工程地质学基础

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教学大纲一、课程性质和目的　　本课程为高年级本科生开设的专业课的基础部分，是工程地质学科的骨干课程，同时也是土木工程、环境工程、水利水电工程等专业的重要必修课。通过本课程的学习，为学生将来从事本专业的科学技术工作打下良好的基础。目的：　　1．向学生传授内外动力及人类活动引起有关物理地质现象方面的基本知识，以及从工程地质角度研究这些动力地质现象（问题）的基本方法等。　　2．通过本课程学习，具备解决某些重大工程地质实际问题的初步能力。　　3．该课程应用性很强，要求学生尽可能紧密联系某些具体工程动力地质现象的实际进行学习，同时要求学生具备必修的专业基础知识，以便更好地掌握该门课程的内容。二、课程的基本内容第一章绪论　　介绍工程地质学的主要研究内容、研究方法及实际意义，它与其它学科间的相互关系，工程地质学发展历史、现状和研究前沿。如何学习该课程。第二章活断层工程地质研究　　活断层的基本概念、基本特征、活断层鉴别及研究方法、活断层区建筑原则。第三章地震工程地质研究　　地震的基本知识，地震效应，场地条件对震害的影响，地震小区划，建筑抗震原则及措施。第四章砂土液化工程地质研究　　砂土液化机理及影响因素，砂土液化的判别方法，砂土液化的防护措施。第五章岩石风化工程地质研究　　基本概念，影响岩石风化因素，风化壳及分带标志和方法，岩石风化防护措施。　　本章教与学两方面没有难度，主要问题是实际工作中风化岩分带的标准很难把握，带有很大的不确定性，最好配合现场考察进行教学。第六章斜坡变形破坏工程地质研究　　基本概念，斜坡应力分布特征，斜坡变形破坏形式及机理，崩塌形成条件及基本特征滑坡形态要素及分类、稳定性影响因素及评价，斜坡变形破坏预测预报及防治。第七章渗透变形工程地质研究　　渗透变形概念及形式，产生渗透变形的基本条件，渗透变形预测，防治措施。第八章岩溶工程地质研究　　溶蚀机理，岩溶发育的影响因素，岩溶渗漏、塌陷工程地质问题分析，渗漏及塌陷处理措施。第九章水库诱发地震工程地质研究　　诱发地震的类型，水诱发机制，水库诱发地震发生的地质背景条件，水库诱发地震的基本特征，诱发地震的工程地质研究及预测。第十章地面沉降　　地面沉降机理，地面沉降的地质背景条件，沉降预测，防治及控制措施。三、课程的基本要求 　　工程地质学基础是地质工程、土木工程、环境工程和水利水电工程等专业的必修专业课，它的理论性和实践性都比较强。通过本课程的学习，学生熟练掌握内外动力及人类活动引起有关物理地质现象方面的基本知识，以及从工程地质角度去研究这些动力地质现象（问题）的基本方法，具备解决某些重大工程地质实际问题的初步能力，为今后从事生产实际工作或科学研究打好基础。课程以讲授为主，并辅以必要的实践性教学内容，注重理论与实践相结合四、教学安排教学内容　讲课时数　练习时数　　　　　备注　1．绪论2  　2．活断层工程地质研究4  　3．地震工程地质研究6 　包括砂土液化工程地质研究　4．岩石风化工程地质研究4  　5．斜坡变形破坏工程地质研究122 　6．渗透变形工程地质研究41 　7．岩溶工程地质研究5  　8．诱发地震工程地质研究5  　9．地面沉降工程地质研究4 1了加强实践环节的教学，拟安排6个学时的实例教学，选择滑坡、岩溶、诱发地震（或地震）各一个典型实例，以讨论加讲解的形式使学生了解实际工程问题的分析研究全过程。安排2个学时观摩电视录象，了解有关动力地质现象的发生发展过程。五、教材和主要参考资料　　教材：《工程地质学基础》李智毅等编，中国地质大学出版社，1990。主要参考书：　　1．《工程地质分析原理》张倬元等编，地质出版社，1981；　　2．《工程地质学基础》罗国煜等编，南京大学出版社，1990；　　3．《工程地质手册》，中国建筑工业出版社，1992；　　4．《岩土工程手册》，中国建筑工业出版社，1995；　　5．《滑坡学》，晏同珍等著，中国地质大学出版社，2000；　　6．《工程塌陷与治理》，纪万斌，地震出版社，1998；　　7．《中国诱发地震》，国家地震局，地震出版社，1984；　　8．《砂土震动液化》，刘颖等，地震出版社，1984；　　9．《地震工程学》，胡聿贤，地震出版社，1988；　　10．《中国活动断裂》，地震学会，地震出版社，1982理论课1.课程在本专业的定位和课程目标(1)课程在本专业的定位 　　本课程是国家级重点学科“地质工程”和“土木工程（岩土）”专业本科生主干课程，同时也是环境工程、水利工程及应用地质学专业的重要选修课。　　“工程地质”研究与工程建设有关的地质问题，它的应用性很强，各种建筑的规划、设计、施工和运行都离不开工程地质工作。工程地质的出发点就是达到工程建筑与地质环境有机协调，既要保证工程建筑安全可靠、经济合理、运行正常，又要保证地质环境不会因工程的兴建而恶化，造成对工程建筑本身以及周围环境的危害。目前随着改革开放的不断深入，工程建设也被推向了一个新的高潮，众多举世瞩目的巨型工程如长江三峡工程、小浪底水利枢纽、大亚湾核电站、京九铁路等等对地质条件要求高，技术难度大，这些工程均遇到遇到了严重的地质灾害和工程地质问题，对工程地质的学科发展提出了新的挑战，也对工程地质教育提出了新的要求，同时证明了本课程的重要性。　　本课程是中国地质大学的品牌精品课程之一，在国内一直处于领先水平。（2）课程目标　　中国地质大学（武汉）是一所以地球科学为特色的多学科综合性大学。学生在前续课程学习的基础上均具有较扎实的地质基础。满足改革开发以来飞速发展的工程建设需求，培养出新一代既具有扎实的工程地质理论基础和良好的实践能力，又具有创新工程地质思维能力的工程人才，是工程地质人才培养的基本定位。通过本课程的学习，要求学生全面掌握自然动力及人类活动引起有关物理地质现象方面的基本知识，以及从工程地质角度去研究动力地质现象（问题）的基本方法，初步具备解决重大工程地质实际问题的能力，为今后从事生产实际工作和科学研究打好基础。在工程地质课程教学中通过基本概念、基本理论、基本方法的教学，培养学生发现问题、分析问题和解决工程地质问题的能力。2.知识模块顺序及对应的学时　　《工程地质学基础》的教学内容和课程体系设置，如下图所示：具体学时分配：（1）绪论－2学时（2）活断层工程地质研究－4学时（3）地震工程地质研究－6学时（4）岩石风化工程地质研究－4学时（5）斜坡变形破坏工程地质研究－14学时（6）渗透变形工程地质研究－5学时（7）岩溶工程地质研究－5学时（8）诱发地震工程地质研究－5学时（9）地面沉降工程地质研究－5学时3．课程的重点、难点及解决办法(1)课程的重点 　　课程的重点是有关工程地质问题的基本概念、基本理论、基本方法，以及解决工程地质问题的思路。以解决工程地质问题为中心，以分析工程地质条件→预测评价工程地质问题→防治措施布置为教学主线。在课程的教学过程中结合重点章节，如斜坡变形破坏工程地质研究等，进行重点讲解。(2)课程的难点　　a.工程地质是一门理论性与实践性均很强的学科，教材的内容往往偏重于系统理论，在教学过程中如何处理好理论与实践相结合的问题是授课中的难点之一。　　b.目前工程技术迅猛发展，人类对地质环境的改造空前强烈，如何在教学中体现学科前沿，在有限的学时里既要将基本理论、方法介绍清楚，又要将新思维、新方法贯穿于教学内容，如何尽快帮助学生建立工程创新意识是难点之二。　　c.课程中涉及许多复杂工程地质问题，涉及到地质学、水文地质学、工程力学、数理化等学科内容，如何在有限的学时内，解决好先行课程与工程地质学之间的衔接及应用关系是难点之三。(3)解决办法　　a.精炼教学内容：课程中涉及许多复杂工程地质问题，是一门综合性很强的课程。工程地质新理论、新技术、新方法、新问题层出不穷，但解决工程地质问题的基本原理、基本方法、基本思路都是相通的。在授课过程中始终以有代表性的工程地质现象研究的学习带动其他工程地质问题的学习，做到点面结合，以工程地质条件和工程地质问题为两个基本点，工程地质现象的预测和防治为理论及方法的重点进行讲解，引导学生有目的、有重点、有范围地自学教材，在有限的时间内把注意力集中在重点和难点的思考和理解上，提高自学效率。　　b.加强实践性教学环节：一是针对所学章节内容，设置大型综合性实践练习，选择典型生产科研范例，通过编制大型的课堂、课后设计性作业，训练学生系统分析具体问题的能力。二是结合岩石风化、边坡工程、塌陷、水库建设等工程地质现象，以学校已建立的“产学研”实习基地为依托，选择典型的地点，带学生到现场开展参观性学习，使学生加深感性认识，深入领会课堂教学的有关内容。　　c.课堂教学方法改革：在课堂教学的过程中，教学方式灵活多样，采用系统讲解为主。课堂讨论、自学相补充的方式进行，充分将多媒体教学手段与电化教学相结合，多种手段穿插进行授课。精选范例，通过大量图片，工程实例分析，配合声像资料，进行实例“解剖”分析，既生动又省时，满足了该课实践性强，要求信息量大，但课时有限的特点。对于重点难点，采用“CAI+黑板演绎+案例探究”的方式，通过理论联系实际，课堂互动的方式，激发学生的兴趣。4．实践教学的设计思想与效果(1)实践教学的设计思想　　a.本课程以培养面向生产的工程师为主要目标，结合课堂教学章节，选择典型生产科研范例，设置了大型综合性实践练习，通过编制大型的课堂、课后设计性作业，要求学生结合具体工程实例，力学机制分析与地质分析结合、定性分析与定量分析结合、理论分析与工程实践结合，进行相关工程地质问题的求解。　　b.结合典型工程地质现象，以学校已建立的“产学研”实习基地为依托，到现场开展参观性教学，使学生加深感性认识。(2)实践教学的效果　　通过实践教学提高了学生的动手能力，加深了对课程中理论、概念的认识和掌握程度，强化了工程师的基本训练，培养了吃苦耐劳和理论联系实际的作风。 实践课课程设计的思想、效果以及课程目标1.指导思想　　本课程具有基础知识涉及学科多、综合性强，内容多、实践性强等特点，在短短50个学时内很难达到较深程度的掌握，实践教学是必不可少的环节。2.课程目标　　要求学生结合具体工程实例，采用力学机制分析与地质分析结合、定性分析与定量分析结合、理论分析与工程实践结合，进行相关工程地质问题的分析。　　教学实习：建立了三峡教学实习站，每年进行一个月的现场教学，熟练掌握本课程的知识点与基本技能，培养理论联系实际的能力，增强学生的感性认识，为后续课程的学习打基础。3.效果　　通过实习使学生熟悉了解决工程地质问题的基本思路及相关环节，增强了工程意识，培养了吃苦耐劳及理论联系实际的作风，培养了学生发现问题、分析问题和解决工程地质问题的能力。学生们在实习报告中纷纷表示，在现场学到不少实践知识，收获显著。课程内容1.工程实例分析(1)地震及砂土液化——2学时；(2)岩石风化——1学时；(3)斜坡变形破坏——2学时；(4)渗透变形——1学时。2.工程地质教学实习——第6学期暑假，4周。  课程组织形式与教师指导方法1.组织形式　　工程实例分析——以个人为单位，老师布置任务，提交工程实例分析报告；　　教学实习——每班分5～6个组，由教师带队前往产学研基地，前期进行现场教学，后期以小组为单位针对具体工程地质问题进行独立工作，最后每个人提交相关工程地质问题分析报告。2.教师指导方法　　工程实例分析——首先由教师讲解相关工程实例的工程地质条件及分析评价的要求，学生在教师指导下独立完成，如绘制工程地质剖面图、上机计算等过程教师均提供辅导，学生独立撰写分析评价报告，教师批改报告，给定成绩。　　教学实习——2名教师带领一个班现场教学，并现场指导小组独立工作，学生独立撰写实习报告，教师批改实习报告，给定成绩。考核内容与方法1.为了规范并搞好实践教学，编写了《工程地质综合习题集》、《教学实习大纲》，概括了工程实例分析、教学实习过程中的知识点，如何完成习题、实习的各个环节，以及对习题、实习报告的要求。学生实习报告的成绩占课程总评成绩的30%。2.通过严格的实习管理来保证实习质量。教师根据实习大纲的要求批改实习报告，考察学生理论联系实际、分析工程问题的能力，并考虑学生在实习中的表现，综合给定实习成绩。创新与特点1.特色之一：实践性教学(1)拓展授课内容、改进授课方式①授课过程中，充分利用多媒体教学手段，精选范例，进行实例“解剖”分析，增强学生的感性认识和知识系统性，增强分析问题的思辩能力。 ②设置大型综合性实践练习，选择典型生产科研范例，编制大型的课堂课后设计性作业，训练学生系统分析具体问题的能力。③充分利用计算机资源，通过给出的定量计算分析问题，培养学生使用计算机编程操作及定量分析解决问题的能力。④开辟课堂讨论场所，设置一些专门问题，启发学生讨论评点，主题发言，有效地调动了学生的积极性并提高了学生探讨问题的能力。(2)开辟实习观摩基地　　结合课程教学和后续专业教育，开辟了一个长期固定的教学实习基地、两个“产学研”实践基地、三个教学观摩点。①三峡教学实习基地　　基地大部分教学内容与本课程紧密相关，每个学生4年级上学期均有一个月时间在该基地进行教学实习，对工程地质学的有关知识加强实践和加深理解。②厦门与武汉两个“产学研”基地　　先后于1995年及1997年与有关生产单位合作建立了两个“产学研”基地，为学生提供了后续专业实习和科技实践活动的良好场所。③黄石铜绿山、武汉地区、三峡工地三个教学观摩点　　结合岩石风化、边坡工程、塌陷、水库建设等工程地质现象，选择典型的地点，带学生到现场开展参观性学习，使学生加深感性认识，深入领会课堂教学的有关内容。2.特色之二：科研促教学　　本课程教学小组全体成员参加大量科研工作，并将这些研究成果以最快、最有效的方式应用到教学工作中，具体体现在：(1)科研成果促进教材内容的更新　　课题小组的科研成果及学术思想被充分地引用到教材建设中，如《工程地质学基础》的第三篇“人类工程活动所引起的工程地质问题研究”、第二篇中的“滑坡空间预测”、第一篇中的“活断层工程地质问题研究”等较以往教材在内容和体系上更先进、更科学，反映了现代工程地质学的发展方向。 (2)科研促进教学改革　　工程地质问题从定性分析向定量分析过渡是学科发展的需要，本课程通过精选科研范例，编制了综合习题集，把原来一贯的课堂传授教学方式改革成学生动手参与典型范例分析的实践性教学与课堂教授相结合的教学方式，增强了学生综合分析问题的能力和应用计算机技术的兴趣。(3)科研促进师资队伍建设　　教师人人参加科研活动，极大地提高自身的业务水平。仅最近5年，课程组教师人均参加科研项目4.5项、人均公开发表学术论文6篇。获省级科技成果一等奖2项、省部二、三等奖7项，这些成果的取得增强了教员的上进心和锐意进取精神，从而保证了师资队伍的成长和总体水平的提高。由于采取一系列教改措施，注重理论联系实际，本专业学生连续10余年供不应求。近年来供需比达1：5-8，用人单位要提前预订才能要到毕业生，许多用人单位公认本专业毕业生不仅基础扎实，而且勤于动手，能吃苦，独立工作能力强。教学方法《工程地质学基础》形成了以课堂讲授为主，以习题课、教学实习等实践教学环节为辅的教学特色。1．课堂教学　　《工程地质学基础》是一门实践性很强的课程，在课堂教学中特别强调理论与实践相结合，学科经典原理、基本概念与现代新技术相结合。　　把传统教学手段和多媒体教学有机结合起来，采用“多媒体+黑板演绎+案例探究” 的三合一教学法。多媒体课件提供的信息量大，形象生动地展现抽象的知识点，便于学生接受；黑板演绎的方式能使学生的注意力始终集中，有利于学生对重点难点内容的深入掌握；案例探究可从理论联系实际的角度解释清楚知识点的内涵及应用，把基本概念、基本理论、基本方法与解决实际工程地质问题结合起来，有利于培养学生举一反三的能力，同时激发了学生的兴趣。开辟课堂讨论场所，设置一些专门问题，启发学生讨论评点，主题发言，有效地调动了学生的积极性并提高了学生探讨问题的能力。“三合一”的讲课方式便于开展启发式和互动式教学，避免了“照本宣科”或“照幻灯片宣科”的现象发生，加之形成了“主教材+配套教学参考书+电子课件”的立体化教材供学生课后阅读，从而能有效地调动学生的学习积极性，保证教学质量。2．实践教学　　精心设置大型综合性实践练习，选择典型生产科研范例，编制大型的课堂课后设计性作业，训练学生系统分析具体问题的能力。充分利用计算机资源，通过给出的定量计算分析问题，培养学生使用计算机编程操作及定量分析解决问题的能力。　　结合课程教学和后续专业教育，开辟了三峡长期固定的教学实习基地、厦门与武汉两个“产学研”实践基地、黄石铜绿山、武汉地区、三峡工地三个教学观摩点。为学生提供了后续专业实习和科技实践活动的良好场所，有助于学生对工程地质学的有关知识加强实践和加深理解。3．教学手段改革　　立足于充分调动老师与学生两个积极性，指导思想上解决传统的灌入式教学模式，课堂上解决好教师面授—学生参与—双方互动的关系，过程中解决好理论传授—学生动手—有效实践的关系。充分利用现有的教学手段，包括电化教学设备，多媒体课件，录像、挂图、图片、大型模型实验仪、科研资料、图书文献以及实习观摩基地等，为教学创造良好的条件。近年来共开发、录制了多套以课程重点、难点为主体内容的CAI课件、教学DVD和录相片，其动画逼真，融知识性、趣味性、启发性为一体，帮助学生把形象思维与抽象思维有机地结合起来，学生观看后对专业的兴趣大增，感性认识显著加强。已有2套CAI课件获得省级奖励。4．改革传统的考试方法 　　已建成本课程考试题库，学生考题从题库中抽取，实行教考分离。要求教师在考卷中增加综合运用工程地质基础理论的论述题，结合工程实例的选择题和辨析题，减少或淘汰记忆知识点的题型，从而激发学生积极思考，主动学习。　　改变考核学生学习成绩的方法，加强平时训练与考察。将考试与平时考察的比例定为：期末考试占总成绩的60％，课外作业占10％，实验报告占30％。由于平时的训练与考察加强了，因而在课程教学期间学生能投入其中、较牢固地掌握所学知识。5．课程组全体教师均能熟练应用电化教学设备及方法　　将现代教育技术（电脑、投影仪、VCD等先进设施）应用于课堂教学。