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地質學主要研究范文1
關鍵詞:工程地質 學科價值 科學發展 分析
工程地質的研究內容主要包括確定巖土成分、組織結構、性質等,同時研究分析特殊地質隊建筑工程穩定性的影響。對工程地質進行研究主要是為了對建筑工程所在地區的地質進行勘察,對可能存在的問題進行分析。這樣就可以為選擇合適的場地,解決建筑過程中可能面臨的問題做好準備。
一、工程地質學科的發展及其科學性
每一門學科都有存在的價值和意義,工程地質學科也不例外。人類要生存和發展就要進行建設。近些年來,建筑工程的規模不斷擴大,對工程地質的運用也越來越頻繁。在前期,工程地質的主要任務是對工程進行選址,對地質進行評價,以保證工程的安全。這個時候對工程地質的要求主要在于發現地質的規律及其對工程的作用以及適應性。
從工程地質學科的發展來看,主要分為以下三個階段:
傳統工程地質學階段。這一階段存在于50年代到70年代,在這一階段,工程地質的主要作用在于提供全面的資料和數據以便進行工程選址和設計。這一時期在理論、方法和實際操作中和世界地質工程學還是有較大差距的。人們也沒有認識到工程地質在社會發展中的作用。
傳統地質工程學到現代地質工程學的過渡階段。這一階段從70年代到80年代。在這一階段工程地質已經慢慢走上正軌,發展很順利。主要進行工程地質災害的評價和監測。這個時候逐漸引進了西方發達國家的先進理論和技術。
現代工程地質學階段。這一階段是80年代中后期,世界科學技術飛速發展,各國形勢也發生了很大變化。人口、資源以及環境等問題成為世界性的問題。隨著人口的逐漸增多,對資源的需求量越來越大、環境污染越來越嚴重。而地質問題與這三者息息相關。這個時候需要對工程地質的理論和技術進行研究,逐步實現科學現代化。
因為工程地質學的特殊性,很多人覺得這是一個技術性問題,忽視了它的科學性和理論性。事實上,工程地質學包括工程學、力學、地質學等多個方面。不僅幫助人們認識自然還可以改造自然。
二、工程地質學科的理論及發展
工程地質學科的基本理論形態包括“成因演化論”、“ 結構控制論”和“ 相互作用論”。
成因演化論。這一理論體系是從歐美引入的。強調的是地質體的成因決定工程地質的性質,而演化能改變性質。工程地質條件的形成是內外動力作用綜合的結果。主要任務是查清工程地質的條件以及形成的原因,以此為路徑解決工程地質問題。
結構控制論。結構控制論是由中國工程地質學家建立的,強調地質結構控制地質體力學行為。所有的活動包括人類活動都會改變地質體的結構,從而改變地質力學行為。所以我們要查行處地質結構,然后進行分析,以解決工程建設過程中可能出現的地質問題。
相互作用論。就像力的作用是相互的一樣,人類活動和地質之間也是相互作用的。一方面來說,地質環境的好壞與適合與否決定了人們對地質區域的選擇。人們會經過研究分析后對地質進行評價然后對工程環境進行選擇。而另一方面,人們的建設活動也在改造者地質環境。前后兩者之間是相互影響的,工程地質的作用就在于協調這兩者之間的關系,達到一定的平衡。
三、新時代工程地質存在問題的特點
近年來,我國經濟獲得高速發展,經濟發展時期一個重要的部分就是建設。隨著建設規模的不斷擴大,埋藏越來越深,地下的設施也越來越多。工程地質面臨著新的嚴峻的挑戰。
在大型水利工程建設過程中,存在著庫岸崩塌滑坡的現象、水庫誘發地震和動力學問題以及深巖體精密探測和隧道的提前預報等問題。
在能源開發工程中, 峽谷區岸坡(應力場)演化與山體卸荷變形成因, 大規模開挖中高儲能巖體變形破壞機理與過程, 地表水入滲非線性模型與各向異性巖體水力學規律, 大型土石混雜堆積體的結構、力學與水力學特性, 萬年尺度核廢料地質處置中水巖熱化耦合作用, 深層地熱開發利用等。
在鐵路、公路等交通網絡工程中, 含雜質碳酸鹽巖溶規律與隧洞巖溶塌陷和涌水, 峽谷區深厚松散層橋基及邊坡動力變形破壞機理, 高速鐵路軟基零沉降控制計算理論, 地下采空區地球物理特性與判別標準, 跨海通道高壓突水等工程地質問題。
也就是說,隨著工程規模的擴大,埋藏深度的增加,地震等作用的風險越來越高。人類工程活動頻繁的參與使得地質體成因等理論已經不能夠完全適應現在的狀況。巖體結構對工程地質過程的控制作用在常溫下和在高溫等特殊環境下也是不相同的。原來的經典理論在現在復雜的地質狀況下,面臨著挑戰。
四、工程地質科學發展分析
在現在復雜的情況下,對工程地質學的研究顯得尤為重要。在未來,我們主要對一下幾個方面進行研究:
首先是地質環境。主要是指動力學地質環境和災害地質環境。災害地質環境主要包括水文地質環境、風化、崩滑流破壞等物理地質作用環境。
其次是地質體工程性質研究。這個主要包括結構性質和力學性質。所謂結構性質研究就是對地質的非連續性、隨機性等進行研究。而物理學性質則是指對高溫、高壓等物理特性下的地質環境進行研究。大體上從80年代中期開始,中國工程地質學進入了現代工程地質學階段。這個階段的背景是:世界科學技術飛速發展,地球科學向著國際化和統一化方向迅速發展;全世界面臨人口、資源、環境三大課題;由于人類工程經濟活動的廣度和深度不斷擴大,環境的污染和破壞日益嚴重,使合理開發利用和保護、治理環境成為迫切需要解決的世界性重大課題,從而促進了環境科學學科體系的迅速形成和發展。工程地質學與人口、資源、環境這三大課題的研究都有著密切的關系。這就為工程地質學開辟了廣闊的發展前景。在這個階段,中國工程地質學的基本任務是通過引進和創新,加強基礎理論、方法和技術的研究,用先進的理論、方法和技術武裝自己,逐步實現學科現代化。這個階段最主要的標志是中國環境工程地質學的形成和發展。因此,可以把這個階段說成是“環境工程地質學”階段。
工程地質學是復雜的,交叉性強的一門學科。涉及到地質、工程、物理學等各個方面。所以在未來的研究中我們要積極的將這些技術相結合,利用各自的優勢作為分析和參考的依據。同時,研究學家們要將自己納入世界范圍之內,地質研究要與時俱進,與國外的先進團隊和機構進行交流探討,引進先進的理論和技術以為己用。
總而言之,隨著經濟的發展和建設現代化城市的需要,城市建設成為國家關注的重點。工程地質經過多年的發展,無論從技術上還是理論上,較之原來都有很大的提升。但是,隨著城市建設規模的擴大以及地下建設的深入,我們面臨的地質環境問題也越來越多。在新的時期,國家的建設依賴于工程地質科學的迅速發展。我們應該更多的關注工程地質科學,從而為國家的建設和發展做出應有的貢獻。
參考文獻:
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[2] 王思敬;地圈動力學--地質環境、災害與工程研究基礎[J];工程地質學報;2004(02)
地質學主要研究范文2
在當前時代背景下,各個學科之間相互滲透,加上新技術的廣泛應用,為新興學科和交叉學科的發展帶來了無限生機,工程地質學就屬于交叉學科,工程地質學的基礎是地質學與工程學,不同學科之間的相互影響、相互滲透,使得工程地質學的適用范圍越來越廣,發展勢頭也越來越強勁。在當前時代,工程地質學更關注其核心價值,例如工程地質思維、工程地質預測、工程地質風險的防范等,這些都是工程地質學領域研究的重點內容。
1 工程地質學的淵源
地質學的發展已經經過兩百多年的時間,初始階段主要應用與土木工程中,為地質開挖提供相應的理論依據,例如古生物、地質學依據,對地質學的理論發展有十分重要的促進作用。十九世紀土木工程建設規模越來越大,土木工程師發現,由于工程地質資料的缺乏,使得工程項目無法開展,因此地質學受到的重視程度驟然提高,地質學領域開始注重地質調查研究,為工程設計提供專業的地質資料和圖件。這一階段使得地質學在工程建設中的應用越來越廣泛,但是并沒有形成實質性的工程地質學。上世紀五十年代以來,我國的工程地質學經過了快速發展,取得了很大進步,在研究過程中,將地質學與工程學進行融合,地質學專家與工程學專家相互探討,為工程地質工作的發展提供了理論支持。而且我國對工程地質專業的重視程度不斷提高,高校開設的專業也越來越全面,例如采礦、力學、水工、土木等學科相繼在高校開設,成為很多工科院校的主要課程,培養了眾多高素質、綜合型工程地質人才。
同時,由于現代科技的發展,計算機技術、信息技術、通信技術的不斷革新,為工程地質學科的全面發展也提供了相應的支持,使得工程地質勘探更深入、工程地質數據分析更準確、數據信息傳遞更及時,為工程建設提供了很大的幫助。
2 工程地質預測和決策
2.1 工程地質預測
工程地質的本質工作是預測,從地質情況的發展歷史、地質情況現狀對地質情況未來的走勢進行預測,是工程地質研究的主要內容。工程地質預測首先建立在工程地質要素判別的基礎上,要對場地的工程地質條件進行預測,尤其是根據地表以及淺部的地質資料,對深層次的地質結構和地質條件進行預測。其次,要預測工程場地的工程地質,即對工程施工場地的地質進行評價,論證選址是否會影響工程項目施工。在這個過程中,要考慮工程項目施工對周圍地質環境、周邊工程的影響,從而實現可持續發展目標。
工程地質的預測包括定性預測和定量預測兩種,具體的預測過程是定性與定量預測的結合,定性預測是一種基本預測,對一些常規參數進行測試,在工程地質預測過程中,由于地質環境比較復雜,地質勘探工作量較大,因此定量預測的結果也很難達到預期要求,所以一般都將定量預測的結果用作半定量或準定量應用,例如將測量的結果用作問題評級預測。雖然定量預測存在一些不確定性,但是定量預測卻是工程地質預測過程中的一個主要內容。在當前工程地質預測基礎之上,定量預測還應該要注重建立相應的地質力學模型或地質數理模型,從而對地質預測過程中的各個要素之間的關系進行準確反映,描述工程地質的作用。
2.2 工程地質的決策
工程地質的決策作用主要體現在系統決策的可靠性以及安全風險決策評價方面。
第一,系統決策。系統決策是對整個工程進行規劃設計的前提,在工程建設過程的各個階段,都應該要做出相應的決策方案,比如對工程選址進行確定,對工程建筑物的布置方案進行確定,對工程施工線路進行確定等。工程地質決策具有很強的綜合性,一方面要考慮地質條件的制約和限制,另一方面還要考慮到工程結構的功能以及適應性。工程地質決策是一種綜合性決策,其中的經驗、推理和測量過程缺一不可,從三個出發進行決策得到的結果相差不多的時候,決策方案可以參考,但如果從三個方面著手得到的決策結果相差較大,則要對總體的決策方案進行調整,謹慎決策。
第二,安全決策、風險決策、極端風險評價
在工程地質決策過程中,必須要做好地質安全決策、地質風險決策以及地質極端風險的評價,從而為工程施工提供準確的依據。這些決策的目的都是為了確保工程施工過程中的安全性,風險決策以及極端風險評價的目的,是為了對工程的風險情況進行判定,從而采取相應的措施對風險進行規避,提高工程項目施工過程中的安全性。
地質學主要研究范文3
一、構造地質學的內涵
地質構造的內容概括為兩個方面:一是建造即形成,是指地殼巖石圈的物質組成,它是地殼運動的物質基礎,也是地殼運動發展演化的物質反映;二是改造即形變,它是指在力的作用下所發生的構造變形,這是地殼運動的結果或具體表現。狹義的構造地質學側重于中、小型構造的研究。主要研究這些構造的幾何形態、組合型式、形成機制和演化過程,探討產生這些構造的作用力的方向、方式和性質。然而在研究中、小型構造時,必然要涉及到區域構造和大地構造背景,另外為了探索構造與其內部組構的關系以及構造的運動學和動力學問題,必然要涉及顯微和超顯微構造的研究,從而擴展了構造地質學的研究內涵。因此,廣義的構造地質學加豐富多彩,使構造地質學步入大科學、大綜合、大協調的研究領域,成為地質科學中的當采學科,從而起到保持領導各種分支學科的地位。
二、構造地質學在地質學研究中的地位和作用
構造地質學是地質學分支學科之一,主要研究組成巖石圈的各種地質體的構造現象、組合型式及其形成和發育規律。一般根據其研究對象和研究內容的差異,將構造地質學區分為狹義構造地質學和廣義構造地質學。前者主要是對小區域或中、小尺度地質體的各種構造變形、變位現象,如褶皺、斷裂、面理、線理等構造現象進行識別、描述和成因分析。具體研究內容包括:各種構造的幾何學形態、產狀、規模、組合及其空間關系和發展過程;各種構造的發生條件和形成機制;并進而探討產生這些構造的構造運動方向、方式、強度和動力學過程。而廣義構造地質學的研究對象大到巖石圈的結構及地殼的巨大單元,如巖石圈板塊、大陸和大洋、山脈和盆地等的形成和發展;小到巖石內部組構的細微變化,乃至礦物晶格位錯。
三、我國構造地質學科主要研究進展
我國構造地質學與地球動力學領域研究方向集中在華北克拉通破壞、華南大地構造及演變、中亞造山過程與燕遼構造帶、青藏高原隆升與構造-巖漿作用及成礦效應、中央造山帶與大陸深俯沖、盆山耦合與油氣開發、構造成礦與礦產資源、活動構造、地震與自然災害等方面。近年來的主要進展有以下幾方面:
1.大陸動力學研究向縱深發展
板塊構造學說面臨的上述眾多挑戰,很多是源于對大陸構造的研究。板塊構造理論框架建立之后,國際上先后實施的“地球動力學計劃”、“國際巖石圈對比計劃”,掀起了研究和識別大陸上的混雜巖、藍片巖、蛇綠巖、古裂谷和古島弧的,并據此進行了古板塊再造,使板塊構造基本理論在大陸地質構造演化研究中的應用得到進一步加深。同時也發現,源于大洋巖石圈研究的板塊構造基本理論所不能解釋的眾多大陸地質構造現象。正是由于所遇到的越來越多的令人費解的問題,在過去十多年來固體地球科學基礎理論研究的焦點又集中在闡明大陸地質特征、形成與演化過程方面。1980年代末以來許多國家或國際組織先后提出并實施的固體地球科學研究計劃當中,大陸動力學成為其中重要的科學研究目標之一。
我國開展大陸動力學相關研究幾乎與國際同步。20世紀90年代初, 我國地學界對開展中國大陸動力學研究問題展開了熱烈討論, 并將大陸動力學作為優先研究領域列入國家九五有關基礎研究的戰略規劃之中。為推動我國大陸動力學研究, 科學技術部設立了大陸科學鉆探、現代地殼運動觀測網等重大科學工程和青藏高原形成演化及其環境、資源效應、大陸深俯沖作用等國家重點基礎研究發展計劃項目; 中國科學院、國土資源部和中國地震局等部門也針對大陸動力學問題部署了相關的大型觀測、調查和研究項目, 特別是近年來, 國土資源部組織了中國大陸深部探測工程(東海大陸鉆探和汶川地震鉆探工程), 并啟動了相關的技術和試驗研究。國家自然科學基金也陸續設立了大批與大陸動力學有關的重大和重點研究項目。
2.構造、地表過程和氣候之間耦合關系研究得以深入
造山帶的隆升受構造作用主導,構造作用通過地表隆升和地勢增加影響局部氣候特征(如地形降雨),甚至改變大尺度的氣候格局。然而近年來的研究表明,構造與氣候之間并非單向關系,氣候因素(主要為降雨和冰川作用)通過地表剝蝕,在剝蝕區產生應力集中和均衡作用進而誘發并維持構造抬升。氣候-構造響應過程為深部巖石的剝露及地貌演化等提供了新的機制,成為當前國際地球科學研究的前沿和熱點。近年來我國學者也十分關注氣候-構造耦合作用對造山帶隆升剝露及地貌發展演化的作用,特別是對諸如青藏高原東、西構造結、喜馬拉雅造山帶等一些抬升剝露和地貌演化十分迅速的地區開展了卓有成效的探索。
構造模擬的結果表明,造山帶的演化是在氣候與構造及其動態相互作用控制下的產物,氣候因素以地表剝蝕作用為紐帶影響和控制構造作用,而構造作用通過地形地貌影響和控制地表剝蝕作用及氣候變化;氣候、地表剝蝕與構造作用動態相互作用的理想終極狀態是彼此達到穩態,構造隆升與地表剝蝕相互抵消,造山帶地形地貌從而保持穩定。
地質學主要研究范文4
【關鍵詞】工程地質學;工程實踐;教學改革
【Abstract】Practical teaching will be reinforced in higher school.And cultivating practical talents will be the key direction.“Engineering geology”is just the course which needs reinforcing the practical teaching.According to the engineering case,this paper has analysed the importance of practical teaching of“Engineering geology”in the modern engineering construction field.And the thinking of practical teaching has been summarized.
【Key words】Engineering geology;Engineering practice;Educational reform
根據我國2010-2020年中長期教育改革和發展規劃綱要,全國高等學校結合專業和人才培養要求,加強實踐教學環節,向應用型人才的培養方向轉變。應用型本科人才培養的目標突出表現為培養具備繼續學習能力的高素質應用型、技術技能型、復合型人才。而《工程地質學》正是在這一背景下的需要加強實踐型教學的課程。在工程建設領域,無論是建筑工程、道路工程,還是水利水運工程和礦業工程,大量成功或失敗工程案例都表明只有充分重視建(構)筑物所處的地質環境,協調人、工程與環境的關系,才可能得到自然的尊重,創造人類歷史的文明。正是認識到這一點,各大院校中相關專業開設有《工程地質學》這門課程,也足以顯示了該課程的專業基礎性和重要性。
1 工程地質學在應用型本科教學中的定位
《工程地質學》是研究和解決與工程建設相關的地質問題,為工程建設服務的一門學科,是工程地質專業的一門重要專業課,也是巖土工程、礦業工程等其他非地質專業的專業基礎課[3],與工程建設活動緊密的結合在一起。各種大型工程活動都在一定的地質環境中才能進行,研究工程建設與地質環境之間的相互制約、相互影響就是工程地質學的主要內容。因此,《工程地質學》運用地質學理論和方法研究地質環境,查明地質災害的規律和防治對策,以確保工程建設安全、經濟和正常運行。工程地質學的主要內容包括多個方面,如巖土體的屬性、地殼的動力地質作用、工程穩定性等等。工程地質學的研究方法也是多種多樣的,有地質學方法、室內實驗和現場測試方法、計算和模擬方法等等。按照以“建設工程中的工程地質問題”為目標,課程所構建的框架和內容如圖1。
2 工程建設中的地質問題
《工程地質學》這門課程實踐性較強[4-5],涉及到的工程地質問題非常廣泛,如與生產建設緊密相關的建筑工程、采礦工程、水利水電工程、交通運輸工程等都與工程地質問題緊密聯系(圖2)。
發生的地質問題主要有區域穩定問題,如活斷層、地震、水庫誘發地震、砂土液化和地面沉降等等。搞清楚這些地質問題發育的規律性,對于工程建設選址具有重要意義。另外還有巖土體穩定性問題,如斜坡穩定、洞室穩定、地基巖土體穩定的成因、發展史和力學機制的分析等,這些用于具體場地穩定性評價具有重要意義。工程地質問題還包括與地下滲流有關的巖溶滲漏分析和滲透變形分析;與侵蝕堆積有關的河流侵蝕堆積和海湖邊岸磨蝕堆積等等問題。工程建設過程中工程地質問題時刻都在發生,影響和改變著我們的生活。下面以實例說明工程地質問題在生活中的體現。
甘肅舟曲縣于2010年8月突發特大泥石流災害,人員損失慘重。據地質專家分析此次災害的發生與該區的地理環境以及該區的氣候特點相關。該區地勢西北高、東南低,垂直高差大,氣候垂直變化顯著,而且災害發生前突降暴雨,正是這些地質條件的變化促發泥石流的發生。因此工程地質問題中斜坡穩定性問題的專項研究對于減少或預防地質災害具有指導意義。
日本于2011年3月發生9級地震,地震引發了大規模海嘯,造成重大人員傷亡。據美國地質勘探局分析,此次地震由太平洋板塊和北美板塊的運動所致。太平洋板塊每年相對于北美板塊向西運動數厘米,太平洋板塊在日本海溝俯沖入日本下方,并向西侵入歐亞板塊,此次大地震正是運動過程中積累的能量突然釋放導致的結果。因此工程地質問題中區域穩定性的活斷層問題的研究對于近些年頻發的地震問題具有一定的工程意義。
另外北京地區2012年7月份遭受雨之后,多處路面出現規模較大的天坑,嚴重影響到市民的出行,天坑的出現同樣屬于工程地質災害問題是本課程研究的內容之一。所以工程地質問題存在于人類建設的方方面面,當今學好《工程地質學》這門課程是解決此類問題的首要前提。
3 工程地質的教學實踐思路
3.1 工程地質教學中所存在的問題
1)重理論輕實踐方面。
2)按傳統教學和思路進行,過于強調單一的地質學,未能與工程地質相結合,(換句話就是現在的教學仍按地質學專業的要求去教學,未與工程結合,這會導致課時不夠,同時學生學的無趣)。
3)于課程的重視不夠,認為工程地質與專業關聯不大。
3.2 工程地質教學實踐思路
1)輕地質重工程地質,突出與工程的相關性。
2)實踐教學的實施。
針對周邊環境遭受破壞的影響,目前大多學校找到典型的地質剖面較難。除了常規的地質體和地質現象實習,還應結合當地建設的特點,有針對性地進行地質實習,如與建設單位相聯系,在揭開地表的時候看一些相關的地質現象;另一方面,與勘察單位相聯系,正確認識地質體和巖土體。
3.3 教、學相長
要成為合格的工程地質工作者,一方面要具備較強的專業知識,同時還要有創新的思想和靈活的頭腦[6],特別是在工程建設過程中,處理隨機出現的各種地質問題,不僅需要有工程地質知識的靈活運用,還要有多學科理論的融合與提升的能力,因此,在《工程地質學》這門課程的教學過程中要重點培養學生做好這樣幾點:首先,做到基礎地質知識要扎實;第二,是積累豐富的工程實踐經驗;第三,分析工程地質問題要思路周密,遇事沉穩且果斷。因此要培養出優秀的工程地質人員應該從教與學兩個方面入手:
1)教
(1)課堂
《工程地質學》是一門實踐性很強的學科,所以不能脫離實際案例而單純講授抽象的理論知識。如講授巖石的分類、結構和構造特征時,要結合實際現場講解當其作為建筑材料、地基、邊坡與洞室圍巖時對工程性質的不同要求等。在講授滑坡、崩塌、泥石流等現象對工程的影響時,更要結合實際案例進行具體的分析,讓授課不再是抽象而空洞的理論。
(2)實驗環節
學院為方便學生認識和鑒定常見造巖礦物及三大類巖石,投資購買全套的礦物和巖石標本,并全面開放實驗室。讓學生有較多機會接觸、認識、鑒定標本,學生之間相互交流討論實驗體會,對常見造巖礦物及巖石的主要特征熟記于心。
(3)實踐環節
工程地質實習地點選擇地層出露比較完全,地質現象比較豐富、與課堂內容結合緊密的基礎工程建設工地。通過實習使學生更加深入的理解課堂上講授的抽象理論,并學會結合實際分析工程建設與地質條件的關系,熟悉工程建設中常見的地質條件并給以正確的評價和合理的處理方法。
2)學
學生既是教學的載體,更是學習的主人,只有調動起學生學習的主動性,才會培養出優秀的工程地質工作者。
(1)培養一名優秀工程地質工作者是一個長期的過程,所以在學習過程中要有耐心和信心。每一個人的成功都是從點點滴滴累積的。
(2)大腦中知識的增長是累進的過程,工程地質學是一門綜合學科,因此與地質學科相關聯的以及與工程建設相關的學科都應該打好基礎,作為工程地質學課程的鋪墊。
(3)不能忽略實踐教學環節,讓學生們在實踐中加深對理論知識的理解。要意識到地質工作的復雜性和靈活多變性。
3)考核
本課程強調理論與實踐的結合,教師結合實際的工程地質問題,強調互動性和問題實質的理解。每位同學的成績由三部分綜合構成,即:
(1)期末考試卷面成績(50%);
(2)課堂討論及考勤(20%);
(3)案例分析作業成績(30%)。
成績分為五個等級:優秀(90分以上)、良好(80-89分)、中等(70-79分)、及格(60-69分)、不及格(60分以下)。
4 結語
《工程地質學》是非地質專業的專業基礎課程,本課程學時不多,但課程內容涵蓋廣、教學內容比較抽象,所以教學過程是一個不斷完成挑戰的過程。在教學過程中, 教師首先要培養學生具備工程地質的思維和創新的能力, 使學生學會工程地質思維方法, 讓學生們的創新能力得到充分的發展。同時也要保證足夠的工程地質實踐課時,參觀現場并搜集相關的工程地質案例,從而培養出具有綜合素質的高級工程技術人才。
【參考文獻】
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地質學主要研究范文5
關鍵詞:海洋;地質;課程;教材;實踐;教師隊伍
中圖分類號:G423.07 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)04-0235-03
海洋科學是一個多系統、多學科交叉的綜合性學科體系。一個多世紀以來,對海洋資源的開發利用帶動了海洋科學的發展。隨著對海洋重要性認識的逐步提高,人類對海洋科學的發展產生了重大而深遠的影響。勿庸置疑的是,海洋將成為21世紀科學發展和技術開發研究的重要領域之一,21世紀將是“海洋的世紀”。《全國海洋經濟發展規劃綱要》也指出,我國是海洋大國,管轄海域廣闊,海洋資源可開發利用的潛力很大。然而,由于海洋長期以來在我國不受重視,我國海洋科學發展一直比較緩慢,設立海洋學科的學校比較少。當然,由于海洋事業發展緩慢的限制,人才需求增長也比較緩慢。隨著政府對海洋學科(例如海洋地質)的投入加大,我國的海洋科學研究和教育與國家、社會、經濟和科學技術的發展緊密地聯系在一起,海洋科學高等教育成為了我國高等教育的一個重要組成部分。然而,我國與國外還有著很大差距。幸運的是,海洋熱潮的出現,對海洋科學類專業的發展提供了廣闊的社會背景,給高等教育帶來了難得的歷史機遇。與此同時,中國石油大學(華東)海洋學科的建設也正在起步。我校東營校區面向渤海,黃島校區面向黃海,海洋學科的發展應該具有獨特的優勢,然而目前來講,基礎卻較為薄弱。目前,學校和學院進行了大量工作以推動海洋學科建設。
一、整合資源、尋求支持,推進海洋學科建設
實驗室建設方面。2008年11月,中國石油大學(華東)與國家海洋局第一海洋研究所共建了海洋信息技術實驗室,為海洋石油與海域管理的和諧發展提供了科技支撐。
1.聯合培養、科研合作方面。2009年9月至2010年1月,地學院院長、書記等領導一行連續走訪了國家海洋局第一海洋研究所、中國科學院海洋研究所、國土資源部青島海洋地質研究所、中國海洋大學海洋地球科學學院等單位,與幾家駐青高校和科研院所建立了合作關系,以期借助各涉海單位的力量發展我院海洋地質、第四紀地質學兩個二級學科和地質災害與環境保護方向等。2010年4月,中科院海洋所副所長李鐵剛研究員等一行赴中國石油大學(華東)探討了交流合作事宜。
2.學術交流方面。2009年6月,中國科學院院士、中國科學院海洋研究所研究員秦蘊珊應中國石油大學(華東)研究生院邀請來校,為師生作了題為《海洋地質科學的進展與國家需求》的學術報告。2010年3月至11月,來自國土資源部青島海洋地質研究所和中國科學院海洋研究所的幾位研究員,專程來校做了相關學術報告。
可以看出,學校和學院進行了大量工作以推動海洋學科建設。然而,不得不承認的是最基本的課程建設明顯不足。下面以《海洋地質學》課程建設為例進行淺顯的探討。
二、依托特色、加快《海洋地質學》課程建設
1.《海洋地質學》課程聯合授課。2011年6月份,筆者承擔了學院安排的研究生課程《海洋地質學》,明顯感覺力所不及。經過長時間思索與聯系,聯系了涉及到中國科學院海洋研究所、中國科學院南海海洋研究所、國土資源部青島海洋地質研究所、國家海洋局第一海洋研究所以及中國石油大學(華東)的部分青年研究人員,專程來校授課、報告。實際上,這些研究人員除了以上提及的單位,其學術思想和經歷還涉及到中國海洋大學、同濟大學、南京大學、吉林大學、美國和德國等的高校與研究單位。研究海域從極地到日本海―渤海―黃海―東海―南海,從淺水中國陸架―陸坡―西太平洋―東南太平洋;研究方向從海水―海氣―海陸作用,涉及沉積學、古生物學、地球化學、構造地質學、古地磁學、大洋鐵錳結核、可燃冰、洋中脊巖漿作用及與地幔柱相互作用等;涉及的尺度從秒―天―季―年一直到億年,從地質尺度到實時觀測,從海面以上數十千米到海底以下數千米。研究生課程的此番進行,使得課程內容更加豐富,課程質量得到了提升。實際上,課程仍然存在問題,其最大的問題就是沒有適合我校特色的《海洋地質學》教材。
2.教材編寫。《海洋地質學》是地質學專業海洋地質方向的必修課程。針對目前國際海洋科學發展態勢和我國國家海洋發展戰略需求,考慮到我校東營校區面向渤海,黃島校區面向黃海的獨特優勢,我們應該將海洋地質學課程定位為地質學專業的必修專業基礎課程。目前我們已經開設了《地球科學概論》、《普通地質學》兩門相關的課程,另外還應增加一門《海洋科學導論》課程,這些課程都是學習《海洋地質學》課程的基礎預備課程。
不可否認的是,隨著國際地球科學的迅速發展,海洋地質學科的發展也面臨著新的挑戰和機遇。面對國際海洋科學的發展特點和我國海洋戰略需求,我們(以及未來的)的教學隊伍應當吸取國內主要教材的一些特色內容,吸收國際海洋地質發展的最新動態,盡快結合我校特色制定出適合我們的《海洋地質學》課程教學框架,完成《海洋地質學》教材的建設,為同學們將來從事海洋地質及相關研究工作打下堅實基礎。
3.教師隊伍建設。因為海洋地質學科包容性非常強,目前關于海洋方向教師隊伍的嚴重不足。能夠參與到教學中來的教師人員嚴重不足,在學術研究背景方面勢單力薄,在課程教學中無法完成分工合作、優勢互補,甚至連基本的教學任務的完成也難以保證,教學質量更是不可保障。值得高興的是,海洋地質方向的人才引進工作得到了學院、系領導的關注。
4.實踐教學。地球科學本身就是一門實踐性非常強的科學。海洋地質學雖然是一門以基礎理論教學為主要特點的專業課程,但是實踐教學也是非常重要的組成部分。然而,由于客觀條件的限制難以組織學生進行實際得海上地質調查工作和實習。我們可以將海洋地質學的部分教學內容與普通地質認識實習和綜合地質認識實習相結合,利用陸上的河北秦皇島、安徽巢湖、魯東等實踐教學基地,針對一些海相地層的發育特征,現場進行海洋地質學的基礎內容教學。另外,可以組織學生到學校周邊如金沙灘、銀沙灘、唐島灣、靈山島等地開展海洋地質考察和現場教學,這樣的教學方式應該會得到學生的歡迎。2011年9月,地學院地質系在靈山島開展了一堂生動的野外地質現場教學公開課,呂洪波教授擔任主講,授課對象主要是來自地球科學與技術學院的100余名本科生、碩士研究生和博士研究生。這種現場教學不但開拓了視野,激發了靈感,還提高了專業素養,取得了課堂教學不可替代的良好效果。當然,海洋地質研究終究離不開海上的科學考察,雖然該課程不可能安排學生到船上出海實習,但是青島港口內斷斷續續停靠著非常多的科考船,比如科學三號、向陽紅09號,“東方紅”號等科學考察船,可以考慮組織學生到這些海洋調查船上進行參觀考察,和船上的科學家直接進行交流學習。通過與涉海單位的加強溝通,這或許可行。
三、海洋學科發展的主要設想
2011年10月,山東省委、省政府召開藍黃兩大發展戰略實施情況督促檢查工作總結會議,提出“振奮精神,再接再厲,努力開創藍黃兩區建設新局面”。中國石油大學的中期發展目標是,到2020年,建成國內著名、石油學科國際一流的高水平研究型大學。為了與學校的中期發展目標一致,海洋學科的發展以及海洋類專業的設置應該體現我校的辦學特色,海洋類專業與傳統石油類專業的結合是必然的選擇。
綜上所述,要加強與涉海單位的合作交流,需要組織力量,編寫一本適合我校特色專業的海洋地質教材,加強海洋方向人才的引進力度。實踐教學方面,必須將海洋地質學的相關教學內容與普通地質認識實習和綜合地質認識實習相結合,組織學生到學校周邊地區進行現場教學,組織學生到相關單位的海洋調查船上進行直接的參觀考察,我校的海洋(地質)學科建設將會不斷完善。
參考文獻:
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地質學主要研究范文6
關鍵詞:工程地質;思維方式;土木工程
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)04-0117-02
人類要求發展,必須與地球和諧相處,這是科學發展觀的主要內容。任何建筑工程都離不開地質環境。近代工業化進程中出現大規模的土木工程,工程師表現出了對地球科學的需求,從而使工程地質學在30年代從前蘇聯開始形成了一門獨立的學科。工程地質學研究的根本目的是使工程建設和運營最大限度地適應地質條件并盡可能地保護環境。為了達到這一目的,工程地質學既要研究天然工程地質條件對工程的影響,又要研究工程對地質環境的反作用,特別是人為地質災害的可能性。在這些研究過程中,都必須充分發揮地質思維的特點,在空間上從區域到場地再到區域、從深部到淺表再到深部,在時間上從歷史到現狀再到未來。地質學研究對象涉及的時空跨度大,地質思維方式注重系統性、強調演化,思維過程重視觀察和想象,以定性分析為主,思維成果具有相對性。土木工程師注重工程結構形式,考慮材料特征和荷載,追求問題的確定答案。這兩種思維方式有明顯的區別,以下簡要地質思維的幾個主要特征,并分析這些思維方式對工程技術人員的意義。
一、地質學思維特點
1.系統性思維。從20世紀60年代末開始,地質思維進入了新的發展階段,即全方位系統思維階段,它是以在時間上和空間上都達到或開始達到整體綜合和系統思維為特征的。系統性思維方式指導地質工作者從問題各要素所固有的聯系來考察整體性事物,分析工程地質問題的成因聯系、構成工程地質問題的組合關系、不同層次的工程地質問題整體與其背景的關系等等。例如,2008年發生的汶川地震和2010年發生的舟曲泥石流災害,看似是兩個孤立的事件,實際上是有成因聯系的。地殼運動造成地震活動的發生,地震使斜坡上的巖土體失穩發生滑坡,松散的滑坡體巖土堆積在溝谷中,在集中降雨中遭到浸泡,在重力作用下與水一起流動,形成泥石流。目前,大部分地質研究人員把地球視為一個由許多相互聯系、相互作用的地質體所構成的統一整體,在此基礎上研究系統內各個組成部分的特征及其相互之間的關系,最終從整體上把握地球的規律。在這個統一整體中,不僅僅包括純自然界,還包括人的作用和影響。已故中科院院士、著名地質學家劉東生先生撰文指出:隨著人類環境意識的增強和科學技術的發展,人類對環境的認識不斷深入和提高,地質學家逐漸認識到人類活動作為一種地質營力,其能量已超過了自然界本身的變動,這是一個必須面對的事實。因此必須把人為因素作為驅動地球環境變化的動力,使其參與到可持續發展的研究中來,這種人與自然的全球觀正在受到越來越多的重視。
2.逆向思維。由于地質學的研究對象是各種地質作用的最終產物,作用本身的實際過程不能直接觀察到,往往也無法重演。因此,地質學中的許多概念只能依據對地質作用產物的觀察研究,反演地質作用的過程和作用前的物質基礎,然后經過實踐和實驗(包括模擬實驗)的檢驗而建立和發展起來。這種思維走向稱為逆向思維。例如,在地質史料中人類對巖石的認識過程,充分說明了逆向思維的重要性。最初由德國的魏爾納發現了地層的空間分布規律,認為巖石只有形成在水中才具有連續性和分帶性,從而提出水成說;然后,英國的郝屯經過野外實踐檢驗,發現花崗巖、斑巖、暗色巖以巖墻、巖枝的形式插入圍巖,推測這些巖石是巖漿冷凝形成的,提出了火成說,突破了巖石的單一成巖理論,實現了人類認識巖石的一次飛躍;最后,經過英國霍爾的玄武巖溶化―冷凝的模擬實驗和白堊含生物質灰巖在封閉系統中加熱生成大理巖的模擬實驗,證實了巖石的巖漿來源和變質來源,確立了地殼上三大巖石類型的成巖理論。
3.災變論和漸變論的辯證統一。19世紀,蘇格蘭地質學家伊萊爾出版了《地質學原理》,通過描述舊巖層不斷破壞、新巖層不斷形成的過程,闡述了漸變地球史觀,認為地球是古今一致、不斷重復的均一過程。災變論的代表人物是法國古生物學家居維葉,他在19世紀初出版了《地球表面災變論》,認為不同時代地層中的古生物差別很大,說明地球歷史上必定發生過災難性的變革,從而造成物種的滅絕和更新。災變論和漸變論的爭論一直在持續,目前多數地質學家傾向于把這兩個對立的觀點統一起來,承認地球演變過程中既存在漸近變化也有急劇突變,漸變論強調量變過程,災變論強調質變過程。這種觀點體現在各種地質學研究中,例如在滑坡災害研究中,截止目前,大量的研究成果表明,滑坡的發生實質上是均變和災變的相互轉化過程。斜坡上的巖土體在重力作用下發生蠕變,是一個緩慢漸變過程;而這種漸變過程積累到一定程度,一旦受到地震、暴雨等突發外界因素的干擾,斜坡體上的巖土體就有可能突然快速下滑,形成滑坡災害,漸變就轉化為災變。
二、地質學思維工程中的應用
工程地質學需要解決的問題涉及到地質、環境和工程等很多方面,很多因素在時間和空間上相互交織,同時必須考慮人為地質作用力與自然地質作用力混合作用。因此,在研究與工程相關的地質問題時,必須充分發揮系統性思維的優勢,從對各要素自身特征及其相互聯系的充分研究的基礎上來考察和分析整體性問題。分析過程中要貫徹時空統一的原則,詳細分析各級各類工程地質問題的成因聯系、組合關系等等,力爭全面、綜合、均衡地反映客觀問題的整體性。同時要注意從災變和漸變辯證統一的運動變化角度去考慮工程地質問題的演化。任何工程地質問題所涉及到的都是一個動態、開放的系統,通過與周圍環境的物質與能量交換及其內部各部分之間的相互作用與影響,系統始終處在一個運動變化過程中。因此,在研究工程地質問題時,思維絕不可僅僅停留在某一個階段上,而應要把研究對象看成是不斷演化的動態整體。工程建筑物的修建,地質工作不僅僅局限在施工前的勘察,還要充分預測工程修建后的影響,這一點對大型工程特別重要。例如三峽大壩建成后,2007年中科院長江水利委的《長江保護與發展報告》顯示,2003年三峽水庫蓄水以來,三峽地區微震活動頻率明顯增加,塌岸和局部滑移危及到部分居民點的安全。
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