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地质工程
(一)地质工程 Geological Engineering
地质工程领域是以自然科学和地球科学为理论基础,以地质调查、矿产资源的普查与勘探、重大工程的地质结构与地质背景涉及的工程问题为主要对象,以地质学、地球物理和地球化学技术、数学地质方法、遥感技术、测试技术、计算机技术等为手段,为国民经济建设服务的先导性工程领域。国民经济建设中的重大地质问题、所需各类矿产资源、水资源与环境问题等是社会稳定持续发展的条件和基础。地质工程领域正是为此目的而进行科学研究、工程实施和人才培养。地质工程领域服务范围广泛,技术手段多样化,目前,从空中、地面、地下、陆地到海洋,各种方法技术相互配合,交叉渗透,已形成科学合理的、立体交叉的现代化综合技术和方法。
本工程领域涉及到数学、物理学、地质学、油气及固体矿产的矿产普查与勘探、水文地质、工程地质、岩土工程、遥感地质、数学地质、应用地球物理和应用地球化学、计算机应用技术等学科。
培养目标
地质工程领域为适应国民经济建设和社会发展的需要,为地质调查、工程勘察、矿产资源的普查勘探与开发相关的工矿企业和工程建设部门培养应用型、复合型高层次工程技术人才和工程管理人才。
地质工程领域工程硕士要求掌握地质工程领域坚实的基础理论和宽广的专业知识及管理知识,了解地质工程领域工程技术的国内外现状和发展趋势,掌握解决地质工程有关问题的先进技术方法和现代化技术手段,具有独立担负工程技术或工程管理的能力,具有较强的创新意识和一定的创新能力,掌握一门外国语,能较熟练地阅读与地质工程领域有关的专业文献和撰写论文的外文摘要,能熟练运用计算机技术解决地质工程领域中有关问题。
领域范围
地质工程领域适用的行业包括:地质调查,油气及固体矿产资源的普查勘探与评价,大型工矿企业和水利水电建设,公路和铁道建设,工程地质,水文地质,地质环境及地质灾害的调查,勘察及监测等。
(二)研究方向:土体工程地质、地基处理、岩体工程地质、地质灾害防治与环境地质、渗流计算与地下水资源、地面沉降研究、城市工程地质与工程环境效应研究、非饱和土力学等。
地质工程领域覆盖的范围包括:地质调查技术和方法与矿产资源勘查与评价,区域矿产基地及矿产远景区预测与评价,矿区与矿床的勘探、开发与评价,地质工程领域建设、勘查评价项目可行性研究与决策,地质勘探的新技术与新方法,水文地质、工程地质、环境地质、地质灾害的预测、评价、监测与保护,地质结构、地质环境、地质过程及地质灾害研究中的计算机应用,地质工程实施过程中的质量检测及新方法、新技术的设计、开发、应用,地质资源与地质工程行业的工程管理。
(三)就业方向:地矿、石油勘探开发、水利电力、环保、国土资源部门等
基坑工程围护体系稳定和变形
随着高层建筑的发展和城市地下空间的开发,深基坑工程日益增多。基坑工程围护体系稳定和变形是重要的研究领域。
基坑工程围护体系稳定和变形研究包括下述方面:土压力计算、围护体系的合理型式及适用范围、围护结构的设计及优化、基坑工程的“时空效应”、围护结构的变形,以及基坑开挖对周围环境的影响等等。基坑工程涉及土体稳定、变形和渗流三个基本问题,并要考虑土与结构的共同作用,是一个综合性课题,也是一个系统工程。
基坑工程区域性、个性很强。有的基坑工程土压力引起围护结构的稳定性是主要矛盾,有的土中渗流引起流土破坏是主要矛盾,有的控制基坑周围地面变形量是主要矛盾。目前土压力理论还很不完善,静止土压力按经验确定或按半经验公式计算,主动土压力和被动土压力按库伦(1776)土压力理论或朗肯(1857)土压力理论计算,这些都出现在Terzaghi有效应力原理问世之前。在考虑地下水对土压力的影响时,是采用水土压力分算,还是采用水土压力合算较为符合实际情况,在学术界和工程界认识还不一致。
作用在围护结构上的土压力与挡土结构的位移有关。基坑围护结构承受的土压力一般是介于主动土压力和静止土压力之间或介于被动土压力和静止土压力之间。另外,土具有蠕变性,作用在围护结构上的土压力还与作用时间有关。
复合地基
随着地基处理技术的发展,复合地基技术得到愈来愈多的应用。复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强或被置换,或在天然地基中设置加筋材料,加固区是由基体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。复合地基中增强体和基体是共同直接承担荷载的。根据增强体的方向,可分为竖向增强体复合地基和水平向增强体复合地基两大类。根据荷载传递机理的不同,竖向增强体复合地基又可分为三种:散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基。
复合地基、浅基础和桩基础是目前常见的三种地基基础形式。浅基础、复合地基和桩基础之间没有非常严格的界限。桩土应力比接近于1.0的土桩复合地基可以认为是浅基础,考虑桩土共同作用的摩擦桩基也可认为是刚性桩复合地基。笔者认为将其视为刚性桩复合地基更利于对其荷载传递体系的认识。浅基础和桩基础的承载力和沉降计算有比较成熟的理论和工程实践的积累,而复合地基承载力和沉降计算理论有待进一步发展。目前复合地基计算理论远落后于复合地基实践。应加强复合地基理论的研究,如各类复合地基承载力和沉降计算,特别是沉降计算理论;复合地基优化设计;复合地基的抗震性状;复合地基可靠度分析等。另外各种复合土体的性状也有待进一步认识。
加强复合地基理论研究的同时,还要加强复合地基新技术的开发和复合地基技术应用研究。
周期荷载以及动力荷载作用下地基性状
在周期荷载或动力荷载作用下,岩土材料的强度和变形特性,与在静荷载作用下的有许多特殊的性状。动荷载类型不同,土体的强度和变形性状也不相同。在不同类型动荷载作用下,它们共同的特点是都要考虑加荷速率和加荷次数等的影响。近二三十年来,土的动力荷载作用下的剪切变形特性和土的动力性质(包括变形特性和动强度)的研究已得到广泛开展。随着高速公路、高速铁路以及海洋工程的发展,需要了解周期荷载以及动力荷载作用下地基土体的性状和对周围环境的影响。与一般动力机器基础的动荷载有所不同,高速公路、高速铁路以及海洋工程中其外部动荷载是运动的,同时自身又产生振动,地基土体的受力状况将更复杂,土体的强度、变形特性以及土体的蠕变特性需要进一步深入的研究,以满足工程建设的需要。交通荷载的周期较长,交通荷载自身振动频率也低,荷载产生的振动波的波长较长,波传播较远,影响范围较大。高速公路、高速铁路以及海洋工程中的地基动力响应计算较为复杂,研究交通荷载作用下地基动力响应计算方法,从而可进一步研究交通荷载引起的荷载自身振动和周围环境的振动,对实际工程具有广泛的应用前景。
特殊岩土工程问题研究
展望岩土工程的发展,还要重视特殊岩土工程问题的研究,如:库区水位上升引起周围山体边坡稳定问题;越江越海地下隧道中岩土工程问题;超高层建筑的超深基础工程问题;特大桥、跨海大桥超深基础工程问题;大规模地表和地下工程开挖引起岩土体卸荷变形破坏问题;等等。
岩土工程是一门应用科学,是为工程建设服务的。工程建设中提出的问题就是岩土工程应该研究的课题。岩土工程学科发展方向与土木工程建设发展态势密切相关。世界土木工程建设的热点移向东亚、移向中国。中国地域辽阔,工程地质复杂。中国土木工程建设的规模、持续发展的时间、工程建设中遇到的岩土工程技术问题,都是其它国家不能相比的。这给我国岩土工程研究跻身世界一流并逐步处于领先地位创造了很好的条件。展望21世纪岩土工程的发展,挑战与机遇并存,让我们的共同努力将中国岩土工程推向一个新水平。
(三)就业方向:公路交通建设, 铁路交通建设 ,港口建设, 水电站建设 ,矿山建设(含建井、开采)等等
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