巖土工程師論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇巖土工程師論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

【關鍵詞】巖土工程；數值分析；分析

我國巖土工程力學的發展距今已經有40余年的時間，在巖土工程力學變形計算之中，土地被視作彈性體，在穩定分析中，土地被視作剛塑性體，穩定分析與變形計算是兩種不同的關系，為了將其聯系起來，一些專家學者建立了現代土力學，并使用了統一的應力——應變——強度關系進行計算，這樣就很好的將變形計算以及穩定分析聯系起來，下面就對巖土工程數值分析進行深入的探討。

1、巖體工程分析過程的關鍵問題

巖土工程的分析是一項非常復雜的工程，一般情況下，對于該種問題的解決常常使用物理模型與數學解題結合的方式進行，要解決這類相關的問題，需要使用幾種方式，若建立連續介質力學模型后，在求解時應該建立好木構方程、包含小應變分析與大應變分析的幾何方程、包含動力與靜力的運動微分方程。在進行求解時，需要確定好邊界條件與初始條件，這幾類條件確定后，才能夠得出方程答案。如果工程問題較為復雜，那么就需要使用數值分析的方式進行解決，如果使用連續介質力學模型進行求解，就要注意到邊界條件、初始條件以及木構方程的不同，如果材料為線性彈性體，即可遵照虎克定律進行解決。

如果將巖土材料作為多相體，就可以使用介質力學模型進行分析，為此，需要參考由力學與滲流本構方程組成的本構方程，包含小應變與大應變分析組成的幾何方程，由有效應力相加得出的總應力，總體積變化與相體積變化組成的連續方程以及動力分析和靜力分析組成的運動微分方程。

通過以上的對比可以分析出，多相體包含有效應力原理以及連續方程兩種方程，此外，還包含滲流本構方程。在不同的問題之中，連續方程、幾何方程、運動微分方程以及有效應力原理表達式相同，但是本構方程不同。對于邊界條件以及初始條件的求解，可以使用數值分析法進行，在分析巖土工程問題時，也能夠使用連續介質力學模型，在使用連續介質力學模型時，邊界條件、初始條件與本構模型均不同，在進行分析時，邊界條件與初始條件一般很容易確定，但是應力-應變的關系就相對較為復雜，此外，在使用本構模型時，對于計算結果也會產生較大的影響。因此，在具體的分析過程中，必須要使用樹脂分析的方式，考慮到單元法對于邊界條件與初始條件有著一些限定，本構方程適應性也相對較差，因此，要解決巖體工程的數值分析問題，必須要使用連續介質力學模型進行。

2、巖土本構理論的發展

力學中的虎克定律是一種簡單的本構關系，巖土與其他的物質有著較大的不同，巖土是大自然長期運轉過程中的產物，在同一地區的同層土壤之中，巖土沿垂直與水平方向會表現出一種較為復雜的性質，巖土是固相、氣相與液相的多相體，在不同的狀態下，固相、氣相與液相會相互轉換，這就導致巖土初始應力場難以確定；同時，土的變形、強度、滲透特性的確定也較為困難，其變形、強度與滲透特性與礦物成分、形成歷史以及環境因素息息相關，與巖土的應力狀態、加荷速率、結構、水平、應力路徑、應力狀態有著密切的關系，可以看出，巖土本構關系十分復雜，這就導致本構模型的建立出現一些困難。根據介質力學理論，必須要考慮到區域性特征以及工程的實際情況，并將其結合起來才能夠建立起科學的本構模型，再根據實際情況分析巖土的工程數值，這樣才能夠分析出準確的巖土數據。

有關的專家學者認為，對于巖土本構模型的研究應該包括兩種，即科學型模型與工程實用性模型，科學型模型能夠反映和揭示一些特殊的規律，如主應力軸旋轉問題、土體剪脹性等等，這種模型雖然全面性相對較差，但是能夠反映出一個以及幾個特殊規律；與科學型模型相比而言，工程使用型模型較為實用、簡單，參數也相對較少，更加容易測定，能夠用于具體工程的分析過程中，因此，該種模型的應用范圍也較為廣泛，在實際的應用過程中，除了要建立模型外，還要考慮到地區經驗的問題。

3、數值分析在巖土工程分析過程中的價值與地位

巖土材料是自然的產物，具有區域性的特征，其應力場較為復雜，測定工作較為困難，巖土中的本構關系也較為復雜，就現階段來看，尚未出現得到工程師普遍認可的本構模型。目前，結構工程使用的材料均為鋼材與鋼筋混凝土，這些材料的均勻性較為理想，材料本身導致的誤差也較小，但是巖土工程使用的材料均為巖土，這種材料的均勻性較差，由于材料本身產生的誤差也較大。因此，在進行幾何模擬的過程中，應該對工程的柱、梁與板進行單獨的分析，以便最大限度的降低由于材料產生的誤差。但是在分析復雜結構時，如果節點模擬工作未處理好，也會出現較大的誤差，因此，必須要做好節點模擬工作。此外，在巖土工程之中，如果有超過兩種以上的材料，那么界面模擬也會出現較大的誤差。在本構模型的建立方面，考慮到結構工程的原始材料本構關系相對簡單，因此，在建立本構模型時，可以使用線性關系進行，這樣即可很好的降低模型的誤差。在模型參數的測定方面，考慮到本構模型有著較大的誤差，結構工程的初始應力較小，難以測定，對于數值也有著較大的影響，因此，工程分析可以使用線性本構關系，在分析的過程中，需要迭代，在分析的過程中可能會出現較大的誤差。

根據對巖土工程以及材料的特性分析可以得出，對于巖土工程的數值分析僅僅只能進行定性分析，其數值的分析結果也是工程師進行判定的主要依據。

4、結語

考慮到巖土工程邊界條件與初始條件的復雜性，現階段的巖土工程數值僅僅只能用作定性分析，因此，在工程設計的過程中，必須要重視概念設計的作用，將其與工程師的判斷進行有機結合。此外，為了提升數值分析的準確性，需要根據工程的實際情況多建立幾個本構模型，這樣才能夠促進數值分析在巖土工程中的廣泛應用，同時，巖土工程師必須要充分的掌握地質情況與工程性質，使用科學的物理模型，采取科學的方法進行分析與計算，在計算的過程中應該遵循因地制宜的守則，把握好主要矛盾與次要矛盾之間的關系，這樣才能夠提升數值分析的準確性。

參考文獻：

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[2]GONG Xiao-nan. Prospects for the development of geotechnical engineering in the 21st century[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 2009， 22（2）

[3]GONG Xiao-nan. A survey report： the actuality of numerical analysis in Chinese geotechnical engineering[J].Ground Improvement， 2010， 21（4）

篇(2)

關鍵詞：巖土工程；工程勘察；地下水；水位；腐蝕性；工程地基 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU42 文章編號：1009-2374（2016）28-0146-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.28.073

地下水的檢定與勘測是巖土工程勘察工作的重要組成部分，因為地下水本身是一個不斷變化的水體，其內部成分也相對復雜，多種因素必然會對巖土工程構成威脅，甚至會影響工程基礎施工，巖土工程勘察中必須積極重視地下水問題，將一切可能的影響因素納入考慮范圍，重點進行分析、排查，從而確保巖土工程勘察工作質量。

1 地下水水位問題

巖土工程勘察是向地下深入勘察的過程，其中必然涉及到地下水問題，地下水水位的升降與動態變化問題等必然會對巖土工程勘察帶來一定影響。

1.1 地下水位上升的影響

由于受地理環境因素、水文條件因素、氣候條件、人為因素等的影響，巖土工程附近的地下水位可能上升，例如降水量較大的年份、雨量充沛的季節河流將迎來汛期，工業污水、生活廢水等大量排放時都可能導致地下水位上升，地下水位夯實將對巖土工程勘察帶來不良危害和影響：

第一，地下水滲透于巖土中，會對土體形成腐蝕、滲透，從而出現沼澤式淤泥式土體，影響巖土工程地基的牢固度，也對巖土工程勘察自身造成影響。

第二，地下水位上升，土體內部水分含量則將增加，這樣一些地勢相對陡峭、起伏不平的地段則將可能出現滑坡、泥石流等危險，這勢必會對巖土工程勘察帶來安全威脅。

第三，特殊的巖土土體，例如細砂土、粉土等，易于吸收水分，當地下水位上升時，土體將液化，當液化土體形成顆粒狀后，則可能出現管涌、流砂等問題，給巖土工程勘察、勘測等帶來不便。

此外，地下水位極度上升可能侵蝕、浸泡巖土工程地基本身，從根源上給建筑物地基帶來負面破壞作用。

1.2 地下水位下降的危害作用

地下水位下降同樣會給巖土工程帶來不良威脅，導致地下水位下降的主要原因為人們無節制、無計劃地利用地表水、地下水，例如：工業企業生產與工程施工等對河流水的利用，農業生產無節制地抽取地下水等，各種問題交織在一起勢必要破壞水體平衡，導致地下水位下降，地下水位下降也將對地表、地面等帶來不良影響，最直接的結果就是地表下沉、地面塌陷等，地表所受浮力也將下降，使得巖土工程無法處于穩定的地基環境中，而且水資源系統受到沖擊，自然環境與生態環境等都將面臨威脅。正是因為受到人為因素、自然因素等的威脅和干擾，地下水資源系統失去了平衡性、穩定性，從而可能出現地下水涌突、流砂上泛等現象，不僅影響巖土工程勘察工作的正常開展，甚至會帶來生命安全問題。

2 地下水水動壓力問題

常規情況下，地下水由于所處環境，其水動力不會形成較大壓力，然而隨著巖土工程勘察工作的開展，地下水的水動力則將逐漸發生變化，進而帶來水動壓力的變化，引發巖石或土體的松動、變形，導致巖土地基失去穩定性，巖土的構造、工程結構等都可能受到影響，巖土工程結構失穩，下一步將影響建筑工程安全。

地基是工程的基礎，從根源上決定著建筑工程的安全度、牢固度，特別是地基坑中有承壓水層時，受到來自于上方建筑工程巨大的作用力、壓力，則可能導致基坑中的承壓水體壓力升高，不斷升高的水動壓力也將給基坑結構、根部等帶來一定的壓力和作用力，從而可能導致地基中的地下水上泛、外涌等問題，這樣基坑中的混凝土則將逐步流失，影響地基牢固度，也使得巖土工程無法按照預定工期和期限施工。

3 地下水腐蝕問題

因為深受內外因素、自然與社會因素等的干擾，多種復雜因素交織在一起使得地下水體中可能出現多種成分，這些復雜的成分很可能對巖土工程地基帶來不良威脅和影響。

3.1 氣候因素引發的混凝土腐蝕問題

當地下水體內含有腐蝕性成分時，巖土地基混凝土中則可能融入腐蝕性物質，會加劇對混凝土的腐蝕與破壞，特別是鹽分、堿性等物質滲透到砼細密紋理中時，混凝土會受到極大破壞。當外界環境中水分不均、干濕不均時，會導致鹽分聚集、集中，鹽溶液逐漸走向飽和，遇到低溫條件，飽和的鹽溶液甚至出現固態鹽分、晶狀成分，具有膨脹作用，可能破壞混凝土內部構造。相反，溫度上升后，鹽分溶解于水體后則可能出現潮解問題，混凝土反復性的潮解、膨脹則必將影響其結構穩定性，可能更快腐蝕、變質，無疑將對巖土工程地基的穩定性、牢固度帶來破壞性影響。

3.2 地下水中腐蝕劑的不良影響

眾所周知，地下水因為處于相對特殊的地理環境中，其內部自然融入了多種化學物質成分，各類化學成分之間容易發生反應以及化學物質本身等都可能對巖土工程地基帶來腐蝕性影響，具體的影響包括化學物質作用于混凝土、石料、石材、鋼材等，對巖土建材表面形成腐蝕作用，特別是地下水體內部的Cl-、NO3-、SO42-等同水體中的氫離子結合，可能生成HCl，酸性成分很容易對砼外部的氧化膜帶來腐蝕作用，氧化膜本身是一層保護膜，一旦受損，其內部鋼筋將會遭到破壞，鋼筋受腐蝕后會出現變形、膨脹、銹蝕等現象，鋼筋作為巖土工程地基支撐性框架結構，遭到腐蝕后，地基混凝土也將受到威脅和破壞，從而導致巖土地基無法長期、永久地發揮支撐功效，進而影響建筑工程的使用周期。

4 巖土工程勘察地下水問題的防范與處理

通過以上分析可以看出，地下水問題會對巖土工程帶來不良影響，特別是地質條件復雜的環境，要想確保巖土工程施工質量，就要結合常見的地下水問題來進行針對性勘察，從整體上保護巖土工程安全，實際勘察過程中要重點做好以下工作：

4.1 重點測量地下水位情況

根據地下水位變化規律，水體有枯水期、豐水期兩大關鍵時期，在實際的巖土工程勘察工作過程中，應該根據季節時段、水期特征等有目的、有針對性地開展勘察工作，要盡量確保科學、精準、動態地掌握地下水位情況，通過數據測量、計算、統計、分析等來掌握地下水位變化幅度，再對巖土工程施工采取對策和措施，控制其對巖土勘察帶來負面影響。

例如：枯水期，由于地下水位下降，水體遠離地面，巖土工程勘測難以精準地測量、測算出地下水位高度、變化幅度等，也就無法對工程施工提供科學的指導，此時可以重點鎖定關鍵因素，地下水變化幅度對地基帶來的不良威脅程度，再對應采取科學、合理、針對性解決對策。因此應該在豐水期來勘測地下水位、水體變化等，以便為巖土工程勘察提供更為精準、有效的數據，要通過科學的防范對策、措施等來提升巖土工程結構的牢固度、穩定性，盡可能預防地基開裂。

4.2 地下水體腐蝕性測定

地下水體腐蝕性能是威脅巖土工程安全的一大因素，必須強化地下水體腐蝕性檢測與測量。根據地質科學規律，通常下層地下水的腐蝕性更強，將對巖土工程地基帶來腐蝕性危害，對此，實際工程施工中就必須選擇抗腐蝕性強的材料來充當工程地基或者通過科學地把握、掌握水灰比來逐漸提升工程地基的耐腐蝕性能，實際巖土工程勘察中，可以對地下水腐蝕性檢測設定等級，根據腐蝕性等級來對巖土地基進行科學處理，提高地基牢固度、穩定性，從而確保建筑工程被長期使用。

4.3 巖土層滲透系數的檢測

巖土層滲透系數是巖土工程勘察過程中必須測定的對象，也是用來分析降水法的一項關鍵標準，應該得到勘察工作的重視。整體來看，巖土工程的設計、結構以及布局等都與巖土層的滲透系數密切相關，最典型的地基挖掘施工中，通常要參照巖土層的滲透系數來對挖掘深度等做出取舍，因此必須對巖土層滲透系數進行精準、客觀的測定與求值。

傳統的室內試驗、現場注水等檢測方法所得出的數據一般與巖土工程實際數據存在差異，影響數據的準確度，對此就要改變檢測方法，選擇野外抽水試驗檢測方法，以此來確保所獲得數據更加靠近實際數值，然而這一方法也存在某種弊端，例如耗時、耗費精力且成本較高等，至今尚未得到深入的運用。因此，實際的巖土層滲透系數檢測就要注重方法的選擇與對比，可以采用室內實驗、室外抽水檢測等相結合的方法，經過反復實驗、檢查與測算，最終得出精準的檢測結果，再對應獲得一個更為精準的巖土層滲透系數，將其作為地基挖掘、巖土工程勘測等的一項科學依據。

5 結語

巖土工程勘察過程中勢必將面臨著復雜的地下水問題，主要的地下水問題包括地下水位問題、水體腐蝕性問題等，每一類地下水問題都可能給巖土工程勘察、工程地基質量帶來不良影響。因此有必要積極重視巖土工程勘察工作，通過科學的調查、試驗、數據統計與分析等來獲得準確的數據，再利用這些科學的數據來為巖土工程勘察提供科學的指導，以此來確保巖土土體性能，確保巖土工程安全。

參考文獻

[1] 高躍.巖土工程勘察中要重視地下水問題[A].2013年10月建筑科技與管理學術交流論文集[C].2013.

[2] 康亮.水文地質勘察中地下水的問題及應對措施分析[J].低碳世界，2014，（7）.

[3] 劉慧，林立春，鄒兆鋼.巖土工程勘察中的水文地質的作用[J].科技致富向導，2011，（21）.

篇(3)

從培養方案、學制、專業與課程設置等方面，文章對澳大利亞新南威爾士大學土木工程專業教育模式進行分析和比較。該校在本科階段一般是“寬口徑、厚基礎”的大土木培養模式，并設置單學位與雙學位并重的學士培養機制，課程學時和學分設置緊湊，學生選修課程自由而寬泛。研究生階段分為課程研究生（碩士）和研究型研究生（碩士和博士）兩個培養層次。課程研究生通過完成課程學習，修滿指定的學分即獲得學位；研究型研究生一般沒有學分要求，但對論文的研究質量和創新性要求高，體現了“寬進嚴出”的培養模式。通過對該校一流學科工程教育模式的比較研究，為國內高校土木工程專業的學科發展和卓越工程師教育計劃的推進提供一些有益的建議。

關鍵詞：土木工程；教育模式；培養方案；專業與課程設置；比較研究

中圖分類號：G649；TU 文獻標志碼：A 文章編號：

10052909（2016）06002705

澳大利亞的高等教育體制源于英國，但教育理念和美國類似，教育質量享譽全球。由于良好的氣候環境和完善的教育服務體系，澳大利亞每年吸引大量的海外留學生，是四大英語國家留學基地之一，其教育產業已經成為該國僅次于采礦業、農牧業和旅游業的第四大產業。當前，中澳各大學之間的教育交流越來越多，研究澳大利亞著名大學一流學科的教育與培養模式，對促進中國高校學科的發展也大有裨益。

近些年來，為了提升中國高校土木工程學科的教育理念，促進卓越工程師教育計劃的良性發展，國內學者對不同國家和地區的土木工程專業教育與培養模式進行了分析和比較。比如，對澳大利亞高等教育的體系、機制和特色的分析，對澳大利亞一些大學的土木工程專業培養方案、研究生培養層次，以及“寬進嚴出”培養模式的比較研究[1-3]；以中美高校土木工程專業培養模式為對象，從美國高校的學科設置、專業評估、執業注冊制度、卓越工程師培養等方面進行分析，為國內相關院校土木工程專業人才培養方案的改革提供參考[4-6]；以卓越工程師教育計劃和國際化土木工程人才培養合作辦學為視角，分別對德國亞琛工業大學的國際合作辦學機制、臺灣大學的土木工程專業本科培養特色，

以及卓越工程師國際化課程教育體系等方面進行比較[7-10]。以上的這些研究均有助于推動中國高校土木工程專業教育與培養模式的改革與創新。

新南威爾士大學（The University of New South Wales）土木工程專業在2015年QS世界大學學科排名中名列第14位，在澳大利亞排名第1位，具有良好的學術聲譽和寬松的教學與研究氛圍。本文

結合新南威爾士大學土木與環境工程學院土木工程專業的培養方案、學制、專業與課程設置等幾個方面，對其一流學科的工程教育模式進行分析和比較，為國內高校土木工程專業的學科發展和卓越工程師教育計劃提供一些有益的建議。

一、專業設置與培養方案

新南威爾士大學土木與環境工程學院隸屬于工程學部，按專業分類主要有土木工程、環境工程、測繪與地理空間工程三大專業。其中，土木工程專業分為工程施工與管理、巖土工程、結構工程、土木工程與建筑四個方向；環境工程專業分為可持續工程、交通工程、水工程三個方向；測繪與地理空間工程專業分為土地測繪與房地產開發、工程測量、采礦測量、水文測繪、地理空間科學與工程、遙感和數字制圖六個方向（圖1）。

結合以上的專業分類和方向設置，制定的研究領域主要有工程施工與管理、環境工程、巖土工程、結構工程、測繪與地理空間工程、交通工程、水工程共七大領域。同時，設置了研究中心，分別為測繪與地理空間創新中心、基礎工程與安全中心、施工創新和研究中心、可持續工程中心、水文與資源研究中心、凈水研究中心、澳大利亞住宅與基礎設施氣候適應研究中心、集成化交通體系創新研究中心。

人才培養方案主要有三個層次，一是本科學士學位（Undergraduate degree）；二是課程研究生（Coursework Program，主要培養課程碩士學位）；三是研究型研究生（Research Program，又分為碩士和博士兩個階段）。此外，還有一些面向社會的短期培訓模式，主要目的是為一些工程技術人員的知識更新和提高工作技能服務。

（一）本科生

在本科培養階段，主要有單學位和雙學位兩種模式。單學位一般學制4年，雙學位一般學制5～6年。學生的選擇靈活而又寬泛，在學期間可以交叉選擇藝術、科學、商貿、法律等雙學士學位課程。

本科單學位主要包括土木工程、環境工程、土木工程與建筑、測繪工程、地理空間工程等五類學士學位授予方向。土木工程專業方向單學位的學生或多或少都要選修一些與環境工程相關的課程，并完成相應的學分要求。

本科雙學位主要包括工程與藝術、工程與商貿、工程與法律、工程與科學、土木工程與其他工程等五類學士學位授予方向。其中，土木工程與其他工程方向的學制一般為5年，主要是土木工程與測繪工程、環境工程、采礦工程方向的交叉結合。工程與藝術方向的學制一般為5～5.5年，工程與商貿方向的學制一般為5.5年，工程與法律方向的學制一般為6～6.5年，工程與科學方向的學制一般為5年。

（二）課程研究生

課程研究生不設導師制，主要講授課程，學生通過修滿指定的課程和學分獲得碩士學位，一般又稱為課程碩士。課程碩士的學制通常為2年，每學期需要修滿4門課程，每門課程一般通過階段性的PPT課堂討論、課程論文、課程考試來完成。目前，課程碩士約占新南威爾士大學碩士學生總數的絕大多數。提供課程碩士學位的專業方向主要有土木工程、環境工程、地理空間工程、巖土工程與工程地質、工程管理、結構工程、交通工程、水文與資源工程、凈水與污水處理工程。

課程碩士設置三個培養層次（圖2）。一是研究生課程認證，主要為一些沒有本科學位的大專生過渡學習階段；二是研究生學歷認證，主要針對一些專業背景或學習成績達不到要求的本科生；

三是碩士學位認證，要求具備本專業本科學習背景，成績達到一定的要求，且有學士學位的學生。課程認證要修滿24學分和4門課程，學歷認證要修滿48學分和8門課程，學位認證要修滿96學分和16門課程。

（三）研究型研究生

研究型研究生的學位授予主要分為哲學博士（Doctor of Philosophy）、工程碩士（Master of Engineering）與工程科學碩士（Master of Engineering Science）三類。與課程碩士不同的是，研究型研究生沒有具體的課程和學分要求，是在導師的指導下從事專業內某一領域的研究工作。

哲學博士按專業主要分為土木與環境工程、測繪與空間信息系統兩大類，學制一般為4年。本科生獲得學士學位以后可以選擇直讀博士，或者工作幾年再讀博士，不需要有碩士學位。博士論文的長度一般不超過十萬字數，要經歷4年的持續研究與學習。一般要求博士生每年做一次階段性研究報告，是對研究創新的重要評估。如果未通過，推遲四個月再申請匯報；若再次沒有通過一般作退學處理。此外，博士階段雖然沒有課程學習要求，但一般來說，學生會結合研究的需要，去選修一些本科或課程碩士的課程。博士學習階段的退學率比較高，有的專業高達50%～60%。

工程碩士與工程科學碩士學制一般是2年，主要專業有土木工程、環境工程、地理信息技術、巖土工程與工程地質、項目管理、結構工程、交通工程、凈水與水文工程、水資源等。工程碩士著重培養學生的工程應用能力，要求學生在應用中提出一些獨到的見解或對應用技術有所促進。工程科學碩士著重工程中的一些涉及計算與分析的研究問題，培養學生從科學的角度去思考如何促進工程技術應用的提升。一般具有本科學位的學生可以選擇學習工程碩士或工程科學碩士，類似于博士。研究型碩士的退學率也很高，在學期間需要定期匯報階段性研究進展。

（四）比較研究

通過對新南威爾士大學土木工程學科的專業設置與培養方案的分析，可以得出以下幾點結論。

一是，專業設置和國內大學類似，屬于“寬口徑、厚基礎”的大土木類型，既包括傳統的土木工程（建筑工程、地下工程、橋梁工程、道路工程），又包括交通工程、工程管理、房地產等方向。與國內大學不同的是，土木工程一般與環境工程相結合，因此也包括一些與環境相關的專業或方向，比如可持續工程、水工程、測繪與地理空間工程等。此外，本科生四年的學習不再細分專業方向，真正體現了“寬口徑、厚基礎”的培養模式。

二是，本科生可以選擇雙學位培養方案，在完成本專業學士學位的課程和學分要求以外，可以再選修一些其他學院的與科學、藝術、商貿、法律、經濟管理等相關的學位。從這個角度來說，本科生的專業和學位選擇余地寬泛，有利于學生的均衡教育和視野拓展。此外，部分對從事科學研究感興趣的本科生也可以直接選擇攻讀博士學位。

三是，課程研究生培養方案給一些不愿意從事科學研究，又想獲得碩士研究生學歷或學位的本科生提供了教育機會。他們可以通過修滿一些課程和達到規定的學分要求，從而獲得課程碩士學位，部分本科生也可以通過這個階段進一步提升自己的專業知識水平和工作技能。

四是，研究型研究生一般沒有課程和學分要求，這樣有助于學生盡快進入研究狀態，安心于研究興趣。研究型碩士又分為工程碩士和工程科學碩士兩種類型，有助于學生結合自身情況進行靈活選擇。

五是，研究階段沒有的硬性要求，但對研究的創新性要求較高。比如針對博士的培養，每年學生都要匯報階段性研究進展。由相關領域的學者進行評價，給出是否可以繼續研究的建議。論文完成后不設置答辯環節，而是采用函評的方式由世界范圍內的著名學者進行評閱，并給出是否達到授予學位要求的評價，真正體現了“寬進嚴出”的培養模式。

二、 課程設置

（一）本科生

土木工程專業本科生所修課程和學分如圖3所示。課程主要分為基礎課、專業基礎課、專業課和實踐四大模塊。第一學年主要以基礎課程為主，包括數學、物理、材料、化學、力學、各類基礎設施體系、工程師基本概念、工程設計與創新等；第二學年以專業基礎課和專業課為主，包括固體力學、水工程、交通與公路工程、工程計算與施工、通識教育、結構分析與建模等；第三學年以專業課為主，包括工程運營與控制、土力學、鋼與混凝土結構、水力資源工程、土木工程實踐、應用土工技術與工程地質、給水排水工程等；第四學年是實踐環節，除了通識教育以外，主要包括與實際工程相結合的畢業論文專題，以及一些專業選修課。

以上每門課程均為6個學分，每學期一般安排4門課程，學生四年需要修滿192個學分，方可獲得學士學位。從課程設置來看，體現了土木工程學科寬泛的特點，在第四年的選修實踐課中，學生可以靈活選擇自己所感興趣的工程方向。

（二）課程研究生

土木工程專業課程研究生的課程設置如圖4所示。這些課程充分體現了工程教育寬泛的特點，既包括與土木工程設計、施工和管理相關的基本課程，又包括與經濟、環境、可持續發展相關的選修課程。

允許課程研究生跨專業背景學習，如果學生來自于其他專業或者沒有修完土木工程專業本科課程，一般會被建議增加選修一些相關的課程，以便增強本專業的知識背景。課程設置的類別和數量主要以培養學生具備解決與工程管理、巖土工程、結構、測繪、交通、給水排水等領域相關的高等學科知識為主。

（三） 比較研究

通過對新南威爾士大學土木工程專業本科生和課程研究生的課程設置分析，可以得出以下幾點結論。

一是每門課程均設置為6個學分，每學期一般固定4門課程，學分制度和課程數量設置合理，有助于學生更好地學習和理解專業知識。國內大學土木工程專業課程的學分一般從1～4.5不等，學分設置分散，課程學時也很分散，有的課程僅僅設置為幾周時間，有的課程卻跨度一個學年。分散的學時和學分設置既不利于學生選修課程，也不利于學生對專業知識的充分理解和消化。

二是由于本科教育階段設置了雙學位培養模式，本科生可以自由選擇自己感興趣的學科或專業的課程。課程研究生也設置不同的學位授予類型，可以在土木工程專業范圍內自由選擇不同方向的課程，也可以跨不同專業或方向交叉選擇課程。

三是實踐環節設置是直接與實際工程相關聯的，一般鼓勵學生在工程單位實習期間同時完成畢業論文，增設一些實踐選修課程，這些課程可能就開設在實驗室或工程單位，以鼓勵對不同工程感興趣的學生自由選擇學習。

四是對研究型研究生雖然沒有課程和學分要求，但會要求他們根據不同的研究方向和研究方法有針對性地選擇某些課程學習或直接去旁聽。比如，從事數值分析的研究生可以選擇一些高等工程數學課程，從事計算機編程與模擬的可以選擇一些計算機程序課程。

三、結語

通過對新南威爾士大學土木工程專業的培養方案、學制、專業與課程設置等方面的教育模式進行分析和比較，提出了一些建議，為國內高校土木工程專業的建設、培養模式的改革、卓越工程師教育計劃的實施提供借鑒。

（1）土木工程專業設置寬泛，培養方式靈活，真正體現了“寬口徑、厚基礎”的大土木培養模式。

（2）本科教育階段設置單學位與雙學位并重培養機制，學生不僅可以在本學科獲得學位，還可以在不同的學科和專業間學習相關課程，取得相關的學位。

（3）課程設置體現了學科教育的寬泛特點，單門課程固定為6個學分，每學期固定4門課程，課程學時和學分緊湊集中。

（4）本科階段的實踐環節一般要求學生在工程單位完成，既包括結合實際工程案例完成的畢業論文，又包括一些與不同工程類型相關的實踐選修課程的學習。

（5）研究生培養分為課程研究生（碩士）、研究型研究生（碩士和博士）兩個層次。課程碩士不設導師制，不需要從事研究，主要是完成相關專業的課程學習。研究型研究生沒有課程學習和學分要求，主要從事相關領域的研究工作。

（6）研究型研究生的培養充分體現了“寬進嚴出”的培養模式，沒有硬性的要求，每年定期進行階段性研究進展匯報，優勝劣汰，淘汰率較高。

參考文獻：

[1]童樂為，史煒洲，趙曉林.澳大利亞高等教育特色給予我國土木人才培養的啟迪[J].中國電力教育，2008（2）：165-167.

[2]吳瑾.悉尼大學土木工程專業研究生培養模式及特色探討[J].高等建筑教育，2008，17（4）：6-8.

[3]原方，丁永剛，王彥俠，等.澳大利亞土木工程本科人才培養方案淺析[J].河南工業大學學報：社會科學版，2008，4（2）：155-156.

[4]李炎鋒，杜修力，薛素鐸，等.從中美土木工程教育對比探討土木工程專業國際化辦學思路[J].中國科技信息，2013（5）：116-117.

[5]劉紀峰，張會芝.美國密歇根州立大學土木工程專業課程設置研究[J].宿州學院學報，2014，29（9）：97-100.

[6]王照宇.中美高校土木工程本科教育比較淺析[J].林區教學，2015（10）：29-30.

[7]饒平平，陳有亮，宋忠強.依托中德合作與交流的土木工程辦學研究與實踐[J].中國電力教育，2013（10）：55-56.

[8]馬士賓，李寧利，張彩利，等.臺灣大學土木工程專業本科培養特色的分析與啟示[J].當代教育理論與實踐，2015，7（4）：55-57.

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【關鍵詞】CDIO；土力學；教學改革

1 關于“土力學”課程教學體系改革的思考

CDIO （Conceive-Design-Implement-Operate）工程教育模式以完整的項目研發為載體，系統地培養學生專業技術知識、創新思考能力、職業能力和態度、團隊協作和溝通能力，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程[1]。土力學屬于土木工程課程體系中的專業基礎必修課，最突出特點就是實踐性強，包含了理論、實驗和工程應用三部分。只有將課堂、實驗室、工程組成一個相互促進、相互引導的教學循環體系，才能實現理論指導實踐、實踐提升理論的良性循環。

目前土力學課程教學主要是通過理論學習來培養學生分析和計算方面的能力，雖然也開設了8學時的實驗課程，但總體上缺乏對工程應用能力的培養。現存的主要問題有：

（1）學時少與內容多的矛盾。在培養計劃總學時不變的情況下，基礎課的學時有所增加，專業課的學時越來越少。然而，隨著科學技術的發展，各種新理論、新技術、新方法的不斷涌現，讓學生了解學科前沿動態，擴大視野，是本科教育的重要任務。這就形成了教學學時的越來越少與教學內容越來越多的矛盾。

（2）教學方法單一，學生學習興趣不濃。傳統的“一言堂”、“填鴨式”的教學方式，陳舊落后的教學手段，繁多的教學內容，高難度的計算，再加上多媒體教學力度不夠，使學生學習的積極性、主動性難以提高，教學效果大打折扣。

（3）教學內容與實踐結合少。教學內容未能及時把學科最新發展成果和教改教研成果引入教學；工程案例較少。

（4）實踐性教學環節薄弱。土力學是理論性和實踐性都很強的自然科學，大部分土力學的理論是建立在實驗基礎上的；另外，大多數已開設的實驗是對已有結論的驗證性實驗，缺乏啟發型、綜合型、設計型、探索型實驗。這種重理論、輕實踐的教學方式不適應土木工程專業人才培養目標的要求。

（5）學生讀死書，死讀書。學生的學習缺乏主動性，研究性學習、探究性學習、協作學習等現代教育理念在教學中的應用較少。

隨著工程技術的發展，各種新理論、新技術、新方法的不斷涌現，土力學應用的領域日益拓展，知識處于爆炸時代，讓學生了解學科前沿動態，擴大視野，是本科教育的重要任務。合理地安排教學內容，采用有效的教學方法顯得尤為重要。

2 改革教學內容

2.1 講課內容少而精

教師主要通過課堂講授、習題、實驗等教學方式重點講透基本概念、推導假設和基本原理等，如土的物理性、應力、強度、壓縮性和滲透性等重點，應講清楚它們的物理意義、用途、基本假設、應用中的注意事項等。不僅要掌握分析方法，更要掌握各種分析方法的適用條件，不需要糾纏于推導。

課堂教學過程中按照實際巖土工程和力學分析過程來進行。并按照自然邏輯將巖土力學問題和理論分解成許多細小知識和認識單元和步驟[2]。首先提出工程問題，再根據問題來建立力學理論模型、假設和相應參數，之后建立力學分析和計算模型，再回到原來實際工程問題用這些理論和計算結果來解釋、分析和預測這些工程的關鍵問題。在提出―分析―解決問題的過程中，學生不僅可學習知識而且還可掌握分析問題的方法和獲得相應的工程經驗，并可在腦海中建立起整個知識的框架和分析問題的流程。

2.2 教學內容實際化

土力學講共性，講原理，把國內有些專業技術標準中比較典型的方法作為應用的一種例子來講，讓學生了解國內的技術發展情況和存在的問題，引導學生結合不同的工程正確地應用工程經驗，理解專業技術標準（規范）之間差異的原因[3]?？山Y合實際情況，介紹當前人們非常關注的，屬于熱點和重大項目的工程案例，如深基坑開挖，地鐵、高速公路路基的設計與施工，介紹其中遇到的一些重大而復雜的土力學問題以及解決這些問題的思路和方法，也可介紹近幾年發生的重大工程事故及其中所涉及的一些土力學問題，工程事故能使學生感到十分震撼，有利于激起學生的社會責任感，對學好本課程乃至本專業都會起到很好的作用。

在教學中融合注冊巖土工程師、注冊結構工程師等考證的內容，使學生更加明確專業學習的重點和方向，提高學習積極性；以基本理論為基礎，結合實際工程問題，學習結構設計方法，理解國家規范、規程，培養分析問題的能力。

2.3 教學內容新穎化

在教學內容中應及時反映本專業的最新技術和成果，介紹當前學術前沿發展動態：授課過程中教師將本學科相關的學術發展動態告訴學生，并提出當前存在的問題，提出自己的思路或可供選擇的方案，由學生按自己的思路進行細化設計，這樣既提高了學生學習的興趣，同時也培養了他們獨立思考的能力以及創新精神。同時在整個教學過程中，通過安排專家講座、專題講座或閱讀相應最新前沿專業書籍等方式，加強學生對專業專業領域中比較成熟的新技術、新材料、新工藝最新發展的了解，使學生開闊視野，拓寬知識面，激發學生的創造性。

2.4 教學內容綜合化

要在傳授知識的基礎上注重全面素質與綜合能力的培養，加強學生獲取知識、分析問題、解決問題的能力，以及加強綜合性工程設計的教學和訓練。另外應體現學科交叉和融合，加強包括人文、社會、管理科學在內的基本職業道德素質的培養。

3 改革教學方法

由于土體自身的特性，學習土力學形象思維比邏輯思維更重要。要根據土力學的學科特點，不斷改進土力學的教學方法和研究方法，才能不斷提高教學水平，正確把握土力學的學科發展態勢。

3.1 開展研究型教學

增加大量的自學知識、討論課程，學生就某一個主題搜集資料、發言討論，同學和老師進行點評。這些討論題有些是關鍵知識點，有些是綜合性的知識，能達到擴展學生的知識面、調動學生的積極性、培養學生獨立思考問題和激發學生的創作激情的目的。廣泛開展課堂內外的討論，強化理解基本概念，在課堂上進行有關土力學熱點問題的討論。例如關于土壓力水土合算與分算的討論、關于地下室浮力計算的討論、關于滲透力的討論等，加深學生對基本概念的理解，培養獨立思考和對實際工程問題的分析能力，拓寬同學們的思路。

3.2 工程講座和案例分析

大量收集工程圖片資料，選配恰當的實例、算例或喻例，選擇事故或失敗工程實例進行分析。如對照擋墻或基坑工程實例闡述滲流現象與滲流理論、土壓力和整體穩定；對照建筑物傾斜、開裂，闡述土體壓縮與固結理論，分析有效應力原理；對照壩坡失穩、建筑物倒塌闡述土的抗剪強度理論、參數測定與應用，地基承載力等。通過工程講座和案例分析，有助于激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性并提高教學效率，加強土工問題分析和判斷能力的訓練，進一步提高學生識別、分析和解決某一具體問題的能力。

3.3 開設第二課堂

通過開展學術與工程報告講座，邀請工程勘察與設計單位的高級工程師、研究院所研究員、高校教授及在校教師，開展學術與工程報告講座，成為學生加深原理與概念理解、獲取新知識點、增強學術交流、了解我國重大巖土工程建設中存在問題及解決方法、了解學科前沿的窗口。要求學生閱讀一定量的文獻資料，并開展定期的讀書交流活動，促進學生自主思考提出問題、解答問題，培養自主學習能力并互相學習、取長補短，激發學生潛能。

3.4 改進課外作業模式

目前的課外作業以復習、鞏固書本知識為主，有些學生僅限于完成書上的習題及思考題，很難達到舉一反三的效果。因此，將課外作業分為基本型（以復習書本知識為主）、綜合設計型、工程實踐型、創新研究型四類，并可由學生項目小組來集體討論解題，成績評定原則是以知識運用的“合理性”為主，即學生應能拿出理由說明其設計的合理性，并有適當的分析與思辨，以學生的實際表現和工作成果為依據，其中項目執行成果（研發報告及其展示）占40 %，研發過程占60 %（包括文獻閱讀、動手能力、團隊合作能力、解決問題能力、設計與工藝的合理性及創新性）。

4 結束語

以先進的CDIO工程教育理念為指導，對土力學課程進行了一整套的教學改革，使學生能深刻地理解和掌握土力學基本原理，取得了良好的教學效果，達了現代工程教育改革的目標。今后我們還需要不斷努力，逐步完善土力學課程教學改革的每一個環節，培養適合社會發展需要，具有實踐創新能力的工程建設人才。

【參考文獻】

[1]CDIO教育改革工作辦公室.CDIO簡介[EB/OL].汕頭：汕頭大學工學院[2009-10-15] .http：///index.asp.

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[關鍵詞]抗滑穩定復核；圍堤穩定；瑞典圓弧法

中圖分類號：TV543.8 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）10-0287-02

1 工程簡介

1.1 工程概況

三門縣洋市涂圍墾工程位于浙東沿海三門灣畔，地處中國“黃金海岸線”中段，圍堤始于圍區背面高灣山東側山腳下的柴爿花嘴，堤軸線沿線涂面高程-4.0～-4.5米，工程圍墾面積5935畝，工程主要建筑物由、圍堤（始于圍區北面高灣山東側山腳下的柴爿花嘴，向東布置約200m后轉向東南，直線布置至外鱟島西面山坡坡）長1133.2m；外鱟島～里鱟島堵壩，堵壩長474.7m；里鱟島～東嘴頭堵壩、堵壩長338.0m，東嘴頭納潮閘和柴爿花嘴排水閘組成。堤壩總長1945.9m，納潮閘規模為3孔×3.0m；排水閘規模為5孔×3.0m。

1.2 圍堤設計斷面結構

圍堤堤形采用土石混合結構型式，斷面為寬平臺結構，堤頂高程8.3米，防浪墻頂高程9.1米，堤頂寬度6.0米。圍堤迎潮面高程4.5米處設寬12.0米的消浪寬平臺，平臺上部和下部均為帶反弧的陡墻。圍堤迎潮面堤腳高程0.0米處設寬11.8米護角平臺，平臺下部以1：5的坡度至涂面。圍堤內側閉氣土頂高程為6.5米頂寬3.0米下部以1：3的坡度至高程4.0米、寬7.0米的平臺，平臺下部以1：10的邊坡至坡腳拋石子堤。子堤頂高程2.5米，頂寬12米，鎮壓頂層高程0.0米、寬20米。地基采取爆炸擠淤置換法進行處理（圖1）。

1.3 圍堤地基工程地質

圍區呈凹形，三面環山，河流發育，河流長度一般3.0km～5.0km，分水嶺至灘涂高差大于100m，源短流急，河流易在灘涂沖刷形成深槽。沉積環境復雜，后期沉積多形成槽狀透鏡體軟土、砂土夾層。

圍堤和堵壩沿線的沉積物以海積及沖～海積層為主，近岸坡處低部尚有殘坡積層分布。根據鉆孔取樣及靜力觸探揭示，圍堤和堵壩地基土層主要由淤泥、淤泥質粘土、粉質粘土、粉土、粉質粘土與粉土互層、含碎石粉質粘土等組成三門縣洋市涂圍墾工程圍堤基礎沉積物以海積及沖～海積層為主，近岸坡處低部尚有殘坡積層分布，物理力學性質差，具有含水量高，孔隙比大、壓縮性高、排水和固Y條件差、天然強度低、沉降變形大等特點，是堤基沉降和抗滑穩定的主要控制層。

2、施工階段地基土層參數

土層勘測分在樁號堤0+255、堤0+355、堤0+450、堤0+505，每個斷面布置三個鉆孔進行取樣試驗及十字板試驗，以勘查爆炸擠淤后地基土層的實際情況（表1-表3）。

3、設計條件

3.1 設計工況及水位組合

設計工況考慮采用正常運行情況不利組合，即圍堤外海側50年一遇設計低潮位，圍區測中遠期20年一遇設計洪水位。

外海側設計低潮位（P=2%）：-3.85米

圍區側中遠期洪水位（P=5%）：3.71米

土石杰出面浸潤線高程為多年平均位：2.36米

3.2 計算邊界條件

根據圍堤斷面實際鉆孔檢測深度控制現狀基礎爆填堤心石邊界。

邊界條件：淤泥層級爆填堤心石寬度范圍內粘土參數按施工階段土層地質勘測十字板抗剪強度取值，周邊土層按施工階段地質勘測快剪指標取值（表4）。

4、計算

圍堤抗滑穩定采用理正巖土工程計算分析軟件進行計算復核，正常運算情況下，圍堤堤身實測斷面外海側整體抗滑穩定計算結果見表5

根據規范要求，正常運行情況系，3級圍堤整體抗滑穩定安全系數瑞典圓弧法不小于1.20，簡化畢肖法不小于1.30.圍堤堤身外海側整體抗滑穩定安全系數兩種計算方法均滿足規范要求。

5、結論

經過對圍堤實測斷面采用施工階段的地質土層鉆芯室內物理力學實驗參數及十字板抗剪強度指標對圍堤外海側整體抗滑穩定計算，整體抗滑穩定安全系數能足規范要求。

參考文獻

[1] 胡輝、姚磊華、董梅，《瑞典圓弧法和畢肖普法評價邊坡穩定性的比較》，《路基工程》，2007年第6期，110-112頁.

[2] 夏唐代，梁榮柱，三門洋市涂圍墾工程各斷面鉆孔檢測及沉降分析，2015.3.

[3] 張朋舉，《城子水庫大壩壩坡穩定性分析》，《華北水利水電學院畢業論文》，第10頁.

[4] 朱曉敖，翁小波，浙江省三門縣圍墾工程圍堤穩定性復核報告，2015.4.

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關鍵詞：建筑工程；復合地基；應用分析

復合地基，按照土體的性狀和樁體的材料以及成樁的工藝，其有著各種不同的效應。（1）樁體效應：樁體效應指的是在復合地基中，樁體在強度和模量方面都要比土大，因此其承擔荷載的能力自然也要比土大，由樁體的增強導致地基承載力的增強，因而減小了變形所產生的可能性，即為樁體效應。（2）振密效應：振密效應指的是將相對比較松散的土和細沙使用一種名為非擠土振動成樁的工藝，這樣可以增加樁間的土的密實度，也可以增加土的強度以及模量。（3）排水效應：排水效應是指在復合地基中，樁體的排水性能很好，例如砂樁和碎石樁。排水性比較強的樁體能夠提高地基的荷載承擔力。

一、復合地基的理論研究

復合地基，指的是在地基的處理過程中，天然地基的部分土體得到了一定的增強或是被置換了，或者是在天然的地基當中，設置了加筋材料，因此加固區由天然地基的土體以及增強體共同組成的人工的地基。

“復合地基”這個詞在 20 世紀 60 年代時是第一次在國際上得以使用，從那以后，復合地基理論便為地基的處理提供了一種理論分析，并且為建立公式提供了依據。關于復合地基理論的研究深受學術界以及巖土工程界的重視。在灰石樁、石灰樁、碎石樁、旋噴樁等加固地基的一系列理論分析當中，都應用到了復合地基理論。最近幾年，CFG 樁（水泥粉煤灰碎石樁）和疏樁以及樹根樁基礎等也成為了復合地基理論的范疇之內。

雖然復合地基出現的時間并不是很長，但是復合地基的工程應用有著很久的歷史淵源。自從人類文明出現，便興起了一種地基處理的技術。人類最早的砂石樁出現于 1835 年，出自于一位法國工程師之手。繼而，1933 年，德國人制作成功了振沖器，并且在 1935 年應用于加固松散的粉砂地基，然后日本，美國和歐洲都使用了該振沖器。1977 年，我國制造了第一臺振動水沖器，并與同年九月份應用于軟粘土地基的加固。1992 年，建設部組織鑒定了 CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）復合地基成套技術，繼而其廣泛應用于國內的各個建筑工程當中。

二、復合地基的分類

本論文主要以增強體的方向作為劃分復合地基的條件。其可分為兩種類型：一種是豎向增強體復合地基，另一種是水平向增強體復合地基。

1.豎向增強體復合地基

豎向增強體，就是我們前面所提到的樁，那么我們也經常將豎向增強體復合地基叫做樁體復合地基。人們又依據豎向增強體的不同性質將樁體復合地基分為以下三大類：柔性樁復合地基、剛性樁復合地基以及散體材料樁復合地基。

柔性樁復合地基，顧名思義，其樁體的剛度相對較小一些，但是它具有粘結強度。柔性樁復合地基是由樁體以及樁間的同承擔荷載的。剛性樁復合地基有較高的承載能力，其主要是依靠著樁體的置換，而且樁體本身就有著較高的強度，因此其承載能力要比其他樁體復合地基更強大一些。在中國，最早開發成功的剛性樁復合地基便是在 1992年，由中國建筑科學研究院地基基礎研究所所開發的 CFG 樁復合地基。散體材料樁復合地基，同樣可知其樁體由散體材料組成。它的樁身的材料是無粘結強度的，因此并不能單獨形成樁體，要通過周圍的土的圍箍才得以形成樁體。

2.水平向增強體復合地基

水平向增強體復合地基，指的是在地基里，水平向地鋪設加筋材料，比如金屬材料、土工織物、土工格柵以及竹筋等所形成的復合地基，鋪設加筋材料的目的是增強地基的土的抗剪能力、避免地基的土產生側向位移的情形，謹防地基的土側向擠出來。

三、在建筑工程中復合地基的應用

在建筑界里，復合地基以其在技術方面和經濟發面取得雙贏的絕對優勢，得到廣泛的歡迎和應用。下面，我們舉一個例子加以說明，不妨就以振沖碎石樁為典型。

在溫州市，我們選取某個小區的六棟樓為研究對象，這些樓均為住宅樓，并且都是五層的框架結構。經過調查，該地的地層從下往上依此做了記錄。記錄的結果如表 1 所示。

表1

經過振沖碎石樁額加固以后，主住宅樓的復合地基的承載力的特征值可以達220kPa。該住宅區的振沖樁的工程結構是這樣的：一號樓是底框結構，其地下有一層，地上為六層。二號樓是磚混的結構，其也是地下一層、地上六層，它的地基的上方是雜填土，下方則是粘土以及粉質粘土。經過振沖碎石樁的加固，主住宅樓的復合地基的承載力的特征值可以達250 kPa。

在寧波的某個地基處理的工程當中，其所記錄的地質條件是吹填粉細砂。地基的處理所采用的是振沖擠密無填料工藝。首先，向振區塊內注入水，進行浸泡，這樣可以消除粉砂和細砂土的毛細壓力，然后用雙頭振沖器實現共振，這樣可以提高效益，其處理的深度為十至十五米，經過處理之后的地基的承載力的特征值達到 200 kPa。

同樣在寧波的某個地基處理的工程當中，它的施工條件是在海上，水深度為 14 m，這個工程是第一次在海上實施振沖技術。該地的地質條件如下（自上而下）：淤泥質粉質粘土，粉細砂，粉質粘土。它的加固深度為 6～7 m，經過加固之后，復合地基的承載力的特征值達到了 160 kPa。

在金華某一工程中，場地選擇的是一棟 30 層的樓，還有作為車庫的地下一層，該樓為框剪結構。其地質條件從下往上分別是：雜填土 3～4 m，其承載力是 80 kPa；淤泥質粉細砂 2～8 m，其承載力是50 kPa；含礫粘土，其承載力是 200 kPa；礫石，其承載力是 300kPa。經過振沖的加固，該樓的復合地基的承載力的特征值可達 400kPa，而作為車庫的地下一層的復合地基的承載力也達到了 250 kPa。

四、結語

綜上所述，根據不完全統計，大約 60%的高層建筑采用的都是復合地基，而中高層以及小高層的建筑也都在向著使用復合地基的方向發展，因此使得這些建筑使用復合地基比例得到不斷提升。本文結合實例，對復合地基在建筑工程中應用進行了論述，以供參考。

參考文獻：

[1]黃耀宇.建筑工程中復合地基施工技術的分析[J].現代物業（上旬刊）.2013（06）

篇(7)

關鍵詞：非飽和土邊坡穩定性降雨入滲抗剪強度

中圖分類號：U213.1+3 文獻標識碼：A 文章編號：

鐵路工程中的邊坡工程，大都涉及到邊坡穩定性問題。國內外學者對邊坡穩定性進行了大量的卓有成效的工作，取得了很多有意義的研究成果。

眾所周知，降雨過程中或雨后是邊坡失穩最易出現的時段。水的作用是影響邊坡穩定的關鍵因素之一。本文采用數值分析方法，對降雨過程中非飽和土邊坡的穩定性分析進行了研究。

1. 降雨過程對邊坡穩定性的影響

當邊坡土體內部的某些面上的剪應力達到抗剪強度時，邊坡穩定平衡受到破壞，這是邊坡失穩的根本原因[1]。在降雨過程中，非飽和土邊坡的含水量增大，重度增加，同時下滑力也增大，使得剪應力增加；而抗剪強度與含水量呈反比，隨著含水量的增大，抗剪強度降低。二者綜合作用，使得降雨過程中容易誘發邊坡失穩。

研究降雨入滲的邊坡穩定性問題時有兩個復雜問題需要探討：飽和與非飽和狀態下水的滲流問題、含水量變化問題[2]。與飽和土中水的滲流不同，在非飽和土中水的滲透系數并不是固定的常數，它與飽和度有關，是飽和度的函數。

國內外學者對非飽和土抗剪強度的做了大量的研究工作。1960年Bishop[4]參照飽和土的有效應力原理，提出了適用于非飽和土的抗剪強度表達式（1）：

（1）

其中為作用在土體上的正應力； 為土的有效應力強度參數；為與土的飽和度及土性有關的試驗參數；為孔隙氣壓力；為孔隙水壓力。

Fredlund于1978年將公式改進，提出了非飽和土的抗剪強度公式（2），定義了等效摩擦角。在公式中，正應力引起的強度與土體內摩擦角有關，而由于基質吸力引起的強度與等效內摩擦角有關。

（2）

從以上兩個公式可以看出，非飽和土的抗剪強度參數包含了基質吸力的影響。在實際工程中，抗剪強度參數對巖土工程有著重要的意義，是指導工程設計和安全施工的重要前提。因此，有必要研究非飽和土抗剪強度參數的確定。

2. 非飽和土參數的確定

通過以上理論研究，我們可以得出，在非飽和土研究中，主要存在兩個未知量：滲透系數及抗剪強度參數。

2.1 非飽和土滲透系數

非飽和土的滲透系數是土體飽和度的函數，土體滲透系數隨飽和度的變化而變化。我們考慮以一個折減系數a來考慮飽和度對滲透系數的影響。在ABAQUS軟件中，當出現非飽和滲流時，默認當飽和度＜1.0時，；當時，。計算中滲透系數按照飽和度的不同修正為。

2.2 非飽和土強度參數的確定

在上一節中，我們已經將滲透系數與飽和度聯系起來。在土中，基質吸力同樣是土的飽和度的函數，這就是土－水特征曲線，或稱水分特征曲線。在土體這種孔隙材料中，土體非飽和意味著總的孔隙水壓力＜0，既－就是材料的基質吸力[3]。在分析非飽和土問題時，必須確定非飽和土的土－水特征曲線。

室內非飽和土試驗的方法很多，應用比較廣泛的是通過壓力板儀控制基質吸力。試驗過程中，將飽和試樣放入壓力板儀中，通過加壓系統可以使儀器中試樣在一定的壓力下脫（吸）水、平衡，待試樣穩定不再有水排出后，將試樣取出稱重，得出非飽和土的相應壓力即基質吸力下對應的含水量。

文獻［1］中通過大量的非飽和土試驗，得出了非飽和土的土－水特征曲線的擬合公式（3），該公式采用指數函數擬合了脫濕段與吸濕段的土－水特征曲線：

（3）

其中，ω為含水量， 為基質吸力，a、b、c均為擬合參數。通過該公式，我們可以得出各飽和度下的負的孔隙水壓力即基質吸力。同樣，對非飽和土試樣進行剪切試驗，可以獲得不同含水量下對應的非飽和土的抗剪強度參數。

3. 非飽和土邊坡的算例分析

3.1 工程概況

某鐵路邊坡，邊坡高度為H=10m，邊坡坡率為1:1。根據地質資料，坡體材料為山西中南部地區常見新黃土，重度為18.2kN/m3，滲透系數為k＝0.018m／s，降雨入滲強度為q＝20mm／s。

3.2 數值分析

數值分析采用有限元分析軟件ABAQUS軟件。邊坡模型如圖一所示。土體網格單元劃分形式采用四邊形二次單元。本構模型采用理想的彈塑性模型，基于Mohr-Coulomb破壞準則與非相關聯流動法則。

圖一邊坡模型

在降雨過程中，非飽和土吸收降雨，從天然含水量開始，逐漸增大含水量，分析非飽和土邊坡穩定性的變化。不同含水量對應的抗剪強度參數不同。我們選取4個不同含水量，通過試驗得出的對應的抗剪強度參數如下表所示。

表1不同含水量下的廣義抗剪強度參數

通過數值分析結果我們可以直觀的看到，隨著降雨過程時間的增加，黃土邊坡的塑性區逐漸增加，非飽和土邊坡的強度降低，塑性區逐漸貫通，當含水量為15.5%時，塑性區貫通，邊坡即將破壞。

（a）含水量9.5% （b）含水量10.2%

（c）含水量12.8% （d）含水量15.5%

圖二數值分析結果

4. 小結

本文通過理論分析與數值分析相結合的方法，對降雨過程中非飽和土邊坡的穩定性研究提供了方法，在研究中可以得出以下結論：

(1)降雨入滲過程中，非飽和土吸水，含水量逐漸提高，基質吸力減小，從而導致廣義抗剪強度值的降低，導致邊坡破壞。

(2)在以往邊坡穩定性分析中，多采用飽和土的抗剪強度參數，而實際邊坡多為非飽和土邊坡。以往的計算分析勢必造成一定的工程量的浪費。

(3) 雖然通過對非飽和土進行試驗與數值分析相結合的方法，采用不同含水量下邊坡的抗剪強度參數，為非飽和土邊坡穩定性分析研究提供了依據。但鑒于非飽和土邊坡的復雜性，如何將此方法應用到工程實踐中，仍然需要進一步的深入研究。

參考文獻：

［1］溫曉鵬，楊慶，楊鋼.重塑非飽和粘土脫吸濕抗剪強度對比研究.水利水電科技進展，2010.

［2］陳仲頤，張在明等譯．非飽和土力學．北京：中國建筑工業出版社，1997．

［3］孟長江.非飽和土土水特征曲線與強度的試驗研究及其應用：（碩士學位論文）.大連：大連理工大學，2006.