導語：如何才能寫好一篇地質學與地質工程的區別，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞:工程地質、巖土工程、發展、關系

中圖分類號：F416文獻標識碼： A 文章編號：

一、引言

本文從工程地質以及巖土工程的特點，介紹了工程地質與巖土工程的區別，指出兩者之間的關系，進一步介紹兩者的發展，方便讀者更好地去理解工程地質與巖土工程兩個概念。

二、工程地質與巖土工程的區別

工程地質是研究與工程建設有關地質問題的科學。工程地質學的應用性很強,各種工程的規劃、設計、施工和運行都要做工程地質研究,才能使工程與地質相互協調,既保證工程的安全可靠、經濟合理、正常運行,又保證地質環境不因工程建設而惡化,造成對工程本身或地質環境的危害。工程地質學研究的內容有:土體工程地質研究、巖體工程地質研究、工程動力地質作用與地質災害的研究、工程地質勘察理論與技術方法的研究、區域工程地質研究、環境工程地質研究等。

巖土工程是土木工程中涉及巖石和土的利用、處理或改良的科學技術。巖土工程的理論基礎主要是工程地質學、巖石力學和土力學;研究內容涉及巖土體作為工程的承載體、作為工程荷載、作為工程材料、作為傳導介質或環境介質等諸多方面;包括巖土工程的勘察、設計、施工、檢測和監測等等。

由此可見,工程地質是地質學的一個分支,其本質是一門應用科學;巖土工程是土木工程的一個分支,其本質是一種工程技術。

三、工程地質與巖土工程的關系

雖然工程地質與巖土工程分屬地質學和土木工程,但關系非常密切,這是不言而喻的。有人說:工程地質是巖土工程的基礎,巖土工程是工程地質的延伸,是有一定道理的。

工程地質學的產生源于土木工程的需要,作為土木工程分支的巖土工程,是以傳統的力學理論為基礎發展起來的。但單純的力學計算不能解決實際問題,從一開始就和工程地質結下了不解之緣。與結構工程比較,結構工程面臨的是混凝土、鋼材等人工制造的材料,材質相對均勻,材料和結構都是工程師自己選定或設計的,可控的。計算條件十分明確,因而建立在材料力學、結構力學基礎上的計算是可信的。而巖土材料,無論性能或結構,都是自然形成,都是經過了漫長的地質歷史時期,在多種復雜地質作用下的產物,對其材質和結構,工程師不能任意選用和控制,只能通過勘察查明,而實際上又不可能完全查清。巖土工程師不敢相信單純的計算結果,單純的計算是不可靠的,原因就在于工程地質條件的不確知性和巖土參數的不確定性,不同程度地存在計算條件的模糊性和信息的不完全性。因而雖然土力學、巖石力學、計算技術取得了長足進步,并在巖土工程設計中發揮了重要作用,但由于計算假定、計算模式、計算方法、計算參數等與實際之間存在很多不一致,計算結果總是與工程實際有相當大的差別,需要進行綜合判斷。“不求計算精確,只求判斷正確”,十分強調概念設計,已是巖土工程界的共識。

綜合判斷的成敗,關鍵在于對地質條件的判斷是否正確。既然巖土體是地質歷史長期演化的產物,研究其規律性,對關鍵性的問題進行預測和判斷,就只能靠工程地質專家了。譬如要建造一條隧道,沒有工程地質專家幫助,土木工程師只能“望山興嘆”。即使進行了鉆探,面對一大串巖芯、土木工程師雖然能夠辨別哪一段硬,哪一段軟,哪一段完整,哪一段破碎,但難以建立整體概念,“只見樹木、不見森林”。而有經驗的工程地質專家,通過地面地質調查,就可大致判斷地下地質構造的輪廓,就可預測建造隧道時可能發生哪些工程地質問題。再根據需要,采用物探、鉆探、等手段,由粗而細,由淺而深,構造出工程地質模型,明確哪些地段條件簡單,哪些地段條件復雜,哪些地段可能冒頂,哪些地段可能突水。沒有深厚的地質基礎,哪能識別斷層的存在,軟夾層的空間分布,哪能搞清結構面的優勢方向,地下水的賦存和運動規律,哪能說清巖溶、膨脹巖,初始地應力對工程的影響等等。可以說,在地質條件復雜的地區,巖土工程師離開了工程地質專家將寸步難行。譬如醫療、工程地質專家的任務是協助醫生對病情做出正確的診斷,并提出治療的建議。診斷是否正確是治療能否成功的關鍵,這是人所共知的。

四、工程地質與巖土工程的發展

關于工程地質與巖土工程今后發展的方向和重點,已有不少專家通過不同方式發表了意見,本文不擬具體涉及。從大方向觀察,筆者認為,工程地質與巖土工程這兩個專業,既不會逐漸歸為一體,也不會逐漸分離,而是像兩條纏繞在一起的鏈子,在互相結合,互相滲透,互相依存中發展。

1.地學與力學的結合

地質學和力學是巖土工程的兩大支柱。地質學有一套獨特的研究方法,通過調查,獲取大量數據,進行對比綜合,去粗取精,去偽存真,由此及彼,由表及里,找出科學規律。這是一種歸納推理的思維方式,側重于成因演化,宏觀把握和綜合判斷。巖土工程是以力學為基礎發展起來的,力學以基本理論為出發點,結合具體條件,構建模型求解。這是一種演繹推理的思維方式,側重于設定條件下的定量計算。但是,工程地質學家如果不掌握力學,則對工程地質問題難以做出定量而深入的評價,難以對工程處理發表中肯的意見;巖土工程師如果不懂得地質,則難以理解地質與工程之間的相互作用,也難以對癥下藥,提出合理的處置方案。這兩種思維方式有很好的互補性,應互相滲透,互相嫁接,必能在學科發展和解決復雜巖土工程問題中發揮巨大作用。

2.抓住機遇,努力創新

半個世紀來,無論工程地質還是巖土工程,我國取得的巨大成就和科技創新是有目共睹的。現在的中國,一方面是工業化尚待繼續完成,城市化和新鄉村的建設正在加速進行;另一方面,保護環境,使社會經濟協調和可持續發展的任務已經擺在我們的面前。21世紀對中國,將是水利、水電、道路、橋隧、高層建筑和地下工程并駕齊驅的世紀,工業化、城市化、鄉村現代化、保護和改善環境等并舉的世紀。我國地質條件異常復雜,環境特別脆弱,對工程地質和巖土工程帶來了許多世界級的難題,也為創新提供了空間和機遇。希望工程地質專家和巖土工程師抓住機遇,在完成工程任務的同時,發揚創新精神,提出更先進的科學理論和實用技術。要結合重大工程問題創新,結合中國特點創新,更要在原創性和概念創新方面狠下功夫。只有原始創新,從概念上突破,才能領導國際潮流,將我國工程地質和巖土工程的科技水平推向新的高度,走在世界前列。

3.關于專業人才的培養

過去設置工程地質專業,培養了大批工程地質人才,是學習蘇聯和計劃經濟的結果。現在高校本科撤消了工程地質專業,大批工程地質人員轉向巖土工程,是向市場經濟轉軌和工程建設的需要。但絕不是巖土工程可以替代工程地質,不再需要工程地質人才了。今后的巖土工程師主要來自土木系,他們雖然學過工程地質,但深度是有限的。投入工作后,側重點和注意力主要放在工程問題的處理上,很難下功夫修補地質學功底,遇到復雜地質問題還得請教地質學家。中國的地質條件如此復雜,工程建設規模如此巨大,沒有高素質的工程地質專門人才難以設想。因此,高校應將工程地質和巖土工程作為重要二級學科,培養相應的碩士和博士,作為技術骨干,不斷充實到建設隊伍中去。

五、結語

綜上所述，工程地質是地質學的一個分支，其本質是一門應用科學;巖土工程是土木工程的一個分支,其本質是一種工程技術，兩者有本質上的區別。因此，筆者希望通過本文的介紹，能夠讓讀者認清工程地質與巖體工程的關系，認清這兩個不同的概念。

參考文獻：

官善友 朱銳 高振宇：《地質條件對武漢市地下空間開發的影響及分區評價》，《黑龍江科技信息》，2011年09期

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關鍵詞：巖土、工程、特點

中圖分類號：P642 文獻標識碼：A

一、巖土工程是一門既古老又先進的專業技術，其實，早在上古時代，人們挖渠、修路、建造居室，就已經跟巖石和土打上交道了，而在近代工業化的過程中，建設廠房，開采礦山，興修鐵路以及水利等土木工程的實踐當中，又涉及到了許多與巖土有關聯的問題，但是，巖土工程真的當做一門獨立的專業來說，還不到半個世紀，傳進我國也只有二十年，對巖土工程的含義，以及巖土工程師的職業范圍等，到現在依然有不同的認識。

《巖土工程基本術語標準》定義為:”土木工程中涉及巖石和土的利用,處理和改良的科學技術”中國大百科全書定義為:“土木工程的一個分支,以工程地質學,巖石力學,土力學與基礎工程為理論基礎,涉及巖石和土的利用,整治和改造的一門技術科學”，也有專家定義為:”土木工程的一個分支,研究巖土體(包括其中的水)作為支承體,荷載,介質或材料,必要時對其改良或治理的一門工程技術。”

二、巖土工程的外延巖土工程的實踐性很強,從工程實踐角度,包括下列范圍:1、巖土作為支承體2、巖土作為荷載或自承體3、巖土作為材料4、地質災害的防治5、環境巖土工程。

三、巖土工程和結構工程的關系。巖土工程和結構工程關系密切,這是顯而易見的。無論房屋結構或橋梁結構,都建造在地基上。地基是否穩定,直接影響結構的安危;地基是否會產生過量變形,直接影響結構的功能,產生的次應力可能使結構超過設計極限。地基出了問題又很難補救。因此結構工程十分關心地基的穩定和變形。現在,一般地基設計均由結構工程師考慮上部結構要求統一完成,只有復雜地基基礎問題或需專門處理的地基才要求巖土工程師參與。同樣,巖土工程師在進行地基的勘察設計時,必須詳細了解結構的型式,荷載及其分布,特別是基礎的型式和剛度,了解對地基變形的限制要求,以便有的放矢。巖土工程師與結構工程師的密切配合至關重要。還有，巖土工程與工程地質的關系。首先說明工程地質與巖土工程的區別。工程地質是地質學的一個分支,是研究與工程建設有關地質問題的科學。工程地質學的產生源于土木工程的需要,其本質是一門應用科學;巖土工程是土木工程的一個分支,其本質是一門工程技術。從事工程地質的是地質專家(地質師),側重于研究地質現象,地質成因和演化,地質規律,地質與工程的相互作用;從事巖土工程的是工程師,關心的是如何根據工程目標和地質條件,建造滿足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解決工程建設中的巖土技術問題。因此,無論學科領域,工作內容,關心的問題,兩者都是有區別的。 另外，巖石和土的主要特點有以下幾點 1、巖石的裂隙性巖石總是或稀或密,或寬或窄,或長或短地存在著各種裂隙,這是巖石區別于混凝土的主要特點。這些裂隙有的粗糙,有的光滑;有的平直,有的彎曲;有的充填,有的不充填;有的產狀規則,有的規律性很差。裂隙的成因多種多樣,有巖漿凝固收縮形成的原生節理,有沉積間斷形成的層理,有構造應力形成的構造節理,有表生作用形成的卸荷裂隙和風化裂隙,還有變質作用形成的片理,劈理等等。 2、土的孔隙性。土是一種散體材料,存在孔隙。對于飽和土是固,液兩相;對于非飽和土,是固,液,氣三相。于是產生了有效壓力和孔隙壓力;孔隙壓力又有孔隙水壓力和孔隙氣壓力。有效應力原理成了土力學區別于一般材料力學的主要標志,在土工計算中產生了總應力法和有效應力法兩種原理和方法。在飽和土中,由于孔隙水壓力的增長和消散,不同的加荷速率地基承載力不同;是否及時支撐,對軟土基坑穩定有不同的表現。 四、對自然條件的依賴性和條件的不確知性

巖土工程作為土木工程的分支,是以傳統力學為基礎發展起來的。但很快發現,單純的力學計算不能解決實際問題。原因主要在于對自然條件的依賴性和計算條件的不確知性。試與結構設計比較,結構工程師面臨的材料是混凝土,鋼材等人工制造的材料,材質相對均勻,材料和結構都是由工程師在設計時選定,是可控的,計算條件十分明確,因而建立在力學基礎上的計算是可信的。而巖74I拜技博羌土,無論材料還是結構,都是自然形成,不能由工程師選定和控制,只能通過勘察查明而又不可能完全查明。因而存在條件的不確知性和參數的不確定性,不同程度地存在計算條件的模糊性和信息的不完全性。因而雖然巖土工程計算方法取得了長足進步,發揮了重要作用。五、巖土工程的測試可以分為室內試驗,原位測試和原型監測三大類,還有各種模型試驗,極為多樣,各有各的特點和用途。同一種參數,又因測試方法不同而得出不同的成果數據。選用合理的測試方法成為巖土工程計算能否達到預期效果的重要環節。例如土的模量有壓縮模量,變形模量,旁壓模量,反演模量。土的抗剪強度室內試驗有直剪和三軸剪;直剪又有快剪,固結快剪和慢剪;三軸剪又有不固結不排水剪,固結不排水剪,固結排水剪和固結不排水剪測孔隙水壓力;原位測試有十字板剪切試驗和野外大型剪切試驗。由于試驗條件不同,試驗結果各異。用哪種試驗方法合理,由巖土工程師根據具體條件確定。這種測試方法的多樣性,也是巖土工程區別于其他工程技術一個重要特點。巖土工程分析計算時注意計算模式,計算參數和安全度的配套,而其中計算參數的正確選定最為重要。 巖土工程具有不嚴密性。不完瞢性和不成熟性 地質學和力學是巖土工程的兩大理論支柱,兩者互助補充,互相滲透,互相嫁接。力學是以基本理論為出發點,結合具體條件,構建模型求解。特點是從一般到特殊,嚴密,是一種演譯推理的思維方法。地質學是在調查研究取得大量數據的基礎上,分析,綜合,對比,找出科學規律,從特殊到一般,是一種歸納推理的思維方法,側重于分析成因演化,宏觀把握,綜合判斷。由上可知,巖土工程迄今還是一門不嚴密,不完善,不夠成熟的科學技術,處在”發展中”的一門科學技術,因而存在相當大的風險性。沈珠江院士說:土力學發展到現在,是”從學步走向自立”,巖石力學發展更晚,成熟程度還要低一些。 六、巖土工程崇高概念設計,狹義的概念設計可以理解為框架設計,從總體上勾劃出設計框架,以備進一步細化。廣義的概念設計可以理解為一種設計思想概念設計大體上可以概括為:在充分了解功能要求和掌握必要資料的基礎上,通過設計條件的概化,先定性分析,再定量分析,提出～個框架,從技術方法的適宜性和有效性,施工的可操作性和質量的可控制性,環境限制和可能產生的負面影響,經濟性等方面進行論證,從概念上選擇一個或幾個方案,進行必要的計算和驗算,通過施工檢驗和監測,逐步完善設計。廣義的概念設計,不僅在設計的初始階段是必要的,而且要將概念設計的思想貫徹工程的始終。做概念設計,必須對原理有深刻的理解,有豐富的經驗總結,有靈活的運作能力,總攬全局,掌握影響工程成敗的關鍵,對設計的實施效果要有基本正確的估計。七、根據巖土工程的特點,技術控制可分為三個層面:第一層面,涉及人身健康,工程安全,環境保護等公眾利益,國家利益的,應訂入技術法規,由國家制訂,強制執行,嚴格監管。包括勘察設計的基本準則,各種災害的防治,有害物質擴散的限制等等第二層面,屬于大量重復型的技術規則,如術語,符號,分類,常用測試方法,常用分析法等,宜制定具體而統一的標準,供工程師采用。第三層面,需因地制宜,結合具體工程處置的問題,諸如勘察工作的布置,巖土工程設計方案等,規范只對基本準則作出規定,具體問題由巖土工程師根據具體情況,發揮自己的學識和經驗,進行綜臺判斷,并承擔風險責任 參考文獻：

【1】方曉陽 新時期環境巖土工程的展望[J] 巖土工程學報，2000

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建構主義知識觀、認識論和教學觀

建構主義是目前最為先進的教育方法之一。建構主義理論教學源于瑞士心理學家皮亞杰(JPiaget)的建構論。皮亞杰提出了建構主義的知識觀，他認為主體對客體的活動應與主體的知識結構結合起來，智慧與知識的發展在本質上是主體轉變客體的結構性動作。皮亞杰還認為主體的認知結構是動作的一般協調結構及其內化的產物，是隨著主體活動的發展而不斷建構發展的。建構主義的教育教學觀念中，認為人類對世界的認知不是終極真理，只是對客觀世界的一種解釋，這種解釋會隨著人類社會不斷發展及其認知手段的不斷提高而被超越和取代，而對于個體來說這個過程是建構不斷更新的過程。建構主義認為學生是知識的主動構建者，他們在學習過程中以已有的經驗為基礎，通過在實踐和學習中與外界相互作用來建構對知識新的理解。而傳統的教學方式中，教師往往是向學生傳遞知識的中介，學生處于被傳授、灌輸知識狀態，在學習過程中屬于被動者，這與建構主義理論相悖。建構主義的教學觀認為，學生的認知是主動學習的過程，他們以自身已有的知識和經驗為基礎，在實踐和再學習過程中主動改造和重建原有經驗，構建新的知識建構，而新的知識建構則在新一輪的認知過程中變更為新的學習基礎，知識建構呈動態的階梯狀上升。以建構主義為教育指導思想，應當打破傳統教學中以“教”為主、教師主宰課堂的狀況，使學生從被動的“信息接受者”變為主動的“知識建構者”。

建構主義指導下“石油與天然氣地質學”教改原則

把建構主義作為教學指導思想，應當遵循自主、真實、基礎、全局、靈活等原則。自主學習是構建主義教育觀提倡的方式，即鼓勵學生對整個問題或任務擁有自主支配權。傳統的教學方式通常設置固定的學習目標，而這個學習目標通常很難被學生接受，學生們只關心是否能夠順利通過課程考試，而不關心是否真正掌握知識精要，沒有將其融入自己的知識系統進行重新建構，這樣很難達到教學目標。究其原因，主要在于制訂的教學目標與學生學習環境中的目標不符合。鼓勵學生學習的主動性，增加其對問題和任務的自，教師可以同學生通過討論獲取、優選具體問題和任務，讓學生感覺到其在課程學習中的主動性，感覺確定的問題是他們本人的問題，從而對學習任務產生足夠的興趣。真實性是建構主義教育觀中對教育環境的要求，即為教學提供貼切現實生活、生產實際等真實情境和學習任務。真實的活動是建構主義學習環境的重要特征。真實的活動可以使學生不依賴于問題表面特征，將所學的知識更有效的運用到實際中去。課堂教學中使用貼近生產實際、真實的、復雜的任務，有助于學生運用所學知識的積極性，使他們意識到學習知識的意義所在。在“石油與天然氣地質學”教學過程中，應當把貼近油田勘探、開發的實際復雜實例放入課堂討論中，提高學生學習積極性，同時讓他們在學習過程中有的放矢，明白學習、認知過程的現實意義。

建構主義十分注重基礎知識結構對學習的影響，具備必需的得基礎知識后，才能夠針對具體問題實現新知識建構。教學的本質并非純粹的知識傳授，而在于教師和學生互動，共同構建、發展學生的認知結構。然而針對不同的認知對象，應有區別地分析他們已經具備什么樣的基礎，還有哪些基礎知識不具備。同一課程，對于不同專業、不同年級的學生而言，因為其基礎知識的差異而必須區別對待。“石油與天然氣地質學”課程是地質工程本科四年級專業限選課程，學生已經學習了“構造地質學”、“盆地分析”、“沉積巖石學”等相關課程并具備此類基礎，對學生的認知結構研究之后，適當地補充欠缺的基礎知識，如有機地球化學、生油理論等，使其具備完善的基礎知識，達到能夠獨立思考、討論現實問題，并進行認知體系的自我建構，從而改善教學質量。學習任務的制訂應當具有全局觀念。“石油與天然氣地質學”課程的教學和學習中，應當首先將該課程的整體框架介紹給學生，保證學生明確具體學習任務和整體教學目標之間的關系。每個具體教學任務完成之后，應當和學生討論總結，明確該學習活動在復雜任務中的地位和作用，促進學生理解各學科間的基本結構和聯系。沒有哪種教學方法可以放之四海，針對不同內容、不同的教學對象，要懂得靈活施教。在具體的教學環節中，應當尋找教學內容的性質和學生的個體差異，教學方式因人而異，學生中心取向和教師中心取向可以交叉、混合使用，以求達到最佳的教學效果。“石油與天然氣地質學”課程中的認知對象包括概念知識體系、復雜問題實踐和行業規范內容等，三者性質差異較大，需采取完全不同的學習方法和教學模式。

建構主義指導下的教學改革設計

根據煤炭院校特征以及學生的專業知識背景，合理編排教學內容，以求達到最佳教學效果。教學要精簡結合。河南理工大學地質專業的“石油與天然氣地質學”非主干課程，其課時量為32課時，遠遠低于石油類院校，因此必須在遵循教學內容體系結構穩定的條件下將該課程的內容進行刪減和融合。“石油與天然氣地質學”基本內容包括了油氣藏基本特征、油氣藏形成理論、油氣分布規律、油氣田地質勘探4部分內容，其中前3部分內容為原理的討論，第4部分內容實踐性較強。由于課時量有限，將第4部分內容刪減掉，而在具體原理介紹中加入勘探實例分析。另外，根據學生的專業基礎背景，合理設置課程內容的授課方式，這樣有助于學生知識結構的重新組構。比如，在油氣藏形成理論的講授中，應當對比“煤地質學”中煤演化生烴過程進行講授，和學生討論分析煤演化和油氣演化的異同；而在油氣田分布規律的教學活動中，應當加強與“構造地質學”、“沉積巖石學”、“盆地分析”相關內容的類比；在油氣藏基本特征中，有關油田水特征的內容與“水文地質學”內容進行對比授課。強調學科知識系統化。“石油與天然氣地質學”是一門知識銜接比較緊密的一門學科，各章節間聯系緊密，在授課過程中應當重視知識系統化。例如，油氣生成理論授課中，首先介紹傳統生成理論的模式以及不同階段的特征，其間可以對比學生在“煤地質學”等專業課程中掌握的煤演化過程，對比兩者存在的差異和相似處，掌握沉積有機質向煤、石油、天然氣轉化的異同點；再分析不同油氣生成理論在勘探歷程中的應用和地位，找出傳統油氣生成理論如何指導油氣田勘探，而未成熟-低成熟油、煤成油和天然氣生成等理論與傳統油氣生成理論的區別，在油氣田勘探過程中起到什么樣的推動作用；最后介紹現在油氣生成理論的完整模式，使學生能從發展的角度去認識“石油與天然氣地質學”理論內容，從而有利于幫助學生建構系統、完善的知識體系。實驗、實踐并舉，培養綜合分析能力。#p#分頁標題#e#

教師應該給學生提供復雜的真實問題，讓學生利用已掌握的認知結構解決實際問題。在具體的實施過程中，將我國部分油田在勘探開發中遇到的實際問題納入課堂討論內容中，給出問題發生前的所有地質參數供學生分析，討論方案確定后將解決問題后新獲取的地質參數作為驗證數據進行二次討論，討論過程中同學們積極回顧已經學過的相關知識內容，發現問題所在，尋求解決問題的有效途徑。這樣，在解決問題的同時增加學生對該學科的興趣，完成認知結構的更新發展。另外，積極利用我校已經具備的開放實驗室制度。我校與石油相關的實驗室有河南省生物遺跡與成礦過程重點實驗室、中心地質實驗室等，擁有大量常規地質儀器和大型地質儀器，學校鼓勵學生在學有余力的情況下免費申請不同儀器的開放實驗。由于“石油與天然氣地質學”實驗課時較少，應當引導學生在開放實驗課題中選擇石油、天然氣相關實驗進行練習。例如：在烴源巖質量分析過程時，鼓勵參與烴源巖TOC測定、鏡質體反射率Ro測定、干酪根類型識別等實驗；在油源對比課程教學時，鼓勵參與源巖抽提物和原油氣相色譜、質譜分析實驗；在儲層特征識別時，要充分利用大型偏光顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀等進行觀察；在油氣運移授課時，鼓勵利用不同精度顯微鏡觀察不同類型巖石中裂縫組構，鼓勵利用熱臺-熒光顯微鏡觀察油氣包裹體各項參數；在油氣藏類型授課中，鼓勵學生參與大型地震解釋軟件的使用，進而識別大型油氣藏的類型。

在實驗、實踐環節啟發學生解決問題的多解性，激勵學生對問題解決存在多種觀點，促進學生認知結構的構建和綜合能力的培養。制訂合理的學習目標和任務，合理安排教學內容及其順序；針對不同內容，確定具體的教學方式、方法。根據學生的具體情況，制訂合理的學習任務和目標，學習內容的難度設為中等，主要以基本概念、基礎評價方法為主，涉及油田水特征、油氣的物理化學性質、油氣成藏靜態要素組成及評價方法、油氣演化模式和過程、油氣運聚原理、圈閉形成及油氣藏類型、油氣富集控制因素、主要的油氣田勘探方法概況等，其間穿插一些實例分析。教學內容的順序也大致如上述，由簡入繁、循序漸進。課程開始前，應當讓學生了解整體的學習任務和目標，而在各章節開始時應明確該章節所處整個課程體系中的地位和重要性。對于“石油與天然氣地質學”內容的學習，應當提倡區別對待知識差異。對于油氣演化過程、油氣運聚原理、圈閉的形成和有效性等基本理論框架，可以啟發學生找出差異，進行知識結構的自我完善。而在具體的實驗、實踐環節，鼓勵他們主動去尋找問題癥結所在，鼓勵他們在解決問題中的相互協作精神。明確教學目標，調查學生已具備的基礎，找準適當的學習切入點。教學過程應當以學生為中心，聯系他們原有的認識結構，找出與該教學單元相關的切入點。比如，在講解油氣生成理論時，應當用到構造沉降、煤巖熱演化模式等相關知識；而在講解油氣藏特征時，會用到構造地質學中斷裂系統、穹隆、褶皺以及沉積巖石學中的多種沉積相類型等相關知識。這些相關內容都可以作為新內容的引子和切入點，進而引起學生的求知興趣。如果對于新知識的學習，學生們欠缺必要的基礎知識結構時，應當先補充基礎知識，然后進行新知識的學習，杜絕學生因基礎不足而喪失學習積極性的情況發生。設置真實教學情境，引出研究問題。人們通常對于具體的、可聞可見的事物比較感興趣，容易快速進入正題，而對于抽象的事物則相反。“石油與天然氣地質學”是地質工程專業接觸到的唯一含“油味”課程，所見所聞較少，面對初次涉及的抽象課程，學生們往往興趣不大。

這種情況下，應當想方設法吸引他們的目光，除了講授基本理論和原理之外，應結合國內外能源局勢及油氣勘探開發現狀，結合我國油氣勘探開發規劃及其對人才的需求，吸引學生注意力的同時，讓他們認清能源形勢；在不同授課部分，結合油氣田勘探生產中的具體問題，開設討論、習題課堂，提高學生的動手能力和解決實際問題的能力，同時學生自覺回顧先前的知識內容，討論課一般占總課程的1/3。這些方法啟發學生自主發現問題所在，提高學生們學習油氣地質的興趣和熱情。為學生提供真實的教學意境。通過學習，消除矛盾，實現新、舊知識系統的改進和更替。學習的過程包括對新信息的吸收和對舊知識系統的改進重組兩個方面。學生們對地下水、構造地質、沉積學、盆地結構等基礎知識方面均有零碎的舊知識系統，而在“石油與天然氣地質學”的學習和反復揣摩中這些舊知識得到不斷的應用，通過對油氣藏生、儲、蓋理論的學習，可以將這些知識碎片完全吸收、消化并對其系統化，進而完成認知系統的意義建構。組織實踐教學，培養基本技能和能力。“石油與天然氣地質學”是一門具有很強應用性和實踐性的課程，多種實踐活動是幫助消化知識、構建認知系統的有效手段，這項活動不能被課堂授課所代替。例如，儲層類型的識別、蓋層封蓋能力的鑒定、生油巖演化程度的判斷、生儲蓋組合的判斷等等，都必須在實踐教學環節中進行，進而鍛煉學生的動手能力，促進認知系統的更新和重構。然而，這項工作在煤炭類院校常常被忽略，建議加大實驗、實踐課時；而同學們也可通過選修相關的開放實驗課題來完成部分實踐課程。完善建構主義教學測評體系。教學測評應分教師和學生分別進行。

對于教師的測評主要在于以下幾個方面：①是否從權威授課者轉變為學生認知的合作者或輔導者；②是否鼓勵學生解決問題的多解性；③有沒有給學生創設良好的學習環境，使他們可以通過實驗、實踐活動進行獨立探索或者協作完成學習內容；④是否給學生提供了真實、復雜的實踐問題供學生分析、研究；⑤是否從學生已有知識結構出發，進行引導。另外，對于學生的測評方法也應當有所改變，不應以學生記住知識的多寡來衡量，而應當以學習中主動參與程度、協作中的貢獻大小、意義建構水平等因素進行綜合評價。對學生的測評內容應當包括：①學生是否積極地進行認知結構的重建和理解；②學生是否積極地參與教師、同學的協作，解決真實問題；③學生是否主動承擔了更多的管理學習任務。通過同學和教師反饋的信息，學生們能夠真實地認識自我、完善自我，更加積極地參與到協作、認知結構自我構建中來，進而達到增強學生們自我教育能力和水平的目的。將建構主義思想運用到“石油與天然氣地質學”教學中去，遵守自主學習、真實性、基礎性、全局性和靈活性等原則，因地制宜地將授課、討論、實驗與實踐相結合，預期在教學上取得以下成果：教師的基礎知識授課，可使同學們了解“石油與天然氣地質學”的基本理論、概念和評價方法。復雜問題的課堂討論，增加大量的自主學習機會，將大大提高學生的學習興趣，促使其積極回顧已有的基礎知識，自學相關未知領域知識，由被動學習變為主動學習，同時課堂討論使學生們能夠自主分析油氣田勘探開發中遇到的真實、復雜的實際問題，而不僅僅是“紙上談兵”。開放實驗和實驗課的訓練，將大大提高學生的動手能力，學會如何利用實驗去解決實際問題。整體性的教學方式使學生明白整個學習內容為一有機結合體，各部分內容皆有銜接和相互作用，同時和自己已有的知識結構存在大量聯系，在不斷碰撞、思考、實踐、更新認知中完成新知識系統的自我建構。在學習過程中，學生將體會到建構主義教學方式的科學性，在未來的學習生活中學會如何自我學習。#p#分頁標題#e#

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提要：

礦區水資源保護和礦山防治水這兩個互相矛盾又緊密聯系的問題給傳統的礦山水文地質學帶來了更多的挑戰和機遇，迫切需要新理論、新技術的發展。為了更好的實現礦區未來地下水資源的開采、利用與保護以及采煤安全和區域水資源可持續利用，本文選擇長治盆地為重點研究區，從采動引起的覆巖移動入手，在資料分析的基礎上，采用相似材料模擬、綜合物探、野外監測、現場注（壓）水試驗的方法，運用水文地質學原理研究了采煤引起含水層結構變異厚度及其滲透性變化特征；在此基礎上，以長治盆地集中開采區水文地質條件和野外監測數據為基礎，建立了區域地下水流場三維動態模擬試驗臺，為研究含水層結構變異后的地下水循環機理和水資源重新分布提供技術支撐；本文同時指出了我國礦山水文地質研究目前存在的問題和面臨的挑戰，分析了礦山水文地質學科的發展趨勢，展望了未來相關分支學科和關鍵核心技術的發展方向與前景。

關鍵詞：

礦區；采煤驅動；水文地質；研究進展；發展方向

煤炭是我國可持續發展最可靠的能源支柱，由于特定的國情和條件，未來幾十年內能源結構不會有根本的改變，預計高峰產量38～40億噸，同時伴隨大量的資源枯竭礦井閉坑。特殊的地理地質環境，決定了我國煤礦水文地質條件與世界其他國家相比，是極其復雜的，我國煤炭資源的開采受水害的威脅嚴重，尤其是隨著開采深度、開采強度、開采速度、開采規模的增加，以及新的大型能源基地的建設，水害威脅愈來愈嚴重，礦山水文地質問題越來越復雜據不完全統計，我國重點煤礦已有上百億噸受水害威脅的儲量，給煤礦防治水工作和實現安全生產造成了更大的困難和更為艱巨的任務。我國礦山水文地質學科經過多年發展，出現了眾多成績斐然的學者和一系列的研究成果，尤其是在煤層頂板巖移、采區應力分布及演化、突水風險判別、導水裂隙發育、涌水量計算、礦井水保護與利用等方面取得了較為突出的成就，為礦區建設和區域發展起到了及其重要的作用。值得注意的是，礦井水文地質學科仍然存在許多問題急需我們投入更多的精力和時間展開研究。礦區水資源保護和礦山防治水這兩個互相矛盾又緊密聯系的問題給傳統的煤田水文地質學帶來了更多的挑戰和機遇，迫切需要新理論、新技術的發展。本文以長治盆地煤礦集中開采區為核心研究區，針對采煤條件下的頂板含水層結構變異與地下水流場演化開展了系列研究。

1研究區概況

長治盆地是一個相對獨立的水文地質單元，奧陶系中統石灰巖巖溶裂隙含水層組為盆地內主要含水層，位于煤層以下。而兩個主采煤層之間及以上依次展布著石炭系太原組裂隙巖溶含水層組，下二疊統山西組及上、下石盒子組砂巖裂隙含水層組，基巖風化帶與第四系松散含水層組等三個主要含水層組。其中基巖風化帶含水層由粗－細粒砂巖組成，富水性因地而異，第四系松散含水層主要由中－細砂組成，厚度一般為60～130m，富水性較好，具有重要的供水價值。在這種水、煤資源共生的特定水文地質條件下，大規模采煤就成為地下水資源破壞的主要原因。長治盆地煤炭資源蘊藏豐富，含煤面積占到盆地總面積的2／3（圖1），煤礦開采完全改變了天然狀態下的水文地質條件，原有的含水層空間結構已經嚴重變異，地下水循環演化模式發生根本性的變化。本文選擇長治盆地為整體研究對象，同時選擇文王山斷裂和二崗山斷裂之間這塊相對獨立且煤礦開采劇烈的區域為核心研究區，有利于研究問題的系統解決。

2礦區水文地質研究方法及數據采集

采煤過程中覆巖有規律的垮落、破裂、下沉，形成導水裂隙帶，含水層結構發生變異。研究含水層圖1長治盆地水文地質簡圖Fig．1SimplehydrogeologicalmapofChangzhiBasin結構變異的方法較多，國內外專家采用的方法包括物理模擬試驗法、地球物理勘測法、現場觀測法、鉆孔漏漿觀測、抽（壓）水試驗、理論推算法和經驗公式法等。本文根據長治盆地地質背景和開采情況，選擇了室內模擬試驗、綜合鉆探、地球物理勘測、現場監測、抽水試驗等多種方法有機結合，對長治盆地煤礦開采條件下覆巖含水層結構變異情況進行了研究。

2．1覆巖含水層結構變異物理模擬試驗

本模擬試驗的地質原型是山西余吾煤礦，主要模擬S1202工作面，工作面對應的地面標高為＋932m，工作面標高為298m。工作面走向長1400m，工作面寬度為295m，煤層平均厚度為6m，主要開采3＃煤層，平均埋藏深550～600m，最大埋深超過800m。位于山西組下部，上距K8砂巖19．80～37．41m，平均31．85m，上距K10砂巖100m。工作面煤層傾角為3°～5°，試驗采取高密集點陣法進行覆巖變化精細化研究，見圖2。

2．2地球物理勘測

地球物理勘測區域選擇在S1202工作面及相鄰S1204工作面區域，主要目的是通過瞬變電磁高密集布點提高分辨率方法，宏觀掌握礦區采煤條件下含水層分布范圍、發育規模、埋深以及賦水狀態等基本信息，查明含水層結構垂向變異特征和組合關系等。物探測線布置見圖3。

2．3井下仰孔鉆探及注水試驗

井下鉆探采用一個原巖孔注水試驗（在未采動區域打孔）和兩個采動孔注水試驗（在采動后區域打孔）對比方式進行。注水試驗場地選在王莊礦區某工作面進風巷道內布置。鉆孔布置圖如圖4所示。仰孔鉆探注水試驗結果顯示（見圖5），開采前后上覆巖層變異范圍內兩端巖體透水能力有明顯變化，首先壓水量從變異微弱區進入嚴重變異區時壓水量迅速增大，之后壓水量有明顯開始下降，當工作面推進到Z2－4、Z3－4區段范圍時壓水量明顯區別于之前區段，但仍大于原巖狀態鉆孔所測數值，此時鉆孔推進垂向高度約85m，當推進進尺超過Z2－4、Z3－4區段范圍時，壓水量又有了明顯下降，接近原巖鉆孔Z1所測數值，認為這部分巖層不屬于巖層變異區。由此，可以確定試驗工作面上方變異含水層厚度約90m。

2．4地下水位野外監測

含水層結構的變異必然引起區域地下水流場的變化，野外監測包括采區沉降及水位動態監測和現場抽水試驗。采區水位動態監測主要布置了一眼潛水位動態監測井和20個地表沉陷動態監測點，其中5號監測點與水井監測點連線垂直走向，二者相距13m。共監測了15個月，頻度為每天一次。采區水位動態監測點布置如圖6所示。抽水試驗準備工作總共調查了研究區內的水位波動帶中的186口水井，經過綜合分析選擇了其中19口水井作為抽水試驗水井。具體試驗水井分布位置見圖7。

2．5區域地下水流場三維動態模擬試驗

覆巖結構變異引起了含水層流場的變化，頂板含水層一旦受到導水裂隙破壞，水位將急劇下降，引起大面積的地下水疏干，但具體疏干邊界很難界定，本文針對這一問題專門研發了區域地下水流場三維動態模擬試驗臺進行了物理模擬試驗研究。試驗裝置見圖8。

3煤層頂板含水層結構變異規律

3．1煤層頂板含水層結構變異物理模擬分析

利用SPSS統計軟件對10條測線210個測點數據進行聚類分析，得到圖9聚類分析樹形圖。結合試驗過程中觀測到的巖層破壞程度，測線2和測線3位于模擬工作面垮落帶中，因此工作面上覆巖層的垮落帶高度大于30m。測線4、測線5、測線6和測線7位于模擬工作面裂隙帶中，其中的巖層破壞與下伏垮落帶中的破壞巖層雜亂無章，具有明顯的規律性，尤其在其頂部測線7附近具有明顯的層理性，這是裂隙帶頂部列些成層狀的明顯特征。因此確定模擬工作面的裂隙帶高度為94m，即上覆巖層變異高度為94m。測線8、測線9和測線10，其中的巖層位移量與前述兩帶中的巖層位移量有明顯差別，且其中巖層破壞不甚明顯，裂隙發育與采動前沒有明顯的差異性，規律具有明顯的相似性，這是彎沉帶明顯特征。結合模擬工作面水文地質結構特征，煤層上覆K8含水層距煤層約為30m，K8含水層位于垮落帶之中，采動過程中該含水層完全破壞。模擬工作面上部K10含水層距離煤層頂板約為90m，巖層變異帶高度大約為94m，該層位地下水會被疏干或半疏干，從而確定該含水層也發生了變異。

3．2煤層頂板含水層結構變異物探分析

對比礦區水文地質條件和煤層開采進度分析物探結果，從垂向來看，煤礦開采對煤層頂板覆巖破壞和影響范圍一般為250m～300m，影響范圍從下到上逐漸變小，影響強度從下到上逐漸變弱。受到劇烈影響的頂板覆巖厚度約為整體影響范圍的1／3，厚度約為90～120m，基本與裂隙帶發育高度吻合。物探結果顯示，高阻異常區（即裂隙帶）分布有約150～200m厚的次高阻異常區，該區域完全位于采空區上方，從下往上呈現逐漸減小趨勢。分析認為該區域為裂隙帶外部的非連續裂隙變化區或裂隙微小變異區（圖10）。

3．3頂板含水層結構變異厚度的確定

錢鳴高等人研究認為關鍵層位置對于導水裂隙帶高度影響十分明顯。通常認為堅硬巖層是剛性的，而軟巖具有塑性。如果工作面推進長度較大時，堅硬巖層多沿垂直層面方向斷裂；而于軟巖層多數只發生塑性變化，不會產生裂隙，故軟巖頂板不易發生突水。當關鍵層的懸露距離小于其極限跨度時，導水裂隙帶不會向上進一步發展；而軟巖層的下部自由空間高度小于其最大撓度時，軟巖層能夠保持塑性狀態不發生破壞，此時導水裂隙帶不向上繼續發展，即變異含水層高度得以確定，由此我們提出關鍵隔水層的概念。即當某一隔水層滿足公式υwmax≥Δi時（υwmax覆巖最大撓度；Δi自由空間高度），該隔水層即為關鍵隔水層，煤層至該隔水層的距離即為變異含水層厚度。以關鍵隔水層為界，可以劃分為水位波動帶和水位驟降帶。水位波動帶特征：水位波動，水資源未明顯漏失，巖層彎曲；水位驟降帶特征：水位驟降，水資源明顯漏失，巖層發生冒落、裂隙發育。

4含水層結構變異滲透性分析

4．1水位波動帶含水層滲透性分析

試驗結果顯示，采煤前抽水井ZL－01測得滲透系數為0．58m／d，采煤過后（CZ－06）的滲透系數為3．14m／d，是采前的5．41倍；另一組抽水井相距稍遠，ZL－02井抽水試驗測定滲透系數為0．58m／d，CZ－14井抽水試驗測定滲透系數為4．69m／d，采后的滲透系數是采前的8．09倍。由此可知，采煤在改變地面形態的同時也使得潛水含水層的滲透性增大。采掘工作面推進過后使得采空區含水層滲透性明顯增大現象，且采空區上方距開采邊界20～70m范圍內的永久裂隙區滲透性最大，其次是采空區中部裂隙閉合區，總體而言采動過后使得滲透性比采前增大約5～15倍。這對于礦區潛水循環將會產生積極意義（JiangHui，2011）。見表1。

4．2水位驟降帶含水層滲透性分析

采煤后頂板水層結構性分布差異導致了滲透系數的變異不均衡性，根據試驗結果可將煤層覆巖含水層變異帶劃分為4個區，見圖11。①垮落儲水區：該區域巖塊大小不一，排列無序，巖塊間縫隙多且寬，連通性好，研究區內一般厚20～30m，在煤壁附近垮落儲水區發育較高，采空區中部垮落儲水區發育較低。②裂隙滲透區：位于垮落帶之上，與垮落帶直接連通，垂向裂隙和層間裂隙發育，研究區內一般發育到煤層頂板以上90m，試驗時注水量約為原巖注水量的10～20倍。③裂隙強徑流區：靠近煤柱部位的裂隙滲透區兩端是大角度張開裂隙發育密集區。從注水試驗中可明顯看到這部分區域發育上緣距煤層頂板約115m，裂隙強徑流區的注水量約為原巖注水量的20～100倍，本區對地下水將會起到導通作用，是發育高度范圍內的含水層相互連通，水量交換的良好通道。④離層管流區：離層主要發育在裂隙帶以上部分巖體中，它數量不多，順層展布，連通性極好，具有時效性，隨煤層開采往往經歷開裂發育閉合消失的過程。離層裂隙對地下水的意義主要表現為順層輸水。煤層的開采是一個動態的過程，應力場會隨煤層的開挖而不斷發展變化，因此動覆巖滲透特性也不是一成不變的。當工作面推進一定距離時，覆巖被當時的應力場改造，此時的滲透特性適應當時應力作用下的覆巖結構。隨著工作面的繼續推進，應力場發生了改變，覆巖結構層隨之變化，原有的張開裂隙變為閉合，原來的完整覆巖開裂。覆巖的滲透特性隨之而變，原本滲透特性好的張開裂隙變化導水性質較差的閉合裂隙，原不透水的原巖轉化為導水巖體的一部分。

5煤礦開采區地下水流場演化特征

5．1伴隨煤層開采地下水動態變化特征

5．1．1水位波動帶地下水動態變化特征

根據野外監測結果，煤層采動過程中，潛水位下降與地表沉陷不完全一致，潛水位下降略滯后，采煤影響初期，地表沉降速度較小，沉降緩慢，監測井內水位未有變化。這是因為地下水具有天然調節能力，當地面沉降速度小于周圍含水層對沉陷區補給速度時，就觀測不到水位變化。在地面沉降的活躍期內，觀測井水位變幅速度的趨勢與地面沉降速度的變幅趨勢相同。當地面沉陷進入衰退期，沉降速度明顯放緩，潛水開始恢復，潛水水位動態曲線與地面沉陷動態曲線開始呈現完全不同的變化趨勢。監測200d后，監測井水位趨于穩定，但是水位沒有恢復到采煤前位置，這說明含水層雖然受到采煤擾動，但是含水層結構沒有發生變異；水位未恢復到采煤前位置，分析認為采動后黃土受到擾動與下伏含水層越流增大（圖12）。綜上所述，伴隨采煤活動推進，地表沉陷盆地逐漸形成，沉陷區內的潛水位出現下降，而沉陷盆地以外潛水位沒有明顯變化，兩者之間形成水力梯度，使得盆地內潛水位逐漸恢復，使得沉陷盆地內水位形成了先下降后上升的波動現象。

5．1．2水位驟降帶地下水位變化特征

根據試驗結果，當工作面距離監測井35m左右時監測井中的水位尚未發生明顯變化，繼續推進水位開始出現明顯的下降，此時下降幅度較小；當工作面推進到監測井上方時水位繼續下降，下降幅度未有發生明顯變化；當工作面推進超過監測井約24m時，水位發生了明顯的變化，水位埋深變為137．1m，繼續推進水位發生了不同程度的驟降。當工作面推過44．4m時，水位降至－147．52m；當工作面推過監測井50．3m時，水位降至－150．3m；當工作面推過監測井57．9m時，監測井水位降至孔底－213m，孔內地下水完全漏失。繼續監測到工作面距離監測井200m，仍未見到水位（圖13）。從上述水位變化過程來看，采動過程上覆巖層變異帶內的含水層水位隨工作面的推進水位發生了緩變到驟降到消失的過程，水位的變化實際上反映了上覆巖層變異過程。水位的緩變過程反映了采動過程中上覆巖層裂隙逐漸增大，但是巖層尚未發生破斷。工作面推進到距離監測井35m，水位開始發生緩變，說明采動對上覆巖層側向影響邊界范圍大約35m。工作面推過監測井24m，水位發生了驟降，說明上覆巖層發生了破斷，同時由此可以推斷當地采煤周期來壓超過59m．從水位發生緩變開始，水資源漏失到礦坑內，含水層近于疏干，完全反應了采動過程中上覆巖層的變異過程，也反應了變異帶內水位動態特征：緩變—驟降—消失。

5．2覆巖含水層流場影響范圍的確定

通過區域地下水流場三維動態模擬試驗，可以得出煤層開采后地下水水位變化與地下水影響邊界時空變化的規律（圖14），直觀的再現了地下水流場的變化情況，其變化規律主要有以下幾個方面：①從流場變化顯著性來看，開采區的上游、下游及兩翼都表現出了隨著開采長度和面積的增長，地下水位和降深變化曲線曲率變化由小變大，最終趨于穩定值。②從不同開采模式流場穩定后呈現形狀來看，開采工作面中心處都呈現出了“水滴”型，但隨著工作面面積增長會演變為“放射”型。③長治地區3號煤開采區上游地下水影響邊界最大值為929m，兩翼地下水影響邊界逐漸增大，從929m逐步增長至約1200m。④、煤礦開采覆巖含水層疏干半徑與地下水流向密切相關，上游影響半徑最小，側向影響半徑由上至下逐漸增大，下游影響半徑最大。

6礦區水文地質研究發展方向

6．1深部礦區水文地質研究亟待加強

上世紀末與本世紀我國經濟的高速發展促進了礦產資源的劇烈開發，開采活動大多集中在500m以內的淺部，相應的地質和水文地質研究工作也大多集中在500m以淺。近年來，我國淺部礦產資源逐漸枯竭，西部豐富礦產資源受到交通運輸和脆弱生態環境約束等外部條件限制，加大中、東部礦區深部和下組煤煤炭資源開發和生產強度，是滿足我國國民經濟快速發展對能源需求的必然選擇。2008年國土資源部了《關于促進深部找礦工作指導意見》，到2020年，發現一批具有宏觀影響的深部礦床，顯著增加已有礦山接續資源儲量，明顯延長礦山服務年限。開展主要成礦區帶地下500m至2000m的深部資源潛力評價，重要固體礦產工業礦體勘查深度推進到1500m。可以預計，在未來20年我國東部礦區許多礦井將逐步開采1000～1500m深度的礦產資源。目前，深部水文地質研究的滯后已經嚴重制約深部礦產的開發，急需加強：深部礦區水文地質研究提供相應的技術理論支撐（KangHongpuetal．，2007）。

6．2關閉礦山水文地質研究將逐步興起

我國許多老煤炭基地，在經歷30余年的高強度開采后，煤炭資源趨于枯竭，已經進入閉坑期。礦山開采過程中形成的地下水降落漏斗，其波及范圍遠遠超過礦井邊界，直接改變了區域的水循環與水動力場；礦井關閉后，地下水位將快速上升，原有的礦區地下水運動、循環條件和賦存環境再次遭受破壞，采空區的水文地質條件和水文地球化學環境將徹底改變，關閉礦井將成為重大污染源，不僅采礦活動留下的各種污染物進入地下水系統，同時，礦井、采場、含煤地層、相鄰含水層的有害物質也將進入地下水系統，嚴重污染和破壞地下水資源。伴隨我國煤炭產業開展的大規模資源整合，加之當前去產能政策要求，加速了煤礦廢棄過程，廢棄煤礦帶來的地下水環境問題也將更加突出，成為了老礦區產業轉型和可持續發展的瓶頸。關閉礦山產生的一系列地質環境問題與原生地質條件下礦山地質環境問題有較大差異，基本屬于一個全新的礦山水文地質領域，急需開展深入系統的研究為區域可持續發展解決難題，提供助力（SunXiaohua．2010）。

6．3礦區水文地質與生態環境安全交叉是礦區水文地質學的重要發展方向之一

從目前國內外礦山開發來看，資源開發與生態環境破環一對共生矛盾體，礦山開發無一例外地對礦區及周邊生態環境造成破壞。地下水作為礦區生態植被生長的基本要素，其動態變化直接影響著生態植被的生長，與礦區生態環境安全緊密相關。研究礦區地下水與地表植被生態之間的相互作用過程和機制，是采前生態環境保護、采后生態環境重建的基礎性工作，是礦區生態環境安全保障必然要求，也是礦區水文地質學的豐富和拓展。

6．4礦山水文地質試驗技術方法研究需要引起專家和學者的重視

我國水文地質學者和相關技術人員針對礦山水資源保護和防治水等問題進行了大量的研究，發表了一系列成果，或多或少都涉及部分礦山水文地質現場試驗的技術方法，但缺乏系統闡述和列舉實例，不夠通俗易懂，反倒是礦山技術人員由于具體問題倒逼走在了前面，對于礦山水文地質物理模擬由于難度大更是較少涉及，礦山水文地質數值模擬由于缺乏大量的現場數據支持無法逼真擬合失去了礦山工作人員的信任，讓本應占據重要地位的礦山水文地質試驗陷入了尷尬的境地。目前的大型水文地質模擬試驗技術方法尤其落后，急需相關學者投入精力與時間開展相關研究。

6．5礦區水文地質相關技術設備研發前景廣闊

相對于發達國家而言，由于起步較晚和政策導向等原因，我國在礦區水文地質技術設備方面的研發差距較大。近年來，國家對高精尖裝備的研發政策導向越來越明顯，了一系列鼓勵發明創新的政策，而日益發展的礦山水文地質問題和安全需求對相關技術設備也提出了更高的要求，可以預見，未來幾十年將是我國水文地質相關技術裝備飛速發展的黃金時期，值得相關專業人才和團隊投入精力，開發出屬于擁有世界先進水平的國產裝備，把我國礦山水文地質行業研發水平推向世界前列。

6．6全國礦區地質環境問題形成規律有待開展系統的研究

我國水文地質學者根據問題性質、礦種類型、礦山開發階段等對我國礦山地質環境問題類型劃分，發表了一系列成果，但缺乏系統闡述、較為空泛，其提出的防治措施也沒有針對性。我國地域遼闊，各地區各類型礦山開發方式、所處的地質環境等因素造就了我國礦山地質環境問題的復雜性，急需開展深入系統的研究：結合我國不同地區、不同時代、不同類型礦種聚集規律，①分析不同礦種地質環境問題特點，找出不同礦種之間地質環境問題的差別；②分析各類礦種地質環境問題在區域上的分布規律；③針對地質環境問題聚集規律，提出有針對性的防治措施，編制不同地區不同類型礦山地質環境防治區劃。

7討論

（1）本次研究過程中，研究水位驟降帶的滲透性、水位動態和儲水能力時，仍然沿用傳統水文地質學的原理，實際上它完全有別與以往的對未被破壞的原始地質條件下地下水系統，也有別于由于人類過渡開采而引起的地下水系統改變，需要更新傳統水文地質理論，甚至發現新的水文地質理論才能全面闡釋水位驟降帶內水文地質學原理。

（2）礦區水文地質監測工作亟需加強，目前采動過程中水資源動態監測點少，監測周期短，尤其采煤后水位驟降帶動態監測幾乎空白。加強這項工作有利于準確研究采動過程及采煤結束后礦區水資源特征。

（3）項目研發的區域地下水流場三維動態模擬試驗臺由于技術和資金等原因，處于初級研發階段，對復雜區域流場及群礦集采區流場等模擬尚具有一定的困難，需要進一步的技術改造升級和完善，以滿足礦區水文地質科研的現實需求。

（4）隨著我國礦業變革和后礦業時代的來臨，現行的礦山水文地質學加快發展以適應國家發展需要時代的需求，如深部礦山水文地質、關閉礦山水文地質、礦山水文地質生態地質交叉學科、水文地質行業高精尖設備等相關分支學科將逐步興起，需要相關從業人員和學生引起足夠的重視。

8結論

本文從采動引起的覆巖移動入手，在資料分析的基礎上，采用相似材料模擬、地球物理勘測、現場注（壓）水實驗、野外觀測的方法，研究了采煤引起含水層結構變異及其滲透性變化特征；在此基礎上，研究了采煤引起地下水流場演化特征，從水文地質角度出發將采空區上覆含水層重新劃分為水位驟降帶和水位波動帶，確定了不分層位含水層滲透系數的分布規律，掌握了煤礦群采區地下水流場的演化機理，為研究煤礦群采區含水層結構變異后的地下水循環和水資源重新分布提供技術支撐，對礦區未來地下水資源的開采、利用與保護以及采煤安全和區域水資源可持續利用具有重要的科學意義和實用價值。

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篇5

關鍵詞：水工環;圖件類別;編制方法

cartography of hydrological-engineering-environmental geology maps

dong hua,zhang fa-wang,cheng yan-pei,gao yun

(the institute of hydrogeology and environmental geology,cags,shijiazhuang 050061,china)

abstract:it′s a good means to trace global environmental change,address cross-border regional hydrological-engineering-environmental geology issues and find rules and characteristics of large systems by intercontinental and cross-border mapping with small scales.the study of groundwater resource,geological environment and the harmonious development of human activities for one nation or major economic areas (zones) is also the truth.in order to provide the straightforward hydrological-engineering-environmental geology information with 4-d to the readers, the classification,main contents of hydrological-engineering-environmental geology maps have been elaborated in this paper based on the multi-level,multi-objective,multi-factor characteristics of the maps, which is of great significance in enhancing the integration of major geological survey forms to better meet the needs of the community.

key words: hydrological-engineering-environmental geology；map classifications;cartography

水文地質、工程地質和環境地質（簡稱：水工環）系列圖件，是該領域研究成果的重要表現形式，其服務領域十分廣泛，是一個龐大的多目標、多層次、多因素疊置的多維研究體系。高俊院士把地圖定義為：地圖是用符號表示的地面的概化了的圖形，它必須經過數學變換來建立在平面上。地圖作為人們認識和研究客觀存在的結果，可以反映各種自然、社會現象的空間分布，也當作人們認識和研究客觀存在的工具，去獲得新知識［1］。地圖不僅是地學、生物和環境科學等區域性學科調查研究的成果的重要表現形式，而且是各學科、各部門總結規律、分析評價、預測預報、區劃規劃和決策管理的重要手段［2］。地圖表達的時空跨度大，既有全球性、區域性和局部性層次區別，也有古地史與現代時域上的差異；從服務對象上又可分為科普性、管理與規劃性和應用性；圖件有大、中、小比例尺的區分，其表現形式上，既有紙介質的平面圖、剖面圖、統計圖，又有電子數字圖、可視化圖等種類繁多。由于水工環圖件種類繁雜，服務層次有別、對象不同，編圖內容和表現形式也不同。地圖學專家廖克指出：地圖學是一門技術性較強的學科，容易忽視理論的研究與探索。地圖學的理論與方法往往來源于地圖編制實踐，但必須從大量的地圖編制實踐中，將所積累的豐富經驗，經過系統總結和概括提煉，形成一定的原則和規則，又用其指導地圖編制實踐［3］。因此，有必要探討水工環圖件的類別劃分、編圖主題與內容，圖層要素的邏輯關系，文字報告與附圖、插圖以及圖件與說明書的匹配關系。闡述大區域、大尺度與大系統小比例尺水工環系列圖的編制的意義，提升重大地質調查成果的集成表現形式，對于國家的宏觀決策、不同行業的需求和促進學科發展是十分必要。

1 水工環圖件的類別劃分

按地圖內容可分為普通地圖和專題地圖兩大類，前者又分為地形圖和普通地理圖。后者分為自然地圖和社會經濟地圖（人文地圖），必要時還可分出介于上述二者之間的環境地圖。環境地圖包括環境污染與環境保護、自然災害、疾病與醫療地理等部門專題地圖。水工環圖件在地圖大類中屬于專題地圖。由于水工環工作在社會經濟持續發展與環境的和諧關系中非常重要，隨著水工環研究工作的不斷深入，各學科間交叉滲透，對水工環圖件用途和內容提出多方面要求，成果圖件名目在增多，水平要求更高，服務的領域也在擴展，長期以來，缺乏系統分類，編者感到迷茫與困惑，用圖者來至于不同方面存在認知上的差異。因而，圖件類別的劃分對編圖選題與應用效果都會有幫助。

1.1 分類原則

水工環圖件的科學性，是以圖形表征水工環學科內涵與外延，學科間的交叉滲透，創新與發展；其實用性主要是針對用戶的需求而言，按服務對象，讀者層次給予區別，提出下列分類原則。

①科學性與實用性目標明確的原則。

②基礎性與專題性有別的原則。

③用途與內容一致系統分明的原則。

④圖面層次有序邏輯性強的原則。

1.2 水工環圖件的類別劃分

面對大量的水工環圖件，按照上述分類原則、編圖內容和服務性質與層次，做出如下5種分類。

①基礎性圖件。是以傳統地學為基礎，編制的水文地質、工程地質與環境地質基本內容為主的圖件，闡述各自主題條件類型，分布規律及主要特征，包括：巖相古地理圖、第四紀地質地貌圖、巖土體類型圖、可溶巖類型圖、水文地質圖、工程地質圖、環境地質圖、巖溶環境地質圖［4-7］…等。

②專題性圖件。是強調突出與深入地反映某種或多種要素和現象，以專門性水工環研究為出發點，體現水工環調查評價結果為主，選題具有一定的獨立性，更注重于資源與功能的針對性，在應用方面更側重于工程開發、建設與區劃的專項論證，具有一定參考價值，主要有：地下水資源圖、地下水富水程度圖、水文地質參數分區圖、地下水供水適宜性圖、地下水等水位線及埋深分區圖、地下水開發利用程度圖、地下水潛力圖、地下水應急供水水源地、土壤包氣帶埋深分區圖、地下含水系統調蓄能力圖、地下水水質評價圖、水文地球化學圖、地下水化學類型圖、地熱資源圖、熱礦水分布圖，工程地質分區圖，巖土體結構圖、地下空間資源開發及保護圖、建筑地基地質環境適宜性圖、建材資源圖、特殊類土分布圖、礦山環境地質圖，地質旅游景觀資源圖［4-8］…等。

③特殊性（問題）圖件。是指與人類工程活動有關的環境地質負面效應的圖件,具有警示作用，具體反映地質災害、環境地質問題等的分布、成因、發育發生規律及其評價，預警與防治措施等方面的內容。主要包括：地下水誘發危害圖、土壤與地下水污染圖、土地荒漠化圖、土壤鹽漬化圖、地下咸水分布圖、原生特殊化學元素（氟、碘、鐵錳、砷、酚、氰、鉻、亞硝酸鹽、氡等）分布圖，地質災害（崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、海水入侵等）易發性分區圖、地質災害分布圖［7］…等。

④資源與環境安全保障性圖件。評估反映地質環境質量優劣、資源數量多少，對經濟發展的保障程度，為國土規劃與整治、生態建設、功能區劃、區位經濟發展功能定位提供決策依據。包括：地下水保障程度圖、地下水合理開發利用圖、地下水防污性能圖、地下水供水安全保障圖、地質災害危險性圖、地質災害評估圖、地質災害預測預報圖、土地利用地質環境風險預測圖、地質旅游景觀資源開發與保護圖、地質環境功能區劃圖…等。

⑤政府宏觀決策性圖。是為國家和各級政府及行業部門服務的圖件,大致包括：國土規劃與地質環境和諧建議圖、地下水合理開發利用與保護建議圖、資源開發利用與環境恢復建議圖、經濟區（帶）與地質環境功能和諧建議圖、社會經濟發展與地質環境管理建議圖、環境地質遠景工作建議圖、水工環（階段）工作部署圖［11］…等。2 編圖主題與內容及圖層要素的關系

根據上述水工環圖件的類別，傳統的基礎性圖件編圖主題明確，表示內容及方法規范；而專題性、特殊性圖件選題存在多元化問題，應該以問題為導向，需求為目標，表達內容廣泛形式多樣；資源與環境安全保障性圖和政府宏觀決策性圖，是在專題性圖件基礎上，經過對問題的歸納分析綜合概括，提升到為更高層次服務為目的，要具有前瞻性。針對專題性、特殊性圖件及其編圖主題與內容及圖層要素的關系，作出以下分析與探討，以便提高用圖效果。2.1 選題方法

水工環系列圖的選題應本著問題為導向，目的優先，服務對象層次有別，即：找準問題、科學評價、用戶對口、警示未來、保障持續為選題原則。編制水工環系列圖是一個復雜的系統,它包容了不同內容、不同功能、不同設計階段、不同部門所需要的水工環資料、評價結論和決策建議圖件,其數量多少和選擇的圖件種類完全取決于實際需要,原則上以能回答和解決規劃和設計方面提出的問題為準。其編圖選題內容也不盡一致，有圍繞全球水循環與地下水形成與演化為目的，研究水-巖相互作用、水文地球化學特征、地下水環境演化…等；有圍繞地下水資源及其開發利用與保護為目的，研究地下水合理開發利用、地下水防污性能、人類活動對地下水的污染、地下水誘發危害…等；還有圍繞國家和地方各類工程建設，開展巖土工程地質適宜性評價，地質環境質量評價，地質環境監測，地質災害預測預報…等。

2.2 編圖主題與內容

水工環系列圖是由系統的專業數據資料，通過水工環專業內容與測繪信息、數據庫系統的轉換與連接，基于各類空間數據的地圖編輯，來豐富其內涵與外延，拓展系統功能和圖面表現形式，反映出資料數據化，平臺多元化，形式多樣化，從中提取命題所涵蓋的各層次的內容，實現主題突出，內容鮮明的圖件，才會有所創新。例如:地下水環境系列圖，大致可以歸納為:地下水的環境優劣、質量的好壞與利用適宜程度評價,地下水環境與人類活動相互作用引發的負面效應,地下水環境時空演變等綜合研究結論。不同編圖主題目標可以編制出不同內容、尺度和形式的地下水環境圖件，往往出現主題與內容不符，容易混淆不清，僅就一下幾種圖作出簡要提示，如：地下水化學環境圖，是在不同的水文地球化學作用條件下，所形成的水化學類型及其水中化學組分總量空間分布特征和規律；地下水水質圖，是以《飲用水水質準則》或《生活飲用水衛生標準》評價出地下水質量級別，衡量水的質量優劣；地下水污染圖，是水質現狀與背景值比較，評價地下水遭受污染的程度，與地下水水質圖概念是有嚴格區別的。地下水防污性能（脆弱性）圖，所強調的應該是淺表層巖性的阻隔污染物質進入含水層的能力，還有地下水的自凈能力為主要內容；地下水供水質量適宜性圖，則是參照我國不同供水目的所對應對的質量標準，從適宜性與安全性及利用方式作出評價。

2.3 圖面形式與圖層要素的關系

水工環專題圖件必須在明確主題及專題內容的前提下，以專題內容提取成圖信息，了解用圖者的需求，研究不同層次讀者對圖的理解和接受程度與視覺效果，經過歸納整理轉化成圖形語言，設計圖例系統，確定圖層要素主次關系，圖層屬性與圖面表達形式在邏輯關系上要一致，并且有系統完整的數據庫作為數據支撐，才能滿足不同層次用圖者的需求，圖面內容既簡捷、易讀、易懂、感染力強，又有屬性明晰和數字內涵豐富的數據庫支撐系統，更便于信息的提取，重組生成新的圖件，實現動態管理的效果。

3 小比例尺水工環系列圖編制展望

3.1 洲際與跨界水工環系列圖編制

李廷棟院士在歸納國際地質編圖特點和發展趨勢時指出:一是由專業性圖件向實用性圖件發展；二是由單一地質類圖件向多學科系列圖件發展；三是由地區性、國家級圖件向洲際及全球性圖件發展［8］。

自20世紀90年代開始,隨著世界對全球變化所指的環境問題的日益關注，當前生態環境的惡化也達到了前所未有的程度，土地荒漠化、生態環境惡化與災害事件頻發的記錄，水資源嚴重短缺。亞洲存在許多重大地質環境問題，急需開展洲際地質環境問題研究，編制地質環境系列圖件，如：周邊國家水資源開發造成咸海嚴重萎縮，中東為水而戰；水污染事件頻發，引起各國普遍關注，水、土污染導致生物多樣性的減少等不和諧現象，已經構成人類社會可持續發展的嚴重障礙，需要從地質環境功能做出科學判斷；研究氣候變化對亞洲地下水資源及其環境影響；周邊國家人類工程活動礦業開發的環境地質問題；跨界水資源開發的生態環境效應，需要作出戰略性對策研究。因此，探索水工環學科新的學科增長點和結合點，拓寬研究領域，編制多維的現代水工環系列圖,都存在跨界綜合編圖的問題。即：從地域上有全球、洲際、國際跨境流域、國家、地區、大流域、城市群到經濟功能區…等的跨界；從構造地貌，地質結構而言，又存在不同地層單元，乃至地下含水層的跨界；時間系列上又有地質時期、古代、現代的跨界等。同時，還有學科之間跨界的橫斷科學。

跨邊界含水層作為全球地下水資源中的重要部分，自20世紀末提出以后，國際水文地質界開始重視和研究［10］。國際跨邊界含水層資源管理計劃（isarm）在執行計劃的5年中，將跨界含水層的研究歸納為5個最值得關注的領域，包括自然科學—水文地質學、法律、社會經濟、制度和環境5個方面［3］。韓再生教授在跨界含水層研究中指出:自然科學—水文地質學方面的研究內容包括:跨界含水層的特征，水文地質參數的空間分布和與地下水水力學相關的問題［10］。因此，相應的跨界含水層編圖問題就值得研究，這類圖件主題明確，涉及領域與服務對象廣范，需要兼顧社會屬性，應編制跨界含水層分布圖、跨界地下水資源圖，跨界水環境安全保障圖，跨界水資源開發利用建議圖等系列圖等［12］。

3.2 展望水工環系列圖的編制

展望水工環系列圖的編制歸納為以下3個方面趨勢。

①水工環系列圖件不同于文字報告，是提升重大地質調查成果集成的重要表現形式，簡捷明了，概括地反映水工環時空特征規律，是評價影響區域經濟發展基本問題狀況的重要依據，是制定國土總體規劃的必不可少的參考資料，開展洲際與跨界水工環系列圖編制,具有很好的現時和深遠意義。

②水工環系列圖件服務領域擴展，表現形式多樣，隨著信息時代的迅猛發展，編圖信息多元化，為數字編圖開辟出新河，對于科學利用地質資源、減輕和防治地質災害、保護環境、警示人們合理利用與保護資源,反演過去，科學預測未來，編圖研究領域與應用服務前景非常廣闊。

③信息傳輸媒介不僅僅局限于平面二維紙介質圖，基于計算機gis系統，存儲的數據量大，信息查詢檢索、復雜的量算和空間分析、多為可視化、地圖制圖等更加精準便捷。多維電子圖形圖像技術更顯示出更強的優勢，動漫可視化發展趨勢明顯，吸引公眾科普意識的視覺。

參考文獻:

篇6

[關鍵詞]GIS水文地質信息系統C#

中圖分類號:TP7文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1210089-01

一、前言

水文地質學研究地下水在周圍環境(巖石圈、大氣圈、生物圈)以及人類活動影響下,數量和質量在空間上的變化規律,并運用這一規律有效地利用地下水和調節控制地下水以興利弊害[1]。地下水的水位變化和水質變化直接影響到居民生活用水,及建筑設施的穩定性。因此,實時動態的監測地下水的變化成為工作中的重點。水文地質信息的獲取主要靠鉆孔來獲得,所獲得的信息通常以文字的形式、圖表的形式和卡片的形式存儲起來,而未被充分利用。這樣不僅占用了大量的空間來存放,而且為以后的資料查詢和更新帶來困難。

地理信息系統(Geographic Information System,簡稱GIS)作為信息科學與空間科學的交叉性學科,以計算機軟件、硬件為平臺,以數據庫為基礎,支持空間數據的采集、存儲、管理、檢索、分析和輸出,為以后的工程規劃和工程施工提供了決策支持[2]。GIS技術具有強大的空間數據管理和屬性數據管理,被應用到各種領域,并得到了快速的發展,但在水文地質上的應用發展緩慢。GIS技術可以使水文地質數據的管理更加科學化、規范化和系統化,實現了空間數據和屬性數據的統一管理。地下水環境的復雜性使得一般的GIS軟件不能滿足水文地質專業分析與應用的需求[3]。因此,開發基于GIS的水文地質空間分析模型已經成為水文地質工作的重要任務。

基于水文地質的實際應用,開發水文地質空間管理系統,構建水文地質空間數據庫,建立水文地質的數據模擬模型、分析模型,更加形象和直觀的表達出地下水的狀態變化,為地下水的分析和評價提供決策。

二、系統的設計與開發

(一)系統的設計原則

“水文地質空間信息系統”結構復雜且數據量大,根據系統的結構特點并結合實際工作的要求,確定系統的總體設計應遵循以下原則:

1.實用性:系統能夠滿足用戶的應用需求,易于管理和維護,提高工作效率。

2.先進性:盡可能采用先進的技術、方法、設備等,提高系統的技術水平。

3.安全可靠性:作為一個大規模的、關鍵性信息系統應用,安全可靠性至關重要。

4.開放與共享性:系統具有良好的開放性,可以支持符合國際標準和業界標準的相關接口,實現系統的兼容與互通。同時可以將已有的各種格式轉換為目前的數據格式,保護已存在的資源。

5.可擴展性和靈活性:在計算機技術日益成熟和完善的今天,任何一個系統都不是孤立存在的。在設計和規劃系統之初,應從宏觀、全局、長遠的觀點來統籌考慮。同時注重系統結構的完整性與技術的標準化,易于進行大范圍推廣。

(二)系統的設計方法

信息系統的開發方法很多,常用的比較典型的開發方法有:結構化生命周期法(SDLC)、快速原型法(PROTOTYPE)、面向對象的開發方法(OO)及計算機輔助軟件工程(CASE)[4]。將采用面向對象的方法對系統進行開發,結合GIS本身的特點,系統的開發實施包括系統的可行性研究、現系統調查、系統分析、系統設計、系統實施和維護與評價等。具體的開發設計流程如圖1所示。

圖1系統的設計流程

(三)系統的開發平臺與工具

系統主要采用以下開發平臺和工具:

1.數據庫平臺采用Oracle;

2.系統中有大量的圖形數據,故采用ArcSDE9.2空間數據庫引擎將圖形數據存儲在Oracle中;

3.采用C# +ArcGIS9.2 ArcObjects開發地質圖形編輯系統;

4.采用C#.NET作為開發語言。

三、系統結構與功能

(一)系統的結構

水文地質信息系統是以GIS技術為支持,以水文地質空間數據庫為基礎實現對水文地質空間信息的采集、存儲、管理、更新、合成、查詢、分析與評價、可視化表達等功能的空間信息系統。系統的結構包括圖形管理、數據庫管理、空間分析和決策與評價四個大系統和與其相應的子系統。系統結構與功能如圖2所示。

圖2系統結構與功能

(二)系統功能分析

1.圖形管理功能。系統具備的圖形管理功能,主要包括圖形的輸入、輸出、查看(放大、縮小、漫游)及圖層的刪除等基本功能,還具備制作專題圖的專業功能,如插入文字說明、圖例、指北針及地圖方格網等,并且可以進行邊界線、陰影及圖形邊框的設置。由于圖形的格式多種,因此,系統支持不同圖形數據格式的轉換,同時兼容多種圖形數據文件,如Arcview SHP文件,ArcInfo Coverage文件,CAD文件等。

2.數據庫管理功能。數據庫是數據存儲與管理的最高層次。水文地質數據庫區域內一定水文地質及其相關特征以一定的方式組織存儲起來的相關空間數據的集合。系統數據庫的管理功能主要包括水文地質圖、地形圖的管理和屬性數據的管理。屬性數據的管理主要包括空間數據的賦值和描述等。數據庫的管理功能將實現空間數據與屬性數據的鏈接,使得空間數據更加直觀易懂。

3.空間分析功能。空間分析功能是GIS的一個重要應用領域,它主要功能是研究各地理要素之間的空間關系,它是GIS區別其他的系統的一個重要標志。它的主要操作包括緩沖區分析、疊加分析、拓撲分析和網絡分析[5]。

4.水文地質決策與評價功能。系統包含了空間統計模型、地下水量計算與評價模型、地下水流數值模擬模型、水質與地質生態環境綜合評價與分析模型等四大類模型。通過這四種模型來模擬地下水的運動及水質的變化,從而為更合理的開發利用水資源和工程建設提供輔助決策支持。

四、結束語

GIS作為一門科學和技術,并且能更直觀的和詳細的顯示空間信息,為水文地質學的發展帶來帶來新的動力。系統在很大程度上改善了水文地質數據的管理,但在地層的三維顯示和虛擬環境模擬方面有待于以后的深入學習和研究。

參考文獻:

[1]劉兆昌、李廣賀、朱琨,供水水文地質[M].北京:中國建筑工業出版社,1998.

[2]陳述彭、魯學軍、周成虎,地理信息系統導論[M].北京:科學出版社,2000.

[3]孔金玲、王文科、楊澤院、麥柳研,基于GIS的水文地質空間信息系統研究與應用[J].地理與地理信息科學,2005,21(4):41-43.

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（1）一定的研究生規模和良好的結構比例。盡管學校有很多困難，特別是空間困難，但是，研究生規模不僅不能縮小，而且應該盡一切可能適當擴大，特別是要擴大博士生、免推研究生和學術型碩士生規模與比例。博士生、免推研究生和學術型碩士生不僅能產出大量SCI論文，而且是科學研究的重要力量。（2）全國百篇優秀博士論文和北京市優秀博士學位論文的數量。全國百篇優秀博士論文是衡量研究生培養質量的重要標志。北京市優秀博士學位論文評選雖然起步較晚，但是程序規范，要求標準高，競爭激烈，是全國百篇優秀博士論文的預選賽。作為從研究生教育起家、以培養研究生為重要特色的中國地質大學（北京）必須長期不懈地重視百篇優秀博士論文和北京市優秀博士學位論文的產出，這既是研究生培養質量的重要標志，也是培養“杰出青年基金”獲得者的前奏。（3）SCI論文的數量與質量（影響因子和引用率）。盡管對SCI論文有不同的看法，但是中國地質大學（北京）現在依然沒有超越SCI階段。為了提高學校的核心競爭力，必須下大力氣重視SCI論文的數量和質量。當每個研究生都可以發表高水平的SCI論文時，我們才有資格討論SCI論文是否重要。SCI論文目前依然是人才培養、學科建設、研究團隊建設、科研成果評獎的重要基礎。中國地質大學（北京）不能再走僅重視SCI論文數量的老路，而要更加重視SCI的質量，催生高影響因子SCI論文的產出，才能后來居上，實現跨越式發展。（4）發明專利數量與轉化率。中國地質大學（北京）有一定數量的工科研究生，除了鼓勵研究生產出高水平的SCI論文外，還應鼓勵研究生多獲得國家發明專利，特別是具有廣闊市場前景、易于轉化的發明專利。（5）國際化程度與水平。研究生教育的國際化不僅有利于提高研究生的培養質量和國際化視野，而且為擴大學校影響提供了重要平臺，也會大大促進學校科研水平上臺階。中國地質大學（北京）要實現地球科學領域世界一流大學的長遠辦學目標，提高研究生培養的國際化程度和國際化水平是必由之路。

研究生培養面臨的挑戰

遙想當年，中國地質大學（北京）在地學研究生培養方面獨領，成為中國地質教育戰線一道亮麗的風景。近年來雖然學校發展很快，但研究生培養出現了新的困難，面臨著新的挑戰，主要表現在下列幾個方面。（1）師資力量有限，每個教師帶的研究生偏多。學校現有專任教師866人，其中具有正高級職稱教師191人，副高級職稱269人。2012年學校實際報到碩士研究生1743人，博士研究生377人。如果這些研究生全部由學校的教師來指導，具有正高級職稱教師平均每人指導2名博士研究生，具有正、副高級職稱的教師平均每人指導3.8名碩士研究生。按研究生學習時間為3年計算，每個具有正高級職稱教師平均指導6名博士研究生和11.4名碩士研究生。相對于師資力量來說，我校研究生規模偏大，每個教師指導的研究生太多，特別是傳統優勢學科每個教師帶的研究生太多，負擔太重，壓力過大，疲于奔命，不僅影響了指導教師的身心健康，影響了研究生培養質量的進一步提高，也使學校一些管理政策失靈。（2）研究生的生源質量有待改善，非地質專業的研究生偏多。研究生報考有一個就高不就低的基本規律，即學生要么選擇自己的學校，要么選擇比自己學校聲望高的教學或研究單位，很少有學生選擇比自己學校聲望低的教學或研究單位讀研究生。30多年前，由于各種原因，中國地質大學（北京）是地學研究生的首選之地，不光長春地質學院、成都地質學院、河北地質學院、西安地質學院的學生青睞中國地質大學（北京），而且北京大學、南京大學、浙江大學、中山大學的學生也紛紛加盟。加上當時招生人數很少，招生優中選優，生源很好。經過30年的發展，學生報考研究生對學校的選擇范圍越來越大，研究生報考就高不就低的現象越來越明顯。近幾年中國地質大學（北京）的研究生中幾乎見不到北京大學、南京大學、西北大學、浙江大學和中山大學的畢業生。另一方面，由于就業的導向作用，近年我校傳統優勢學科研究生生源比例明顯下降，跨專業研究生比例明顯提高，非優勢專業研究生比例增長過猛，導致研究生培養效率下降。跨專業研究生的成才率太低，對學校核心競爭力的貢獻率不高，非傳統優勢學科研究生對學校核心競爭力的貢獻率也不高。（3）培養環節需要進一步改善。目前中國地質大學（北京）研究生培養在課程教學、實踐教學和科研成果產出與轉化等方面管理都比較粗放，體現學校的意志不夠，需要進一步改善。（4）研究生學習研究長期與科研儀器脫鉤，導致動手能力不強，發展后勁不足。這個問題其實也可以歸結到研究生培養環節中。之所以將這個問題單獨拿出來，是因為這個問題太突出了。留學生的實踐表明，中國人對書本知識的學習能力絕不比外國人差，直到碩士階段都不明顯輸給外國人，但在博士階段實驗室動手能力普遍不高。這與我們的研究生學習研究長期與科研儀器脫鉤不無關系。（5）鼓勵創新型、拔尖型人才脫穎而出的政策體系不夠完善，一些政策執行不到位，大鍋飯現象盛行，耗費了學校大量優質資源，影響了拔尖人才的培養和標志性成果的產出。（6）國際化程度與國際化水平不高，主體限于國內辦學，雖有一定的國際交流，但規模不大，水平也有限。（7）研究生管理多為按部就班的服務，創新不多，特別是對全局具有帶動作用的創新不多。

研究生培養的出路

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關鍵詞：工程；地質勘察階段；地質體；測試方法

中圖分類號： E271 文獻標識碼： A

工程地質學有著較長的發展歷史，隨社會經濟的發展以及施工技術的進步，施工地的地質情況也變得較為復雜，施工前的勘察工作變得更為重要。針對不同工程環境下的地質條件，勘察階段的名稱或者內容等會存在一定的差異，但是在勘察階段地質工作的開展是必然的要求，并且保證該種地質體測試工作的準確性和合理性。對于工程擬建設范圍內的地質體進行充分的測試，為建筑工程設計等相關工作的開展提供更為充分的材料，保證設計的科學性。此外，對于工程的地質勘察測試而言，是一個逐步深入細化的過程，在測試中應探明各種影響地質勘察工作的因素，為勘察以及工程設計質量的提升提供依據。

1 目的和任務隨勘察不同階段而改變

地質勘察工作可以對工程施工地的地質情況有更為清楚準確的認識，在很大程度上提高工程設計和施工的質量標準。在勘察工作開展中，能夠獲得更多的地質數據，通過對該種數據的整理分析，為工程的設計提供有利的參考依據，并且可以為前期設計施工圖的修正等提供更為準確的數據資料。上述地質勘察任務完成之后會進入到地質測試階段，而地質測試的基本目的以及任務等會隨著工程內容以及勘察階段的不同要求而有所變化。

巖土試驗時地質勘察中常用的測試方法，在具體的實踐中，它是以動靜觸探的方式，貫入測井以及快速實驗的方式來獲得關于巖土基本性能的資料。試驗中所獲取的數據資料可以為工程施工區域內巖土成分的分析以及巖土性質的判斷等提供一些強度以及可壓縮性等方面的資料，便于設計和施工方案的制定以及選擇。巖土試驗中，對于言行地質特征的分析以幅值的形式來表現，并且將抗壓強度以及抗壓的極限等內容進行指標化分析，使其能夠一種更為直觀的形式呈現給測試資料的使用者，并且根據不同的勘察階段，對于巖土測試值的幅度等進行相應的調整，以保證其有效性。

2 工程地質單元指標值的計算

在地質體的測試中，單元指標的計算是常用的方法之一。這里所指的計算單元通常是地質體中由一種或者是多種礦物成分的不同巖土所形成的，依據相應的計算條件，從綜合的角度來反應不同工程地質要素的一個指標值，或者是以一個具體工程地質單元來完成相關的計算工作。對用于工程地質作用計算的指標值進行加權平均是單元指標值計算中常用的一種方式，其應用與具體工程的實際要求以及內業條件等有著一定的關系。

一般情況下，計算單元是以內業條件為基礎通過地質單元而編制出的。而工程地質單元所指向的是由一種巖性所組成的工程地質體，在不同的環境下，以計算的具體要求為依據來選擇具體的指標值等。這種工程地質單元的劃分會有形狀以及大小的區別，在不同的勘察階段，應結合工程的實際情況以及地質勘察工作的基本任務和目標等對相關的地質資料進行選擇應用。對于內業條件下的該種單元劃分，應該勘察的巖性資料數據為基礎進行統計分析，然后完成該種單元的劃分。

3 利用測試結果劃分工程地質單元和特征

在不同的地質勘察階段，地質體測試的結果對于工程地質單元及其特征的分析有著積極的作用。地質體測試是在一定的深度范圍內所進行的，它能夠更好的反應地質環境對于工程整體的影響，該種測試結果對于工程設計施工方案的制定以及后續的修訂工作等都會起到積極的作用。從工程整體上講，施工的不同地段地質條件會有所不同，為保證工程設計施工的科學性和合理性，要注重對每個施工地段的地質條件的勘察，以掌握有效的地質資料，為設計的完善和優化提供參考依據。

地質體的測試工作中，通過巖土圖樣的分析等方式來選定分類的具體指標，并且嚴格遵守工程施工的標準以及規范，實現對巖土的強度以及可壓縮性等的測試。地質體的測試工作更多的是在野外來完成，當選定建筑物施工的位置后，還應對地基的最終確定進行必要的計算，完成施工設計的編制工作。為了保證施工計劃的科學性應該對工程周圍的地質構造以及地質環境等進行充分的勘察分析，獲取更為詳細的地質資料。地質勘察中，除了應用野外試驗的方式外，還應包括相關工程測試的內容，通過對工程施工范圍內巖層斷面的巖土分級巖性的測試以及對于巖土性質指標的統計資料等的獲取和分析，保證地質體測試工作的有序開展，實現對地質體以及工程地質體的劃分等，為工程的設計和施工提供參考。

4 地質勘察的資料應滿足建立計算圖示的需要

工程地勘察工作的開展除了獲取相應的數據資料外，還應該從計算圖示的角度出發來為其提供充分的資料。通常情況下，計算圖示更多的是一種相互影響區的垂直斷面模型，對于巖土測試而言，其任務是獲取影響工程區域的計算斷面巖土性的相關資料。以工程的設計圖為基礎，通過看他、鉆探等方式來進行地質體的測試，其具體的布置上應該將工程的軸線以及工程預定的影響區域作為主線，以保證獲取的地質斷面圖能夠滿足計算圖示的要求，提高其精確度。

工程地質勘查工作的目的在于更好的展現工程的地質影響因素，在地質體的測試中，應注重取樣的有效性，對于巖土指標的測試，要將巖土的強度以及壓縮性作為重要指標進行測試。對于測試工作量而言，應該從平均值的獲取等角度進行綜合考慮，對于一些較為獨特的工程而言可以將總平均值的概率相應提高，提高計算圖示的準確性和有效性。

結論：

地質勘查對于工程施工的順利開展以及工程整體的安全有著重要的影響。實踐中，要針對工程的實際情況，根據不同的勘察階段細化其勘察的任務和目標，使得各項工作都能順利完成。在地質測試中，綜合應用多種方式，對地質構造及其具體結構等進行勘察和測試，以勘察中所獲取的數據作為工程設計和施工方案修訂的依據，從而保證工程整體的穩定性和安全性。

參考文獻：

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[2]單曉琳.不同工程地質勘察階段地質體的測試方法[J].黑龍江科技信息,2012(13)

[3]黃培強.工程建設中的地質勘察探討[J].中國科技博覽,2011(33)

篇9

【關鍵詞】 巖溶區 地質勘察 技術

隨著工業不斷地發展，地球污染也日益嚴重，所以我們很多的地理專家學者要研究地質方面，來了解氣候變化對農作物的影響，巖溶區又稱喀斯特地貌，巖溶區地貌是典型的地貌特征，它擁有著地址特殊性，氣候特殊性，農作物果實的特殊性。這三種特殊性就值得我們去研究，但是也是由于這些特殊性，很多傳統的地質勘察方法都不適用該地區。要想更好地了解和勘察巖溶區地質，就要有更好的勘查技術。所以本文針對巖溶區地貌地質勘察技術進行以下探討，希望能給予相關專業讀者借鑒。

1 巖溶區成因和特殊性及分布

1.1 巖溶區地貌成因

要想研究巖溶區巖溶區地貌的勘測技術，就必須知道巖溶區是怎么形成的，巖溶區是經過很多年的風化，由于該地區底下水源豐富，地下水沿著可溶性巖石的層面、節理或斷層進行溶蝕和侵蝕而形成的地下孔道，造成石頭塌陷反復產生這種地質機械力作用和風化、水的侵蝕等化學作用產生的，所以巖溶區地貌會呈現出多種地貌，因為未塌陷之前是一種地貌，即將塌陷又是一種地貌，塌陷的形成溶洞又是一種地貌。由此可見大自然造物者是偉大的，創造了這種地貌。

1.2 巖溶區性質

巖溶區地貌不僅地表不同，就連產生果實、谷物也不同，地表區別主要是巖石組成不同，地表形態類型屬正地形的主要有峰林、孤峰、殘丘、巖溶區丘陵和石芽。由于巖溶區地貌影響氣候，所以果實，谷物也不同。這就是巖溶區的特殊性。

2 巖溶區地質勘察目的和勘測技術

2.1 巖溶區地質勘察目的

首先我們要了解什么地質勘察，地質勘察是用科學的放法，通過科學儀器或者機械手段得到地質層的一些資料，然后經過專家、學者的分析的一個過程，根目的是要了解持力層的地基承載力，確定基礎類型等等。是在對礦產普查中發現有工業意義的礦床，為查明礦產的質和量，以及開采利用的技術條件，提供礦山建設設計所需要的礦產儲量和地質資料，對一定地區內的巖石、地層、構造、礦產、水文、地貌等地質情況進行調查研究工作。而地質勘測的目的是了解不同表層巖溶帶、土壤、植被系統的結構，水循環及有關營養元素的運移規律；表層巖溶帶的調蓄功能。總結巖溶山區巖溶水合理開發利用的模式，尤其是地表地下水庫成庫條件、壩址選擇的技術方法、勘探工作程序；地表地下水庫調度水資源的水文。巖溶山區荒漠化（水土流失）影響因素的定量評價，土地整理和控制水土流失的工程措施及效益評價；土地覆蓋、荒漠化的動態監測及該區綜合治理效應評價。因為斯特地區地表異常缺水和多洪災，對農業生產影響很大。但地下水蘊藏豐富，徑流系數在熱帶巖溶區區域為50～80%。亞熱帶巖溶區區域為30%～40%，溫帶為10%～20%，所以研究明白巖溶區對農業生產有一定的影響。

2.2 針對巖溶區地質勘察技術

巖溶區地質勘察主要分以下幾種方法：

（1） 工程地質調查與測繪：包括巖溶地形地貌調查、地層巖性、水文地質調查、測量及試驗等內容的野外調查，能夠從宏觀上把握巖溶 發育的分布和特點，并據此進一步進行工程地質勘探工作，該方法簡單，方便實用，能獲得直觀的野外工程地質基礎資料。

（2）地球物理勘探：適用于對巖體中復雜的巖溶洞穴進行探測，除了電阻率（電剖面和電測深）法、高密度電法、無線電波透射法、地面地震反射波法、聲波透射法、微重力法、射氣測量等以外，80年代以后發展起來的探地雷達GPR（地質雷達）、層析成像（CT）技術等在巖溶工程地質勘察中也得到了廣泛的應用，尤其是在確定巖溶溶洞、土洞及塌陷等的分布、形態和充填情況時，發揮了很大的作用。針對巖溶塌陷的形成機理復雜，其發生具有突發性和隱蔽性，采用監測地面沉降、地面和房屋開裂的方法來監測塌陷，效果并不好，而采用地質雷達等直接監測和巖溶管道系統中水（氣）壓力的動態變化傳感器自動監測的間接監測技術來監測塌陷則能取得較好的效果。在查明大范圍的區域巖溶發育和深部巖溶的分布規律方面，地球物理勘探是最理想的方法之一，但探測的準確程度受場地的干擾、技術人員的解釋水平等因素影響。

（3）工程地質原位測試技術：主要采用原位標準貫入試驗、動力觸探試驗等測定溶洞和土洞中充填物、巖溶塌陷堆積物的工程地質性質和地基土承載力，該技術在各巖溶地區有較成熟的應用經驗，施工簡單，成本較低，應用廣泛。

（4）示蹤試驗：用示蹤劑（熒光染料等）進行巖溶地下水聯通試驗 以及長期觀測的研究，以查明巖溶的發育程度和溶洞相互連通、分布情況，該方法簡單，較方便可靠，但不適用于無地下水的溶洞。

（5）模型試驗：采用一定尺寸規模的試驗裝置，模擬砂、土層在各 種條件下（如不同水動力條件）的巖溶地基的穩定性或巖溶塌陷過程，一般用于巖溶塌陷的研究。

（6）管波探測法：管波探測法是在鉆孔中利用“管波”作為探測物理場，探測孔旁一定范圍內的溶洞、溶蝕裂隙、軟弱夾層等不良地質 體的最新孔中物探方法，即利用樁位中心的一個勘察鉆孔，通過發射管波，采集記錄并分析管波反射信號，就可探明整個樁位范圍內的巖溶、軟弱夾層及裂隙帶的發育和分布情況，并評價嵌巖樁基樁持力層的完整性。

3 結語

巖溶區這種地貌全世界分布很廣，是一種非常奇特的地貌，也是非常有研究價值的地貌環境，很多地質學家專門到巖溶區考察、勘測。該地貌是一種可溶于水的巖石組成，其巖石的化學組成CaO、MgO、CO2巖鹽等。由于化學成分組成復雜，所以呈現出多種地貌，所以有很多地質勘測的研究價值。所以我們研究如何能使地質勘察技術更符合這種地貌，能夠更好地、準確地得到數據，只有這樣才能降低誤差，才能更好的研究。要想更好地勘察巖溶區地質，就要有更好的勘查技術。

參考文獻：

[1][美]R，E，謝里夫，[加]L，P，吉爾達特.勘探地震學.2版.北京：石油工業出版社，1999.

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關鍵詞：粉土，特性，工程地質，淮海，液化趨勢

 

0、引言

淮海地區位于魯南丘陵與蘇北平原交匯的殘丘平原上, 其地貌為侵蝕平原, 根據多年實際勘察了解, 除殘丘外, 平原區第四系地層的上部廣泛沉積了巧軟土, 一般多為土質松軟、飽和、高壓縮性、工程性質較差的粉砂、粉土或淤泥質軟粘土等。筆者通過收集大量資料, 對飽和粉土的工程地質性質進行了分析總結。

1、粉土的分布與成因

統觀淮海的地貌形態, 四周被低山、丘陵所環抱, 中間低平。從地質成因方面分析, 本地區在第四紀全新世有沐水、泅水泛濫, 后有黃河沖積, 形成了泛濫沖積平原及沖積垅狀高地。

淮海地區泛濫沖積平原分布較廣, 標高一, 地勢平坦, 從北西向南東微斜, 坡降很小, 表層為第四系全新統泛濫沖積粉土。沖積垅狀高地即廢黃河高漫灘, 分布于黃河故道兩側, 自北西向南東穿越市區, 由黃河帶來的粉砂、粉土堆積而成, 標高一。兩側形成天然壩堤, 高出泛濫沖積平原一。

2、粉土的指標及相應的工程地質特征

據GB50021 - 2001 及GB50007 - 2002 規范,粉土定義為塑性指數≤10 且粒徑>0. 075mm 的顆粒含量不超過全重50 %的土體。由砂粒、粉粒、粘粒組成。論文格式。粉土以塑性指數IP ≤10 為下限與粘性土分界;以粒徑> 0. 075mm 的粒組含量不超過全重50 %為上限區別于砂土。這類土呈現的特征主要是粉粒所具有的特征,是介于砂土與粘性土之間的一類特殊土。因粉土的顆粒較粘性土大,故其粒間聯結較弱。粉土有接近砂土及粘性土的雙重特性,這主要是因為粉土既含有砂粒又含有粘粒成份的緣故。實踐中證明:當粉土中的砂粒含量較高時,其特征與砂土相似;當粘粒成份含量較高時,粉土表現出來的性質則與粘性土接近,故有條件時我們可據粉土中顆粒的級配情況將之劃分為砂質粘土(粒徑< 0. 005mm 的顆粒含量不超過全重的10 %) 及粘質粉土(粒徑< 0. 005mm 的顆粒含量超過全重的10 %) 。論文格式。 粉土中水與土顆粒表面的作用發生了質的變化,明顯地與粘性土和砂土不同:因粘性土存在結合水,它與礦物顆粘表面的物理化學作用以及其自身結合水的變化,對粘性土的性質影響極大,形成了流塑—軟塑—可塑—硬塑—堅硬等不同的土體狀態。而砂土孔隙中存在的是自由水,水的存在與否幾乎對砂土土性無多大影響,而粉土中水與顆粒間的毛細作用占較大的優勢。據研究,淮海地區粉土在不飽水狀態下有一定的強度及硬實性,在飽水狀態下則易散化與結構軟化,致使強度降低、壓縮性增大。粉土在失水狀態下具有迅速的孔隙水壓消散過程,主固結完成很快,因而伴隨明顯的強度增大。

通過廣泛搜集資料，統計出淮海地區范圍內含水量和孔隙比統計頻數圖如圖1、圖2所示。

圖含水統計頻數圖

從表、圖1及圖2可看出天然飽和粉土的含水量、孔隙比等土工參數指標的變化范圍較大,說明飽和粉土在全區分布范圍內,其工程地質性質不均含水量較高、孔隙比較大, 中等壓縮性說明其工程地質性質較差。

3、粉土液化強度

下圖為典型的粉土液化試驗記錄曲線。（取淮海區粉土試樣）。將不同循環應力σd 條件下粉土液化時的循環次數 與動剪應力比σd /2σ′在單對數坐標系作圖,可以得到液化強度曲線。圖3為不同密度狀態條件下的液化強度曲線,從圖1中可以看出對于重塑粉土試樣,密實度是影響抗液化強度的一個重要因素,隨粉土干密的增大,抗液化能力增強。圖2為不同細粒含量下液化強度曲線。從圖中可以看出,當細粒含量從80%減少到55% ,土樣的抗液化阻力也隨之減小。但是細粒含量為45%的土樣的抗液化阻力卻稍大于細粒含量為55%的土樣,這表明當粉土中細粒為55%時,抗液化強度接近最低。在圖2中,細粒含量為45%和55%的土樣的液化強度曲線幾乎重合,根據的粉土中細粒含量對液化強度的影響作用存在分界點的概念,可以推斷本區試驗所用的土樣,當細粒含量在50%左右時抗液化強度最低,當細粒含量小于50% ,土樣的抗液化強度將隨著細粒含量的減小而增大。細粒含量為50%也相當于平均粒徑大約等于0. 074 mm。

圖1 不同干密度粉土抗液化強度曲線 圖2　不同細粒含量土樣抗液化強度曲線

4、粉土液化分析

筆者認為，在P c 小于9%時, 粘粒分布在粉粒周圍以點接觸式膠結著粉粒。在力的作用下, 粉粒沿粘粒發生滑移。此時, 粘粒起了以為主的作用, 動剪應力比隨粘粒含量的增加而減少; 當粘粒含量大于9% 時, 粉粒周圍有足夠厚的粘粒層, 此時的粘粒不但膠結粉粒, 也有自身固結的作用。隨著粘粒含量和時間的增加, 粘粒對粉土顆粒的膠結和自身結構調整作用也將增強, 此時粘粒主要起穩定、鑲嵌粉粒的作用。所以, 隨粘粒含量的增加而動剪應力比也逐漸增大。無論那組干重度下, 粘粒含量P c= 9% 抗液化強度最低。通過一些試驗及分析得出：粉土中所含粘粒量是影響其液化的重要因素。論文格式。通過對本區含天然粘粒的粉土進行實驗，動剪應力比在P c= 9% 時最低, 并且曲線呈向上開口的拋物線型；粉土中無論粘粒含量如何, 都有隨干重度增大抗液化強度增強的規律, 即干重度愈大,土的抗液化強度愈高, 反之, 抗液化強度降低。

5、小結

由于飽和粉土工程地質特性的變化范圍較大,在巖土工程勘察時, 應針對具體工程項目,

對飽和粉土地基進行更詳細更具體的分析研究。本文對淮海區的粉土進行了一定的實驗分析和討論，研究了干密度、細粒含量對粉土的抗液化強度的影響。分析發現該地區的粉土的抗液化強度并不是隨細粒含量的變化而單調變化,而是當粉土中細粒含量達到某一定量時,粉土的抗液化強度將達到最低點。淮海區的粉土有粘性粉土及砂質粉土之分。水在粉土中影響較大,不飽和水狀態有一定的強度和硬實性,飽和水后易散化,力學強度大幅下降等。

參考文獻：

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