绪论(课程介绍)
1.课程性质与作用
“岩土测试技术”是水文与工程地质专业的一门基本实践技能课程。该课程引入土建、水利、交通、铁路等行业规范,其任务是通过岩土室内试验和现场原位试验,使学生掌握岩土体物理力学性质指标的测定方法,获得测定指标来更好地分析岩土体在不同受力条件下应力、应变、强度等变化的特性,也为工程实践中的地基、基础、挡土墙、边坡等工程设计提供主要的技术数据依据。
随着现代化建设事业的飞速发展,各类工程日新月异,重型厂房、高层建筑、重大水利枢纽工程以及铁路、桥梁、隧道等各种发展性工程,都与它们所赖以存在的岩土地层有着极为密切的联系。各类工程的成功与否,在很大程度上取决于岩土体能否提供足够的承载力。为了保证各类工程及周围环境安全,确保工程的顺利进行,必须进行岩土测试、检测和监测。岩土测试技术以岩土力学理论为指导法则,以工程实践为服务对象,而岩土力学理论又是以岩土测试技术为试验依据和发展背景的。不论设计理论与方法如何先进、合理,如果测试落后,则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求,不但岩土工程设计的先进性无从体现,而且岩土工程的质量与精度也难以保证。所以,测试技术是从根本上保证岩土工程设计准确性、代表性以及经济性的重要手段。在这整个岩土工程中它与理论计算和施工检验是相辅相成的。
测试工作是岩土工程中必须进行的关键步骤,它不仅是学科理论研究与发展的基础,而且也为岩土工程实际所必需。监测与检测可以保证工程的施工质量和安全,提高工程效益。在岩土工程服务于工程建设的全过程中,现场监测与检测是一个重要的环节,可以使工程师们对上部结构与下部岩土地基共同作用的性状及施工和建筑物运营过程的认识在理论和实践上更加完善。依据监测结果,利用反演分析的方法,求出能使理论分析与实测基本一致的工程参数。岩土工程测试包括室内土工试验、岩体力学试验、原位测试、原型试验等,在整个岩土工程中占有特殊而重要的作用。
2.课程主要内容与培养目标
本课程主要依据《土工试验方法标准》(GB/T 50123—1999)、《工程岩体试验方法标准》(GB/T 50266—2013)和《岩土工程勘察规范》(GB 50021—2001)(2009版)和《工程地质手册》第四版。
(1)主要内容:
1)土的物理性质指标测定:土的密度试验、土的含水率试验、土粒比重试验、土的颗粒分析试验、土的界限含水率试验、击实试验、土的渗透性、砂的相对密度试验和土的特殊性质试验。
2)土的力学指标测定:土的固结试验、抗剪强度试验、三轴试验和静止侧压力系数试验。
3)岩石物理力学指标测定:岩石的密度试验、岩石的吸水性试验、岩石的单轴抗压强度试验、抗拉强度试验、抗剪强度试验。
4)土体原位测试:载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验与圆锥动力触探试验、旁压试验、十字板剪切试验。
5)岩体原位测试:岩体变形测试、岩体强度测试、岩体应力测试、岩体声波测试。
(2)培养目标。通过实践案例教学,使学生掌握土的物理力学指标、岩石的物理力学指标的测定方法;掌握土体常见现场原位试验的目的、步骤,试验数据的分析整理;了解岩体现场的应力、应变、强度指标的测定方法,从而更好地了解岩土体工程地质性质指标的物理意义及在工程上的应用,初步了解岩土体工程地质性质在自然因素或人为活动影响下的变化趋势和变化规律,并由所学知识来预测这种变化对各种建筑物的影响和危害。
3.课程的教法学法
“岩土测试技术”采用以学生活动为主,教师引导、讲授相结合的教学方法进行教学。充分调动学生学习的积极性,采用先做后学,在实践中讨论、学习、总结。教学方法如下:
(1)项目教学法:以项目为主线、教师为引导、学生为主体,改变了以往“教师讲,学生听”被动的教学模式,创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。本课程设计包含土的物理性质指标测定、土的力学性质指标测定、岩石的物理力学性质指标测定、土体原位测试、岩体原位测试5个项目,而在具体的项目教学实施中,进一步分解成多个学习型工作任务。
(2)实践教学:教学目标任务的具体化,将实践教学环节通过合理配置,构建成以技术应用能力培养为主体,按基本技能、专业技能和综合技术应用能力等层次,循序渐进地安排实践教学内容,将实践教学的目标和任务具体落实到各个实践教学环节中,让学生在实践教学中掌握必备的、完整的、系统的技能和技术。
(3)小组讨论法:该方法可在现场和教室进行。教师提出教学目标、要求后,分若干小组,参考教材的内容,以小组为单位讨论,完成学习任务,以小组为单位提交学习成果,教师通过小组的成果当场点评完成质量、存在的不足等,并作归纳总结。该方法可以调动学生思维,增强学习的主动性和自觉性,促进教学同步,达到预期教学目的。
4.本书的特点及使用建议
本书是高等职业教育水文与地质工程专业的专业基础课程教材,是依据本院省级示范建设要求,结合本系各专业特点,按照项目导向、任务驱动的方式编写的。有以下特点:
(1)注重培养学生的实践能力、创新能力,起到提高专业素质的作用,力求做到知识点清晰、技术要点具体可行、理论与实践相结合。
(2)将岩土体测试技术以及试验结果的工程应用建立在成熟的、公认无误的研究成果基础之上,并界定各种岩土体测试技术的适用范围,而对于影响因素的讨论以及有争论问题的分析作了简化。
(3)与现行国家或行业的有关规范规程相适应。
(4)尽可能涵盖最新的技术发展成果。
岩土体测试是一门实践性很强的应用技术,每个项目都配有相应的案例分析,因此在学习本教材时,还应紧密结合具体的试验和测试实际操作,并尽可能地与工程实践结合起来。