摘要：針對(duì)施工圖設(shè)計(jì)階段，提出壩陵河懸索橋西岸隧道式錨碇及其邊坡的巖體工程地質(zhì)力學(xué)研究建議，包括：錨碇圍巖工程地質(zhì)條件研究、錨碇圍巖工程力學(xué)特性研究、錨碇圍巖滲透及抗溶蝕特性研究、錨碇及其圍巖相互作用三維數(shù)值模擬研究、錨碇隧道鉆爆開挖及支護(hù)的施工技術(shù)試驗(yàn)、錨碇錨固系統(tǒng)試驗(yàn)和大體積混凝土澆筑防裂的施工技術(shù)研究。

關(guān)鍵詞：懸索橋隧道式錨碇施工圖設(shè)計(jì)階段巖體工程地質(zhì)力學(xué)研究建議

1前言

壩陵河大橋離擬建貴州省鎮(zhèn)寧至勝境關(guān)高速公路起點(diǎn)約21km，地處黔中山原地帶。高速公路在關(guān)嶺縣東北跨越壩陵河峽谷，峽谷兩岸地勢(shì)陡峭，地形變化急劇，高差起伏大，河谷深切達(dá)400～600m。橋址區(qū)屬構(gòu)造剝蝕、溶蝕中低山河谷地貌。巖石建造類型以碳酸鹽巖與陸源碎屑巖互層，以碳酸鹽巖構(gòu)成峽谷谷坡，以碎屑巖互層構(gòu)成谷底及緩坡為基本特征。壩陵河流向與區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造線方向(NW)基本一致。河谷西岸地形較陡，地形坡度40～70°，近河谷一帶為陡崖。橋位區(qū)西岸（關(guān)嶺岸）錨碇地段處于斜坡中部，出露的巖層有三疊系中統(tǒng)竹桿坡組第一段（T2z1）中厚層狀泥晶灰?guī)r和楊柳井組（T2y）中厚層狀白云巖[1,2]。弱風(fēng)化巖體直接出露于地表，微新巖體埋深30～50m。

壩陵河懸索橋主跨1068m，橋面總寬度24.5m，東岸錨碇采用重力式錨，西岸錨碇采用隧道式錨。西岸隧道式錨碇在技術(shù)設(shè)計(jì)中全長(zhǎng)74.7m，最大埋深78m，主要由散索鞍支墩、錨室（34.7m）和錨塞體（40m）三部分組成，兩錨體相距18～6.36m。錨塞體和錨室為一傾斜、變截面結(jié)構(gòu)，上緣為圓形，下緣為矩形，縱向呈楔形棱臺(tái)，矩形截面尺寸為10m×5.8m～21m×14.5m。西岸每根主纜纜力（P）約為270MN，水平夾角約26°。錨體中設(shè)預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)，主纜索股通過(guò)索股錨固連接器與錨體中的預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)連接。

懸索橋錨碇在承受來(lái)自主纜的豎向反力的同時(shí)，主要還承受主纜的水平拉力，是懸索橋的關(guān)鍵承載結(jié)構(gòu)之一，其總體穩(wěn)定性和受力狀態(tài)直接影響到大橋的安全和長(zhǎng)期使用的可靠性。壩陵河懸索橋是鎮(zhèn)寧－勝境關(guān)高速公路的重要節(jié)點(diǎn)，針對(duì)該大橋施工圖設(shè)計(jì)階段，本文提出壩陵河懸索橋西岸隧道式錨碇及其邊坡的工程地質(zhì)力學(xué)研究建議。鑒于錨碇型式受到地形、地質(zhì)條件的限制，國(guó)內(nèi)外采用隧道式錨碇的大跨懸索橋?yàn)閿?shù)較少[3－7]，見諸文獻(xiàn)報(bào)道的更少，本研究建議有不適當(dāng)之處，請(qǐng)專家批評(píng)指正。

研究巖體穩(wěn)定問(wèn)題通常采用的方法有工程類比法、地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析法、數(shù)值模擬仿真分析法和地質(zhì)力學(xué)物理模型試驗(yàn)法等[1，2]。對(duì)于中小型工程，一般只采用前幾種方法進(jìn)行研究，但對(duì)于大型或超大型工程，地質(zhì)力學(xué)物理模型試驗(yàn)則是必要的。模型試驗(yàn)尤其是三維模型試驗(yàn)與數(shù)值方法相比有它的弱點(diǎn)，如尺寸效應(yīng)、試驗(yàn)難度大、費(fèi)用高。然而，物理模型則由于是真實(shí)的物理實(shí)體，在基本滿足相似原理的條件下，則更能真實(shí)地反映地質(zhì)構(gòu)造和工程結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系，更準(zhǔn)確地模擬施工過(guò)程和影響。試驗(yàn)結(jié)果能給人以更直觀的感覺，使人更容易從全局上把握巖體工程整體力學(xué)特征、變形趨勢(shì)和穩(wěn)定性特點(diǎn)，以及各洞室或結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系，從而做出相應(yīng)的判斷。其次，也可以通過(guò)物理模型試驗(yàn)，對(duì)各種數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行一定程度上的驗(yàn)證。與研究壩體、壩基和壩肩及邊坡穩(wěn)定性的三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)[3～6]相比，地下洞室群的巖石力學(xué)物理模型試驗(yàn)則有很大的差距。據(jù)文獻(xiàn)檢索，只有少數(shù)幾個(gè)平面模型試驗(yàn)[7～11]和小型三維試驗(yàn)[12]。這些試驗(yàn)均未模擬洞室的施工過(guò)程。其原因主要是模擬地下洞室施工過(guò)程的三維模型試驗(yàn)難度太大，如三維地應(yīng)力場(chǎng)的模擬原理和技術(shù)、洞室群開挖尤其是內(nèi)部洞室隱蔽開挖技術(shù)的實(shí)現(xiàn)、內(nèi)部物理量測(cè)量等。本文作者提出并研制了離散化多主應(yīng)力面加載和控制系統(tǒng)，成功解決了復(fù)雜三維初始應(yīng)力場(chǎng)模擬的難題；采用機(jī)械臂和步進(jìn)微型掘進(jìn)機(jī)技術(shù)、微型高精度位移量測(cè)技術(shù)、聲波測(cè)試技術(shù)、光纖測(cè)量及內(nèi)窺攝影技術(shù)等，解決了隱蔽開挖模擬及內(nèi)部量測(cè)等關(guān)鍵問(wèn)題，完成了水電站復(fù)雜洞室群模型試驗(yàn)。這一試驗(yàn)成果可應(yīng)用于今后我國(guó)大西南地區(qū)的其它超大型地下水電站的研究。

1工程簡(jiǎn)介

溪洛渡水電站位于四川和云南視壤的金沙江峽谷中[13]。電站總裝機(jī)容量12600MW，共計(jì)18臺(tái)700MW的水輪發(fā)電機(jī)組。該工程地質(zhì)條件復(fù)雜，地下洞室群布置復(fù)雜、縱橫交錯(cuò)，尤其是左岸地下廠房軸線與最大主應(yīng)力呈較大角度相交，對(duì)廠房洞室穩(wěn)定不利，而且廠房又位于高地震烈度區(qū)(高達(dá)Ⅷ度)，如此超大規(guī)模的地下洞室群在施工期和運(yùn)行過(guò)程長(zhǎng)期安全穩(wěn)定問(wèn)題，都是前所未遇的。電站廠房采用全地下式，分左、右岸地下廠房，各布置9臺(tái)機(jī)組。左岸地下廠房布置在大壩上游山體內(nèi)，總裝機(jī)容量為6300MW.廠房軸線為N24°W，三大洞室平行。

圖1左岸地下廠房洞室群布置方案

主廠房尺寸為318.03m×31.9/28.40m×75.10m(長(zhǎng)×寬×高)，廠房總長(zhǎng)度426.0m.主變室長(zhǎng)325.52m，寬19.8m，高26.5m.尾水調(diào)壓室長(zhǎng)300.0m，寬26.5/25.0m，高95m，中間設(shè)兩條巖柱隔墻，厚18.0m。如圖1所示。

左岸廠房頂拱圍巖由P2β4、P2β5、P2β6層玄武巖組成。巖體新鮮較完整，無(wú)大的斷層切割，層間錯(cuò)動(dòng)帶一般不發(fā)育。層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶以P2β6下部及P2β4、P2β5層內(nèi)相對(duì)較發(fā)育，錯(cuò)動(dòng)帶一般寬5～10cm，擠壓緊密，為巖塊巖屑型。裂隙以陡裂和緩裂為主，中傾角裂隙一般不發(fā)育。

1我國(guó)工程地質(zhì)學(xué)的發(fā)展歷程

20世紀(jì)60年代，學(xué)科進(jìn)入獨(dú)立發(fā)展階段，各建設(shè)部門制定自己的勘察規(guī)范，以山區(qū)工程建設(shè)為主，對(duì)工程地質(zhì)提出更高的要求，巖土測(cè)試技術(shù)提高，定量評(píng)價(jià)有所發(fā)展。到了以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心和改革開放的年代，各方面的建設(shè)蓬勃發(fā)展，工程地質(zhì)在已往在基礎(chǔ)上取得了重大發(fā)展?？辈熨|(zhì)量提高，新的勘察規(guī)范制定，向著工程領(lǐng)域拓展，承擔(dān)勘測(cè)、工程處理的系統(tǒng)工作。新型、巨型工程向工程地質(zhì)勘察提出了新的要求?？茖W(xué)研究工作取得豐碩成果，創(chuàng)立了自己的新的理論，引入有關(guān)科學(xué)的新理論、新方法。

2工程地質(zhì)勘察對(duì)工程建設(shè)的重要性

工程地質(zhì)的任務(wù)就在于為工程建筑進(jìn)行工程地質(zhì)勘察，為建筑的位址選擇和設(shè)計(jì)、施工提供地質(zhì)依據(jù)。國(guó)家規(guī)定的基建程序是：任何工程建設(shè)不進(jìn)行勘察工作就不準(zhǔn)設(shè)計(jì)，沒有設(shè)計(jì)不準(zhǔn)施工。這就賦予了工程地質(zhì)重大而光榮的職責(zé)，避免了不顧地質(zhì)條件是否適宜而盲目興建工程給國(guó)家造成的損失。建筑設(shè)計(jì)分為可行性研究、初步設(shè)計(jì)、技（術(shù)）施（工）設(shè)計(jì)等階段，工程地質(zhì)勘察也隨之分階段進(jìn)行，對(duì)工程地質(zhì)條件的了解愈來(lái)愈深入，這是完全符合認(rèn)識(shí)規(guī)律的。建筑位址的選擇具有戰(zhàn)略意義，起著充分利用有利的地質(zhì)條件、避開不利條件的作用。位址選得好，不但能保證工程的安全，而且工程處理也較簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)上合理。位址的地質(zhì)選擇只是一個(gè)方面，還要看政治、經(jīng)濟(jì)等方面的因素，最后綜合考慮選定。工程地質(zhì)學(xué)為工程建設(shè)服務(wù)，是通過(guò)工程地質(zhì)勘查來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)勘察和分析研究，闡明建筑地區(qū)的丁程地質(zhì)條件，指出并解決所存在的工程地質(zhì)間題，為建筑物的設(shè)、施工以至使用提供所需的地質(zhì)資料。它的主要任務(wù)是：（1）闡明建筑地區(qū)的工程地質(zhì)條件，并指出對(duì)建筑物有利的和不利的岡京；（2）論證建筑物所存在的工程地質(zhì)問(wèn)題，進(jìn)行定性和定計(jì)的評(píng)價(jià)，作出確切的結(jié)論；（3）選擇地質(zhì)條件優(yōu)良的建筑場(chǎng)址，并根據(jù)場(chǎng)址的地質(zhì)條件合職配段各個(gè)注筑物；（4）根據(jù)建筑場(chǎng)址的具體地質(zhì)條件，提出有關(guān)建筑物類型、規(guī)模、糾構(gòu)和施工力法的合理建議，以及保證建筑物正常使用所應(yīng)注意的地質(zhì)要求；（5）研究工程建筑物興建后對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響，預(yù)測(cè)義發(fā)展演化趨勢(shì)，并提山對(duì)地質(zhì)環(huán)境合理利用和保護(hù)的建議；（6）為擬定改善和防治不良地頂作用的措施方案提供地質(zhì)依據(jù)。工程建筑的類型很多，如工業(yè)民用建筑物、鐵路、公路、水運(yùn)建筑、水利水電建筑、礦山建筑、海港工程和近海石油開采以及國(guó)防工程等。每一類型建筑又有一系列建筑物群體組成，如高樓大廈、工業(yè)廠房、道路、橋梁、隧道、地鐵、運(yùn)河、海港、堤壩、電站、礦井、巷道、油庫(kù)、飛機(jī)場(chǎng)等。這些建筑物有些位于地面上，有的埋于地下，都脫離不開地殼，無(wú)不與地質(zhì)環(huán)境息息相關(guān)。他們的形式不同、規(guī)模各異，對(duì)地質(zhì)環(huán)境的適應(yīng)性以及對(duì)地質(zhì)環(huán)境的相互作用也越來(lái)越強(qiáng)烈，越來(lái)越復(fù)雜。我國(guó)的各類工程、鐵路公路、水利水電、城鄉(xiāng)建設(shè)、工業(yè)、國(guó)防、礦山、港口等建筑，尤其是大型建筑，都是先做了反復(fù)的工程地質(zhì)勘察工作才進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工、修建完成的，因而基本上沒有因?yàn)榈刭|(zhì)問(wèn)題而失敗。

3我國(guó)工程地質(zhì)學(xué)理論體系的形成

工程地質(zhì)問(wèn)題和環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題是可以預(yù)測(cè)的，只要查清工程地質(zhì)條件，又有了規(guī)劃設(shè)計(jì)部門所提供的有關(guān)工程建筑的類型和規(guī)模，尤其是建筑物作用力的大小和性質(zhì)，就可以建立二者相互作用的物理模型，進(jìn)而建立計(jì)算模型，做出問(wèn)題的定性分析和定量分析，對(duì)建筑場(chǎng)地給予工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，指出問(wèn)題的嚴(yán)重，哪些地質(zhì)因素不利，不能滿足工程建筑的要求。應(yīng)當(dāng)采取何種措施予以補(bǔ)救，是減小建筑物的規(guī)模以適應(yīng)地質(zhì)條件，還是采取工程處理措施，改善條件，以滿足建筑物的要求、消除不良影響。這要從技術(shù)條件上和經(jīng)濟(jì)合理性上進(jìn)行比較才能確定。由上述可知，工程地質(zhì)學(xué)研究的目標(biāo)在于協(xié)調(diào)工程建筑與工程地質(zhì)條件之間的矛盾關(guān)系，既保證工程建筑造福人類，又避免它對(duì)環(huán)境造成不良影響。

李四光教授是中國(guó)現(xiàn)代卓越的科學(xué)家、著名的社會(huì)活動(dòng)家、杰出的教育家和偉大的愛國(guó)主義者;1889年誕生于湖北省黃岡縣一個(gè)貧寒私塾教師家庭,1904年官費(fèi)留學(xué)日本,在大阪高等工業(yè)學(xué)校學(xué)造船。1907年在東京加入孫中山先生創(chuàng)建的中國(guó)同盟會(huì),追隨孫中山先生參加推翻滿清封建王朝的革命。辛亥革命后,因不滿袁世凱、黎元洪篡奪革命果實(shí)的行徑,辭去政府高官,于1913年再次出國(guó)留學(xué),在英國(guó)伯明翰大學(xué),師從包爾頓教授學(xué)習(xí)地質(zhì),從而與地球科學(xué)結(jié)緣,走了艱巨而又光輝的科學(xué)道路。

1920年李四光回國(guó),受聘于北京大學(xué),任教授。執(zhí)教期間,他對(duì)中國(guó)北方,特別是山西蟲科化石進(jìn)行了深入研究,以求揭示石炭二疊紀(jì)太原系的地層層序和煤層層位,滿足煤田工作的需要。后來(lái)又把這項(xiàng)研究延伸到華南,因?yàn)槿A南石炭紀(jì)和二疊紀(jì)灰?guī)r分布廣泛,蟲科化石豐富,他采集了大量蟲科化石標(biāo)本,詳細(xì)研究了它們的殼體構(gòu)造,從而建立了蟲科化石分類標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)被廣泛接受和采用。

1921年他帶領(lǐng)學(xué)生野外實(shí)習(xí)時(shí)，在太行山東麓首次發(fā)現(xiàn)中國(guó)第四紀(jì)冰川,此后,在長(zhǎng)江中下游、江西廬山、安徽黃山和華南其他地方,開展進(jìn)一步調(diào)查,收集到更多冰川流行的證據(jù),發(fā)表了一系列關(guān)于中國(guó)第四紀(jì)冰川的文章,其中《冰期之廬山》是其代表作之一。經(jīng)他根據(jù)調(diào)查的大量資料鑒定后,確定了鄱陽(yáng)、大牯、廬山三次冰期和兩次間冰期,后又提出鄱陽(yáng)冰期之前還有更老的亞冰期存在。中國(guó)第四紀(jì)冰川的確立,是我國(guó)第四紀(jì)地層學(xué)和氣候?qū)W研究上的一個(gè)重要里程碑。它在生產(chǎn)實(shí)踐上對(duì)地下水資源、砂金礦床、選定工程建設(shè)場(chǎng)址,不僅是有益的,而且是有成效的。

在他致力于華東石炭----二疊紀(jì)地層工作時(shí),發(fā)現(xiàn)這些地層北方主要是陸相碎屑沉積,夾有海相灰?guī)r,而在南方則主要是海相灰?guī)r。這表明從北往南,海水加深。經(jīng)他對(duì)大陸上海水進(jìn)退規(guī)程的初步探索,得出一種假說(shuō):大陸上海水的進(jìn)退有可能由赤道向兩極和由兩極向赤道的方向性運(yùn)動(dòng)。這種方向性運(yùn)動(dòng)的變化可能是由于地球自轉(zhuǎn)速度在漫長(zhǎng)的地質(zhì)時(shí)代中反復(fù)發(fā)生了時(shí)快時(shí)慢的變化所引起的。從而提出構(gòu)成大陸的巖石受到長(zhǎng)期地應(yīng)力作用會(huì)發(fā)生剛性和塑性形變,他根據(jù)多年野外工作經(jīng)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)存在于地球表面的一切形變(構(gòu)造)現(xiàn)象,它們的方位,對(duì)地球自轉(zhuǎn)軸來(lái)說(shuō),是有規(guī)律的。他指出:一切具有成因聯(lián)系的構(gòu)造體系,經(jīng)常按照一定形組合起來(lái),形成一個(gè)特殊的體系構(gòu)造,即構(gòu)造體系。他把構(gòu)造體系分為三種類型:第一,緯向構(gòu)造體系;在中國(guó)境內(nèi)有三條東西走向的構(gòu)造帶,即天山----陰山東西構(gòu)造帶,昆侖山----秦嶺東西構(gòu)造帶和南嶺東西構(gòu)造帶。第二,經(jīng)向構(gòu)造帶;第三,各種扭動(dòng)構(gòu)造,包括山字型構(gòu)造、多字型構(gòu)造、人字型構(gòu)造、棋盤格式構(gòu)造和旋扭構(gòu)造,其中規(guī)模較大的扭動(dòng)構(gòu)造體系是中國(guó)東北部----北東向的新華夏系,以及各種旋卷構(gòu)造等。并建立了地質(zhì)力學(xué)的工作方法和步驟，他提出，巖石對(duì)應(yīng)力作用的反應(yīng)，主要決定巖石的力學(xué)性質(zhì),應(yīng)力作用的時(shí)間長(zhǎng)短以及巖石所處的物理?xiàng)l件,特別是所在地的熱狀態(tài)。李四光關(guān)于地殼構(gòu)造和地殼運(yùn)動(dòng)的思想,先后較系統(tǒng)地發(fā)表在《中國(guó)地質(zhì)學(xué)》、《地質(zhì)力學(xué)的基礎(chǔ)與方法》、《地質(zhì)力學(xué)概論》等著作中,對(duì)這樣一門邊緣學(xué)科,他覺得用“地質(zhì)力學(xué)”這一詞更為確切。

1927年,李四光應(yīng)中央研究院蔡元培院長(zhǎng)邀請(qǐng),主持地質(zhì)研究所的籌建并首任所長(zhǎng),任職二十余年。在抗日戰(zhàn)爭(zhēng)的烽火中,帶領(lǐng)全所人員,輾轉(zhuǎn)數(shù)千公里,堅(jiān)持地質(zhì)科學(xué)和古生物學(xué)的研究。他對(duì)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)事業(yè)的發(fā)展不辭艱辛、嘔心瀝血,培養(yǎng)了大量人才;從事科學(xué)研究,不依賴洋人,不迷信權(quán)威,在第四紀(jì)冰川、微體古生物、地質(zhì)力學(xué)等領(lǐng)域做了深入的研究,取得了杰出的科學(xué)成果。

李四光長(zhǎng)期擔(dān)任北京大學(xué)地質(zhì)系教授、系主任,造就了一批著名的地質(zhì)學(xué)家,同時(shí)還擔(dān)任北京大學(xué)評(píng)議會(huì)評(píng)議員、聘任、財(cái)務(wù)、庶務(wù)委員會(huì)委員和儀器委員會(huì)委員長(zhǎng)等職。協(xié)助蔡元培校長(zhǎng)為北京大學(xué)校務(wù)建設(shè)做出了貢獻(xiàn)。此外,他還籌辦了武漢大學(xué),任過(guò)中央大學(xué)代校長(zhǎng)、教授,京師圖書館副館長(zhǎng)等職。

地質(zhì)工程是地質(zhì)學(xué)中直接面向工程應(yīng)用的一個(gè)力學(xué)分支，是將地質(zhì)學(xué)理論應(yīng)用于工程實(shí)踐的一門學(xué)科。它研究的主要目的是人類工程活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境之間的相互作用，以便正確評(píng)價(jià)、合理利用、有效改造和完善保護(hù)地質(zhì)環(huán)境，即探討地質(zhì)體面向工程活動(dòng)時(shí)其力學(xué)性能和力學(xué)行為，并在此基礎(chǔ)上為工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工提供科學(xué)依據(jù)。我國(guó)的地質(zhì)工程研究是隨著20世紀(jì)50年代初大規(guī)模建設(shè)發(fā)展起來(lái)的，已經(jīng)走過(guò)了半個(gè)多世紀(jì)的歷程，在理論和實(shí)踐上都得到了很大的發(fā)展，同時(shí)加深了對(duì)地質(zhì)工程的學(xué)科特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)。本文通過(guò)對(duì)地質(zhì)工程的學(xué)科特點(diǎn)的討論和思考，分析了關(guān)于地質(zhì)工程的教學(xué)問(wèn)題。

一、地質(zhì)工程研究對(duì)象的特點(diǎn)

地質(zhì)工程的研究對(duì)象主要是賦存在一定的地質(zhì)環(huán)境中的巖體和土體，就屬性來(lái)說(shuō)，其屬于自然造物，是一種具有工程意義的地質(zhì)體，是地質(zhì)歷史的產(chǎn)物，其形成是受地質(zhì)作用支配。同時(shí)，作為工程所依存的地質(zhì)體而言其又賦存于地質(zhì)系統(tǒng)中，保持著與周圍環(huán)境間的相互依存和相互作用關(guān)系。因此，對(duì)地質(zhì)體的組成、結(jié)構(gòu)、特性和分布，以及發(fā)育規(guī)律的認(rèn)識(shí)，要求有深刻的地質(zhì)研究。地質(zhì)工程是從根本上以地質(zhì)為基礎(chǔ)，以工程應(yīng)用為目的的動(dòng)態(tài)研究過(guò)程，對(duì)它的分析需要用發(fā)展的眼光，包括地質(zhì)的規(guī)模、動(dòng)力模式、演化規(guī)律等。工程地質(zhì)體是復(fù)雜的，其演化過(guò)程也是復(fù)雜多變的，這種復(fù)雜性主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

(1)研究對(duì)象的復(fù)雜。系統(tǒng)的復(fù)雜性源于地質(zhì)體是特殊的開放復(fù)雜巨系統(tǒng)。

(2)實(shí)踐手段的復(fù)雜。為解決復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)的工程問(wèn)題采取的工程手段復(fù)雜多變，并且多具有不完善、與地質(zhì)體相互作用的復(fù)雜關(guān)系等。

(3)地質(zhì)體內(nèi)在的復(fù)雜性。地質(zhì)體內(nèi)部是復(fù)雜的，其演化過(guò)程包含大量的相互關(guān)聯(lián)、相關(guān)影響、相互作用，甚至有時(shí)是牽一發(fā)而動(dòng)全身，對(duì)地質(zhì)體內(nèi)部來(lái)說(shuō)，它的演化本身是統(tǒng)籌兼顧的，全面協(xié)調(diào)發(fā)展的。

[摘要]：本文以《中國(guó)地質(zhì)力學(xué)的奠基人李四光》一課三個(gè)典型教學(xué)案例的對(duì)比研究為例，對(duì)“專橫牽牛式”、“趣味領(lǐng)羊式”、“科學(xué)策馬式”三種課堂教學(xué)模式進(jìn)行深入探討，分析了三種教學(xué)模式的基本特點(diǎn)和優(yōu)劣，并對(duì)有效體現(xiàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)和要求的的“科學(xué)策馬式”教學(xué)模式作了初步的研究。

[關(guān)鍵詞]牽牛領(lǐng)羊策馬個(gè)性

一、三種課堂教學(xué)模式的對(duì)比及策馬式教學(xué)的理論依據(jù)

近三年來(lái)，在新教材的實(shí)施過(guò)程中，筆者除了自己鉆研教材外，還聽取了各地區(qū)、各校不同教師的公開課，參加了課后的交流研討，經(jīng)研究比對(duì)，目前的課堂教學(xué)主要可以歸納為以下三種教學(xué)模式：專橫牽牛式——基本不變的硬性灌輸模式：牽著牛鼻子，硬拽著牛兒跟主人往前走。趣味領(lǐng)羊式——應(yīng)用藝術(shù)引導(dǎo)的趣味灌輸模式：引導(dǎo)著羊兒們跟主人往前走。科學(xué)策馬式——充分體現(xiàn)新課程理念的新穎教學(xué)模式：鞭策馬兒們自由馳騁。

牽牛式教學(xué)模式下的學(xué)生沒有自主性，也無(wú)主觀能動(dòng)性，只是一味的盲目地跟著教師走；領(lǐng)羊式作為有一定改革的引導(dǎo)型教學(xué)模式，學(xué)生有一定的主觀能動(dòng)性，但自主性體現(xiàn)不夠充分，總體上依賴教師的引導(dǎo)達(dá)到既定的教學(xué)目標(biāo)。只有策馬式教學(xué)模式，是在新的理念指導(dǎo)下，通過(guò)設(shè)計(jì)不同的教學(xué)預(yù)案，以求最大限度激發(fā)學(xué)生的求知欲，挖掘?qū)W生的潛力、調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性、充分發(fā)揮學(xué)生的自主性和張揚(yáng)學(xué)生的個(gè)性，推動(dòng)學(xué)生向著自己設(shè)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)奮勇前進(jìn)的新模式。牽牛式和領(lǐng)羊式教學(xué)模式，屬于某個(gè)時(shí)期的產(chǎn)物，實(shí)際也順應(yīng)了高考恢復(fù)初的應(yīng)考和改革開放深入后的應(yīng)用需求。本著21世紀(jì)世界協(xié)作創(chuàng)新發(fā)展的需求，分析現(xiàn)有教學(xué)模式，探討實(shí)施體現(xiàn)新課程理念的“策馬式”則顯得尤為重要。

歷史新課標(biāo)對(duì)歷史課程的基本理念明確規(guī)定：“普通高中歷史課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施有利于教師教學(xué)理念的更新，有利于教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變，倡導(dǎo)靈活運(yùn)用多樣化的教學(xué)手段和方法，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造必要的前提?！薄捌胀ǜ咧袣v史課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施有利于學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，在多樣化、開放式的學(xué)習(xí)環(huán)境中，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性、積極性與參與性，培養(yǎng)探究歷史問(wèn)題的能力和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，提高創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力?！雹僭趯?shí)施建議中提出“處理好教與學(xué)的關(guān)系。歷史教學(xué)是師生相互交往、共同發(fā)展的互動(dòng)過(guò)程。教學(xué)中應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，逐步推進(jìn)教學(xué)手段、教學(xué)方法和教學(xué)形式的多樣化與現(xiàn)代化。學(xué)生要進(jìn)一步了解和掌握學(xué)習(xí)歷史的方法，在探究歷史問(wèn)題的過(guò)程中善于獨(dú)立思考和交流合作，切實(shí)提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。”②正是這樣的課程理念促使筆者不斷的實(shí)踐、反思、探索教學(xué)的方式。

按照國(guó)務(wù)院和科技部的部署，國(guó)土資源部在科技部的指導(dǎo)下，結(jié)合地質(zhì)科技工作的特點(diǎn)，積極推進(jìn)科技體制改革。

一、科研機(jī)構(gòu)基本情況

國(guó)土資源部所屬地質(zhì)科研機(jī)構(gòu)共有50個(gè)，其中原地礦部在各省的科研機(jī)構(gòu)23個(gè)，部直屬科研機(jī)構(gòu)27個(gè)。在職職工7496人，其中在各省的2483人，部直屬5013人。離退休職工5743人。直屬的27個(gè)研究機(jī)構(gòu)按科研機(jī)構(gòu)類型劃分，有6個(gè)屬開發(fā)研究類型，19個(gè)屬社會(huì)公益和開發(fā)混合的多種類型，社會(huì)公益和管理機(jī)構(gòu)各1個(gè)。

建國(guó)50多年來(lái)，這支科研隊(duì)伍涌現(xiàn)出了李四光、黃汲清、程裕淇為代表的一大批國(guó)際知名科學(xué)家，提出了我國(guó)獨(dú)特的地質(zhì)力學(xué)和陸相生油理論，發(fā)現(xiàn)了大慶、大港和塔里木等一批油田，鈾礦資源的突破為“兩彈一星”做出了巨大貢獻(xiàn)，為我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展提供了有力的資源保障。

隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的逐步建立，科研機(jī)構(gòu)的管理體制和運(yùn)行機(jī)制已不能適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，突出地存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。一是隊(duì)伍龐大，公益性科研與具有市場(chǎng)能力的部分長(zhǎng)期混存，公益性工作得不到加強(qiáng)與保障。二是管理體制陳舊，機(jī)構(gòu)重疊，分工過(guò)細(xì)，發(fā)展方向和工作任務(wù)趨同，結(jié)構(gòu)性矛盾突出。三是運(yùn)行機(jī)制落后，創(chuàng)新能力差，地質(zhì)科研與地質(zhì)調(diào)查工作嚴(yán)重脫節(jié)，成果轉(zhuǎn)化率低，科研機(jī)構(gòu)面向市場(chǎng)能力薄弱。四是科研單位包袱沉重，活力不足。這些問(wèn)題嚴(yán)重制約了科研的發(fā)展，必須通過(guò)改革加以解決。

二、科研機(jī)構(gòu)改革的進(jìn)展情況

摘要：巖體由結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體組成，其結(jié)構(gòu)特性是巖體力學(xué)行為、變形和破壞形式的主要控制因素。巖體結(jié)構(gòu)控制論是巖體工程的基礎(chǔ)理論。本文從巖體結(jié)構(gòu)的工程地質(zhì)模型、力學(xué)模型出發(fā)，總結(jié)了現(xiàn)今較廣泛應(yīng)用的巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)分析方法，并簡(jiǎn)要介紹了巖體結(jié)構(gòu)控制論的工程應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：巖體結(jié)構(gòu)控制論工程地質(zhì)模型分析方法

一、巖體結(jié)構(gòu)的工程地質(zhì)模型

巖體形成和發(fā)展過(guò)程伴隨著各種內(nèi)、外地質(zhì)營(yíng)力的作用，從成巖的類型分為沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖三大類，由于結(jié)構(gòu)面的存在使巖體具有一定的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特性控制著巖體的性質(zhì)和變形破壞，因此，我們?cè)诮鉀Q巖體工程問(wèn)題時(shí)，應(yīng)該從巖體的地質(zhì)模型出發(fā)。孫廣忠教授建立了8個(gè)基本的地質(zhì)模型：水平層狀巖體、緩傾層狀巖體、陡傾層狀巖體、陡立層狀巖體、彎曲層狀巖體、完整塊狀巖體、碎裂塊狀巖體和巖溶化塊狀巖體。孫玉科在研究了大量露天礦和水電工程的邊坡滑坡資料后，歸納出5種具典型意義的工程地質(zhì)模型，即：金川模型、葛洲壩模型、鹽池河模型、白灰廠模型和塘巖光模型。目前，這些模型廣泛的應(yīng)用在巖體工程中，從地質(zhì)模型建立的角度考慮，首先應(yīng)該調(diào)查巖體中結(jié)構(gòu)面的發(fā)育特征以及與結(jié)構(gòu)體的組合特征，查明巖體的賦存地質(zhì)條件，如地下水、地應(yīng)力條件等，再與上述的基本類型進(jìn)行對(duì)比，選擇適合巖體工程的模型。為了便于后面的力學(xué)分析，在建立地質(zhì)模型時(shí)從各基本模型的共性特征入手，并根據(jù)工程自身的特點(diǎn)充分體現(xiàn)其個(gè)性的一面。因此，建立巖體的工程地質(zhì)模型是一項(xiàng)系統(tǒng)的工作。

二、巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)模型

孫廣忠提出了四種巖體介質(zhì)，并根據(jù)介質(zhì)的特性提出了四種巖體力學(xué)的分析方法，表1中是四種力學(xué)介質(zhì)巖體特性。

摘要：地下洞室圍巖分類是評(píng)價(jià)地下洞室圍巖穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，也是地下工程規(guī)劃選點(diǎn)、可行性評(píng)估、加固設(shè)計(jì)、工程造價(jià)、定額預(yù)算及工程施工的重要依據(jù)。本文介紹了我國(guó)水利水電地下洞室圍巖分類的常用方法、分類目的、分類特點(diǎn)，以及水利水電地下洞室圍巖分類存在的主要問(wèn)題及發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：巖石學(xué)；圍巖分類；巖體質(zhì)量類別

引言

地下洞室圍巖分類是評(píng)價(jià)地下洞室圍巖穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，也是地下工程規(guī)劃選點(diǎn)、可行性評(píng)估、加固設(shè)計(jì)、工程造價(jià)、定額預(yù)算及工程施工的重要依據(jù)。這種分類是以工程地質(zhì)條件為基礎(chǔ)與巖石力學(xué)建立了一定關(guān)系并同支護(hù)設(shè)計(jì)相結(jié)合的一種分類，它既能客觀反映各類圍巖的穩(wěn)定性差別，又能滿足支護(hù)設(shè)計(jì)的要求。它考慮了圍巖二次應(yīng)力場(chǎng)的變化，但一般沒有包含工程因素、施工因素的影響。

一、地下洞石圍巖分類目的及特點(diǎn)

1.1地下洞石圍巖分類目的地下洞室圍巖分類的主要目的是對(duì)地下洞室圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行分級(jí)，另外還有一些目的：①地下洞室規(guī)劃選點(diǎn)、可行性評(píng)估；②地下洞室?guī)r土體加固設(shè)計(jì)；③地下洞室工程造價(jià)定額預(yù)算；④地下洞室工程施工。當(dāng)然不同的分類目的，要求的分類精度不同，采用的分類方法也不同。為規(guī)劃選點(diǎn)、可行性評(píng)估服務(wù)的圍巖分類，要求工作范圍大，因此分類方案比較粗糙。為設(shè)計(jì)、定額預(yù)算服務(wù)的圍巖分類，應(yīng)能反映巖體的基本特征、開挖后的穩(wěn)定性、圍巖與支護(hù)系統(tǒng)的相互作用等，因而應(yīng)比較細(xì)致。為施工服務(wù)的圍巖分類則要考慮開挖的難易程度，具體的支護(hù)方案，因此要求分類方案更加細(xì)致、準(zhǔn)確?？梢姡环N符合客觀實(shí)際、正確的圍巖分類是對(duì)巖體基本特性的客觀反映和正確認(rèn)識(shí)的結(jié)果，也是進(jìn)行隧洞設(shè)計(jì)、施工的重要依據(jù)。

1工程和水文地質(zhì)的條件

工程地質(zhì)條件主要包含:水文地質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地形地貌、建筑材料等。水利工程的建筑地基一般是巖石和土，其類型對(duì)工程的安全穩(wěn)定以及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面都有重要影響。一般來(lái)說(shuō)，巖石的巖體的結(jié)構(gòu)主要是第四紀(jì)的土層，并且包含各種類型的土層的特征、變化以及空間分布。工程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)按構(gòu)造的形態(tài)可以分成褶皺、傾斜、斷裂三種構(gòu)造。地貌地形主要是指地表的形態(tài)以及類型，具體指地表的森林植被、山脈和水系以及建筑的分布。水文條件主要包含:地下水水質(zhì)、水運(yùn)動(dòng)特性、巖層的透水和溶水性、含水層的厚度以及隔水層的深度。水文條件對(duì)壩基的穩(wěn)定性、水庫(kù)的嚴(yán)密性以及地下水的影響等工程相關(guān)因素都有極大的影響。另外，對(duì)于建筑材料，施工單位要對(duì)材料的開采、質(zhì)量以及運(yùn)輸?shù)冗M(jìn)行詳細(xì)的勘察，以保證施工過(guò)程高效且順利的進(jìn)行。

2工程地質(zhì)的問(wèn)題分析

2．1壩體的地質(zhì)問(wèn)題

在水利水電工程，針于不同類型的壩型，由于地質(zhì)要求不同，導(dǎo)致工程施工的工作特點(diǎn)也不相同。如果大壩的巖體存在某些地質(zhì)方面的缺陷，那么在工程施工中就可能導(dǎo)致壩基的滲漏以及穩(wěn)定性等方面的問(wèn)題。由于地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造以及巖體結(jié)構(gòu)的影響，大壩的邊坡就可能出現(xiàn)錯(cuò)落、傾倒等現(xiàn)象，另外如果有泥石流的發(fā)生，也會(huì)對(duì)邊坡產(chǎn)生極大程度的破壞。邊坡的變形以及破壞。

2．2水庫(kù)的地質(zhì)問(wèn)題