岩体力学实践教学试验方法的改革创新
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摘 要：依托独有的岩体力学实践教学基地，在过去30多年的实践教学经验基础上，提出了适应现阶段岩体力学实践教学试验的新方法，面向隧道与地下工程及相关专业的学生，紧密结合教学大纲，以突出实践教学为特色，形成了一套针对岩体力学原位试验方法的教学体系，使得学生从最基础的试验内容到理论知识都能熟练掌握，取得了理想的教学效果。
关键词：岩体力学 实践教学 试验
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）03（c）-0192-02
岩体力学是一门研究岩体在各种不同受力状态下产生变形和破坏规律的学科，它包含了力学、地质学与工程学[1]。近些年，随着岩体力学理论方法的不断发展以及实际工程经验的积累总结，导致新的岩体力学原位试验方法及标准的产生。作为新时代的教育工作者，在实践教学当中应该时刻关注这些理论和方法的发展，并且还要结合教学大纲将符合教学大纲内容、适用性及普及性强的新理论新方法推广到在实践教学中去。下面对这些年新形势下的岩体力学实践教学内容做了一些总结，希望能起到指导借鉴的作用。
1 基本试验方法更新内容
岩体力学实践教学是依托1982年建立的岩体力学教学实习基地，该教学实习基地是在山体内开挖的人工隧硐，具备岩体力学原位测试的天然条件。自建立起先后开设出岩体原位变形试验、岩体剪切强度试验以及岩石点荷载强度试验和岩体声波测试等多项实习内容，使岩体力学教学理论联系实际，在培养学生实际工作能力方面起到了重要的作用[2-3]。根据教学大纲的内容，制定了岩体力学原位测试基本试验内容，包括岩体变形试验、岩体强度试验、岩体声波测试、地下硐室围岩变形量测、点荷载强度试验、地下硐室围岩分级、地下硐室工程地质展示图、回弹仪测定岩石强度试验。随着仪器设备的更新换代，促进了新测试方法的产生。
1.1 岩体变形及强度试验
岩体变形试验由于该项试验需要用到油压千斤顶、电动液压油泵、刚性承压板、垫板、传力柱等设备，这些设备都比较笨重，经过重新计算试验中的受力情况，将垫板和传力柱进行了重新设计，减轻了仪器重量，在试验安装过程中容易了很多，减少了安全隐患；控制系统由于老化以及操作繁琐，测量精度上不能满足要求，于是升级了操作系统和相应的传感器，操作步骤减小精度得到提高；改造了测表支架，使其更能很好的适应地面的起伏情况，更好的保证了支架的支点与承压板边缘之间有一定的距离间隔。
岩体强度试验破坏分为拉张破坏和剪切破坏两种，绝大多数破坏属于剪切破坏。剪切破坏有3种情况：完整岩体自身的剪断破坏；岩体与工程结构物混凝土体之间的剪切滑动破坏；沿各类软弱结构面发生的剪切滑动破坏。鉴于岩体中软弱结构面对岩体失稳破坏的控制作用，在工程实践中开展软弱结构面的抗剪试验居多数，因此，试验内容改为软弱结构面的抗剪强度试验，其余两种情况的岩体强度试验在方法上与之雷同。
岩体声波测试包括硐室围岩松动圈的声波测试、声波测井、围岩分类的声波测试。其中，松动圈测试增加了顶拱等部位的测试。
1.2 地下硐室围岩类试验
地下硐室围岩变形量除了隧道内空变位量测、拱顶下沉量测之外，还增加了锚杆拉拔力量测、收敛变形、多点位移观测。在实际测量时让学生能找出内空收敛位移与其他量测项目之间的规律；地下硐室围岩分级试验依据现行的《工程岩体分级标准 GBT50218-2014》中的地下工程岩体级别的确定内容，对试验进行了更新；地下硐室工程地质展示图是在地下硐室工程中，为了全面了解和掌握硐体的工程地质状况，往往需要在开挖施工过程中制作工程地质展示图，在实际绘制过程中要求标注出硐体内的岩性变化位置、构造和地下水的出露等情况，其目的是检验校核前期地质勘测工作的成果，并为硐室稳定性分析提供科学的依据，这一部分内容非常重要也是具备地质背景的隧道与地下工程专业的优势体现，所以要求每一位学生都要亲手绘制。
2 新增试验方法内容
目前岩体力学实践教学只面对隧道与地下工程专业的学生，将原来工程地质专业、岩土工程专业分配到其他适合他们的专业实践教学方向上，使得本来有限的实践教学时间可以更加有效的分配到每个学生身上，让他们更好地掌握本专业的实习内容，为以后的科研工作奠定了基础。针对这些年的实践教学的改革经驗，明确了隧道与地下工程专业的学生应该掌握的岩体力学原位试验方法，为了紧跟新形势工程应用方向的发展需要，让学生尽可能掌握新技术新方法，结合实践教学大纲内容及基地的实际情况，增加了隧道红外探水超前预报、隧道超欠挖检测、隧道混凝土衬砌无损质量检测的内容。
2.1 隧道红外探水超前预报
隧道红外探水超前预报是将地质体作为背景场源，因为地下水形成的红外场的强度大小与场源本身的场强不一致，将会影响地质体的红外场，因此，在有地下水渗漏的地方红外场有着不一样的特征表现，根据围岩红外场强的变化特征来预报掌子面前方或硐壁四周隐伏的地下水。这就要求学生掌握仪器的原理操作以及后续的数据处理。
2.2 隧道超欠挖检测
隧道超欠挖检测主要目的是在对隧道钻爆法开挖时，超欠挖的现象是不可避免的，这样会影响隧道的施工成本和安全稳定性，因此对隧道开挖后的超欠挖检测成为必不可少的手段。通过分析隧道超欠挖的情况，制定相应的治理方案，不仅可以保证隧道稳定，也可对隧道施工管理起着指导意见。因此让学生掌握该项内容，不仅可以了解隧道施工的步骤，也可以熟练掌握处理超欠挖的方法步骤。
2.3 隧道混凝土衬砌无损质量检测
隧道混凝土衬砌无损质量检测常用的是地质雷达，原理是混凝土介质以及内部构造与缺陷对电磁波均有发射的特征，用来判定混凝土的质量。让学生了解掌握该方法可以使他们对隧道施工后的质量检测有一个较为清晰的认识，以点概面了解整个隧道监测检测的内容。
3 结语
在过去的37年里，经过岩体力学教研组全体教师的不懈努力与改革创新，使得岩体力学原位测试的方法不断更新与发展，教学水平也稳步提高，培养了一届届优秀的毕业生。至今为止，我们的岩体力学实践教学基地因其得天独厚的自然条件和鲜明的岩体原位试验教学特色，在国内依然是独一无二的。为了适应高校教育改革的步伐，突出各专业的优势，有针对性的实施不同专业方向的实践教学内容，这样不仅增加了相应专业的学习课时数，使得学生对本专业的实践教学内容能够熟练掌握，也避免了因学生人数过多加上课时数又有限导致的学习效果不佳的现象。
通过对岩体力学实践教学试验内容的改革创新，使得学生了解与掌握了许多新技术、新方法，巩固了专业基础知识，并且很好地结合了计算机编程等内容，使他们学会了能借助高效率的工具进行处理相关内容，增加了学生的实习兴趣和热情，培养独立处理问题的能力。让他们懂得教科书上的内容不是一成不变的，而是随着时代的发展不断完善进步的，还应教会他们具备与时俱进的思想，紧跟学科前沿发展的方向，使他们在社会工作的任何岗位上都应该学会善于运用新方法新理论，用以指导实际工作，这也是实践教学的最主要目的。
参考文献
[1] 沈明荣，陈建峰.岩体力学[M].2版.上海：同济大学出版社，2015.
[2] 齐伟，代树林.岩体力学教学实习的改革与实践[J].中国地质教育，2005，14（2）：57-59.
[3] 齐伟，代树林.关于岩体力学学科属性的探讨[J].中国地质教育，2013，22（1）：42-45.
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