地质学与地质工程的区别范文

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关键词:工程地质、岩土工程、发展、关系

中图分类号：F416文献标识码： A 文章编号：

一、引言

本文从工程地质以及岩土工程的特点，介绍了工程地质与岩土工程的区别，指出两者之间的关系，进一步介绍两者的发展，方便读者更好地去理解工程地质与岩土工程两个概念。

二、工程地质与岩土工程的区别

工程地质是研究与工程建设有关地质问题的科学。工程地质学的应用性很强,各种工程的规划、设计、施工和运行都要做工程地质研究,才能使工程与地质相互协调,既保证工程的安全可靠、经济合理、正常运行,又保证地质环境不因工程建设而恶化,造成对工程本身或地质环境的危害。工程地质学研究的内容有:土体工程地质研究、岩体工程地质研究、工程动力地质作用与地质灾害的研究、工程地质勘察理论与技术方法的研究、区域工程地质研究、环境工程地质研究等。

岩土工程是土木工程中涉及岩石和土的利用、处理或改良的科学技术。岩土工程的理论基础主要是工程地质学、岩石力学和土力学;研究内容涉及岩土体作为工程的承载体、作为工程荷载、作为工程材料、作为传导介质或环境介质等诸多方面;包括岩土工程的勘察、设计、施工、检测和监测等等。

由此可见,工程地质是地质学的一个分支,其本质是一门应用科学;岩土工程是土木工程的一个分支,其本质是一种工程技术。

三、工程地质与岩土工程的关系

虽然工程地质与岩土工程分属地质学和土木工程,但关系非常密切,这是不言而喻的。有人说:工程地质是岩土工程的基础,岩土工程是工程地质的延伸,是有一定道理的。

工程地质学的产生源于土木工程的需要,作为土木工程分支的岩土工程,是以传统的力学理论为基础发展起来的。但单纯的力学计算不能解决实际问题,从一开始就和工程地质结下了不解之缘。与结构工程比较,结构工程面临的是混凝土、钢材等人工制造的材料,材质相对均匀,材料和结构都是工程师自己选定或设计的,可控的。计算条件十分明确,因而建立在材料力学、结构力学基础上的计算是可信的。而岩土材料,无论性能或结构,都是自然形成,都是经过了漫长的地质历史时期,在多种复杂地质作用下的产物,对其材质和结构,工程师不能任意选用和控制,只能通过勘察查明,而实际上又不可能完全查清。岩土工程师不敢相信单纯的计算结果,单纯的计算是不可靠的,原因就在于工程地质条件的不确知性和岩土参数的不确定性,不同程度地存在计算条件的模糊性和信息的不完全性。因而虽然土力学、岩石力学、计算技术取得了长足进步,并在岩土工程设计中发挥了重要作用,但由于计算假定、计算模式、计算方法、计算参数等与实际之间存在很多不一致,计算结果总是与工程实际有相当大的差别,需要进行综合判断。“不求计算精确,只求判断正确”,十分强调概念设计,已是岩土工程界的共识。

综合判断的成败,关键在于对地质条件的判断是否正确。既然岩土体是地质历史长期演化的产物,研究其规律性,对关键性的问题进行预测和判断,就只能靠工程地质专家了。譬如要建造一条隧道,没有工程地质专家帮助,土木工程师只能“望山兴叹”。即使进行了钻探,面对一大串岩芯、土木工程师虽然能够辨别哪一段硬,哪一段软,哪一段完整,哪一段破碎,但难以建立整体概念,“只见树木、不见森林”。而有经验的工程地质专家,通过地面地质调查,就可大致判断地下地质构造的轮廓,就可预测建造隧道时可能发生哪些工程地质问题。再根据需要,采用物探、钻探、等手段,由粗而细,由浅而深,构造出工程地质模型,明确哪些地段条件简单,哪些地段条件复杂,哪些地段可能冒顶,哪些地段可能突水。没有深厚的地质基础,哪能识别断层的存在,软夹层的空间分布,哪能搞清结构面的优势方向,地下水的赋存和运动规律,哪能说清岩溶、膨胀岩,初始地应力对工程的影响等等。可以说,在地质条件复杂的地区,岩土工程师离开了工程地质专家将寸步难行。譬如医疗、工程地质专家的任务是协助医生对病情做出正确的诊断,并提出治疗的建议。诊断是否正确是治疗能否成功的关键,这是人所共知的。

四、工程地质与岩土工程的发展

关于工程地质与岩土工程今后发展的方向和重点,已有不少专家通过不同方式发表了意见,本文不拟具体涉及。从大方向观察,笔者认为,工程地质与岩土工程这两个专业,既不会逐渐归为一体,也不会逐渐分离,而是像两条缠绕在一起的链子,在互相结合,互相渗透,互相依存中发展。

1.地学与力学的结合

地质学和力学是岩土工程的两大支柱。地质学有一套独特的研究方法,通过调查,获取大量数据,进行对比综合,去粗取精,去伪存真,由此及彼,由表及里,找出科学规律。这是一种归纳推理的思维方式,侧重于成因演化,宏观把握和综合判断。岩土工程是以力学为基础发展起来的,力学以基本理论为出发点,结合具体条件,构建模型求解。这是一种演绎推理的思维方式,侧重于设定条件下的定量计算。但是,工程地质学家如果不掌握力学,则对工程地质问题难以做出定量而深入的评价,难以对工程处理发表中肯的意见;岩土工程师如果不懂得地质,则难以理解地质与工程之间的相互作用,也难以对症下药,提出合理的处置方案。这两种思维方式有很好的互补性,应互相渗透,互相嫁接,必能在学科发展和解决复杂岩土工程问题中发挥巨大作用。

2.抓住机遇,努力创新

半个世纪来,无论工程地质还是岩土工程,我国取得的巨大成就和科技创新是有目共睹的。现在的中国,一方面是工业化尚待继续完成,城市化和新乡村的建设正在加速进行;另一方面,保护环境,使社会经济协调和可持续发展的任务已经摆在我们的面前。21世纪对中国,将是水利、水电、道路、桥隧、高层建筑和地下工程并驾齐驱的世纪,工业化、城市化、乡村现代化、保护和改善环境等并举的世纪。我国地质条件异常复杂,环境特别脆弱,对工程地质和岩土工程带来了许多世界级的难题,也为创新提供了空间和机遇。希望工程地质专家和岩土工程师抓住机遇,在完成工程任务的同时,发扬创新精神,提出更先进的科学理论和实用技术。要结合重大工程问题创新,结合中国特点创新,更要在原创性和概念创新方面狠下功夫。只有原始创新,从概念上突破,才能领导国际潮流,将我国工程地质和岩土工程的科技水平推向新的高度,走在世界前列。

3.关于专业人才的培养

过去设置工程地质专业,培养了大批工程地质人才,是学习苏联和计划经济的结果。现在高校本科撤消了工程地质专业,大批工程地质人员转向岩土工程,是向市场经济转轨和工程建设的需要。但绝不是岩土工程可以替代工程地质,不再需要工程地质人才了。今后的岩土工程师主要来自土木系,他们虽然学过工程地质,但深度是有限的。投入工作后,侧重点和注意力主要放在工程问题的处理上,很难下功夫修补地质学功底,遇到复杂地质问题还得请教地质学家。中国的地质条件如此复杂,工程建设规模如此巨大,没有高素质的工程地质专门人才难以设想。因此,高校应将工程地质和岩土工程作为重要二级学科,培养相应的硕士和博士,作为技术骨干,不断充实到建设队伍中去。

五、结语

综上所述，工程地质是地质学的一个分支，其本质是一门应用科学;岩土工程是土木工程的一个分支,其本质是一种工程技术，两者有本质上的区别。因此，笔者希望通过本文的介绍，能够让读者认清工程地质与岩体工程的关系，认清这两个不同的概念。

参考文献：

官善友 朱锐 高振宇：《地质条件对武汉市地下空间开发的影响及分区评价》，《黑龙江科技信息》，2011年09期

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关键词：岩土、工程、特点

中图分类号：P642 文献标识码：A

一、岩土工程是一门既古老又先进的专业技术，其实，早在上古时代，人们挖渠、修路、建造居室，就已经跟岩石和土打上交道了，而在近代工业化的过程中，建设厂房，开采矿山，兴修铁路以及水利等土木工程的实践当中，又涉及到了许多与岩土有关联的问题，但是，岩土工程真的当做一门独立的专业来说，还不到半个世纪，传进我国也只有二十年，对岩土工程的含义，以及岩土工程师的职业范围等，到现在依然有不同的认识。

《岩土工程基本术语标准》定义为:”土木工程中涉及岩石和土的利用,处理和改良的科学技术”中国大百科全书定义为:“土木工程的一个分支,以工程地质学,岩石力学,土力学与基础工程为理论基础,涉及岩石和土的利用,整治和改造的一门技术科学”，也有专家定义为:”土木工程的一个分支,研究岩土体(包括其中的水)作为支承体,荷载,介质或材料,必要时对其改良或治理的一门工程技术。”

二、岩土工程的外延岩土工程的实践性很强,从工程实践角度,包括下列范围:1、岩土作为支承体2、岩土作为荷载或自承体3、岩土作为材料4、地质灾害的防治5、环境岩土工程。

三、岩土工程和结构工程的关系。岩土工程和结构工程关系密切,这是显而易见的。无论房屋结构或桥梁结构,都建造在地基上。地基是否稳定,直接影响结构的安危;地基是否会产生过量变形,直接影响结构的功能,产生的次应力可能使结构超过设计极限。地基出了问题又很难补救。因此结构工程十分关心地基的稳定和变形。现在,一般地基设计均由结构工程师考虑上部结构要求统一完成,只有复杂地基基础问题或需专门处理的地基才要求岩土工程师参与。同样,岩土工程师在进行地基的勘察设计时,必须详细了解结构的型式,荷载及其分布,特别是基础的型式和刚度,了解对地基变形的限制要求,以便有的放矢。岩土工程师与结构工程师的密切配合至关重要。还有，岩土工程与工程地质的关系。首先说明工程地质与岩土工程的区别。工程地质是地质学的一个分支,是研究与工程建设有关地质问题的科学。工程地质学的产生源于土木工程的需要,其本质是一门应用科学;岩土工程是土木工程的一个分支,其本质是一门工程技术。从事工程地质的是地质专家(地质师),侧重于研究地质现象,地质成因和演化,地质规律,地质与工程的相互作用;从事岩土工程的是工程师,关心的是如何根据工程目标和地质条件,建造满足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解决工程建设中的岩土技术问题。因此,无论学科领域,工作内容,关心的问题,两者都是有区别的。 另外，岩石和土的主要特点有以下几点 1、岩石的裂隙性岩石总是或稀或密,或宽或窄,或长或短地存在着各种裂隙,这是岩石区别于混凝土的主要特点。这些裂隙有的粗糙,有的光滑;有的平直,有的弯曲;有的充填,有的不充填;有的产状规则,有的规律性很差。裂隙的成因多种多样,有岩浆凝固收缩形成的原生节理,有沉积间断形成的层理,有构造应力形成的构造节理,有表生作用形成的卸荷裂隙和风化裂隙,还有变质作用形成的片理,劈理等等。 2、土的孔隙性。土是一种散体材料,存在孔隙。对于饱和土是固,液两相;对于非饱和土,是固,液,气三相。于是产生了有效压力和孔隙压力;孔隙压力又有孔隙水压力和孔隙气压力。有效应力原理成了土力学区别于一般材料力学的主要标志,在土工计算中产生了总应力法和有效应力法两种原理和方法。在饱和土中,由于孔隙水压力的增长和消散,不同的加荷速率地基承载力不同;是否及时支撑,对软土基坑稳定有不同的表现。 四、对自然条件的依赖性和条件的不确知性

岩土工程作为土木工程的分支,是以传统力学为基础发展起来的。但很快发现,单纯的力学计算不能解决实际问题。原因主要在于对自然条件的依赖性和计算条件的不确知性。试与结构设计比较,结构工程师面临的材料是混凝土,钢材等人工制造的材料,材质相对均匀,材料和结构都是由工程师在设计时选定,是可控的,计算条件十分明确,因而建立在力学基础上的计算是可信的。而岩74I拜技博羌土,无论材料还是结构,都是自然形成,不能由工程师选定和控制,只能通过勘察查明而又不可能完全查明。因而存在条件的不确知性和参数的不确定性,不同程度地存在计算条件的模糊性和信息的不完全性。因而虽然岩土工程计算方法取得了长足进步,发挥了重要作用。五、岩土工程的测试可以分为室内试验,原位测试和原型监测三大类,还有各种模型试验,极为多样,各有各的特点和用途。同一种参数,又因测试方法不同而得出不同的成果数据。选用合理的测试方法成为岩土工程计算能否达到预期效果的重要环节。例如土的模量有压缩模量,变形模量,旁压模量,反演模量。土的抗剪强度室内试验有直剪和三轴剪;直剪又有快剪,固结快剪和慢剪;三轴剪又有不固结不排水剪,固结不排水剪,固结排水剪和固结不排水剪测孔隙水压力;原位测试有十字板剪切试验和野外大型剪切试验。由于试验条件不同,试验结果各异。用哪种试验方法合理,由岩土工程师根据具体条件确定。这种测试方法的多样性,也是岩土工程区别于其他工程技术一个重要特点。岩土工程分析计算时注意计算模式,计算参数和安全度的配套,而其中计算参数的正确选定最为重要。 岩土工程具有不严密性。不完瞢性和不成熟性 地质学和力学是岩土工程的两大理论支柱,两者互助补充,互相渗透,互相嫁接。力学是以基本理论为出发点,结合具体条件,构建模型求解。特点是从一般到特殊,严密,是一种演译推理的思维方法。地质学是在调查研究取得大量数据的基础上,分析,综合,对比,找出科学规律,从特殊到一般,是一种归纳推理的思维方法,侧重于分析成因演化,宏观把握,综合判断。由上可知,岩土工程迄今还是一门不严密,不完善,不够成熟的科学技术,处在”发展中”的一门科学技术,因而存在相当大的风险性。沈珠江院士说:土力学发展到现在,是”从学步走向自立”,岩石力学发展更晚,成熟程度还要低一些。 六、岩土工程崇高概念设计,狭义的概念设计可以理解为框架设计,从总体上勾划出设计框架,以备进一步细化。广义的概念设计可以理解为一种设计思想概念设计大体上可以概括为:在充分了解功能要求和掌握必要资料的基础上,通过设计条件的概化,先定性分析,再定量分析,提出～个框架,从技术方法的适宜性和有效性,施工的可操作性和质量的可控制性,环境限制和可能产生的负面影响,经济性等方面进行论证,从概念上选择一个或几个方案,进行必要的计算和验算,通过施工检验和监测,逐步完善设计。广义的概念设计,不仅在设计的初始阶段是必要的,而且要将概念设计的思想贯彻工程的始终。做概念设计,必须对原理有深刻的理解,有丰富的经验总结,有灵活的运作能力,总揽全局,掌握影响工程成败的关键,对设计的实施效果要有基本正确的估计。七、根据岩土工程的特点,技术控制可分为三个层面:第一层面,涉及人身健康,工程安全,环境保护等公众利益,国家利益的,应订入技术法规,由国家制订,强制执行,严格监管。包括勘察设计的基本准则,各种灾害的防治,有害物质扩散的限制等等第二层面,属于大量重复型的技术规则,如术语,符号,分类,常用测试方法,常用分析法等,宜制定具体而统一的标准,供工程师采用。第三层面,需因地制宜,结合具体工程处置的问题,诸如勘察工作的布置,岩土工程设计方案等,规范只对基本准则作出规定,具体问题由岩土工程师根据具体情况,发挥自己的学识和经验,进行综台判断,并承担风险责任 参考文献：

【1】方晓阳 新时期环境岩土工程的展望[J] 岩土工程学报，2000

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建构主义知识观、认识论和教学观

建构主义是目前最为先进的教育方法之一。建构主义理论教学源于瑞士心理学家皮亚杰(JPiaget)的建构论。皮亚杰提出了建构主义的知识观，他认为主体对客体的活动应与主体的知识结构结合起来，智慧与知识的发展在本质上是主体转变客体的结构性动作。皮亚杰还认为主体的认知结构是动作的一般协调结构及其内化的产物，是随着主体活动的发展而不断建构发展的。建构主义的教育教学观念中，认为人类对世界的认知不是终极真理，只是对客观世界的一种解释，这种解释会随着人类社会不断发展及其认知手段的不断提高而被超越和取代，而对于个体来说这个过程是建构不断更新的过程。建构主义认为学生是知识的主动构建者，他们在学习过程中以已有的经验为基础，通过在实践和学习中与外界相互作用来建构对知识新的理解。而传统的教学方式中，教师往往是向学生传递知识的中介，学生处于被传授、灌输知识状态，在学习过程中属于被动者，这与建构主义理论相悖。建构主义的教学观认为，学生的认知是主动学习的过程，他们以自身已有的知识和经验为基础，在实践和再学习过程中主动改造和重建原有经验，构建新的知识建构，而新的知识建构则在新一轮的认知过程中变更为新的学习基础，知识建构呈动态的阶梯状上升。以建构主义为教育指导思想，应当打破传统教学中以“教”为主、教师主宰课堂的状况，使学生从被动的“信息接受者”变为主动的“知识建构者”。

建构主义指导下“石油与天然气地质学”教改原则

把建构主义作为教学指导思想，应当遵循自主、真实、基础、全局、灵活等原则。自主学习是构建主义教育观提倡的方式，即鼓励学生对整个问题或任务拥有自主支配权。传统的教学方式通常设置固定的学习目标，而这个学习目标通常很难被学生接受，学生们只关心是否能够顺利通过课程考试，而不关心是否真正掌握知识精要，没有将其融入自己的知识系统进行重新建构，这样很难达到教学目标。究其原因，主要在于制订的教学目标与学生学习环境中的目标不符合。鼓励学生学习的主动性，增加其对问题和任务的自，教师可以同学生通过讨论获取、优选具体问题和任务，让学生感觉到其在课程学习中的主动性，感觉确定的问题是他们本人的问题，从而对学习任务产生足够的兴趣。真实性是建构主义教育观中对教育环境的要求，即为教学提供贴切现实生活、生产实际等真实情境和学习任务。真实的活动是建构主义学习环境的重要特征。真实的活动可以使学生不依赖于问题表面特征，将所学的知识更有效的运用到实际中去。课堂教学中使用贴近生产实际、真实的、复杂的任务，有助于学生运用所学知识的积极性，使他们意识到学习知识的意义所在。在“石油与天然气地质学”教学过程中，应当把贴近油田勘探、开发的实际复杂实例放入课堂讨论中，提高学生学习积极性，同时让他们在学习过程中有的放矢，明白学习、认知过程的现实意义。

建构主义十分注重基础知识结构对学习的影响，具备必需的得基础知识后，才能够针对具体问题实现新知识建构。教学的本质并非纯粹的知识传授，而在于教师和学生互动，共同构建、发展学生的认知结构。然而针对不同的认知对象，应有区别地分析他们已经具备什么样的基础，还有哪些基础知识不具备。同一课程，对于不同专业、不同年级的学生而言，因为其基础知识的差异而必须区别对待。“石油与天然气地质学”课程是地质工程本科四年级专业限选课程，学生已经学习了“构造地质学”、“盆地分析”、“沉积岩石学”等相关课程并具备此类基础，对学生的认知结构研究之后，适当地补充欠缺的基础知识，如有机地球化学、生油理论等，使其具备完善的基础知识，达到能够独立思考、讨论现实问题，并进行认知体系的自我建构，从而改善教学质量。学习任务的制订应当具有全局观念。“石油与天然气地质学”课程的教学和学习中，应当首先将该课程的整体框架介绍给学生，保证学生明确具体学习任务和整体教学目标之间的关系。每个具体教学任务完成之后，应当和学生讨论总结，明确该学习活动在复杂任务中的地位和作用，促进学生理解各学科间的基本结构和联系。没有哪种教学方法可以放之四海，针对不同内容、不同的教学对象，要懂得灵活施教。在具体的教学环节中，应当寻找教学内容的性质和学生的个体差异，教学方式因人而异，学生中心取向和教师中心取向可以交叉、混合使用，以求达到最佳的教学效果。“石油与天然气地质学”课程中的认知对象包括概念知识体系、复杂问题实践和行业规范内容等，三者性质差异较大，需采取完全不同的学习方法和教学模式。

建构主义指导下的教学改革设计

根据煤炭院校特征以及学生的专业知识背景，合理编排教学内容，以求达到最佳教学效果。教学要精简结合。河南理工大学地质专业的“石油与天然气地质学”非主干课程，其课时量为32课时，远远低于石油类院校，因此必须在遵循教学内容体系结构稳定的条件下将该课程的内容进行删减和融合。“石油与天然气地质学”基本内容包括了油气藏基本特征、油气藏形成理论、油气分布规律、油气田地质勘探4部分内容，其中前3部分内容为原理的讨论，第4部分内容实践性较强。由于课时量有限，将第4部分内容删减掉，而在具体原理介绍中加入勘探实例分析。另外，根据学生的专业基础背景，合理设置课程内容的授课方式，这样有助于学生知识结构的重新组构。比如，在油气藏形成理论的讲授中，应当对比“煤地质学”中煤演化生烃过程进行讲授，和学生讨论分析煤演化和油气演化的异同；而在油气田分布规律的教学活动中，应当加强与“构造地质学”、“沉积岩石学”、“盆地分析”相关内容的类比；在油气藏基本特征中，有关油田水特征的内容与“水文地质学”内容进行对比授课。强调学科知识系统化。“石油与天然气地质学”是一门知识衔接比较紧密的一门学科，各章节间联系紧密，在授课过程中应当重视知识系统化。例如，油气生成理论授课中，首先介绍传统生成理论的模式以及不同阶段的特征，其间可以对比学生在“煤地质学”等专业课程中掌握的煤演化过程，对比两者存在的差异和相似处，掌握沉积有机质向煤、石油、天然气转化的异同点；再分析不同油气生成理论在勘探历程中的应用和地位，找出传统油气生成理论如何指导油气田勘探，而未成熟-低成熟油、煤成油和天然气生成等理论与传统油气生成理论的区别，在油气田勘探过程中起到什么样的推动作用；最后介绍现在油气生成理论的完整模式，使学生能从发展的角度去认识“石油与天然气地质学”理论内容，从而有利于帮助学生建构系统、完善的知识体系。实验、实践并举，培养综合分析能力。#p#分页标题#e#

教师应该给学生提供复杂的真实问题，让学生利用已掌握的认知结构解决实际问题。在具体的实施过程中，将我国部分油田在勘探开发中遇到的实际问题纳入课堂讨论内容中，给出问题发生前的所有地质参数供学生分析，讨论方案确定后将解决问题后新获取的地质参数作为验证数据进行二次讨论，讨论过程中同学们积极回顾已经学过的相关知识内容，发现问题所在，寻求解决问题的有效途径。这样，在解决问题的同时增加学生对该学科的兴趣，完成认知结构的更新发展。另外，积极利用我校已经具备的开放实验室制度。我校与石油相关的实验室有河南省生物遗迹与成矿过程重点实验室、中心地质实验室等，拥有大量常规地质仪器和大型地质仪器，学校鼓励学生在学有余力的情况下免费申请不同仪器的开放实验。由于“石油与天然气地质学”实验课时较少，应当引导学生在开放实验课题中选择石油、天然气相关实验进行练习。例如：在烃源岩质量分析过程时，鼓励参与烃源岩TOC测定、镜质体反射率Ro测定、干酪根类型识别等实验；在油源对比课程教学时，鼓励参与源岩抽提物和原油气相色谱、质谱分析实验；在储层特征识别时，要充分利用大型偏光显微镜、扫描电镜、能谱仪等进行观察；在油气运移授课时，鼓励利用不同精度显微镜观察不同类型岩石中裂缝组构，鼓励利用热台-荧光显微镜观察油气包裹体各项参数；在油气藏类型授课中，鼓励学生参与大型地震解释软件的使用，进而识别大型油气藏的类型。

在实验、实践环节启发学生解决问题的多解性，激励学生对问题解决存在多种观点，促进学生认知结构的构建和综合能力的培养。制订合理的学习目标和任务，合理安排教学内容及其顺序；针对不同内容，确定具体的教学方式、方法。根据学生的具体情况，制订合理的学习任务和目标，学习内容的难度设为中等，主要以基本概念、基础评价方法为主，涉及油田水特征、油气的物理化学性质、油气成藏静态要素组成及评价方法、油气演化模式和过程、油气运聚原理、圈闭形成及油气藏类型、油气富集控制因素、主要的油气田勘探方法概况等，其间穿插一些实例分析。教学内容的顺序也大致如上述，由简入繁、循序渐进。课程开始前，应当让学生了解整体的学习任务和目标，而在各章节开始时应明确该章节所处整个课程体系中的地位和重要性。对于“石油与天然气地质学”内容的学习，应当提倡区别对待知识差异。对于油气演化过程、油气运聚原理、圈闭的形成和有效性等基本理论框架，可以启发学生找出差异，进行知识结构的自我完善。而在具体的实验、实践环节，鼓励他们主动去寻找问题症结所在，鼓励他们在解决问题中的相互协作精神。明确教学目标，调查学生已具备的基础，找准适当的学习切入点。教学过程应当以学生为中心，联系他们原有的认识结构，找出与该教学单元相关的切入点。比如，在讲解油气生成理论时，应当用到构造沉降、煤岩热演化模式等相关知识；而在讲解油气藏特征时，会用到构造地质学中断裂系统、穹隆、褶皱以及沉积岩石学中的多种沉积相类型等相关知识。这些相关内容都可以作为新内容的引子和切入点，进而引起学生的求知兴趣。如果对于新知识的学习，学生们欠缺必要的基础知识结构时，应当先补充基础知识，然后进行新知识的学习，杜绝学生因基础不足而丧失学习积极性的情况发生。设置真实教学情境，引出研究问题。人们通常对于具体的、可闻可见的事物比较感兴趣，容易快速进入正题，而对于抽象的事物则相反。“石油与天然气地质学”是地质工程专业接触到的唯一含“油味”课程，所见所闻较少，面对初次涉及的抽象课程，学生们往往兴趣不大。

这种情况下，应当想方设法吸引他们的目光，除了讲授基本理论和原理之外，应结合国内外能源局势及油气勘探开发现状，结合我国油气勘探开发规划及其对人才的需求，吸引学生注意力的同时，让他们认清能源形势；在不同授课部分，结合油气田勘探生产中的具体问题，开设讨论、习题课堂，提高学生的动手能力和解决实际问题的能力，同时学生自觉回顾先前的知识内容，讨论课一般占总课程的1/3。这些方法启发学生自主发现问题所在，提高学生们学习油气地质的兴趣和热情。为学生提供真实的教学意境。通过学习，消除矛盾，实现新、旧知识系统的改进和更替。学习的过程包括对新信息的吸收和对旧知识系统的改进重组两个方面。学生们对地下水、构造地质、沉积学、盆地结构等基础知识方面均有零碎的旧知识系统，而在“石油与天然气地质学”的学习和反复揣摩中这些旧知识得到不断的应用，通过对油气藏生、储、盖理论的学习，可以将这些知识碎片完全吸收、消化并对其系统化，进而完成认知系统的意义建构。组织实践教学，培养基本技能和能力。“石油与天然气地质学”是一门具有很强应用性和实践性的课程，多种实践活动是帮助消化知识、构建认知系统的有效手段，这项活动不能被课堂授课所代替。例如，储层类型的识别、盖层封盖能力的鉴定、生油岩演化程度的判断、生储盖组合的判断等等，都必须在实践教学环节中进行，进而锻炼学生的动手能力，促进认知系统的更新和重构。然而，这项工作在煤炭类院校常常被忽略，建议加大实验、实践课时；而同学们也可通过选修相关的开放实验课题来完成部分实践课程。完善建构主义教学测评体系。教学测评应分教师和学生分别进行。

对于教师的测评主要在于以下几个方面：①是否从权威授课者转变为学生认知的合作者或辅导者；②是否鼓励学生解决问题的多解性；③有没有给学生创设良好的学习环境，使他们可以通过实验、实践活动进行独立探索或者协作完成学习内容；④是否给学生提供了真实、复杂的实践问题供学生分析、研究；⑤是否从学生已有知识结构出发，进行引导。另外，对于学生的测评方法也应当有所改变，不应以学生记住知识的多寡来衡量，而应当以学习中主动参与程度、协作中的贡献大小、意义建构水平等因素进行综合评价。对学生的测评内容应当包括：①学生是否积极地进行认知结构的重建和理解；②学生是否积极地参与教师、同学的协作，解决真实问题；③学生是否主动承担了更多的管理学习任务。通过同学和教师反馈的信息，学生们能够真实地认识自我、完善自我，更加积极地参与到协作、认知结构自我构建中来，进而达到增强学生们自我教育能力和水平的目的。将建构主义思想运用到“石油与天然气地质学”教学中去，遵守自主学习、真实性、基础性、全局性和灵活性等原则，因地制宜地将授课、讨论、实验与实践相结合，预期在教学上取得以下成果：教师的基础知识授课，可使同学们了解“石油与天然气地质学”的基本理论、概念和评价方法。复杂问题的课堂讨论，增加大量的自主学习机会，将大大提高学生的学习兴趣，促使其积极回顾已有的基础知识，自学相关未知领域知识，由被动学习变为主动学习，同时课堂讨论使学生们能够自主分析油气田勘探开发中遇到的真实、复杂的实际问题，而不仅仅是“纸上谈兵”。开放实验和实验课的训练，将大大提高学生的动手能力，学会如何利用实验去解决实际问题。整体性的教学方式使学生明白整个学习内容为一有机结合体，各部分内容皆有衔接和相互作用，同时和自己已有的知识结构存在大量联系，在不断碰撞、思考、实践、更新认知中完成新知识系统的自我建构。在学习过程中，学生将体会到建构主义教学方式的科学性，在未来的学习生活中学会如何自我学习。#p#分页标题#e#

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提要：

矿区水资源保护和矿山防治水这两个互相矛盾又紧密联系的问题给传统的矿山水文地质学带来了更多的挑战和机遇，迫切需要新理论、新技术的发展。为了更好的实现矿区未来地下水资源的开采、利用与保护以及采煤安全和区域水资源可持续利用，本文选择长治盆地为重点研究区，从采动引起的覆岩移动入手，在资料分析的基础上，采用相似材料模拟、综合物探、野外监测、现场注（压）水试验的方法，运用水文地质学原理研究了采煤引起含水层结构变异厚度及其渗透性变化特征；在此基础上，以长治盆地集中开采区水文地质条件和野外监测数据为基础，建立了区域地下水流场三维动态模拟试验台，为研究含水层结构变异后的地下水循环机理和水资源重新分布提供技术支撑；本文同时指出了我国矿山水文地质研究目前存在的问题和面临的挑战，分析了矿山水文地质学科的发展趋势，展望了未来相关分支学科和关键核心技术的发展方向与前景。

关键词：

矿区；采煤驱动；水文地质；研究进展；发展方向

煤炭是我国可持续发展最可靠的能源支柱，由于特定的国情和条件，未来几十年内能源结构不会有根本的改变，预计高峰产量38～40亿吨，同时伴随大量的资源枯竭矿井闭坑。特殊的地理地质环境，决定了我国煤矿水文地质条件与世界其他国家相比，是极其复杂的，我国煤炭资源的开采受水害的威胁严重，尤其是随着开采深度、开采强度、开采速度、开采规模的增加，以及新的大型能源基地的建设，水害威胁愈来愈严重，矿山水文地质问题越来越复杂据不完全统计，我国重点煤矿已有上百亿吨受水害威胁的储量，给煤矿防治水工作和实现安全生产造成了更大的困难和更为艰巨的任务。我国矿山水文地质学科经过多年发展，出现了众多成绩斐然的学者和一系列的研究成果，尤其是在煤层顶板岩移、采区应力分布及演化、突水风险判别、导水裂隙发育、涌水量计算、矿井水保护与利用等方面取得了较为突出的成就，为矿区建设和区域发展起到了及其重要的作用。值得注意的是，矿井水文地质学科仍然存在许多问题急需我们投入更多的精力和时间展开研究。矿区水资源保护和矿山防治水这两个互相矛盾又紧密联系的问题给传统的煤田水文地质学带来了更多的挑战和机遇，迫切需要新理论、新技术的发展。本文以长治盆地煤矿集中开采区为核心研究区，针对采煤条件下的顶板含水层结构变异与地下水流场演化开展了系列研究。

1研究区概况

长治盆地是一个相对独立的水文地质单元，奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组为盆地内主要含水层，位于煤层以下。而两个主采煤层之间及以上依次展布着石炭系太原组裂隙岩溶含水层组，下二叠统山西组及上、下石盒子组砂岩裂隙含水层组，基岩风化带与第四系松散含水层组等三个主要含水层组。其中基岩风化带含水层由粗－细粒砂岩组成，富水性因地而异，第四系松散含水层主要由中－细砂组成，厚度一般为60～130m，富水性较好，具有重要的供水价值。在这种水、煤资源共生的特定水文地质条件下，大规模采煤就成为地下水资源破坏的主要原因。长治盆地煤炭资源蕴藏丰富，含煤面积占到盆地总面积的2／3（图1），煤矿开采完全改变了天然状态下的水文地质条件，原有的含水层空间结构已经严重变异，地下水循环演化模式发生根本性的变化。本文选择长治盆地为整体研究对象，同时选择文王山断裂和二岗山断裂之间这块相对独立且煤矿开采剧烈的区域为核心研究区，有利于研究问题的系统解决。

2矿区水文地质研究方法及数据采集

采煤过程中覆岩有规律的垮落、破裂、下沉，形成导水裂隙带，含水层结构发生变异。研究含水层图1长治盆地水文地质简图Fig．1SimplehydrogeologicalmapofChangzhiBasin结构变异的方法较多，国内外专家采用的方法包括物理模拟试验法、地球物理勘测法、现场观测法、钻孔漏浆观测、抽（压）水试验、理论推算法和经验公式法等。本文根据长治盆地地质背景和开采情况，选择了室内模拟试验、综合钻探、地球物理勘测、现场监测、抽水试验等多种方法有机结合，对长治盆地煤矿开采条件下覆岩含水层结构变异情况进行了研究。

2．1覆岩含水层结构变异物理模拟试验

本模拟试验的地质原型是山西余吾煤矿，主要模拟S1202工作面，工作面对应的地面标高为＋932m，工作面标高为298m。工作面走向长1400m，工作面宽度为295m，煤层平均厚度为6m，主要开采3＃煤层，平均埋藏深550～600m，最大埋深超过800m。位于山西组下部，上距K8砂岩19．80～37．41m，平均31．85m，上距K10砂岩100m。工作面煤层倾角为3°～5°，试验采取高密集点阵法进行覆岩变化精细化研究，见图2。

2．2地球物理勘测

地球物理勘测区域选择在S1202工作面及相邻S1204工作面区域，主要目的是通过瞬变电磁高密集布点提高分辨率方法，宏观掌握矿区采煤条件下含水层分布范围、发育规模、埋深以及赋水状态等基本信息，查明含水层结构垂向变异特征和组合关系等。物探测线布置见图3。

2．3井下仰孔钻探及注水试验

井下钻探采用一个原岩孔注水试验（在未采动区域打孔）和两个采动孔注水试验（在采动后区域打孔）对比方式进行。注水试验场地选在王庄矿区某工作面进风巷道内布置。钻孔布置图如图4所示。仰孔钻探注水试验结果显示（见图5），开采前后上覆岩层变异范围内两端岩体透水能力有明显变化，首先压水量从变异微弱区进入严重变异区时压水量迅速增大，之后压水量有明显开始下降，当工作面推进到Z2－4、Z3－4区段范围时压水量明显区别于之前区段，但仍大于原岩状态钻孔所测数值，此时钻孔推进垂向高度约85m，当推进进尺超过Z2－4、Z3－4区段范围时，压水量又有了明显下降，接近原岩钻孔Z1所测数值，认为这部分岩层不属于岩层变异区。由此，可以确定试验工作面上方变异含水层厚度约90m。

2．4地下水位野外监测

含水层结构的变异必然引起区域地下水流场的变化，野外监测包括采区沉降及水位动态监测和现场抽水试验。采区水位动态监测主要布置了一眼潜水位动态监测井和20个地表沉陷动态监测点，其中5号监测点与水井监测点连线垂直走向，二者相距13m。共监测了15个月，频度为每天一次。采区水位动态监测点布置如图6所示。抽水试验准备工作总共调查了研究区内的水位波动带中的186口水井，经过综合分析选择了其中19口水井作为抽水试验水井。具体试验水井分布位置见图7。

2．5区域地下水流场三维动态模拟试验

覆岩结构变异引起了含水层流场的变化，顶板含水层一旦受到导水裂隙破坏，水位将急剧下降，引起大面积的地下水疏干，但具体疏干边界很难界定，本文针对这一问题专门研发了区域地下水流场三维动态模拟试验台进行了物理模拟试验研究。试验装置见图8。

3煤层顶板含水层结构变异规律

3．1煤层顶板含水层结构变异物理模拟分析

利用SPSS统计软件对10条测线210个测点数据进行聚类分析，得到图9聚类分析树形图。结合试验过程中观测到的岩层破坏程度，测线2和测线3位于模拟工作面垮落带中，因此工作面上覆岩层的垮落带高度大于30m。测线4、测线5、测线6和测线7位于模拟工作面裂隙带中，其中的岩层破坏与下伏垮落带中的破坏岩层杂乱无章，具有明显的规律性，尤其在其顶部测线7附近具有明显的层理性，这是裂隙带顶部列些成层状的明显特征。因此确定模拟工作面的裂隙带高度为94m，即上覆岩层变异高度为94m。测线8、测线9和测线10，其中的岩层位移量与前述两带中的岩层位移量有明显差别，且其中岩层破坏不甚明显，裂隙发育与采动前没有明显的差异性，规律具有明显的相似性，这是弯沉带明显特征。结合模拟工作面水文地质结构特征，煤层上覆K8含水层距煤层约为30m，K8含水层位于垮落带之中，采动过程中该含水层完全破坏。模拟工作面上部K10含水层距离煤层顶板约为90m，岩层变异带高度大约为94m，该层位地下水会被疏干或半疏干，从而确定该含水层也发生了变异。

3．2煤层顶板含水层结构变异物探分析

对比矿区水文地质条件和煤层开采进度分析物探结果，从垂向来看，煤矿开采对煤层顶板覆岩破坏和影响范围一般为250m～300m，影响范围从下到上逐渐变小，影响强度从下到上逐渐变弱。受到剧烈影响的顶板覆岩厚度约为整体影响范围的1／3，厚度约为90～120m，基本与裂隙带发育高度吻合。物探结果显示，高阻异常区（即裂隙带）分布有约150～200m厚的次高阻异常区，该区域完全位于采空区上方，从下往上呈现逐渐减小趋势。分析认为该区域为裂隙带外部的非连续裂隙变化区或裂隙微小变异区（图10）。

3．3顶板含水层结构变异厚度的确定

钱鸣高等人研究认为关键层位置对于导水裂隙带高度影响十分明显。通常认为坚硬岩层是刚性的，而软岩具有塑性。如果工作面推进长度较大时，坚硬岩层多沿垂直层面方向断裂；而于软岩层多数只发生塑性变化，不会产生裂隙，故软岩顶板不易发生突水。当关键层的悬露距离小于其极限跨度时，导水裂隙带不会向上进一步发展；而软岩层的下部自由空间高度小于其最大挠度时，软岩层能够保持塑性状态不发生破坏，此时导水裂隙带不向上继续发展，即变异含水层高度得以确定，由此我们提出关键隔水层的概念。即当某一隔水层满足公式υwmax≥Δi时（υwmax覆岩最大挠度；Δi自由空间高度），该隔水层即为关键隔水层，煤层至该隔水层的距离即为变异含水层厚度。以关键隔水层为界，可以划分为水位波动带和水位骤降带。水位波动带特征：水位波动，水资源未明显漏失，岩层弯曲；水位骤降带特征：水位骤降，水资源明显漏失，岩层发生冒落、裂隙发育。

4含水层结构变异渗透性分析

4．1水位波动带含水层渗透性分析

试验结果显示，采煤前抽水井ZL－01测得渗透系数为0．58m／d，采煤过后（CZ－06）的渗透系数为3．14m／d，是采前的5．41倍；另一组抽水井相距稍远，ZL－02井抽水试验测定渗透系数为0．58m／d，CZ－14井抽水试验测定渗透系数为4．69m／d，采后的渗透系数是采前的8．09倍。由此可知，采煤在改变地面形态的同时也使得潜水含水层的渗透性增大。采掘工作面推进过后使得采空区含水层渗透性明显增大现象，且采空区上方距开采边界20～70m范围内的永久裂隙区渗透性最大，其次是采空区中部裂隙闭合区，总体而言采动过后使得渗透性比采前增大约5～15倍。这对于矿区潜水循环将会产生积极意义（JiangHui，2011）。见表1。

4．2水位骤降带含水层渗透性分析

采煤后顶板水层结构性分布差异导致了渗透系数的变异不均衡性，根据试验结果可将煤层覆岩含水层变异带划分为4个区，见图11。①垮落储水区：该区域岩块大小不一，排列无序，岩块间缝隙多且宽，连通性好，研究区内一般厚20～30m，在煤壁附近垮落储水区发育较高，采空区中部垮落储水区发育较低。②裂隙渗透区：位于垮落带之上，与垮落带直接连通，垂向裂隙和层间裂隙发育，研究区内一般发育到煤层顶板以上90m，试验时注水量约为原岩注水量的10～20倍。③裂隙强径流区：靠近煤柱部位的裂隙渗透区两端是大角度张开裂隙发育密集区。从注水试验中可明显看到这部分区域发育上缘距煤层顶板约115m，裂隙强径流区的注水量约为原岩注水量的20～100倍，本区对地下水将会起到导通作用，是发育高度范围内的含水层相互连通，水量交换的良好通道。④离层管流区：离层主要发育在裂隙带以上部分岩体中，它数量不多，顺层展布，连通性极好，具有时效性，随煤层开采往往经历开裂发育闭合消失的过程。离层裂隙对地下水的意义主要表现为顺层输水。煤层的开采是一个动态的过程，应力场会随煤层的开挖而不断发展变化，因此动覆岩渗透特性也不是一成不变的。当工作面推进一定距离时，覆岩被当时的应力场改造，此时的渗透特性适应当时应力作用下的覆岩结构。随着工作面的继续推进，应力场发生了改变，覆岩结构层随之变化，原有的张开裂隙变为闭合，原来的完整覆岩开裂。覆岩的渗透特性随之而变，原本渗透特性好的张开裂隙变化导水性质较差的闭合裂隙，原不透水的原岩转化为导水岩体的一部分。

5煤矿开采区地下水流场演化特征

5．1伴随煤层开采地下水动态变化特征

5．1．1水位波动带地下水动态变化特征

根据野外监测结果，煤层采动过程中，潜水位下降与地表沉陷不完全一致，潜水位下降略滞后，采煤影响初期，地表沉降速度较小，沉降缓慢，监测井内水位未有变化。这是因为地下水具有天然调节能力，当地面沉降速度小于周围含水层对沉陷区补给速度时，就观测不到水位变化。在地面沉降的活跃期内，观测井水位变幅速度的趋势与地面沉降速度的变幅趋势相同。当地面沉陷进入衰退期，沉降速度明显放缓，潜水开始恢复，潜水水位动态曲线与地面沉陷动态曲线开始呈现完全不同的变化趋势。监测200d后，监测井水位趋于稳定，但是水位没有恢复到采煤前位置，这说明含水层虽然受到采煤扰动，但是含水层结构没有发生变异；水位未恢复到采煤前位置，分析认为采动后黄土受到扰动与下伏含水层越流增大（图12）。综上所述，伴随采煤活动推进，地表沉陷盆地逐渐形成，沉陷区内的潜水位出现下降，而沉陷盆地以外潜水位没有明显变化，两者之间形成水力梯度，使得盆地内潜水位逐渐恢复，使得沉陷盆地内水位形成了先下降后上升的波动现象。

5．1．2水位骤降带地下水位变化特征

根据试验结果，当工作面距离监测井35m左右时监测井中的水位尚未发生明显变化，继续推进水位开始出现明显的下降，此时下降幅度较小；当工作面推进到监测井上方时水位继续下降，下降幅度未有发生明显变化；当工作面推进超过监测井约24m时，水位发生了明显的变化，水位埋深变为137．1m，继续推进水位发生了不同程度的骤降。当工作面推过44．4m时，水位降至－147．52m；当工作面推过监测井50．3m时，水位降至－150．3m；当工作面推过监测井57．9m时，监测井水位降至孔底－213m，孔内地下水完全漏失。继续监测到工作面距离监测井200m，仍未见到水位（图13）。从上述水位变化过程来看，采动过程上覆岩层变异带内的含水层水位随工作面的推进水位发生了缓变到骤降到消失的过程，水位的变化实际上反映了上覆岩层变异过程。水位的缓变过程反映了采动过程中上覆岩层裂隙逐渐增大，但是岩层尚未发生破断。工作面推进到距离监测井35m，水位开始发生缓变，说明采动对上覆岩层侧向影响边界范围大约35m。工作面推过监测井24m，水位发生了骤降，说明上覆岩层发生了破断，同时由此可以推断当地采煤周期来压超过59m．从水位发生缓变开始，水资源漏失到矿坑内，含水层近于疏干，完全反应了采动过程中上覆岩层的变异过程，也反应了变异带内水位动态特征：缓变—骤降—消失。

5．2覆岩含水层流场影响范围的确定

通过区域地下水流场三维动态模拟试验，可以得出煤层开采后地下水水位变化与地下水影响边界时空变化的规律（图14），直观的再现了地下水流场的变化情况，其变化规律主要有以下几个方面：①从流场变化显著性来看，开采区的上游、下游及两翼都表现出了随着开采长度和面积的增长，地下水位和降深变化曲线曲率变化由小变大，最终趋于稳定值。②从不同开采模式流场稳定后呈现形状来看，开采工作面中心处都呈现出了“水滴”型，但随着工作面面积增长会演变为“放射”型。③长治地区3号煤开采区上游地下水影响边界最大值为929m，两翼地下水影响边界逐渐增大，从929m逐步增长至约1200m。④、煤矿开采覆岩含水层疏干半径与地下水流向密切相关，上游影响半径最小，侧向影响半径由上至下逐渐增大，下游影响半径最大。

6矿区水文地质研究发展方向

6．1深部矿区水文地质研究亟待加强

上世纪末与本世纪我国经济的高速发展促进了矿产资源的剧烈开发，开采活动大多集中在500m以内的浅部，相应的地质和水文地质研究工作也大多集中在500m以浅。近年来，我国浅部矿产资源逐渐枯竭，西部丰富矿产资源受到交通运输和脆弱生态环境约束等外部条件限制，加大中、东部矿区深部和下组煤煤炭资源开发和生产强度，是满足我国国民经济快速发展对能源需求的必然选择。2008年国土资源部了《关于促进深部找矿工作指导意见》，到2020年，发现一批具有宏观影响的深部矿床，显著增加已有矿山接续资源储量，明显延长矿山服务年限。开展主要成矿区带地下500m至2000m的深部资源潜力评价，重要固体矿产工业矿体勘查深度推进到1500m。可以预计，在未来20年我国东部矿区许多矿井将逐步开采1000～1500m深度的矿产资源。目前，深部水文地质研究的滞后已经严重制约深部矿产的开发，急需加强：深部矿区水文地质研究提供相应的技术理论支撑（KangHongpuetal．，2007）。

6．2关闭矿山水文地质研究将逐步兴起

我国许多老煤炭基地，在经历30余年的高强度开采后，煤炭资源趋于枯竭，已经进入闭坑期。矿山开采过程中形成的地下水降落漏斗，其波及范围远远超过矿井边界，直接改变了区域的水循环与水动力场；矿井关闭后，地下水位将快速上升，原有的矿区地下水运动、循环条件和赋存环境再次遭受破坏，采空区的水文地质条件和水文地球化学环境将彻底改变，关闭矿井将成为重大污染源，不仅采矿活动留下的各种污染物进入地下水系统，同时，矿井、采场、含煤地层、相邻含水层的有害物质也将进入地下水系统，严重污染和破坏地下水资源。伴随我国煤炭产业开展的大规模资源整合，加之当前去产能政策要求，加速了煤矿废弃过程，废弃煤矿带来的地下水环境问题也将更加突出，成为了老矿区产业转型和可持续发展的瓶颈。关闭矿山产生的一系列地质环境问题与原生地质条件下矿山地质环境问题有较大差异，基本属于一个全新的矿山水文地质领域，急需开展深入系统的研究为区域可持续发展解决难题，提供助力（SunXiaohua．2010）。

6．3矿区水文地质与生态环境安全交叉是矿区水文地质学的重要发展方向之一

从目前国内外矿山开发来看，资源开发与生态环境破环一对共生矛盾体，矿山开发无一例外地对矿区及周边生态环境造成破坏。地下水作为矿区生态植被生长的基本要素，其动态变化直接影响着生态植被的生长，与矿区生态环境安全紧密相关。研究矿区地下水与地表植被生态之间的相互作用过程和机制，是采前生态环境保护、采后生态环境重建的基础性工作，是矿区生态环境安全保障必然要求，也是矿区水文地质学的丰富和拓展。

6．4矿山水文地质试验技术方法研究需要引起专家和学者的重视

我国水文地质学者和相关技术人员针对矿山水资源保护和防治水等问题进行了大量的研究，发表了一系列成果，或多或少都涉及部分矿山水文地质现场试验的技术方法，但缺乏系统阐述和列举实例，不够通俗易懂，反倒是矿山技术人员由于具体问题倒逼走在了前面，对于矿山水文地质物理模拟由于难度大更是较少涉及，矿山水文地质数值模拟由于缺乏大量的现场数据支持无法逼真拟合失去了矿山工作人员的信任，让本应占据重要地位的矿山水文地质试验陷入了尴尬的境地。目前的大型水文地质模拟试验技术方法尤其落后，急需相关学者投入精力与时间开展相关研究。

6．5矿区水文地质相关技术设备研发前景广阔

相对于发达国家而言，由于起步较晚和政策导向等原因，我国在矿区水文地质技术设备方面的研发差距较大。近年来，国家对高精尖装备的研发政策导向越来越明显，了一系列鼓励发明创新的政策，而日益发展的矿山水文地质问题和安全需求对相关技术设备也提出了更高的要求，可以预见，未来几十年将是我国水文地质相关技术装备飞速发展的黄金时期，值得相关专业人才和团队投入精力，开发出属于拥有世界先进水平的国产装备，把我国矿山水文地质行业研发水平推向世界前列。

6．6全国矿区地质环境问题形成规律有待开展系统的研究

我国水文地质学者根据问题性质、矿种类型、矿山开发阶段等对我国矿山地质环境问题类型划分，发表了一系列成果，但缺乏系统阐述、较为空泛，其提出的防治措施也没有针对性。我国地域辽阔，各地区各类型矿山开发方式、所处的地质环境等因素造就了我国矿山地质环境问题的复杂性，急需开展深入系统的研究：结合我国不同地区、不同时代、不同类型矿种聚集规律，①分析不同矿种地质环境问题特点，找出不同矿种之间地质环境问题的差别；②分析各类矿种地质环境问题在区域上的分布规律；③针对地质环境问题聚集规律，提出有针对性的防治措施，编制不同地区不同类型矿山地质环境防治区划。

7讨论

（1）本次研究过程中，研究水位骤降带的渗透性、水位动态和储水能力时，仍然沿用传统水文地质学的原理，实际上它完全有别与以往的对未被破坏的原始地质条件下地下水系统，也有别于由于人类过渡开采而引起的地下水系统改变，需要更新传统水文地质理论，甚至发现新的水文地质理论才能全面阐释水位骤降带内水文地质学原理。

（2）矿区水文地质监测工作亟需加强，目前采动过程中水资源动态监测点少，监测周期短，尤其采煤后水位骤降带动态监测几乎空白。加强这项工作有利于准确研究采动过程及采煤结束后矿区水资源特征。

（3）项目研发的区域地下水流场三维动态模拟试验台由于技术和资金等原因，处于初级研发阶段，对复杂区域流场及群矿集采区流场等模拟尚具有一定的困难，需要进一步的技术改造升级和完善，以满足矿区水文地质科研的现实需求。

（4）随着我国矿业变革和后矿业时代的来临，现行的矿山水文地质学加快发展以适应国家发展需要时代的需求，如深部矿山水文地质、关闭矿山水文地质、矿山水文地质生态地质交叉学科、水文地质行业高精尖设备等相关分支学科将逐步兴起，需要相关从业人员和学生引起足够的重视。

8结论

本文从采动引起的覆岩移动入手，在资料分析的基础上，采用相似材料模拟、地球物理勘测、现场注（压）水实验、野外观测的方法，研究了采煤引起含水层结构变异及其渗透性变化特征；在此基础上，研究了采煤引起地下水流场演化特征，从水文地质角度出发将采空区上覆含水层重新划分为水位骤降带和水位波动带，确定了不分层位含水层渗透系数的分布规律，掌握了煤矿群采区地下水流场的演化机理，为研究煤矿群采区含水层结构变异后的地下水循环和水资源重新分布提供技术支撑，对矿区未来地下水资源的开采、利用与保护以及采煤安全和区域水资源可持续利用具有重要的科学意义和实用价值。

参考文献：

陈酩知，刘树才，杨国勇．2009．矿井涌水量预测方法的发展．工程地球物理学报，6（1）：68～72．

范立民，王双明，马雄德．2005．保水采煤新思路的典型实例．矿业安全与环保，36（1）：61～65．

范立民．2009．论保水采煤问题．煤田地质与勘探，33（5）：50～53．

耿林．2005．从苏利文矿山闭坑中总结的可持续发展的16条经验与教训．国土资源情报，4：26～28．

郭文兵，柴一言．1998．条带开采采场应力分布规律的光弹性实验研究．辽宁工程技术大学学报（自然科学版），6：590～594．

胡博文，张发旺，陈立，张瑾．2015．我国矿山地质环境评价方法研究现状及展望．地球与环境，43（3）：375～378．

黄庆享，刘文岗，田银素．2003．近浅埋煤层大采高矿压显现规律实测研究．矿山压力与顶板管理，3：58～59．

黄庆享，钱鸣高，石平五．1999．浅埋煤层采场老顶周期来压的结构分析．煤炭学报，6：581～585．

蒋辉．2011．基于AquiferTest的抽水试验参数计算方法分析．水文地质工程地质，38（2）：35～38．

康红普，王金华，林健．2007．高预应力强力支护系统及其在深部巷道中的应用．煤炭学报，32（12）：1233～1238．

刘成林，赵艳军，方小敏．2015．板块构造对海相钾盐矿床分布与成矿模式的控制．地质学报，89（11）1893～1907．

刘长武，郭永峰，姚精明．2003．采矿相似模拟试验技术的发展与问题———论发展三维采矿物理模拟试验的意义．中国矿业，8：8～10．

刘长武，余建．2003．三维采矿物理模拟实验装置主要设计参数研究．岩土力学，2：325～328．

庞其清，翟大，赵筑簾，张正平．2015．泥河湾盆地晚新生代微体古生物地层及环境演化的探讨．地质学报．89（5）817～842．

孙小华．2010．从北京怀柔圆金梦矿山公园的申建看闭坑矿山在后矿业时代的可持续发展．城市地质，5（3）：8～12．

王家海，宋延斌，张顺斌，周小亮，王凯．2008．王河煤矿煤层发生矿井突水的灰色风险评价．地下空间与工程学报，4：1157～1160．

王树仁，王金安，冯锦艳．2004．大倾角厚煤层综放采场应力与变形破坏特征的三维数值分析．中国矿业，7：71～74．

王振涛，周洪瑞，王训练，张永生．2015．鄂尔多斯盆地西、南缘奥陶纪地质事件群耦合作用．地质学报，89（11）：1990～2004．

王志荣，刘庆军，牛书安．2003．小浪底水库蓄水运行对矿井水害防治的影响评价．水文地质工程地质，5：61～65．

武强，江中云，孙东云，钟亚平，董东林，殷作如，李建民，洪益清，吴承梅，张宏，刘金韬．2000．东欢坨矿顶板涌水条件与工作面水量动态预测．煤田地质与勘探，06：32～35．

武强．2014．我国矿井水防控与资源化利用的研究进展、问题和展望．煤炭学报，39（5）：795～805．

武强．2003．我国矿山环境地质问题类型划分研究．水文地质工程地质，2003．（5）：107～112．

许家林，王晓振，刘文涛，王志刚．2009．覆岩主关键层位置对导水裂隙带高度的影响．岩石力学与工程学报，28：380～385．

许家林，朱卫兵，王晓振．2012．基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法．煤炭学报，33（11）：762～769．

杨艳涛，翟立娟，马秀芬，唐燕波，丑江晖．2012．山西王家岭煤矿采空区钻探验证分析．中国煤炭地质，24：92～94．

张发旺，侯新伟，韩占涛．2001．煤炭开发引起水土环境演化及其调控技术，地球学报，22（4）：345～350．

张发旺，李铎，赵华．1996．煤矿开采条件下地下水资源破坏及其控制．河北地质学院学报，19（2）：115～119．

张发旺，赵红梅，宋亚新．2007．神府东胜矿区采煤塌陷对水环境影响效应研究．地球学报，28（6）：522～527．

张玉军，张华兴，陈佩佩．2008．覆岩及采动岩体裂隙场分布特征的可视化探测．煤炭学报，33（11）：1216～1219．

篇5

关键词：水工环;图件类别;编制方法

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

水文地质、工程地质和环境地质（简称：水工环）系列图件，是该领域研究成果的重要表现形式，其服务领域十分广泛，是一个庞大的多目标、多层次、多因素叠置的多维研究体系。高俊院士把地图定义为：地图是用符号表示的地面的概化了的图形，它必须经过数学变换来建立在平面上。地图作为人们认识和研究客观存在的结果，可以反映各种自然、社会现象的空间分布，也当作人们认识和研究客观存在的工具，去获得新知识［1］。地图不仅是地学、生物和环境科学等区域性学科调查研究的成果的重要表现形式，而且是各学科、各部门总结规律、分析评价、预测预报、区划规划和决策管理的重要手段［2］。地图表达的时空跨度大，既有全球性、区域性和局部性层次区别，也有古地史与现代时域上的差异；从服务对象上又可分为科普性、管理与规划性和应用性；图件有大、中、小比例尺的区分，其表现形式上，既有纸介质的平面图、剖面图、统计图，又有电子数字图、可视化图等种类繁多。由于水工环图件种类繁杂，服务层次有别、对象不同，编图内容和表现形式也不同。地图学专家廖克指出：地图学是一门技术性较强的学科，容易忽视理论的研究与探索。地图学的理论与方法往往来源于地图编制实践，但必须从大量的地图编制实践中，将所积累的丰富经验，经过系统总结和概括提炼，形成一定的原则和规则，又用其指导地图编制实践［3］。因此，有必要探讨水工环图件的类别划分、编图主题与内容，图层要素的逻辑关系，文字报告与附图、插图以及图件与说明书的匹配关系。阐述大区域、大尺度与大系统小比例尺水工环系列图的编制的意义，提升重大地质调查成果的集成表现形式，对于国家的宏观决策、不同行业的需求和促进学科发展是十分必要。

1 水工环图件的类别划分

按地图内容可分为普通地图和专题地图两大类，前者又分为地形图和普通地理图。后者分为自然地图和社会经济地图（人文地图），必要时还可分出介于上述二者之间的环境地图。环境地图包括环境污染与环境保护、自然灾害、疾病与医疗地理等部门专题地图。水工环图件在地图大类中属于专题地图。由于水工环工作在社会经济持续发展与环境的和谐关系中非常重要，随着水工环研究工作的不断深入，各学科间交叉渗透，对水工环图件用途和内容提出多方面要求，成果图件名目在增多，水平要求更高，服务的领域也在扩展，长期以来，缺乏系统分类，编者感到迷茫与困惑，用图者来至于不同方面存在认知上的差异。因而，图件类别的划分对编图选题与应用效果都会有帮助。

1.1 分类原则

水工环图件的科学性，是以图形表征水工环学科内涵与外延，学科间的交叉渗透，创新与发展；其实用性主要是针对用户的需求而言，按服务对象，读者层次给予区别，提出下列分类原则。

①科学性与实用性目标明确的原则。

②基础性与专题性有别的原则。

③用途与内容一致系统分明的原则。

④图面层次有序逻辑性强的原则。

1.2 水工环图件的类别划分

面对大量的水工环图件，按照上述分类原则、编图内容和服务性质与层次，做出如下5种分类。

①基础性图件。是以传统地学为基础，编制的水文地质、工程地质与环境地质基本内容为主的图件，阐述各自主题条件类型，分布规律及主要特征，包括：岩相古地理图、第四纪地质地貌图、岩土体类型图、可溶岩类型图、水文地质图、工程地质图、环境地质图、岩溶环境地质图［4-7］…等。

②专题性图件。是强调突出与深入地反映某种或多种要素和现象，以专门性水工环研究为出发点，体现水工环调查评价结果为主，选题具有一定的独立性，更注重于资源与功能的针对性，在应用方面更侧重于工程开发、建设与区划的专项论证，具有一定参考价值，主要有：地下水资源图、地下水富水程度图、水文地质参数分区图、地下水供水适宜性图、地下水等水位线及埋深分区图、地下水开发利用程度图、地下水潜力图、地下水应急供水水源地、土壤包气带埋深分区图、地下含水系统调蓄能力图、地下水水质评价图、水文地球化学图、地下水化学类型图、地热资源图、热矿水分布图，工程地质分区图，岩土体结构图、地下空间资源开发及保护图、建筑地基地质环境适宜性图、建材资源图、特殊类土分布图、矿山环境地质图，地质旅游景观资源图［4-8］…等。

③特殊性（问题）图件。是指与人类工程活动有关的环境地质负面效应的图件,具有警示作用，具体反映地质灾害、环境地质问题等的分布、成因、发育发生规律及其评价，预警与防治措施等方面的内容。主要包括：地下水诱发危害图、土壤与地下水污染图、土地荒漠化图、土壤盐渍化图、地下咸水分布图、原生特殊化学元素（氟、碘、铁锰、砷、酚、氰、铬、亚硝酸盐、氡等）分布图，地质灾害（崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、海水入侵等）易发性分区图、地质灾害分布图［7］…等。

④资源与环境安全保障性图件。评估反映地质环境质量优劣、资源数量多少，对经济发展的保障程度，为国土规划与整治、生态建设、功能区划、区位经济发展功能定位提供决策依据。包括：地下水保障程度图、地下水合理开发利用图、地下水防污性能图、地下水供水安全保障图、地质灾害危险性图、地质灾害评估图、地质灾害预测预报图、土地利用地质环境风险预测图、地质旅游景观资源开发与保护图、地质环境功能区划图…等。

⑤政府宏观决策性图。是为国家和各级政府及行业部门服务的图件,大致包括：国土规划与地质环境和谐建议图、地下水合理开发利用与保护建议图、资源开发利用与环境恢复建议图、经济区（带）与地质环境功能和谐建议图、社会经济发展与地质环境管理建议图、环境地质远景工作建议图、水工环（阶段）工作部署图［11］…等。2 编图主题与内容及图层要素的关系

根据上述水工环图件的类别，传统的基础性图件编图主题明确，表示内容及方法规范；而专题性、特殊性图件选题存在多元化问题，应该以问题为导向，需求为目标，表达内容广泛形式多样；资源与环境安全保障性图和政府宏观决策性图，是在专题性图件基础上，经过对问题的归纳分析综合概括，提升到为更高层次服务为目的，要具有前瞻性。针对专题性、特殊性图件及其编图主题与内容及图层要素的关系，作出以下分析与探讨，以便提高用图效果。2.1 选题方法

水工环系列图的选题应本着问题为导向，目的优先，服务对象层次有别，即：找准问题、科学评价、用户对口、警示未来、保障持续为选题原则。编制水工环系列图是一个复杂的系统,它包容了不同内容、不同功能、不同设计阶段、不同部门所需要的水工环资料、评价结论和决策建议图件,其数量多少和选择的图件种类完全取决于实际需要,原则上以能回答和解决规划和设计方面提出的问题为准。其编图选题内容也不尽一致，有围绕全球水循环与地下水形成与演化为目的，研究水-岩相互作用、水文地球化学特征、地下水环境演化…等；有围绕地下水资源及其开发利用与保护为目的，研究地下水合理开发利用、地下水防污性能、人类活动对地下水的污染、地下水诱发危害…等；还有围绕国家和地方各类工程建设，开展岩土工程地质适宜性评价，地质环境质量评价，地质环境监测，地质灾害预测预报…等。

2.2 编图主题与内容

水工环系列图是由系统的专业数据资料，通过水工环专业内容与测绘信息、数据库系统的转换与连接，基于各类空间数据的地图编辑，来丰富其内涵与外延，拓展系统功能和图面表现形式，反映出资料数据化，平台多元化，形式多样化，从中提取命题所涵盖的各层次的内容，实现主题突出，内容鲜明的图件，才会有所创新。例如:地下水环境系列图，大致可以归纳为:地下水的环境优劣、质量的好坏与利用适宜程度评价,地下水环境与人类活动相互作用引发的负面效应,地下水环境时空演变等综合研究结论。不同编图主题目标可以编制出不同内容、尺度和形式的地下水环境图件，往往出现主题与内容不符，容易混淆不清，仅就一下几种图作出简要提示，如：地下水化学环境图，是在不同的水文地球化学作用条件下，所形成的水化学类型及其水中化学组分总量空间分布特征和规律；地下水水质图，是以《饮用水水质准则》或《生活饮用水卫生标准》评价出地下水质量级别，衡量水的质量优劣；地下水污染图，是水质现状与背景值比较，评价地下水遭受污染的程度，与地下水水质图概念是有严格区别的。地下水防污性能（脆弱性）图，所强调的应该是浅表层岩性的阻隔污染物质进入含水层的能力，还有地下水的自净能力为主要内容；地下水供水质量适宜性图，则是参照我国不同供水目的所对应对的质量标准，从适宜性与安全性及利用方式作出评价。

2.3 图面形式与图层要素的关系

水工环专题图件必须在明确主题及专题内容的前提下，以专题内容提取成图信息，了解用图者的需求，研究不同层次读者对图的理解和接受程度与视觉效果，经过归纳整理转化成图形语言，设计图例系统，确定图层要素主次关系，图层属性与图面表达形式在逻辑关系上要一致，并且有系统完整的数据库作为数据支撑，才能满足不同层次用图者的需求，图面内容既简捷、易读、易懂、感染力强，又有属性明晰和数字内涵丰富的数据库支撑系统，更便于信息的提取，重组生成新的图件，实现动态管理的效果。

3 小比例尺水工环系列图编制展望

3.1 洲际与跨界水工环系列图编制

李廷栋院士在归纳国际地质编图特点和发展趋势时指出:一是由专业性图件向实用性图件发展；二是由单一地质类图件向多学科系列图件发展；三是由地区性、国家级图件向洲际及全球性图件发展［8］。

自20世纪90年代开始,随着世界对全球变化所指的环境问题的日益关注，当前生态环境的恶化也达到了前所未有的程度，土地荒漠化、生态环境恶化与灾害事件频发的记录，水资源严重短缺。亚洲存在许多重大地质环境问题，急需开展洲际地质环境问题研究，编制地质环境系列图件，如：周边国家水资源开发造成咸海严重萎缩，中东为水而战；水污染事件频发，引起各国普遍关注，水、土污染导致生物多样性的减少等不和谐现象，已经构成人类社会可持续发展的严重障碍，需要从地质环境功能做出科学判断；研究气候变化对亚洲地下水资源及其环境影响；周边国家人类工程活动矿业开发的环境地质问题；跨界水资源开发的生态环境效应，需要作出战略性对策研究。因此，探索水工环学科新的学科增长点和结合点，拓宽研究领域，编制多维的现代水工环系列图,都存在跨界综合编图的问题。即：从地域上有全球、洲际、国际跨境流域、国家、地区、大流域、城市群到经济功能区…等的跨界；从构造地貌，地质结构而言，又存在不同地层单元，乃至地下含水层的跨界；时间系列上又有地质时期、古代、现代的跨界等。同时，还有学科之间跨界的横断科学。

跨边界含水层作为全球地下水资源中的重要部分，自20世纪末提出以后，国际水文地质界开始重视和研究［10］。国际跨边界含水层资源管理计划（isarm）在执行计划的5年中，将跨界含水层的研究归纳为5个最值得关注的领域，包括自然科学—水文地质学、法律、社会经济、制度和环境5个方面［3］。韩再生教授在跨界含水层研究中指出:自然科学—水文地质学方面的研究内容包括:跨界含水层的特征，水文地质参数的空间分布和与地下水水力学相关的问题［10］。因此，相应的跨界含水层编图问题就值得研究，这类图件主题明确，涉及领域与服务对象广范，需要兼顾社会属性，应编制跨界含水层分布图、跨界地下水资源图，跨界水环境安全保障图，跨界水资源开发利用建议图等系列图等［12］。

3.2 展望水工环系列图的编制

展望水工环系列图的编制归纳为以下3个方面趋势。

①水工环系列图件不同于文字报告，是提升重大地质调查成果集成的重要表现形式，简捷明了，概括地反映水工环时空特征规律，是评价影响区域经济发展基本问题状况的重要依据，是制定国土总体规划的必不可少的参考资料，开展洲际与跨界水工环系列图编制,具有很好的现时和深远意义。

②水工环系列图件服务领域扩展，表现形式多样，随着信息时代的迅猛发展，编图信息多元化，为数字编图开辟出新河，对于科学利用地质资源、减轻和防治地质灾害、保护环境、警示人们合理利用与保护资源,反演过去，科学预测未来，编图研究领域与应用服务前景非常广阔。

③信息传输媒介不仅仅局限于平面二维纸介质图，基于计算机gis系统，存储的数据量大，信息查询检索、复杂的量算和空间分析、多为可视化、地图制图等更加精准便捷。多维电子图形图像技术更显示出更强的优势，动漫可视化发展趋势明显，吸引公众科普意识的视觉。

参考文献:

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[关键词]GIS水文地质信息系统C#

中图分类号:TP7文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1210089-01

一、前言

水文地质学研究地下水在周围环境(岩石圈、大气圈、生物圈)以及人类活动影响下,数量和质量在空间上的变化规律,并运用这一规律有效地利用地下水和调节控制地下水以兴利弊害[1]。地下水的水位变化和水质变化直接影响到居民生活用水,及建筑设施的稳定性。因此,实时动态的监测地下水的变化成为工作中的重点。水文地质信息的获取主要靠钻孔来获得,所获得的信息通常以文字的形式、图表的形式和卡片的形式存储起来,而未被充分利用。这样不仅占用了大量的空间来存放,而且为以后的资料查询和更新带来困难。

地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)作为信息科学与空间科学的交叉性学科,以计算机软件、硬件为平台,以数据库为基础,支持空间数据的采集、存储、管理、检索、分析和输出,为以后的工程规划和工程施工提供了决策支持[2]。GIS技术具有强大的空间数据管理和属性数据管理,被应用到各种领域,并得到了快速的发展,但在水文地质上的应用发展缓慢。GIS技术可以使水文地质数据的管理更加科学化、规范化和系统化,实现了空间数据和属性数据的统一管理。地下水环境的复杂性使得一般的GIS软件不能满足水文地质专业分析与应用的需求[3]。因此,开发基于GIS的水文地质空间分析模型已经成为水文地质工作的重要任务。

基于水文地质的实际应用,开发水文地质空间管理系统,构建水文地质空间数据库,建立水文地质的数据模拟模型、分析模型,更加形象和直观的表达出地下水的状态变化,为地下水的分析和评价提供决策。

二、系统的设计与开发

(一)系统的设计原则

“水文地质空间信息系统”结构复杂且数据量大,根据系统的结构特点并结合实际工作的要求,确定系统的总体设计应遵循以下原则:

1.实用性:系统能够满足用户的应用需求,易于管理和维护,提高工作效率。

2.先进性:尽可能采用先进的技术、方法、设备等,提高系统的技术水平。

3.安全可靠性:作为一个大规模的、关键性信息系统应用,安全可靠性至关重要。

4.开放与共享性:系统具有良好的开放性,可以支持符合国际标准和业界标准的相关接口,实现系统的兼容与互通。同时可以将已有的各种格式转换为目前的数据格式,保护已存在的资源。

5.可扩展性和灵活性:在计算机技术日益成熟和完善的今天,任何一个系统都不是孤立存在的。在设计和规划系统之初,应从宏观、全局、长远的观点来统筹考虑。同时注重系统结构的完整性与技术的标准化,易于进行大范围推广。

(二)系统的设计方法

信息系统的开发方法很多,常用的比较典型的开发方法有:结构化生命周期法(SDLC)、快速原型法(PROTOTYPE)、面向对象的开发方法(OO)及计算机辅助软件工程(CASE)[4]。将采用面向对象的方法对系统进行开发,结合GIS本身的特点,系统的开发实施包括系统的可行性研究、现系统调查、系统分析、系统设计、系统实施和维护与评价等。具体的开发设计流程如图1所示。

图1系统的设计流程

(三)系统的开发平台与工具

系统主要采用以下开发平台和工具:

1.数据库平台采用Oracle;

2.系统中有大量的图形数据,故采用ArcSDE9.2空间数据库引擎将图形数据存储在Oracle中;

3.采用C# +ArcGIS9.2 ArcObjects开发地质图形编辑系统;

4.采用C#.NET作为开发语言。

三、系统结构与功能

(一)系统的结构

水文地质信息系统是以GIS技术为支持,以水文地质空间数据库为基础实现对水文地质空间信息的采集、存储、管理、更新、合成、查询、分析与评价、可视化表达等功能的空间信息系统。系统的结构包括图形管理、数据库管理、空间分析和决策与评价四个大系统和与其相应的子系统。系统结构与功能如图2所示。

图2系统结构与功能

(二)系统功能分析

1.图形管理功能。系统具备的图形管理功能,主要包括图形的输入、输出、查看(放大、缩小、漫游)及图层的删除等基本功能,还具备制作专题图的专业功能,如插入文字说明、图例、指北针及地图方格网等,并且可以进行边界线、阴影及图形边框的设置。由于图形的格式多种,因此,系统支持不同图形数据格式的转换,同时兼容多种图形数据文件,如Arcview SHP文件,ArcInfo Coverage文件,CAD文件等。

2.数据库管理功能。数据库是数据存储与管理的最高层次。水文地质数据库区域内一定水文地质及其相关特征以一定的方式组织存储起来的相关空间数据的集合。系统数据库的管理功能主要包括水文地质图、地形图的管理和属性数据的管理。属性数据的管理主要包括空间数据的赋值和描述等。数据库的管理功能将实现空间数据与属性数据的链接,使得空间数据更加直观易懂。

3.空间分析功能。空间分析功能是GIS的一个重要应用领域,它主要功能是研究各地理要素之间的空间关系,它是GIS区别其他的系统的一个重要标志。它的主要操作包括缓冲区分析、叠加分析、拓扑分析和网络分析[5]。

4.水文地质决策与评价功能。系统包含了空间统计模型、地下水量计算与评价模型、地下水流数值模拟模型、水质与地质生态环境综合评价与分析模型等四大类模型。通过这四种模型来模拟地下水的运动及水质的变化,从而为更合理的开发利用水资源和工程建设提供辅助决策支持。

四、结束语

GIS作为一门科学和技术,并且能更直观的和详细的显示空间信息,为水文地质学的发展带来带来新的动力。系统在很大程度上改善了水文地质数据的管理,但在地层的三维显示和虚拟环境模拟方面有待于以后的深入学习和研究。

参考文献:

[1]刘兆昌、李广贺、朱琨,供水水文地质[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.

[2]陈述彭、鲁学军、周成虎,地理信息系统导论[M].北京:科学出版社,2000.

[3]孔金玲、王文科、杨泽院、麦柳研,基于GIS的水文地质空间信息系统研究与应用[J].地理与地理信息科学,2005,21(4):41-43.

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（1）一定的研究生规模和良好的结构比例。尽管学校有很多困难，特别是空间困难，但是，研究生规模不仅不能缩小，而且应该尽一切可能适当扩大，特别是要扩大博士生、免推研究生和学术型硕士生规模与比例。博士生、免推研究生和学术型硕士生不仅能产出大量SCI论文，而且是科学研究的重要力量。（2）全国百篇优秀博士论文和北京市优秀博士学位论文的数量。全国百篇优秀博士论文是衡量研究生培养质量的重要标志。北京市优秀博士学位论文评选虽然起步较晚，但是程序规范，要求标准高，竞争激烈，是全国百篇优秀博士论文的预选赛。作为从研究生教育起家、以培养研究生为重要特色的中国地质大学（北京）必须长期不懈地重视百篇优秀博士论文和北京市优秀博士学位论文的产出，这既是研究生培养质量的重要标志，也是培养“杰出青年基金”获得者的前奏。（3）SCI论文的数量与质量（影响因子和引用率）。尽管对SCI论文有不同的看法，但是中国地质大学（北京）现在依然没有超越SCI阶段。为了提高学校的核心竞争力，必须下大力气重视SCI论文的数量和质量。当每个研究生都可以发表高水平的SCI论文时，我们才有资格讨论SCI论文是否重要。SCI论文目前依然是人才培养、学科建设、研究团队建设、科研成果评奖的重要基础。中国地质大学（北京）不能再走仅重视SCI论文数量的老路，而要更加重视SCI的质量，催生高影响因子SCI论文的产出，才能后来居上，实现跨越式发展。（4）发明专利数量与转化率。中国地质大学（北京）有一定数量的工科研究生，除了鼓励研究生产出高水平的SCI论文外，还应鼓励研究生多获得国家发明专利，特别是具有广阔市场前景、易于转化的发明专利。（5）国际化程度与水平。研究生教育的国际化不仅有利于提高研究生的培养质量和国际化视野，而且为扩大学校影响提供了重要平台，也会大大促进学校科研水平上台阶。中国地质大学（北京）要实现地球科学领域世界一流大学的长远办学目标，提高研究生培养的国际化程度和国际化水平是必由之路。

研究生培养面临的挑战

遥想当年，中国地质大学（北京）在地学研究生培养方面独领，成为中国地质教育战线一道亮丽的风景。近年来虽然学校发展很快，但研究生培养出现了新的困难，面临着新的挑战，主要表现在下列几个方面。（1）师资力量有限，每个教师带的研究生偏多。学校现有专任教师866人，其中具有正高级职称教师191人，副高级职称269人。2012年学校实际报到硕士研究生1743人，博士研究生377人。如果这些研究生全部由学校的教师来指导，具有正高级职称教师平均每人指导2名博士研究生，具有正、副高级职称的教师平均每人指导3.8名硕士研究生。按研究生学习时间为3年计算，每个具有正高级职称教师平均指导6名博士研究生和11.4名硕士研究生。相对于师资力量来说，我校研究生规模偏大，每个教师指导的研究生太多，特别是传统优势学科每个教师带的研究生太多，负担太重，压力过大，疲于奔命，不仅影响了指导教师的身心健康，影响了研究生培养质量的进一步提高，也使学校一些管理政策失灵。（2）研究生的生源质量有待改善，非地质专业的研究生偏多。研究生报考有一个就高不就低的基本规律，即学生要么选择自己的学校，要么选择比自己学校声望高的教学或研究单位，很少有学生选择比自己学校声望低的教学或研究单位读研究生。30多年前，由于各种原因，中国地质大学（北京）是地学研究生的首选之地，不光长春地质学院、成都地质学院、河北地质学院、西安地质学院的学生青睐中国地质大学（北京），而且北京大学、南京大学、浙江大学、中山大学的学生也纷纷加盟。加上当时招生人数很少，招生优中选优，生源很好。经过30年的发展，学生报考研究生对学校的选择范围越来越大，研究生报考就高不就低的现象越来越明显。近几年中国地质大学（北京）的研究生中几乎见不到北京大学、南京大学、西北大学、浙江大学和中山大学的毕业生。另一方面，由于就业的导向作用，近年我校传统优势学科研究生生源比例明显下降，跨专业研究生比例明显提高，非优势专业研究生比例增长过猛，导致研究生培养效率下降。跨专业研究生的成才率太低，对学校核心竞争力的贡献率不高，非传统优势学科研究生对学校核心竞争力的贡献率也不高。（3）培养环节需要进一步改善。目前中国地质大学（北京）研究生培养在课程教学、实践教学和科研成果产出与转化等方面管理都比较粗放，体现学校的意志不够，需要进一步改善。（4）研究生学习研究长期与科研仪器脱钩，导致动手能力不强，发展后劲不足。这个问题其实也可以归结到研究生培养环节中。之所以将这个问题单独拿出来，是因为这个问题太突出了。留学生的实践表明，中国人对书本知识的学习能力绝不比外国人差，直到硕士阶段都不明显输给外国人，但在博士阶段实验室动手能力普遍不高。这与我们的研究生学习研究长期与科研仪器脱钩不无关系。（5）鼓励创新型、拔尖型人才脱颖而出的政策体系不够完善，一些政策执行不到位，大锅饭现象盛行，耗费了学校大量优质资源，影响了拔尖人才的培养和标志性成果的产出。（6）国际化程度与国际化水平不高，主体限于国内办学，虽有一定的国际交流，但规模不大，水平也有限。（7）研究生管理多为按部就班的服务，创新不多，特别是对全局具有带动作用的创新不多。

研究生培养的出路

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关键词：工程；地质勘察阶段；地质体；测试方法

中图分类号： E271 文献标识码： A

工程地质学有着较长的发展历史，随社会经济的发展以及施工技术的进步，施工地的地质情况也变得较为复杂，施工前的勘察工作变得更为重要。针对不同工程环境下的地质条件，勘察阶段的名称或者内容等会存在一定的差异，但是在勘察阶段地质工作的开展是必然的要求，并且保证该种地质体测试工作的准确性和合理性。对于工程拟建设范围内的地质体进行充分的测试，为建筑工程设计等相关工作的开展提供更为充分的材料，保证设计的科学性。此外，对于工程的地质勘察测试而言，是一个逐步深入细化的过程，在测试中应探明各种影响地质勘察工作的因素，为勘察以及工程设计质量的提升提供依据。

1 目的和任务随勘察不同阶段而改变

地质勘察工作可以对工程施工地的地质情况有更为清楚准确的认识，在很大程度上提高工程设计和施工的质量标准。在勘察工作开展中，能够获得更多的地质数据，通过对该种数据的整理分析，为工程的设计提供有利的参考依据，并且可以为前期设计施工图的修正等提供更为准确的数据资料。上述地质勘察任务完成之后会进入到地质测试阶段，而地质测试的基本目的以及任务等会随着工程内容以及勘察阶段的不同要求而有所变化。

岩土试验时地质勘察中常用的测试方法，在具体的实践中，它是以动静触探的方式，贯入测井以及快速实验的方式来获得关于岩土基本性能的资料。试验中所获取的数据资料可以为工程施工区域内岩土成分的分析以及岩土性质的判断等提供一些强度以及可压缩性等方面的资料，便于设计和施工方案的制定以及选择。岩土试验中，对于言行地质特征的分析以幅值的形式来表现，并且将抗压强度以及抗压的极限等内容进行指标化分析，使其能够一种更为直观的形式呈现给测试资料的使用者，并且根据不同的勘察阶段，对于岩土测试值的幅度等进行相应的调整，以保证其有效性。

2 工程地质单元指标值的计算

在地质体的测试中，单元指标的计算是常用的方法之一。这里所指的计算单元通常是地质体中由一种或者是多种矿物成分的不同岩土所形成的，依据相应的计算条件，从综合的角度来反应不同工程地质要素的一个指标值，或者是以一个具体工程地质单元来完成相关的计算工作。对用于工程地质作用计算的指标值进行加权平均是单元指标值计算中常用的一种方式，其应用与具体工程的实际要求以及内业条件等有着一定的关系。

一般情况下，计算单元是以内业条件为基础通过地质单元而编制出的。而工程地质单元所指向的是由一种岩性所组成的工程地质体，在不同的环境下，以计算的具体要求为依据来选择具体的指标值等。这种工程地质单元的划分会有形状以及大小的区别，在不同的勘察阶段，应结合工程的实际情况以及地质勘察工作的基本任务和目标等对相关的地质资料进行选择应用。对于内业条件下的该种单元划分，应该勘察的岩性资料数据为基础进行统计分析，然后完成该种单元的划分。

3 利用测试结果划分工程地质单元和特征

在不同的地质勘察阶段，地质体测试的结果对于工程地质单元及其特征的分析有着积极的作用。地质体测试是在一定的深度范围内所进行的，它能够更好的反应地质环境对于工程整体的影响，该种测试结果对于工程设计施工方案的制定以及后续的修订工作等都会起到积极的作用。从工程整体上讲，施工的不同地段地质条件会有所不同，为保证工程设计施工的科学性和合理性，要注重对每个施工地段的地质条件的勘察，以掌握有效的地质资料，为设计的完善和优化提供参考依据。

地质体的测试工作中，通过岩土图样的分析等方式来选定分类的具体指标，并且严格遵守工程施工的标准以及规范，实现对岩土的强度以及可压缩性等的测试。地质体的测试工作更多的是在野外来完成，当选定建筑物施工的位置后，还应对地基的最终确定进行必要的计算，完成施工设计的编制工作。为了保证施工计划的科学性应该对工程周围的地质构造以及地质环境等进行充分的勘察分析，获取更为详细的地质资料。地质勘察中，除了应用野外试验的方式外，还应包括相关工程测试的内容，通过对工程施工范围内岩层断面的岩土分级岩性的测试以及对于岩土性质指标的统计资料等的获取和分析，保证地质体测试工作的有序开展，实现对地质体以及工程地质体的划分等，为工程的设计和施工提供参考。

4 地质勘察的资料应满足建立计算图示的需要

工程地勘察工作的开展除了获取相应的数据资料外，还应该从计算图示的角度出发来为其提供充分的资料。通常情况下，计算图示更多的是一种相互影响区的垂直断面模型，对于岩土测试而言，其任务是获取影响工程区域的计算断面岩土性的相关资料。以工程的设计图为基础，通过看他、钻探等方式来进行地质体的测试，其具体的布置上应该将工程的轴线以及工程预定的影响区域作为主线，以保证获取的地质断面图能够满足计算图示的要求，提高其精确度。

工程地质勘查工作的目的在于更好的展现工程的地质影响因素，在地质体的测试中，应注重取样的有效性，对于岩土指标的测试，要将岩土的强度以及压缩性作为重要指标进行测试。对于测试工作量而言，应该从平均值的获取等角度进行综合考虑，对于一些较为独特的工程而言可以将总平均值的概率相应提高，提高计算图示的准确性和有效性。

结论：

地质勘查对于工程施工的顺利开展以及工程整体的安全有着重要的影响。实践中，要针对工程的实际情况，根据不同的勘察阶段细化其勘察的任务和目标，使得各项工作都能顺利完成。在地质测试中，综合应用多种方式，对地质构造及其具体结构等进行勘察和测试，以勘察中所获取的数据作为工程设计和施工方案修订的依据，从而保证工程整体的稳定性和安全性。

参考文献：

[1]李琳,左世秋.关于岩土工程在地质勘察中的应用探讨[J].中国科技纵横,2011(3)

[2]单晓琳.不同工程地质勘察阶段地质体的测试方法[J].黑龙江科技信息,2012(13)

[3]黄培强.工程建设中的地质勘察探讨[J].中国科技博览,2011(33)

篇9

【关键词】 岩溶区 地质勘察 技术

随着工业不断地发展，地球污染也日益严重，所以我们很多的地理专家学者要研究地质方面，来了解气候变化对农作物的影响，岩溶区又称喀斯特地貌，岩溶区地貌是典型的地貌特征，它拥有着地址特殊性，气候特殊性，农作物果实的特殊性。这三种特殊性就值得我们去研究，但是也是由于这些特殊性，很多传统的地质勘察方法都不适用该地区。要想更好地了解和勘察岩溶区地质，就要有更好的勘查技术。所以本文针对岩溶区地貌地质勘察技术进行以下探讨，希望能给予相关专业读者借鉴。

1 岩溶区成因和特殊性及分布

1.1 岩溶区地貌成因

要想研究岩溶区岩溶区地貌的勘测技术，就必须知道岩溶区是怎么形成的，岩溶区是经过很多年的风化，由于该地区底下水源丰富，地下水沿着可溶性岩石的层面、节理或断层进行溶蚀和侵蚀而形成的地下孔道，造成石头塌陷反复产生这种地质机械力作用和风化、水的侵蚀等化学作用产生的，所以岩溶区地貌会呈现出多种地貌，因为未塌陷之前是一种地貌，即将塌陷又是一种地貌，塌陷的形成溶洞又是一种地貌。由此可见大自然造物者是伟大的，创造了这种地貌。

1.2 岩溶区性质

岩溶区地貌不仅地表不同，就连产生果实、谷物也不同，地表区别主要是岩石组成不同，地表形态类型属正地形的主要有峰林、孤峰、残丘、岩溶区丘陵和石芽。由于岩溶区地貌影响气候，所以果实，谷物也不同。这就是岩溶区的特殊性。

2 岩溶区地质勘察目的和勘测技术

2.1 岩溶区地质勘察目的

首先我们要了解什么地质勘察，地质勘察是用科学的放法，通过科学仪器或者机械手段得到地质层的一些资料，然后经过专家、学者的分析的一个过程，根目的是要了解持力层的地基承载力，确定基础类型等等。是在对矿产普查中发现有工业意义的矿床，为查明矿产的质和量，以及开采利用的技术条件，提供矿山建设设计所需要的矿产储量和地质资料，对一定地区内的岩石、地层、构造、矿产、水文、地貌等地质情况进行调查研究工作。而地质勘测的目的是了解不同表层岩溶带、土壤、植被系统的结构，水循环及有关营养元素的运移规律；表层岩溶带的调蓄功能。总结岩溶山区岩溶水合理开发利用的模式，尤其是地表地下水库成库条件、坝址选择的技术方法、勘探工作程序；地表地下水库调度水资源的水文。岩溶山区荒漠化（水土流失）影响因素的定量评价，土地整理和控制水土流失的工程措施及效益评价；土地覆盖、荒漠化的动态监测及该区综合治理效应评价。因为斯特地区地表异常缺水和多洪灾，对农业生产影响很大。但地下水蕴藏丰富，径流系数在热带岩溶区区域为50～80%。亚热带岩溶区区域为30%～40%，温带为10%～20%，所以研究明白岩溶区对农业生产有一定的影响。

2.2 针对岩溶区地质勘察技术

岩溶区地质勘察主要分以下几种方法：

（1） 工程地质调查与测绘：包括岩溶地形地貌调查、地层岩性、水文地质调查、测量及试验等内容的野外调查，能够从宏观上把握岩溶 发育的分布和特点，并据此进一步进行工程地质勘探工作，该方法简单，方便实用，能获得直观的野外工程地质基础资料。

（2）地球物理勘探：适用于对岩体中复杂的岩溶洞穴进行探测，除了电阻率（电剖面和电测深）法、高密度电法、无线电波透射法、地面地震反射波法、声波透射法、微重力法、射气测量等以外，80年代以后发展起来的探地雷达GPR（地质雷达）、层析成像（CT）技术等在岩溶工程地质勘察中也得到了广泛的应用，尤其是在确定岩溶溶洞、土洞及塌陷等的分布、形态和充填情况时，发挥了很大的作用。针对岩溶塌陷的形成机理复杂，其发生具有突发性和隐蔽性，采用监测地面沉降、地面和房屋开裂的方法来监测塌陷，效果并不好，而采用地质雷达等直接监测和岩溶管道系统中水（气）压力的动态变化传感器自动监测的间接监测技术来监测塌陷则能取得较好的效果。在查明大范围的区域岩溶发育和深部岩溶的分布规律方面，地球物理勘探是最理想的方法之一，但探测的准确程度受场地的干扰、技术人员的解释水平等因素影响。

（3）工程地质原位测试技术：主要采用原位标准贯入试验、动力触探试验等测定溶洞和土洞中充填物、岩溶塌陷堆积物的工程地质性质和地基土承载力，该技术在各岩溶地区有较成熟的应用经验，施工简单，成本较低，应用广泛。

（4）示踪试验：用示踪剂（荧光染料等）进行岩溶地下水联通试验 以及长期观测的研究，以查明岩溶的发育程度和溶洞相互连通、分布情况，该方法简单，较方便可靠，但不适用于无地下水的溶洞。

（5）模型试验：采用一定尺寸规模的试验装置，模拟砂、土层在各 种条件下（如不同水动力条件）的岩溶地基的稳定性或岩溶塌陷过程，一般用于岩溶塌陷的研究。

（6）管波探测法：管波探测法是在钻孔中利用“管波”作为探测物理场，探测孔旁一定范围内的溶洞、溶蚀裂隙、软弱夹层等不良地质 体的最新孔中物探方法，即利用桩位中心的一个勘察钻孔，通过发射管波，采集记录并分析管波反射信号，就可探明整个桩位范围内的岩溶、软弱夹层及裂隙带的发育和分布情况，并评价嵌岩桩基桩持力层的完整性。

3 结语

岩溶区这种地貌全世界分布很广，是一种非常奇特的地貌，也是非常有研究价值的地貌环境，很多地质学家专门到岩溶区考察、勘测。该地貌是一种可溶于水的岩石组成，其岩石的化学组成CaO、MgO、CO2岩盐等。由于化学成分组成复杂，所以呈现出多种地貌，所以有很多地质勘测的研究价值。所以我们研究如何能使地质勘察技术更符合这种地貌，能够更好地、准确地得到数据，只有这样才能降低误差，才能更好的研究。要想更好地勘察岩溶区地质，就要有更好的勘查技术。

参考文献：

[1][美]R，E，谢里夫，[加]L，P，吉尔达特.勘探地震学.2版.北京：石油工业出版社，1999.

篇10

关键词：粉土，特性，工程地质，淮海，液化趋势

 

0、引言

淮海地区位于鲁南丘陵与苏北平原交汇的残丘平原上, 其地貌为侵蚀平原, 根据多年实际勘察了解, 除残丘外, 平原区第四系地层的上部广泛沉积了巧软土, 一般多为土质松软、饱和、高压缩性、工程性质较差的粉砂、粉土或淤泥质软粘土等。笔者通过收集大量资料, 对饱和粉土的工程地质性质进行了分析总结。

1、粉土的分布与成因

统观淮海的地貌形态, 四周被低山、丘陵所环抱, 中间低平。从地质成因方面分析, 本地区在第四纪全新世有沐水、泅水泛滥, 后有黄河冲积, 形成了泛滥冲积平原及冲积垅状高地。

淮海地区泛滥冲积平原分布较广, 标高一, 地势平坦, 从北西向南东微斜, 坡降很小, 表层为第四系全新统泛滥冲积粉土。冲积垅状高地即废黄河高漫滩, 分布于黄河故道两侧, 自北西向南东穿越市区, 由黄河带来的粉砂、粉土堆积而成, 标高一。两侧形成天然坝堤, 高出泛滥冲积平原一。

2、粉土的指标及相应的工程地质特征

据GB50021 - 2001 及GB50007 - 2002 规范,粉土定义为塑性指数≤10 且粒径>0. 075mm 的颗粒含量不超过全重50 %的土体。由砂粒、粉粒、粘粒组成。论文格式。粉土以塑性指数IP ≤10 为下限与粘性土分界;以粒径> 0. 075mm 的粒组含量不超过全重50 %为上限区别于砂土。这类土呈现的特征主要是粉粒所具有的特征,是介于砂土与粘性土之间的一类特殊土。因粉土的颗粒较粘性土大,故其粒间联结较弱。粉土有接近砂土及粘性土的双重特性,这主要是因为粉土既含有砂粒又含有粘粒成份的缘故。实践中证明:当粉土中的砂粒含量较高时,其特征与砂土相似;当粘粒成份含量较高时,粉土表现出来的性质则与粘性土接近,故有条件时我们可据粉土中颗粒的级配情况将之划分为砂质粘土(粒径< 0. 005mm 的颗粒含量不超过全重的10 %) 及粘质粉土(粒径< 0. 005mm 的颗粒含量超过全重的10 %) 。论文格式。 粉土中水与土颗粒表面的作用发生了质的变化,明显地与粘性土和砂土不同:因粘性土存在结合水,它与矿物颗粘表面的物理化学作用以及其自身结合水的变化,对粘性土的性质影响极大,形成了流塑—软塑—可塑—硬塑—坚硬等不同的土体状态。而砂土孔隙中存在的是自由水,水的存在与否几乎对砂土土性无多大影响,而粉土中水与颗粒间的毛细作用占较大的优势。据研究,淮海地区粉土在不饱水状态下有一定的强度及硬实性,在饱水状态下则易散化与结构软化,致使强度降低、压缩性增大。粉土在失水状态下具有迅速的孔隙水压消散过程,主固结完成很快,因而伴随明显的强度增大。

通过广泛搜集资料，统计出淮海地区范围内含水量和孔隙比统计频数图如图1、图2所示。

图含水统计频数图

从表、图1及图2可看出天然饱和粉土的含水量、孔隙比等土工参数指标的变化范围较大,说明饱和粉土在全区分布范围内,其工程地质性质不均含水量较高、孔隙比较大, 中等压缩性说明其工程地质性质较差。

3、粉土液化强度

下图为典型的粉土液化试验记录曲线。（取淮海区粉土试样）。将不同循环应力σd 条件下粉土液化时的循环次数 与动剪应力比σd /2σ′在单对数坐标系作图,可以得到液化强度曲线。图3为不同密度状态条件下的液化强度曲线,从图1中可以看出对于重塑粉土试样,密实度是影响抗液化强度的一个重要因素,随粉土干密的增大,抗液化能力增强。图2为不同细粒含量下液化强度曲线。从图中可以看出,当细粒含量从80%减少到55% ,土样的抗液化阻力也随之减小。但是细粒含量为45%的土样的抗液化阻力却稍大于细粒含量为55%的土样,这表明当粉土中细粒为55%时,抗液化强度接近最低。在图2中,细粒含量为45%和55%的土样的液化强度曲线几乎重合,根据的粉土中细粒含量对液化强度的影响作用存在分界点的概念,可以推断本区试验所用的土样,当细粒含量在50%左右时抗液化强度最低,当细粒含量小于50% ,土样的抗液化强度将随着细粒含量的减小而增大。细粒含量为50%也相当于平均粒径大约等于0. 074 mm。

图1 不同干密度粉土抗液化强度曲线 图2　不同细粒含量土样抗液化强度曲线

4、粉土液化分析

笔者认为，在P c 小于9%时, 粘粒分布在粉粒周围以点接触式胶结着粉粒。在力的作用下, 粉粒沿粘粒发生滑移。此时, 粘粒起了以为主的作用, 动剪应力比随粘粒含量的增加而减少; 当粘粒含量大于9% 时, 粉粒周围有足够厚的粘粒层, 此时的粘粒不但胶结粉粒, 也有自身固结的作用。随着粘粒含量和时间的增加, 粘粒对粉土颗粒的胶结和自身结构调整作用也将增强, 此时粘粒主要起稳定、镶嵌粉粒的作用。所以, 随粘粒含量的增加而动剪应力比也逐渐增大。无论那组干重度下, 粘粒含量P c= 9% 抗液化强度最低。通过一些试验及分析得出：粉土中所含粘粒量是影响其液化的重要因素。论文格式。通过对本区含天然粘粒的粉土进行实验，动剪应力比在P c= 9% 时最低, 并且曲线呈向上开口的抛物线型；粉土中无论粘粒含量如何, 都有随干重度增大抗液化强度增强的规律, 即干重度愈大,土的抗液化强度愈高, 反之, 抗液化强度降低。

5、小结

由于饱和粉土工程地质特性的变化范围较大,在岩土工程勘察时, 应针对具体工程项目,

对饱和粉土地基进行更详细更具体的分析研究。本文对淮海区的粉土进行了一定的实验分析和讨论，研究了干密度、细粒含量对粉土的抗液化强度的影响。分析发现该地区的粉土的抗液化强度并不是随细粒含量的变化而单调变化,而是当粉土中细粒含量达到某一定量时,粉土的抗液化强度将达到最低点。淮海区的粉土有粘性粉土及砂质粉土之分。水在粉土中影响较大,不饱和水状态有一定的强度和硬实性,饱和水后易散化,力学强度大幅下降等。

参考文献：

【1】（　王家斌、粉土的工程地质特征及承载力特征值的确定 西部探矿工程呢2004)

【2】（牛琪瑛、粉土抗液化特性的试验研究、太原工业大学学报、1996年9月）

【3】（刘辉、石磊论徐州市饱和粉土的工程地质特性、江苏煤炭、2003年第三期）

【4】（李志毅、杨裕云 工程地质学、中国矿业大学出版1994年10月)

【5】（隋旺华、土质学与土力学中国矿业大学出版 2007）