现场实测包括原位测试和工程监测等,实际工程的监测数据更能反应岩土工程问题的本质,可以同其它研究方法进行比较验证。同时,现场实测的数据可以反过来指导工程的施工,可以保证工程施工的安全性。
3 岩土工程专业的研究方向
笔者认为,如图1所示,岩土工程专业的研究方向有许多,例如:基坑工程、地基处理、地下工程、边坡稳定、海洋工程、基础工程、隧道工程、环境岩土、路堤路坝、防灾减灾等等。比较热门的研究方向有基坑工程、地基处理、地下工程和海洋工程。岩土工程专业研究人员都会选择其中一个或多个研究方向来进行研究。
3.1 基坑工程
地铁和房地产的建设使中国拥有大量的基坑工程,基坑开挖越来越深、面积越来越大,基坑围护结构设计和施工越来越复杂,使得基坑工程的设计理论和施工技术不断发展,以解决复杂的基坑稳定、变形和环境保护问题。
3.2 地基处理
地基处理一直是岩土工程专业的研究热点,许多创新性的发明专利都出于这一研究方向。不同类型的岩土有着不一样的地基处理方法,同一类型的岩土也有着不同的地基处理方式。各个地基处理方法的成套设计、理论、施工技术等是需要不断完善的研究内容。
3.3 地下工程
21世纪是大力建设地下工程的世纪,也是我国地下空间开发利用的时期。城市轨道交通系统的快速发展,使得城市地下工程的建设大量兴起。盾构法修建城市地铁隧道过程中涌现出许多研究课题,如隧道开挖面稳定性、地表沉降及其对周围设施的影响、双圆盾构的管片受力性能、冻结法加固地层的相关技术等。
3.4 海洋工程
海洋工程近年来越来越受到关注,它是指以开发、利用、保护、恢复海洋资源为目的,并且工程主于海岸线向海一侧的新建、改建、扩建工程,它分海岸工程、近海工程和深海工程3类。海岸防护工程、围海工程、海港工程、海上钻井平台的建设等是岩土工程专业人员面临的新的研究课题。
4 结语
作为刚跨入岩土工程专业领域的研究人员,除了对岩土工程专业知识体系的构成有一定的了解和认识外,还应该多看岩土工程专业的经典书籍,多参加岩土工程专业的学术会议,多与岩土工程专业的知名学者交流。并且结合自己的兴趣爱好选择一个研究方向,运用一种或多种研究方法,踏实、勤奋、持之以恒地进行研究,为我国岩土工程专业的发展添砖加瓦。
参考文献:
关键词:执业资格制度;土木工程专业;人才培养
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)02-0200-02
0 引言
建设行业已建立起比较全面的执业资格体系,这对土木工程专业“应用型”人才培养提出了新的要求。为此,有必要对土木工程专业人才培养模式(培养方案、课程体系、授课内容、授课方式等)进行改革,从社会需求的角度出发,构建一个与执业资格体系相适应的土木工程“应用型”人才培养模式。
1 建设行业执业资格制度的背景
1993年,国家正式提出建立执业资格制度以后,建设行业执业资格制度的建立工作进入了较快发展时期。建设行业执业资格制度是政府对建设行业中事关工程质量和安全以及关系国家、社会和公众财产、生命、安全的专业实行专业技术人员市场准入制度。2011年度全国专业技术人员资格考试计划有48大类,其中与土木工程专业有关的考试计划有9大类,数量和类别最多,约占20%。到目前为止。已经建立了结构工程师、勘察设计工程师、建造师、造价工程师、监理工程师、岩土工程师等执业资格制度,建设领域执业资格制度框架体系已基本形成,已逐渐细化到各个阶段、各个专业。土木类企业资质的重要一项就是企业内具有执业资格证书人员的数量,是否具有执业资格已成为土木类企业招聘人员、职称评定、工资调整重要的依据。土木行业专业技术人员取得相应的执业资格已逐步成为就业的基本条件之一。
1995年,国家建设部开始对全国高校土木工程专业进行教育质量评估。根据相关规定,通过专业评估的学校,其土木工程专业本科毕业生将享受可提前报考注册结构工程师等的优惠待遇。这项评估涉及高校土木工程专业的教学条件、教学管理、办学经验、学生素质等众多方面,要求相当严格,是国家执业注册考试制度的重要组成部分,且的是保证专业教育质量达到执业实践的要求。根据规定,已通过评估的高校,在5年(个别学校为8年)后必须再次接受评估,评估不合格者,其学生不能再享受相关优惠待遇。专业教育评估有力地推动了高校的专业建设,促进了办学水平和人才培养质量的提高。截止2010年通过土木工程专业教育评估的学校有56所,约占设置该专业高校(不含独立学院和民办学院)的13%。执业资格考试制度的实施,不但明确了专业人员应具备的条件,而且促进了工程教育界与工程界有机结合。高等学历教育环节中引入专业执业资格知识,便于学生在校期间有重点、有选择地汲取知识,打好工程执业基础。
2007年9月,教育部高教司理工处颁布的“高等学校理工科本科指导性专业规范”,对《土木工程专业规范》的制定给出了指导性意见。2010年《土木工程专业规范>(征求意见稿)颁布。(土木工程专业规范)是高校土木工程专业教学指导委员会在研究了用人单位需求、国内外办学现状、国内本专业办学情况,做了大量的调查、研究基础上制定的,符合当前教学的实际和行业发展的要求。
2009年12月,教育部高教司理工处颁布的“卓越工程师培养计划”要点对“卓越工程师培养计划”的培养专业标准也提出了指导性原则。2010年7月,国家获准首批“卓越工程师教育培养计划”实施高校61所,其中土木工程专业类19所。这些高校既有国家重点高校,也有地方一般类本科院校。可以结合学校自身的优势和特色,规划“卓越工程师教育培养计划”。
建设行业执业资格制度和专业评估的现实需要,对土木工程专业“应用型”(主要表现在接受注册工程师基本训练上)人才培养提出了新的要求,有必要对土木工程专业人才培养模式进行改革研究,根据学校自身办学特色和优势制定土木工程专业培养计划,改革课程体系和教学形式,如图1所示。
2 土木工程专业改革的思路和内容
2.1改革的思路
2.1.1以强化工程能力与创新能力为重点,改革人才培养模式通过工程案例分析,提高学生综合应用课程知识解决实际问题的能力:面向工程界,由注重知识传授向重视学生创造能力的培养转变。
2.1.2土木工程专业课程体系与土木行业执业资格注册考试的要求相适应在课时分配上注意与执业资格注册考试寻找一个适当的比例关系,既满足学科的严谨性,也满足执业资格体系的要求;在知识点的取舍上,注重纳入执业资格考试内容,突出综合运用本学科的基本理论和知识。
2.1.3动态性和灵活性反映土木工程行业最新发展,适应土木行业执业资格制度考试的动态性要求:采取多方向培养,拓展学生的执业空间,适应土木行业执业资格体系下不同注册工程师的要求。
2.1.4加强教师之间的学习交流。注重相关学校之间的学习和交流:定期进行教学活动,及时沟通教学情况。
2.2改革的内容
2.2.1调整和完善专业培养计划在考虑学生未来发展需要上,理顺培养计划与执业资格考试之间、培养计划和专业评估之间的关系。完善专业培养计划,设置与我国现行注册工程师制度相适应的课程,覆盖注册工程师的知识结构,加强结构设计、工程施工与管理、工程试验与检测等方面的内容。
2.2.2强化专业基础知识的教学土木工程专业人才所要求的基本专业基础知识是学生掌握国家注册工程师资格考试要求的基本条件,也是学生今后适应不断发展土木工程事业要求的必备素质。加强注册工程师考试必备知识的学习尤为重要,是加强人才培养的首要环节。课程的设置是人才培养的基础,培养模式要与执业资格体系结合起来,如图2所示。
2.2.3体现知识的动态性土木工程专业中有些课程受国家宏观经济政策、法律法规影响较大,内容也随外界环境变化较大,更新较快,尤其是2010年,建设方面的法规、标准、规范颁布较多,2010年已颁布的国家规范主要有《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《混凝土强度检验评定标准》、《建筑结构加固工程施工质量验收规范》、《钢管混凝土工程施工质量验收规范》等。可根据每年注册工程师考试大纲和试题,适时更新教学内容,编写“适用型”教材,使其具有时效性和真实性。
2.2.4加强学生综合素质和能力的培养学生在大学所学的知识,由于专业课学时的限制,各门课程之间缺乏有效地联系,不能互相联系以解决实际工程问题,往往理论脱离实际。所以加强工程意识,增加实践环节是培养模式改革面临的一大问题。增加模拟注册工程师考试和系统知识测试,使教学与实际工程应用相结合。
根据土木行业执业资格制度的要求,提出“注重专业知识和工程素质训练,培养‘应用型’土木工程人才”的目标要求。使学生接受注册工程师的基本训练,培养学生具有初步土木工程设计、施工、管
理和工程研究能力。
3 培养模式改革的特色和效果
3.1特色通过对我校土木工程专业培养模式的探索和改革,形成了与执业资格考试结合,与学生就业和成才相结合,与国家规范相结合,与实际工程相结合,突出研究成果的应用性和实用性。
3.1.1与相关执业资格考试结合参考结构工程师、建造师、监理工程师、造价工程师、咨询工程师(投资)、项目管理师等执业资格考试相关的知识和内容,编写和选用教材中的例题和案例基本上来源于执业资格考试的真题,使学生毕业后适应执业资格考试。
3.1.2与行业企业共同设计培养方案企业由单纯的用人单位变为联合培养单位,高校和企业共同设计培养目标,制定培养方案。自2007以来,我院土木工程专业每年在制定培养计划时,先后邀请了中铁一局、宝鸡一建、西安市城市规划设计院等单位参与了土木工程专业计划的修订和完善。“卓越计划”一个主要特点就是“行业企业深度参与培养过程”。下一步重点在课程内容、实践环节等方面和企业合作,共同研究人才培养模式,共同实施培养过程。
3.1.3教学内容及时反应国家最新规范、国内外最新研究成果和先进经验通过加大师资引进和培养力度,将近几年颁布的相关法规条例融入新编教材和课堂教学中,丰富课堂教学内容。目前我院已有6位“双师型”(执业资格+高级职称)教师。
3.1.4工程理论与工程实践相结合学生在合作培养企业进行毕业实习和毕业设计,注重实用性和可操作性。加大了兼职教师队伍的建设,充分利用建筑公司、房地产领域的人才资源(特别是优秀的校友资源),做好土木工程专业实践知识与实践能力的传帮带。
3.2阶段性成果
3.2.1主编或参与完成了多部教材教材体现的指导思想为:教材的内容满足三个专业方向(建筑工程、交通土建、岩土地下)的需要;满足“应用型”培养要求,注重工程背景和工程案例的引入,提供适当的延伸阅读:按照专业规范要求的知识点进行编写,避免与其他课程教材相同知识的重复:根据“土木工程专业规范”中知识点要求的掌握、熟悉、了解程度编写教材。
教材的定位要准确。教材编写紧紧抓住“应用型”人才培养的主线;站在大土木背景下编写,不能局限于一个专业或一所学校:考虑现行执业资格考试的要求:按照现行的工程标准、规范编写:注意建筑节能环保、低碳经济等新技术、新材料的应用。
其中,和西安建筑科技大学(土木工程专业2010年通过了专业评估,首批“卓越工程师教育培养计划”高校)合编了《土木工程施工技术》教材,该教材是高等学校土木工程指导性专业规范配套教材,土木工程“卓越工程师”教材。
3.2.2获得多项相关教学奖励论文“现行执业资格制度与土木工程专业人才培养探讨”获学校2007年教育科学研讨会论文二等奖;获两项校级教学成果奖,校教学成果一等奖和二等奖各一项:《工程项目管理》课程教案获西安工业大学2007-2008学年第一学期教案、讲稿评比三等奖。
3.2.3修订和完善了土木工程专业培养计划,形成了与执业资格考试和专业评估相结合的专业培养方案在2010、2011级土木工程专业培养计划修订过程中,对西安地区土木工程专业类院校,尤其是2010年通过土木工程专业评估、首批卓越工程师实施的高校进行调研,结合我院土木工程专业的基础和条件,学习、借鉴他们成熟的培养体系和优秀的教学成果,指导我们修订和完善土木工程专业培养计划。
3.3产生的效果在土木行业全面实行执业资格体系下研究如何培养“应用型”土木工程本科人才,进一步理顺土木工程培养方案、执业资格考试、专业评估三者之间的关系,架起土木理论教学和实践应用的桥梁,为实施“卓越工程师”计划做好准备,成果具有重要的现实推广价值。强化“应用型”土木工程本科人才的培养(面向一线、面向工程),对新的土木工程专业人才培养模式起到一定的指导作用。
执业资格证书是土木专业就业的基本条件,研究建设行业执业资格制度的特点和要求,并以此为参考确立合理的专业培养目标和培养计划,进行课程体系、教学内容与教学方法的改革,强化实践环节与技能掌握要求,以确保高校紧紧围绕就业大环境、大市场,为社会培养具有较高执业素质和创新精神的合格人才。
4 结论
通过合理的人才培养定位,科学的教学平台构建,全面的人才培养方式改革,探索一套面向社会、面向就业的土木工程专业人才培养的培养体系,进而全面提高毕业生的知识水平、能力素质和实践技能,为国家和社会培养出高水平的应用型人才。
参考文献:
[1]叶树江,吴彪,李丹.论“卓越计划”工程应用型人才的培养模式[J]黑龙江高教研究,2011,(4):110-112
[2]韩涛,孟昭博,汤美安,土木工程专业应用型本科人才实践教学的目标定位[J].教育与职业,2010,(17):163-164
(一)研究生对课程的学习兴趣不浓厚
“一天一门课,一周一学期”,体现了当今中国大学研究生期末的一个典型场景。每学期的最后两周各门考试密集展开。一部分平时混沌度日的研究生,不得不突击学习以便应付考试,或者大段摘抄专业书籍和文献以应付课程论文,岩体水力学课程教学也不例外。因此,研究生毕业后被指缺乏专业技能,缺乏竞争力,就不足为怪了。抛开学习态度不端正、学习目标不明确等主观因素,造成此现象的一个关键原因,是教师没能充分调动研究生对岩体水力学的学习兴趣和热情。研究生的学习环境自由宽松,这样安排的初衷,是便于研究生将时间用在自己感兴趣的领域,增长自身知识,激发研究潜能。如果研究生教育阶段仍无法让学生感受到学习兴趣和乐趣,而是选择了用强制力逼迫或者听之任之的极端方式,这样做的效果是很不理想的。
(二)研究生地质学基础知识薄弱
受不同院校、不同行业的影响,研究生在本科阶段的专业水平参差不齐,综合运用已有知识学习新知识以及解决实际问题的能力相差很大。水利、采矿、地质、石油类院校的本科教学环节,对水文地质学、工程地质学和岩石力学等地质类课程普遍比较重视,这也成为了这类高校在岩体工程专业研究生培养上的有利条件。然而,目前国内具备岩土工程专业研究生招生资格的高校,是以土木工程类院校为主。土木类院校以建筑工程为行业背景,以工业和民用建筑为主体研究对象,对水文地质、工程地质和岩体力学等课程重视不够是普遍存在的问题,甚至许多土木类高校本科阶段不开设岩体力学课程或作为选修课,岩土工程专业研究生也没有开设工程地质学课程。这导致大量的岩土工程专业研究生的地质学概念不清,严重影响他们对岩体水力学课程的学习质量,教师的教学效果和品质也受到很大的限制。
(三)学校实验条件有限,课程的实践教学环节严重不足
岩体水力学教学除了对理论讲述环节要求高,对实践性教学环节的要求也很高。室内实验揭示岩石最基本和最普遍的水力学特性,在岩石水力学实践性教学中至关重要。诸如软化系数测定,孔隙率和渗透率测试,三轴应力条件下的渗透率变化测试等都是岩石水力学性质的基础实验。然而,大部分高校的现状是实验设备和实验场地严重不足。如最基本的带水渗或气渗功能的电液伺服岩石三轴试验机,国产的试验机在国内高校装备数量很有限,功能齐全的高精度进口试验机更是凤毛麟角。基本设备都不齐全,大尺寸设备和实验场地就更为缺乏了。这会使研究生对岩石水力学实验的认识停留在字面理解上,很难真正掌握实验原理及数据处理技术。
(四)教师专业素养和学术水平有限
具有较高的专业素养、学术水平、创新意识和能力的实践教师队伍是研究生创新人才培养的关键。由于岩体水力学课程较新,可选教材比传统课程少。除了专门从事岩石水力学研究的专业人士之外,大部分承担岩体水力学课程教学的任课教师都会遇到备课困难,知识点讲解不清等问题,在课程内容广度和深度的把握上也是拙襟见肘,很难达到研究生课程的教学效果和教学品质。
二、教学改革思路与措施
(一)激发研究生的专业兴趣
岩体水力学牵涉的知识点众多且繁杂,在教学过程中,教师因为想把各知识点的概念尽量罗列齐全,不发生遗漏,从而讲授得过于理论化,使学生觉得听课十分乏味。人天生有好奇心,学习新知识、探寻未知世界本是奇妙而富有乐趣的。可以通过国家重点和大型岩石工程实例、国内外著名的工程灾害事件的现场照片、统计数据等资料,最大程度地调动研究生对岩体水力学课程的好奇心和探索欲望,从而提高学习兴趣。结合岩石遭地下水渗流破坏造成的重大工程失事实例,如意大利Vajont水库左岸大滑坡、法国Mal-passet双曲拱坝全坝溃坝、美国Teton土坝岩基段溃决[5],以及英国Woodhead和Bilbery坝、美国Francis重力拱坝、意大利Gleno连拱坝、阿尔及利亚Gabra坝、西班牙EwgadeTera支墩坝、法国Bouzey坝等失稳破坏事故,借助统计分析资料(如国际大坝委员会),从实例中强有力地体现岩体水力学性质对岩体强度和变形特性的巨大影响,突出研究的重要性。同时,让研究生充分了解这些事故,改变了工程界对岩体结构稳定性的传统认识,开辟了岩体水力学中众多新兴研究领域和方向,激发研究生的研究欲望,甚至可以培养研究生的科研责任感。
(二)完善研究生地质学基础知识
为了弥补大部分研究生地质学基础知识薄弱的问题,在充分调动学生的求知欲之后,强调岩体水力学是一门以工程地质学、水文地质学为地质学主线,以流体力学、地下水动力学为水力学主线,以材料力学、结构力学、弹塑性力学、岩体力学为力学主线的综合学科。让研究生深刻体会岩体水力学的多学科交叉融合特点。在课程讲述过程中,若遇到与地质学有关的知识,要注重基础,详细讲述,尽可能帮助研究生建立正确的水文地质学、工程地质学和岩体力学概念。如水文地质学中,溶穴、岩溶率、裂隙水和岩溶水、含水层和隔水层、隔水顶底板、贮水系数、渗流、层流和紊流、水流折射定律、溶滤作用;工程地质学中的岩浆岩、沉积岩、变质岩、断层构造、水化作用、侵蚀作用、膨胀系数;岩体力学中的地下硐室、锚固与注浆、节理、充填与胶结、损伤与断裂、水力劈裂等基本专业术语,均需要详细讲解。注意强调岩体的各种地质构造、天然缺陷、高度非线性、各向异性、多尺度特点及不确定性特征,以及裂隙岩体中非达西流现象、岩石结构的宏、细观层次认识等难点问题,并且告知学生岩体水力学理论存在的问题。例如:对岩体中渗流描述,几乎完全照搬土体渗流学,即孔隙介质渗流学的方法及经验来解决,而裂隙岩体渗流还处在发展阶段,对单裂隙渗流的研究和认识较为成熟,但对裂隙网络情况以及非稳定渗流还有待深入探索。
(三)教学模式和方法改革,注重实验和现场调
研等实践内容和本科卓越工程师培养计划的要求不同,研究生教学的核心并不仅仅是让学生去掌握某一专业知识或某一种实验方法,而是要让学生学会发现问题和解决问题的思路、方法,培养研究生获取知识和创新的能力。一方面,围绕岩体水力学的基本概念、岩体渗流规律的地质分析、基础力学理论和力学参数、岩体水力学的工程应用展开,结合岩体水力学的地质分析方法、室内外试验方法、物理和数学模拟方法、系统综合分析方法,以教师的专题介绍和研究生的学习汇报结合形式,加强和学生的互动,增加学术思想的碰撞,启发和引导研究生深入理解科学问题。另一方面,除了为学生选择合适的教材之外,还要给出相关参考书目,如《岩石水力学与工程》(张有天著),《裂隙岩体水力学基础》(朱珍德、郭海庆著),《岩体水力学导论》(仵彦卿、张倬元著),《高等岩石力学》(周维垣著)等,并且鼓励学生广泛阅读学术期刊文章。开展理论和实践的同步性教学改革。在岩体水力学课程的实践环节中,带领学生走进实验室,针对具体的实验仪器,讲解设备构成,让研究生亲自动手全程完成实验。贵重设备可能不宜人人使用,但可以请研究生全程观摩实验,并同专职实验员或博士生深入讨论和交流,鼓励学生撰写实验心得。
采取物理实验与数值实验结合的教学模式,把基于计算机仿真技术的软、硬件平台应用于岩石水力学教学中,拓宽传统实验教学中的实验对象,通过鼓励、指导学生自发设计模型进行数值仿真分析,开拓学生视野,激发学生的思维能力和创造性,有利于学生理解和掌握教学内容,同时也可以促进教学人员科研能力的提高,还能在一定程度上弥补部分实验设备缺乏的不足。此外,还可以采用现场实地调研的实践性教学方式。厦门市地质和地理环境复杂多样,雨季频繁,构成了滑坡灾害易发的基本条件。根据厦门的工程地质条件,选择华侨大学附近的集美区后溪镇(2007年被确定为厦门市14处重要地质灾害地点之一)为调研场所,在由暴雨导致该地区边坡滑坡的灾害现场,讲解水力耦合作用下岩土体的变形和破坏规律,帮助学生更形象地理解岩体水力学的水力耦合基本理论。当然,每一所高校,每一位教师的特点不同,必须根据本单位实际的软硬件条件,确立课程教学改革的具体方式,而不是盲目借鉴其他重点院校的教学模式。岩体水力学课程专业性较强,建议在研究生第一学年的下学期开设。
(四)结合教师科研项目,提升教学品质
近几年,华侨大学积极鼓励教师进行科学研究。岩土工程专业教师组建岩土力学与地下工程科研创新团队,承担了国家自然科学基金“深部裂隙岩体HM耦合作用下的声学特性及参数研究(批准号51109084)”、“卸荷作用下岩石渗透性与损伤协同演化规律及主被动式声学表征(批准号51374112)”,以及多项省部级、地厅级科研项目。教师在科学研究过程中,查阅大量文献资料,紧密跟踪国际和国内的研究前沿,时刻关注岩石水力学发展和最新的学术成果。通过不断努力,比较准确地把握到学术研究的发展方向,掌握了岩体水力学研究的一些新的实验和理论分析技术,对水力耦合作用下岩石的强度、变形、损伤破裂和渗透性演化特性,以及卸荷条件下岩石渗透性与损伤协同演化的宏细观表征等方面有了一定突破性认识,获得了岩体水力学的新知识,教师自身的综合素质也得到了一定提高。将科研体会和成果融入教学中,进一步提高教学的理论起点,深化教学内容,能够让课程教学跟上岩体水力学学科最新进展。例如:结合笔者所在科研创新团队近期开展的渗透压–应力耦合作用下的岩石渗透率与变形关联性三轴试验研究,以物理实验为基础,让研究生借助高性能计算机,利用PFC2D颗粒流分析软件,建立符合室内砂岩渗透压–应力作用三轴试验的数值模型,定义流体域和流固耦合的控制方程,模拟岩石在不同围压和渗透压组合条件下三轴压缩试验。图1为不同时步试样孔隙压力分布情况,图2为微裂纹分布模拟和试验破坏结构照片,图3为不同渗透压下岩石渗透率云图。结合物理实验和数值仿真结果,和研究生一起讨论荷载和孔隙水压力共同作用下,岩石的宏观变形发展、细观裂纹发育、剪切带内外应力状态、孔隙率特征、渗透率演化特性等。
三、结语