土地开发工程研究精品(七篇)
土地开发工程研究篇(1)
关键词土地开发整理;工程类型区;划分;新疆维吾尔自治区
土地开发整理是对田、水、路、林、村的综合整治，该工作覆盖面广、内容庞杂，涉及千差万别的地域特征和不同的自然与社会经济条件[1-2]。为使这项工作的实施更为科学合理，具有较强的可操作性，按照土地开发整理的主攻方向和目标，针对相应的工程建设项目措施，建立分区分类分层次的类型区框架体系是十分必要的。分区是整个技术体系，包括编制行业技术规程、工程建设标准、概预算控制的基础[3-4]。土地开发整理工程类型区的划分是科学制定土地开发整理工程建设标准的基础性工作，为指导项目可行性研究、设计报告的编制以及项目施工提供依据。新疆维吾尔自治区土地开发整理工程类型区划分按照影响土地开发整理的关键因子确定分区，并在分析各区域工程组合特征的基础上，提出各区域土地开发整理的关键指标。现对新疆土地开发整理工程类型区划作一探讨。
1类型区的划分
1.1类型区划分的方法
一级类型区主要依据气候类型划分。新疆的地形地貌可以概括为“三山夹两盆”: 北面是阿尔泰山，南面是昆仑山，天山横亘中部，习惯上称天山以南为南疆，天山以北为北疆，哈密、吐鲁番一带称东疆。以天山为界，形成温带大陆性气候和暖温带大陆性气候。总体看，北疆平原热量较少，属温带大陆性气候，光热资源丰富，降水稍多，无霜期较南疆短，农作物一年一熟;年平均气温4~9 ℃，≥10 ℃的积温2 500~3 600 ℃，年降水量200~300 mm，年蒸发量1 500~2 300 mm，年均无霜期140~190 d，最大冻土深120~260 cm。东疆内陆盆地是全国少有的极度干旱区，属暖温带大陆性气候区，蒸发极其强烈，热量丰富，水源短缺，农作物一年一熟至二熟;年平均气温9~12 ℃，≥10 ℃的积温4 000~5 400 ℃，年降水量小于100 mm，年蒸发量4 000 mm以上，年均无霜期220~280 d。南疆平原盆地热量丰富，属暖温带大陆性气候，光热资源丰富，降水稀少，无霜期长，农作物可一年两熟或两年三熟;年平均气温10~14 ℃，≥10 ℃的积温4 000~4 300 ℃，年降水量50~100 mm，年蒸发量2 000~3 400 mm，年均无霜期190~230 d，最大冻土深80~150 cm。依据气候类型，将新疆一级类型区划分为北疆平原类型区、东疆内陆干旱盆地类型区、南疆内陆干旱平原盆地类型区。
二级类型区划分重点体现与项目建设有关的类型要素。通过对地形地貌、气候、水文地质、土壤、土地利用限制性条件、土地开发整理重点和方向、土地开发整理工程模式特征等影响土地开发整理的关键因素的综合分析，结合新疆农业区划、土地利用分区、农业灌溉制度分区等区划资料，确定二级类型区的划分。
1.2与国家土地开发整理工程模式的对应分析
经过对25类国家土地开发整理工程模式的标志特征、土地开发整理的重点和方向分析，在国家三北沙化脆弱地土地整理模式中，重点加强农田生态基础设施建设，营造生态防护林，加强盐碱地治理，改善农田生态条件;在国家西北平原绿洲土地整理模式中，重点发展节水灌溉，增加耕地面积，提高耕地质量，建设良性循环的绿洲农业系统。这2类国家模式与新疆土地开发整理模式的特征相符合。将吐鲁番—哈密盆地绿洲整理类型区(模式)、塔里木盆地南部盐碱、生态治理类型区(模式)与国家三北沙化脆弱地土地整理模式相对应，其他二级类型区(模式)与国家西北平原绿洲土地整理模式相对应。
2各类型区土地开发整理的重点和方向
2.1北疆平原类型区
一是伊犁河谷平原开发整理类型区。该区域是全疆水资源最为丰富的地区，但目前由于水利工程设施的制约，水资源利用程度较低。土地开发整理将依托南岸大渠、伊犁河拦河枢纽及北岸干渠等大型水利工程建设，配套和完善农业基础设施。适度开发土地资源，同时加强土地整理，提高土地资源的开发利用率。二是准噶尔盆地北部开发整理类型区。该区域地表水资源时空分布不均且缺乏调蓄水库工程，是限制该区域土地开发整理的重点因素;额敏河流域地下水超采，该区域地下水利用将受限。土地开发整理将依托引额供水工程，其沿线宜适度开发土地资源，其他区域依托山区水库工程建设，且以土地整理为主，配套和完善农业基础设施。三是准噶尔盆地南部平原绿洲整理类型区。该区域属水资源短缺水地区，局部地区地下水超采限制该区域土地开发整理的规模，土地开发整理应强化高效节水灌溉，以土地整理为主，配套和完善农业基础设施，提高土地资源及水资源的利用效益。四是准噶尔盆地东部整理类型区。该区域河流短小，水资源匮乏，季节性缺水严重，土层薄、热量不足。土地开发整理应切实采取措施实施节水灌溉，降低灌溉定额。通过配套和完善农业基础设施，加强土地整理，提高土地资源及水资源的利用效益。五是低山丘陵旱田整理类型区。主要位于天山北麓、阿勒泰山南缘、塔额盆地、伊犁河谷的丘陵、低山适宜旱作的区域。农作物生长以自然降水为主，因而受到气候变化影响的制约，灌溉保证率低。土地开发整理应配套农业基础设施建设，有条件的区域可实施扬水灌溉、自压喷灌等辅助性的补充灌溉来达到旱改水的目的。
2.2东疆内陆干旱盆地类型区
吐鲁番—哈密盆地绿洲整理类型区，该区域水资源十分匮乏，地下水开发过度，防御风沙等自然灾害的能力较弱。土地开发整理应强化实施节水灌溉，降低灌溉定额，发展设施农业(大棚滴灌蔬菜、瓜果)，配套农田防护林，防风治沙。
2.3南疆内陆干旱平原盆地类型区
一是塔里木盆地北部盐碱治理类型区。该区域地表水资源的开发利用由于直接影响到塔里木河流域的生态环境问题，因此地表水资源的供给量受限，地下水位高、土地盐碱化较为严重，地下水资源的利用率低，农业基础设施落后。开发利用地下水不仅能够增加水源，提高水资源利用效率，而且能够在盐碱地改良、农业节水、水资源时空调节、生态环境保护等方面发挥综合效益。因此，土地整理应遵循水资源开发应统一规划、合理开发，全面实施高效节水灌溉，提高土地资源及水资源的利用效益。二是塔里木盆地西部盐碱治理类型区，该区域由于地表径流时空分布不均匀，造成春季严重缺水，夏季频发洪水。农业基础设施落后，土地盐渍化普遍。土地整理整理将依托地下水资源的开发潜力，全面实施高效节水灌溉，以改造盐咸地为目标，加强土地整理，提高土地资源及水资源的利用效益。三是塔里木盆地南部盐碱、生态治理类型区。该区域由于地表径流时空分布不均匀，造成春季严重缺水，夏季频发洪水。农业基础设施落后，防御风沙等自然灾害的能力较弱，建材设备运距远。土地开发整理应充分发挥现有机电井的效益，然后再规划新建机电井。地下水开发利用规划要与盐碱地改良规划、节水规划、抗旱规划相结合，以提高用水效率和综合效益。结合山区控制性水库建设，视水源条件加强农田基础设施建设，最大程度地发挥土地资源的效益，整理与开发并举。
3结语
在新疆土地开发整理工程建设标准制定过程中，依据类型区划分成果，分区域确定了田块长度、灌溉设计保证率、田间道路和农田防护林占建设规模的比例等土地开发整理建设的关键指标。此外，结合新疆农业灌溉制度分区，根据当地气候、土壤特性、轮灌方式和农作物丰产经验，确定不同工程类型区作物灌溉制度和用水定额。类型区的划定对于新疆土地开发整理工程体系和分区域措施的确定，以及科学制定新疆土地开发整理工程建设标准具有重要意义。
4参考文献
[1] 邓炜，鲍金星，王锐.重庆市土地开发整理工程类型区划分研究[J].安徽农业科学，2009(14):6581-6583，6602.
[2] 孟广文，柳海岩，秦楠，等.天津市土地开发整理工程类型区划分研究[J].天津师范大学学报:自然科学版，2009，29(3):69-74.
土地开发工程研究篇(2)
关键词：盐渍土；岩土工程特性；研究现状；进展
中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：
一、引言
盐渍土包括碱土、盐土和不同程度碱化、盐化的土壤。根据《岩石工程勘察规范》的规定，如果岩土中的易溶盐含量在0.3%以上时，且具有腐蚀、盐胀、溶陷等特征，就可称为盐渍土。盐渍土对工程性质和结构有很大影响，危害民用建筑和工业建筑的使用性能，造成了严重的经济损失。因此，世界各国都对盐渍土岩石工程特性进行了研究，并提出了一些防治措施，以提高盐渍土的利用效率。
二、盐渍土国内外研究现状
（一）国外
从上世纪四十年代开始，前苏联开始研究盐渍土，并提出了系统性的理论。国外盐渍土研究是建立在Darcy定律基础上的，以固体热传导方程为计算方法，为盐渍土的研究奠定了基础。在土壤水盐运动中，将能量概念迁移到盐渍土研究中，对盐渍土研究开始了定量分析。随着色相分离理论的发展，盐渍土研究也出现了新的变化，在盐渍土研究中普遍采用了置换理论。所谓置换理论，即溶液通量是由弥散、扩散、对流引起的。在土壤溶质迁移时，对流和扩散也会同时出现。
在1952年，Amundson和Lapidus提出了对流-弥散方程的模拟模型，对盐渍土盐分转移进行了很好的阐述。并将其扩张为三维情况，在稳态流、均质土壤情况下，推导出了溶质迁移密度函数，结合溶质迁移时的弥散作用，推动了溶质迁移理论的发展。在1965年，分子扩散理论也应用到盐渍土研究中，引入弥散度概念，通过模拟模型来分析对流-弥散方程，描述了盐分在介质中迁移的规律。
（二）国内
上世纪七十年代，我国在修建青藏铁路时就对西北地区的盐渍土工程特性、分布、成因和对路基工程的影响进行了研究。至八十年代末，我国加大了对盐渍土的开发力度，对盐渍土结构、物质组成、盐渍土地基的腐蚀性、盐胀性、溶陷性等工程特性进行了研究。下面就从盐渍土岩石工程特性的目的和方向，对盐渍土溶质转移以及工程特性的研究现状进行分析。
1.盐渍土的结构和水盐转移。在盐渍土结构研究方面，雷华阳等人认为，盐渍土结构主要有盐溶液、气体、难溶盐结晶、易溶盐结晶和土颗粒。当土体中的含盐量不断增加时，会出现盐晶体，土壤颗粒会发生变化，土壤的可塑性会降低。在盐渍土出现相变时，如土壤中的盐分在遇水融化后，土壤的物理性质会发生变化，土壤强度会降低，导致地基溶陷。
近年来，我国密切关注盐渍土研究的发展方向，通过室内、室外研究方法对盐渍土的水盐运动进行了一系列试验研究。张雷娜等通过对滨海盐渍土的水盐迁移因素和变化规律的模拟研究，得出了水盐运动在脱盐过程中的3个阶段：盐峰形成、下移、消失，对脱盐过程中土体结构和土壤盐分的含量也进行了分析。史文娟等人在雷志栋公式基础上，结合现有蒸发条件，对盐渍土的蒸发特性进行分析和计算。
2. 盐渍土岩土工程特性。由于盐分会忽视地下设施、建筑物，影响了盐渍土工程性质的稳定性。从八十年代开始，由于盐渍土的开发和利用，我国开始了对盐渍土岩石工程特性的研究，具体表现在三个方面：一是对盐渍土的渗透性进行研究。在盐渍土渗透性方面，从盐渍土水理性质出发，将盐渍土视为敏感性土壤，其工程特性会受到水环境、含盐量、温度的影响。在水分渗透的影响下，土壤中的盐分数量和相态会发生变化，盐渍土的稳定性也受到影响。雷华阳等人通过原位渗透的方法对盐渍土渗透性进行了分析，建立了渗透计算的模型。二是对盐渍土变形特征和强度进行研究。我国对盐渍土强度的研究比较活跃，取得了较好的从成果。徐攸在《盐渍土地基》中，参数了盐渍土结构特点、工程性质、工程特性、地基勘察和处理等问题，分析了盐渍土地基对建筑物的危害，并提出了处理的方法——盐化处理法。三是对盐渍土岩石工程特性进行研究。盐渍土工程特性会主要为腐蚀性、溶陷性、盐胀性，对建筑物地基造成破坏。针对这个问题，学者提出了一些新的研究方法。赵景森分析了盐渍土的腐蚀性，对盐渍土地基进行防腐处理。并对盐渍土的腐蚀性进行了详细分析，得出了盐渍土中的碳酸盐、硫酸盐、氯盐会对建筑物地基产生腐蚀。
三、西北地区盐渍土岩土工程特性研究现状与进展
在上世纪五十年代，我国在修建青藏铁路和建设新疆农垦时，由于受到当地土壤条件的限制，对西北地区的盐渍土进行了观测和研究。在西部大开发战略、南水北调工程建设过程中，西北地区盐渍土研究也日益受到重视。近50年来，清华大学、兰州大学、甘肃农业大学、中科院等单位对西北地区盐渍土的发展变化进行了分析，预测了盐渍土的发展趋势，并对工程危害和处理提出了一些建议。
罗伟甫等人通过对西北地区的盐渍土成因、危害进行分析，探讨了公路路基设计、选项布局、施工注意事项以及施工方法。沈秋武、华遵孟对西北内陆盆地的盐渍土成因、分布规律、赋存形态、工程危害、地基处理等进行了分析。从西北地区盐渍土的工程特性研究情况来看，大多数是以工程实例为背景的，对具体的工程案例进行针对性研究，进而提出以化学防腐、整体岩基、土体加固、去除盐分、隔断水分等为主治方法的处理方案。
四、盐渍土岩土工程特性研究的展望
目前，我国在盐渍土岩石工程特性研究方面已经取得了较好的成就，随着青藏铁路、南水北调工程的建成，推动了盐渍土岩石工程特性的研究。但也应认识到，盐渍土岩土工程特性研究还存在着一些问题，有待继续深入：
（一）对盐渍土的腐蚀性、溶陷性、盐胀性、水盐运动特点等进行分析，进而探讨盐渍土对建筑物地基造成的破坏，根据盐渍土的特点建立了分析模型，逐步完善了盐渍土研究的理论体系。
（二）在盐渍土病害治理方面还有待加强。目前，耐久性方案的制定一般是根据具体的工程项目而言，方案的经济性和普适性有待加强。
（三）虽然西北地区的盐渍土研究发展较早，但主要工作还集中在公路建设、铁路建设方面，对具体的工程项目开展病害防治，并提出了以化学防腐、整体岩基、土体加固、去除盐分、隔断水分等为主治方法的处理方案，但是由于研究的手段比较单一，仍然以半定量和定性评价为主。在西部大开发战略实施的过程中，很多工程项目都需要在盐渍土上进行施工，工程类型要受到地表承载力的影响，因此，应从工程项目出发，制定切实可行的盐渍土治理方案。
（四）加大盐渍土岩石工程特性试验方法和测试技术开发，便于数据获取，也保证了数据的准确性，尤其是对于西北高寒地区，需要加大理论研究和试验研究。
（五）盐渍土是具有潜在危害的一种土壤，在盐渍土治理中，应结合自然灾害进行防治，引入风险分析方法，为工程建设和决策提供依据。
参考文献：
[1]张文,张彬,慎乃齐等.盐渍土岩土工程特性研究现状与进展[J].勘察科学技术,2008,(3):7-11.
[2]杨劲松.中国盐渍土研究的发展历程与展望[J].土壤学报,2008,45(5):837-845.
[3]李建国,濮励杰,朱明等.土壤盐渍化研究现状及未来研究热点[J].地理学报,2012,67(9):1233-1245.
[4]李娜娜,张煜,王俊峰等.栽培大豆种质资源耐盐性的研究进展[J].中国农学通报,2011,27(27):6-11.
土地开发工程研究篇(3)
[关键词]岩土工程 设计 可靠性
[中图分类号] P62 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-9-350-1
1我国岩土工程可靠性理论的发展
岩土工程可靠性原来的含义是指一个人是否守信义，或者人们对某市某物是否真实的一种主观判断行为，可靠性概念无法测度，比较模糊。在第二次世界大战期间，为了提高军事器材的使用效率，军事专家需要对器材具有一个准确的认识，因此，出现了采用统计学方法和概率论方法来分析和研究器械元件可靠性的活动。在世界大战之后，人们逐渐认识到可靠性分析的重要性，于是抓紧对可靠性进行研究，从而形成了一门新的学科门类DD可靠性工程学。在上世界中叶的时候，可靠性工程学开始运用于土木工程领域，从而开启了岩土工程分析设计的新纪元。
2我国岩土工程可行性分析的发展
岩土工程可行性研究存在的不足：我国对于岩土工程的可行性理论的引进和研究是从上世纪70 年代后期开始的，距今已有三十多年的发展历史。在这个过程中，岩土工程的可行性研究呈现出自己的发展特点，主要表现为：岩土工程可行性研究起步较晚，发展速度较快，可行性研究面很广，规模庞大，在某些方面已经达到了世界先进水平。然而，我国对于岩土工程的可行性研究也存在不足，主要表现在：岩石方面的可行性研究比较少，岩土动力学的研究不够充分，岩土工程的特点没有得到研究者的关注，岩土力学物理机制与可靠性研究之间的结合不够紧密，有些方面的研究不够深入等。岩土工程可行性研究取得的成绩：在30 年的可靠性研究发展过程中，取得了不小的成绩，发表了一系列的学术论文和专著，其内容很广泛，包括可靠性理论的系统论述，关于建筑工程中的沉降概率情况分析，岩土参数的统计规律和渗透问题，以及岩土参数的数学统计模型等。这些成果的取得集中反映了我国在可靠性研究领域的进展情况。
3岩土工程可靠性设计需要解决的问题
岩土工程可靠性设计需要解决许多问题，这些问题包括：对收集、观察或者试验获得的数据进行分析处理，其中获得的数据包括岩土的属性、周围环境以及荷载等，处理的内容很多，包括统计参数的预测和计算，岩土工程设计参数的概率分布拟合度的验证等；对岩土工程现场进行勘察和取样，并进行初步的试验设计；采取合适的压实技术，使用合适的质量控制措施；通过计算，分析破坏概率与安全系数之间的关系；岩土工程安全度与工程造价之间的关系；差异沉降与总体沉降之间的关系；工程实例的经济分析以及安全分析；在不确定条件下对岩土工程进行优化处理和决策制定等。
4我国岩土工程可靠性施工技术应用现状
4.1地基处理技术
在对各国成熟地基处理方法进行研究和运用后，我国也形成了符合国土状况的岩土工程施工技术，。自从运用了我国自我开发的这些地基处理技术，不仅在资源上得到了大大的节约、降低了工程成本，还减少了污染，提高了城市环境质量，而且所形成的地基复合桩土应力比更加完美；
在对桩基和复合地基进行研究后，我国开发了钢筋混凝土疏桩复合地基，这是介于两者之间的新型地基基础形式，这将充分发挥出桩基间的承载作用，通过桩和土来负载整个建筑的重量，减少地面承重过高发生地面下沉的现象发生。
4.2基础工程施工技术
研发了后压浆桩技术。这个与传统的前压桩式灌浆技术不同，它是对已经成型的桩进行灌浆加固的一种先进技术。这种技术可以有效提升桩的抗压力，降低桩基的下沉量；岩土工程施工中混凝土预制桩的设置也有很大的技巧，要多关注施工地区的环境优势，必要的时候采用预钻孔法可以起到良好的施工效果，这个方法许多场地宽阔的工程都会采用。
5岩土工程可靠性设计现状
5.1我国岩土工程可靠性设计现状
随着设计工作的不断开展，我国的结构设计已经在概率法和极限状态的基础上采用了分项系数设计，与之相比较的话，岩土工程的设计工作进行的确比较迟缓。在我国，除了桩基的研究设计在世界范围内比较有影响力之外，其它的岩土工程设计水平都非常有限。
5.2岩土工程的特性
岩土工程的设计不足除了与研究历史比较短，资金投入力度不够大等外部因素直接相关之外，其很大一部分也是由岩土工程自身的特性决定的。与结构工程相比，岩土工程的特点非常明显，主要表现在三个方面：（1）岩土工程具有天然性。众所周知，结构工程所使用的材料都是后天人们自己加工的，比如钢筋混凝土等，其参数可以通过大范围的调查以及人为设定来获得。而相比之下，岩土工程面对的对象具有天然的属性，比如土和岩石等，这些物质的属性是自然确定的，人们无法对其进行变化，而只有通过特定的试验来取得。（2）岩土性能随位置不同而变化。一般来讲，不同地方的岩土其性能指标是不一样的，此外，即使是同一个地方，随着岩土深度的变化，其性能也会发生变化。
6岩土工程勘察规范
鉴于以上情况，《岩土工程勘察规范》（GB50021-94）在极限状态与概率法的问题上，只作了一些原则的规定。如由于岩土工程自身的特性以及我国岩土工程设计发展水平，在《岩土工程规范》（GB50021-94）中，对相关的概率法以及极限状态只进行了原则性的规定。比如，第12.14 条规定：岩土工程的定量分析可采用定值法，对特殊工程需要时可辅以概率法进行综合评价。第12.15 条规定了勘察成果报告中，应按不同情况提供岩土参数值。
7结束语
由于岩土工程的设计参数具有不稳定性，因此在对岩土工程进行可靠性设计时，要针对工程具体情况和实际特点进行随机应变，不能把原来固定的设计方案生搬硬套的进行运用。
参考文献
[1]王勇智.论如何实现岩土工程的可靠性设计[J].广东科技.2013（18）
[2]冯兴法.探讨如何实现岩土工程的可靠性设计[J].城市建设理论研究.2014（12）
土地开发工程研究篇(4)
程国栋其人其事
近日，在葡萄牙埃武拉召开的第四届欧洲冻土大会上，中科院院士程国栋获国际冻土协会终身成就奖，以表彰他在冻土科学及工程研究领域所作的突出贡献。在颁奖仪式上，由现任国际冻土协会主席加拿大渥太华大学Antoni Lewkowicz（安东尼・莱夫科维奇）教授宣读了颁奖词。他说，程国栋的科研兴趣和出版物涵盖了一系列与冻土相关的领域，包括冰缘过程、山地多年冻土、地下冰形成机制等，尤其在冻土工程研究方面的成就更加突出。他创建的地下冰重复分凝机制（即现在所称的过渡层的形成过程方面的研究）具有广泛的学术影响力，并被称为“程氏假说”。程国栋先生在科学研究、高等教育方面的成就是广大中国学子的突出楷模。可以毫不夸张地说，他是领导中国冻土科学及冻土工程研究达到国际领先地位的重要人物。
程国栋，中国著名冻土学家。中国科学院兰州分院院长、中国科学院寒区旱区环境与工程研究所研究员、冻土工程国家重点实验室主任、中国科学院西部资源环境科学研究中心专家委员会首席科学家、国家自然科学基金委员会地理学科评审组成员、中国科学院自然科学奖评审委员会委员、中国地质大学客座教授、西北师范大学地理与环境科学学院名誉院长，是政府特殊津贴获得者，并荣获“甘肃优秀专家”及2001年全国“五一”劳动奖章获得者称号。曾任国际冻土协会主席。
长期从事青藏高原冻土研究，解决工程问题。完成青藏铁路东线工程地质调查。在热水煤矿论证富冰高温冻土路段应采用保护冻土原则修筑路堤，并提出有效措施。结合青藏公路改建，提出高含冰量冻土分布规律和识别标志。创造性地提出近地面厚层地下冰形成的重复分凝机制（程氏假说）和冻土三向地带性理论。前者解决了冻土学界长期悬念，被广泛应用于解释多种冰缘和寒区水文现象。后者指明冻土随纬度、海拔和干燥度变化。近年来从事冰冻圈与全球变化、西北水资源形成、变化及与社会协调发展研究。
有人说“给我足够的金子，我能把铁路修到月球背面”。这句看似张狂的豪言壮语彰显了经济投入在大型工程中的决定作用。凡事总有例外，冻土区筑路便是其一。
冻土区筑路是一个世界性难题。从沙俄时期的西伯利亚大铁路，到我国的青藏铁路、青藏公路，从美国贯穿阿拉斯加州的原油管道到我国东北的林区铁路，由于科学研究水平的不同与技术路线的差别，这些穿越冻土区的大型工程在防控冻土安全威胁方面或成功避害或饱受折磨，很多问题远非“砸钱”就能解决。
我国青藏公路通车运营60年，其间几经修复，仍难逃冻土区病害侵扰，主要原因在于工程设计开工时，人们对高原冻土区知之甚少。几十年来，中国科学家对高原冻土区的研究越来越深入，科学认识与有效的工程技术为“天路”青藏铁路筑起坚实的路基――列车可以以平均100多公里的最高时速穿越550公里范围的冻土区。
然而，随着全球气候变暖形势的加剧，冻土区已有工程与未来规划工程将面临更加严峻的考验。一场延缓甚至阻止冻土退化、为大型工程保驾护航的科技“阻击战”已由中国科学家打响。
里程碑式杰作
全长近2000公里的青藏铁路穿行在苍茫的雪域高原，这条世界上海拔最高、线路最长的高原铁路穿越550公里的冻土区，是迄今世界上最大的冻土工程。
青藏铁路新线路安全运营近10年，成功克服了高原冻土区的退化威胁，其筑路技术更是成为冻土区筑路的“样板”，被许多国家借鉴、引进。
谈起青藏铁路修建时的技术攻关，中国科学院院士、中科院寒区旱区环境与工程研究所（以下简称中科院寒旱所）研究员程国栋至今仍感慨良多。
“在冻土区筑路很难，在青藏高原上修铁路更难，在全球变暖的情况下更是难上加难。” 程国栋在接受记者采访时回忆说，“本来技术问题就没有完善解决，相对于高纬度的冻土区而言，青藏高原的平均气温又偏高，现在又碰上了全球气候变暖。”
冻土、生态和高海拔是青藏铁路修建时科学界关注的三大问题，其中冻土问题最为棘手。冻土是一种特殊土壤，低温冻胀、高温融沉，处于中低纬度的青藏高原冻土在全球气候变暖的背景下，融沉导致的路基变形给铁路的运营带来极大的安全隐患。据程国栋介绍，青藏铁路修建时，全球冻土区交通线路的病害率高达30%。
“三难”推动了科学家的科学研究与技术攻关。在几十年的研究积累下，程国栋带领科研团队提出了“冷却路基”的思路。
“就像过去夏天用棉被保存冰棍儿，通过被动保护来减缓融化速度，现在也主要是用这种‘冰箱制冷式’的思路来给路基主动降温。”中科院寒旱所所长马巍向记者解释“冷却路基”的概念。
由于路基主要由块状碎石组成，冬天时外界冷空气能够将底部的热能释放出去，夏天温度升高时又能减少热量输入。“这个技术利用自然界的冷量与块状碎石，将路基铺设成了一个‘热半导体’。”为了证实块石可以控制温度，科研团队前期做了大量实验，并通过数学模拟摸清了碎石降温的机理，为工程顺利实施提供了强大保障。
“这项技术非常有效，保证了列车在整条线路上可以以平均每小时100至120公里的速度运行，达到了世界冻土区铁路运行的最高速。”马巍介绍，整条线路中100多公里没有采用这项技术的普通路，则出现路基变形量较大的情况。
冻土退化的威胁解决了，公众对于铁路等工程建设将对高原生态环境带来哪些影响的担忧，也受到科学家的高度重视。“青藏铁路建设时，有很多人担心会破坏‘最后一块净土’，因此在建设时我们很注意环保问题。整条线路为藏羚羊等物种迁徙留出走廊，线路采取全封闭，修建所需土方也是取自别处。”程国栋说。
当时，有不少国外同行提出质疑，青藏铁路建成运营后，列车运行本身会不会加速冻土消融呢？程国栋表示，列车震动确实会产生部分热量，但中国科学家通过反复实验，发现这种震动产生的影响对于路基而言并未形成威胁。也就是说，火车经过时产生的热量基本上可以通过“冷却路基”的技术进行消解。
“青藏铁路在防治冻土融沉或冻胀方面做了很多工作，保证了路基下冻土基础的长期稳定性和路基工程的安全可靠性。”中科院寒旱所研究员金会军在接受采访时表示，“实测结果表明，有些地方的冻土上限甚至在上升，说明保护冻土或冷却技术的有效性。”
“冷却路基”思路在青藏铁路上的应用受到国际学术界与工程界的广泛认可，多个国家引进该技术用于冻土区交通线路的建设。国际冻土学家Jerry Brown博士曾表示：“青藏铁路是冻土工程里程碑式的杰作，值得各国效仿。”
科研支撑尤为重要
程国栋曾经同国内科学家一同体验过俄罗斯西伯利亚大铁路，那条在沙皇时期修建的铁路，曾经是俄罗斯帝国雄厚统治力的象征。然而经过百年考验，这条铁路正在饱受冻土区的病害困扰。
“运行速度特别慢，而且很不稳定，这是路基与线路发生严重变形的表现。”程国栋告诉记者，这与当时人们对于冻土的认识不足有关，“那时候也没有规避冻土冻胀与融沉的技术”。
尽管面临诸多问题，积累了百年运行经验的西伯利亚大铁路，依然为俄罗斯科学家研究冻土以及冻土区的工程设计提供了丰富的研究资料。
俄罗斯位于高纬度地区，冻土区辽阔，其本身就是一个天然的试验基地。同时，俄罗斯在冻土领域的科学研究已经坚持了上百年，积累了丰富的科研成果和工程技术经验。与俄罗斯在冻土研究方面遥遥领先相对应的是，近些年，在全球气候变化的背景下，北美与北欧等国科学家在冻土与气候变化的响应关系等方面的研究也取得了突出进展。
经过几十年的积累，我国的冻土研究也取得了巨大成就，尤其是中科院寒旱所冻土工程国家重点实验室为满足国家需求，投入了大量的自主科研经费积极开展研究，为冻土区国家重大工程项目建设提供了坚强支撑。
“我国在工程施工方面已经取得了世界领先地位，国外都在学习我们的技术，青藏铁路已经成为一个样本。”程国栋自豪地说。
“科学的发展是无止境的，冻土作为一个小学科同时也是一个交叉学科，仍然需要引起更多的重视与支持。”马巍强调。
“很多工程建设不理想，都缘于工程设计和施工人员对冻土学和寒区工程了解不足，没有引起足够的重视。等问题发现得到教训后再来补救，往往事倍功半，或者已经来不及了。”金会军强调，要想让工程有质量保障，必须有坚实的科学研究作为基础，而这一点在青藏高原冻土区工程项目建设管理中表现得尤为突出。
“青藏公路60年，青藏铁路10年，加上青康公路40年，东北的林区铁路、中俄原油管道、漠河机场等国家重大工程，近些年，铁路、公路、石油、电网等相关部门对于冻土研究重要性的认识逐渐提高，但冻土研究和工程技术实践还有很长的路要走。”金会军说。
工程建设仍有很大空间
尽管在青藏铁路的冻土问题上取得很大成功，受访专家在谈到未来冻土区工程建设与冻土相关研究时仍然显得十分低调与谨慎。
在科学家看来，科学研究永无止境，技术与工程永远都有提升与改进的空间，“尤其是在全球气候变暖的大背景下”。
这种探索之一，就是对路基下冻土变化和路基变形问题的长期监测。通过这两方面的综合分析，预测未来青藏铁路的运营态势，进而给运营管理单位提出新的强化治理措施建议。
在“冷却路基”思路的指引下，一系列相关技术相继问世。
“青藏高原辐射很厉害，如果能阻挡住太阳辐射，路基周边的温度将大大降低。我们设计了遮阳板，放置在路基旁边阻挡太阳辐射，降温幅度很大。”程国栋介绍，试验虽然很成功，但该技术仍然处于推广阶段。“沿线的风太大，遮阳板用不了多长时间就会损坏，不过改进后可以用在未来的青藏高原高速公路上。”
“我们的工程实施还有提高的空间，需要科学研究给予更大的支持。”程国栋强调。
除了青藏高原的冻土问题，有关专家在接受本报采访时都提到了对于东北地区冻土的忧虑。
“东北地区冻土退化的情况更不乐观，那里属于高温冻土区，多是沼泽富含冰多年，温度高，降雨和降雪量大，区域内的冻土也不连续。”马巍解释说，科学家与工程人员在设计交通线路时要特别区分是融土还是冻土，以及土质含冰量和排水条件。
“融土需要防冻胀，冻土需要防融沉，这是不同的技术路线，这样不同类型的冻土交织在一起，‘冷却路基’的技术就不能连续使用，这给工程设计施工带来很多新的挑战。”马巍说。
据介绍，东北地区冻土退化的另一个重要原因则在于，东北地区人口众多、经济发展快，过多的人为活动无疑加速了冻土退化，致使东北铁路病害很严重，这里就曾因冻土退化造成路基塌陷，最终导致火车事故。
在工程设计及施工过程中，我国工程项目管理和运行体系存在的诸多问题也成为影响冻土区工程质量的一个重要客观原因。其中最典型的就是“三边工程”，即“边设计，边施工，边治理”，这种运行模式导致工程的服役功能和经济技术合理性均难以得到保证。
“冻土工程本身非常复杂，而且我国很多地方的冻土条件缺乏详细的调查数据。工程项目一旦决定上马，往往都是时间紧、任务重，很难保证有足够的时间、经费和人力展开有针对性的研究。”金会军表示。
据了解，美国阿拉斯加原油管道同样要穿过大面积的冻土区，在1974年工程开工之前的25年间，美国地质调查局和其他大约上千人的研究和技术开发队伍，陆续对沿线的冻土、环境等问题进行了周密的研究和论证，工程也经历了“世界和历史上最严酷的环保法律的审核”。最终，该工程取得巨大的工程、社会和经济效益，经历了诸如2012年特强地震等诸多重大劫难的考验。
相比之下，我国相关法律法规对于保证设计、施工和运行的质量缺乏足够的规定，执法和监督力度也有所欠缺，这导致很多工程单位对保障冻土区工程项目的质量安全，特别是环境要求积极性不足。
“气候、冻土和环境之间达成了一个极限平衡状态，气候变暖或环境扰动会打破这种数万年形成的平衡，导致冻土不断退化。”金会军强调，这就需要在设计之前详细作好冻土测绘、冻土工程地质和冻土水文地质、环境地质评价，然后采取针对性的冻土保护措施，这样才能很好地实现经济合理、技术可行同时也是环境友好的多重目标。
远景蕴含挑战
如今，青藏高原高速公路、输油气管道工程、输变电工程……更多的大工程已经或将在青藏高原拔地而起，科学家也正在以这些工程为预想背景，进行前期的研究和技术储备。
2011年5月，青海共和至玉树高速公路正式开工。对于这条已纳入我国高速公路规划网的青藏高原多年冻土区第一条高速公路，中科院于2010年开展了高速公路试验段的研究。其中，对8种复合工程技术措施的关于冻土保护作用的观测研究，已在此前连续进行了4年，并在施工过程中取得了非常好的工程效果。
“通过青藏铁路和青藏公路的研究以及提出的一些新的复合工程技术措施，冻土工程国家重点实验室已经有了较好的科技储备。坚实的理论基础是这些工程建设的安全保障。”中科院寒旱所研究员、冻土工程国家重点实验室常务副主任吴青柏在接受记者采访时表示。
吴青柏介绍，该实验室目前正在积极开展冷却路基新技术的研究，提高这些技术措施对气候变化的适应性。“如重力式热管与保温材料、通风管与空心块石等复合路基结构等，未来将推广应用于冻土区的其他工程建设中。”
为了尽量减少对青藏高原生态环境的干预与影响，未来青藏高原冻土区进行的大型工程都将沿着一条“青藏走廊”进行施工建设。这条特殊的工程走廊，正是以马巍为首席科学家的“973”项目――“青藏高原重大冻土工程的基础研究”的重点内容。
土地开发工程研究篇(5)
关键词：教学；科研；构建；正向螺旋；岩土工程
螺旋效应是微软创始人比尔・盖茨提出的企业经营中的正负反馈循环问题，所谓“正反馈循环”又称正向螺旋，它是指一个成功推动另一个成功（如图1）。与正反馈循环相对应的是负反馈循环，即负向螺旋。用盖茨的话说，“处于正向螺旋中的公司，有一种天生就该走运的气氛，而处于负向螺旋中的公司，则有一种注定失败的感觉。”
高职院校的运营管理与企业经营管理的螺旋效应有异曲同工之效，也需要一个一个正向螺旋，推动学校不断向前发展。高职院校的任务是教学、科研、社会服务三架马车齐头并进，而社会服务必然需要教学和科研的良好发展做后盾。所以，以教学和科研来构建正向螺旋效应，通过二者之间的互馈，形成的一种良性循环，推动学校向更高层次发展。正向螺旋效具有对事件的层层推动，逐步放大的作用，一旦这种循环螺旋构成，将推动高职院校的发展步入良性轨道，获得健康发展。
Figure 1.Positive spiral figure
图1. 正向螺旋图
高职院校兼顾高等教育与职业教育双重身份，高等教育的任务是培养学生创新精神和实践能力，职业教育的任务是培养学生职业能力。高职院校是以培养具有一定理论知识和较强实践能力，面向基层、面向生产、面向服务和管理第一线职业岗位的实用型、技术型和技能型专门人才为目的高等教育，是职业技术教育的高等阶段。土建类高职院校与其他高职院校一样，主要主要任务是培养土建类应用型、实践型人才。
成功的高职教育必须形成一个完整的体系，这个系统中的各个组成部分、各种因素之间相互影响，相互促进，共同为高等教育体系的和谐运行与发展做出贡献。
一、土建类高职院校的特点
教育部明确规定：高职院校要按高等职业技术教育的要求，为培养生产、建设、管理、服务第一线急需的技术应用型人才服务。高职院校在办学目标、人才培养模式、招生、就业、毕业文凭及待遇等方面同普通高等教育的院校完全一样。由于高职院校兼顾了职业教育任务，因此，综合起来，土建类高职院校具有如下特征。
1.普通高职院校的特点
高职校的办学宗旨，是培养具有一定管理经验的技术型人才，不是输送高级科研人才，教学上更突出实践操作能力，要求学生动手能力一定要强，学生就业时是介于白领和蓝领之间的技术引领，要求学生放得下架子。在教育教学上存在以下几个特点。
（1）使学生具备必要理论知识和科学文化基础，熟练掌握主干技术，侧重实际应用。
（2）侧重相关知识的综合运用。
（3）培养学生的表达能力、与人沟通、合作共事的能力。
（4）重视实务知识的学习，强化职业技能的训练。
（5）工学结合，重点抓好实训与顶岗实习。
2.具有土建类院校独有特色
在各大高等院校都向综合性大学奋进时，作为土建类高职院校应该走另外一条道路，即特色之路，办好土建类特色院校。土建类高职院校是以土木建筑为特色的高等职业院校，该类院校重点培养建筑类职业技术人才，面向土建施工一线，在建筑领域各个专业部位承担技术蓝领的工作。与普通高职院校相比，具有以下特色。
（1）土建类专业是接触工程最及时、最直接、最全面的一个行业。
（2）重点培养土建类勘察、设计、施工、监理等方面的业务骨干和技术管理人才。
（3）由于建筑领域，农民工做了大量辛苦的具体操作工作，分配到建筑施工或其他相关建筑企业的学生绝大多数都是从事技术与管理工作。
（4）我国处于高速发展时期，需要进行大量的基础设施建设，建筑行业兴旺，毕业生需求旺盛。
3.岩土工程专业特点
土建高职院校岩土工程专业重点培养岩土工程方面的应用型人才。岩土工程专业存在以下特点。
（1）不确定性。岩土工程施工场地本身千差万别，而勘察获取的相关参数有限，并不能全面反映岩土体的各种性能指标。
（2）扰动性。岩土工程施工会扰动岩土体，改变岩土体的平衡条件，岩土体的各种性能指标也会发生变化。
（3）区域性。由于区域沉积条件的类似导致岩土体的相关性能指标接近，具有区域性的特点，如重庆以山区砂泥岩为主，上海以软土为主，太原以湿陷性黄土为主。
（4）隐蔽性。地基处理、桩基、地下工程、隧道施工、锚杆、锚索等岩土工程施工都是在隐蔽下进行，结束后的工程有的也在隐蔽下运行，给工程效果的检验和问题的判断带来一定困难。
（5）依赖性。岩土施工复杂，需要依赖先进的施工设备和施工技术。
（6）前导性。先探索研究施工效果，后研究理论计算和设计方法。
二、土建类高职院校科研定位
1.目前土建类高职院校科研存在的问题
（1）科研基础差，科研成果少；
（2）教师科研积极性不高，教师科研能力差。青年教师大多忙于兼职、考证等赚钱事物，而不愿从事科研工作；
（3）科研投入不足，科研项目少；
（4）缺乏科研平台和科研领军人物，没有形成稳定的科研团队。
2. 土建类高职院校科研定位
高职教育是培养应用型人才，高职科研也应研究应用科技。高职院校的科研重点应放在应用技术的研究开发上，应用技术的研究主要包括应用技术的开发、科研成果的推广和转化、生产技术的服务、科学技术的咨询、技术人员的培训等。同时，要与企业紧密结合， 以服务企业为宗旨， 形成自身科研特色。
土建类高职院校通过“工学结合”直接与企业接触，能直接发现实际生产中的具体问题，通过问题提出，初步研究，提出解决问题的技术路线与方法，及时解决具体问题，而问题的纵深研究，就交给普通高校及其相关研究机构进行。
研究型，综合性大学的科研是基础研究、前沿研究，面向的是国际领域。而高职院校科研应侧重应用研究，着重于解决实际生产生活中的具体问题。作为土建类的高职院校，科研的重点放在解决土建中的新技术、新方法、新材料、新设备等具体问题。在新型能源、新型工艺等方面着手。
每一所高职院校都有自己的特色，在科研方面也要形成自己的特色，一般情况下，土建高职院校科研定位要做到几个结合。
（1）与学校发展定位相结合。土建类高职院校发展定位要根据国家、省教育发展规划要求，结合自身发展实际，对发展方向进行预测，准确做好发展定位。今后高职院校大体有以下几种发展方向。
①升入普通本科院校，进入普通高等本科院校系列。
②升格为本科职业院校，兼顾硕士、博士培养，进入职业院校的最高等级。这种定位必须在国家对职业院校进行改革，允许发展好的职业院校升本，培养硕士、博士的情况下才能实现。台湾的职业院校就可以招收本科、硕士、博士。
③保持现有特色，原地踏步，不思进取。
④发展思路滞后，办学模式普通，办学水平下降，招生困难，学校逐步被淘汰出局，或被其他学校兼并重组。
（2）与教学相结合。
（3）与产学相结合。
（4）与地方经济建设相结合。
（5）与地方文化建设相结合。
三、岩土工程研究主要内容
1.基本内容
岩土工程是20世纪60年代在土木工程实践中建立起来的一种新的技术体制。它主要解决岩体与土体的工程地质问题，以地基与基础、边坡和地下工程等问题作为自己的研究对象。
岩土工程专业是土木工程的分支，是运用工程地质学、土力学、岩石力学解决各类工程中关于岩石与土的工程技术问题的科学。按照工程建设阶段划分，工作内容可以分为：岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程治理、岩土工程试验、岩土工程检测、岩土工程监测。
2.主要研究方向
岩土工程涉及的课程有土力学、岩石力学、地基与基础、深基坑工程、工程地质与水文地质、岩土工程勘察与测试技术、地基处理、边坡处治技术、地质灾害调查与治理等基础专业课程的学习和地质认识实习、岩土工程勘察实习和岩土工程施工顶岗实习。岩土工程研究的内容及方向主要有三个方面。
（1）地基与基础工程：重点开展地基模型及其计算方法、参数研究，地基处理新技术、新方法和检测技术的研究，建筑基础（如柱下条形基础、十字交叉基础、筏形基础、箱形基础及桩基础等）与上部结构的共同作用机理和规律研究等。
（2）边坡与基坑工程：重点研究基坑开挖（包括基坑降水）对邻近既有建筑和环境的影响，基坑支护结构的设计计算理论和方法，基坑支护结构的优化设计和可靠度分析技术，边坡稳定分析理论以及新型支护技术的开发应用等。
（3）城市地下空间与地下工程：以城市地下空间为主体，研究地下空间开发利用过程中的各种环境岩土工程问题，地下空间资源的合理利用策略，以及各类地下结构的设计、计算方法和地下工程的施工技术（如浅埋暗挖、盾构法、冻结法、降水排水法、沉管法、TBM法等）及其优化措施等等。
四、正向螺旋的构建
岩土工程专业应用性强，涉及面广，未知领域多，与多学科相关，迫切需要将教学与科研有机结合，构成互馈关系，成为正向螺旋，推动岩土工程教学与科研循环上升，一旦构筑成功，解决一劳永逸的问题。
1.教学与科研的互馈关系
高职院校的教学与科研是齐头并进的关系，二者形成相互影响、相互促进的互馈关系，如图2。
Figure 2 .The teaching and the scientific research mutual feedback relationship chart
图2. 教学与科研的互馈关系图
（1）科研是为教学服务的。
①通过科研提高教学水平；
②通过科研丰富教学课堂；
③通过科研锻炼教师能力。
（2）教学能促进科研发展。
①通过教学发现新问题；
②通过教学探索新课题；
③通过教学研究解决学科中的各种问题与疑问；
④通过教学解决学科中疑难杂症。
2.岩土工程课程分类及教学内容
岩土工程课程教学按照教学目标分为三类：理论课程、应用课程、实践课程。
理论课程：工程地质与水文地质、岩石力学、土力学、地基与基础。
应用课程：工程勘察与测试、地基处理、深基坑工程、边坡处治技术、地质灾害调查与治理。
实践课程：地质认识实习、岩土勘察实习和岩土工程顶岗实习。
3.岩土工程科研分类及研究内容
岩土工程科研按照研究用途，可以分为理论研究、应用研究、测试检验三个阶段。
理论研究：主要研究过程地质与水文地质、岩石力学、土力学、地基与基础等方面基础理论。
应用研究：主要研究程勘察与测试、地基处理、深基坑工程、边坡处治技术、地质灾害调查与治理等方面的应用。
测试检验：研究成果测试，转化应用。
土建类高职院校岩土工程重点科研内容为应用领域，其内容如图3。
Figure 3 .Geotechnical engineering application research content
图3 . 岩土工程应用研究内容
4.科研与教学正向螺旋的构建
所谓正螺旋效应就是科研与教学之间形成的一级推一级，步步为营，相互推动，层层上升的趋势。其基本构建过程有三步。
（1）第一轮构建
大一时期，岩土工程教学任务是理论教学，理论课程教学主要采用现成的理论基础，开展教学，由于基础理论领域研究的单位较多，主要是一些科研机构和研究型院校，理论相对比较成熟，为了避免重复，同时避开锋芒，按照高职院校科研定位原则，在这块领域不要投入太多精力，这块教学中发现问题或者理论缺陷，通过初步研究分析，提出问题和初步解决思路即可，剩下来深入研究工作交由专门的科研机构和研究型院校去进行。
这个阶段的教学，主要是理论教学，涉及的内容大都是基础理论，学生普遍感觉枯燥乏味难懂，为了提高教学效果，这个期间的科研重点放在岩土工程基础理论的教学教法上，研究解决学生学习岩土工程基础理论的方式方法，通过教学手段和教学方法的研究，使枯燥乏味难懂的基础理论变得浅显有趣易懂，提高学生学习的积极性和主动性，使学生学到扎实的理论基础，为第二阶段应用课程的学习打下坚实的基础，达到完美的教学效果，如图4。
Figure 4 .Freshman period the teaching and the scientific research of the relationship
图4. 大一时期教学与科研的关系
（2）第二轮构建
学生进入大二时，在教学安排上，进入应用课程的教学阶段，这个阶段主要是一些应用课程的教学，如勘察与测试、地基处理、深基坑工程、边坡处治技术、地质灾害调查与治理等课程。这个阶段的教学要培养学生的学科实际应用能力，使学生做到能勘察、能设计、能施工。因为这个阶段是岩土工程实实在在被运用，通过学习实实在在的解决岩土工程问题，这个阶段的教学开始轻松起来，学生感觉学科的运用价值，学习兴趣普遍高涨，实际问题不断被发现，促使科研解决具体问题。
Figure 5. Sophomore year period the teaching and the scientific research of the relationship
图5. 大二时期教学与科研的关系
这个阶段是科研重点工作阶段，主要研究岩土工程中实践应用研究，符合高职院校科研定位的重点任务。重点研究岩土工程在应用过程中存在的问题，特别是通过教学发现问题和缺陷，有针对性的通过科研来具体解决，如图5。
（3）第三轮构建
第三阶段，岩土工程教学以实践课程为主，主要开展野外地质实习、岩土勘察实习和岩土工程顶岗实习等具体实践任务，让学生适应岩土工程领域工作，熟悉岩土工程各项业务，到单位能迅速将工作拿上手，并能独当一面，做到分配到单位后实现零适应期。
这个阶段科研任务主要解决二阶段科研成果的实验与测试问题，研究成果转化，并在学生毕业前受益科研成果，使学生到单位后能将科研成果运用于工程实践，一方面体现了科研的社会服务功能，另一方面也使学生进入社会就掌握到本行业最新的科研成果，在后期发展上占有起手作用，如图6。
Figure 6 .Junior year period the teaching and the scientific research of the relationship
图6 大三时期教学与科研的关系
（4）总体正向螺旋图
将第一、二、三轮整合汇总，形成总体螺旋图，然后循环往复，形成一种自然的上升趋势，确保岩土工程专业教学与科研并驾齐驱，通过一年一年，一届一届的不断努力，教学质量会得到不断提高，教师业务能力得到不断拓展。对学生是精品打造，培养出来的学生知识扎实，掌握最新技术方法，业务能力超强，到单位后能实现零适应期，会受到用人单位的喜爱，给学校的招生和就业工作减轻了压力。同时，科研成果能及时在生产领域运用，广泛服务于社会，实现了高校教学、科研、社会服务三架马车并驾齐驱的良性循环，构建的正向螺旋图如图7所示。
Figure 7.Geotechnical engineering teaching and scientific research of the positive spiral figure
图7. 岩土工程教学与科研的正向螺旋图
结束语：
土建类高职院校的主要任务是培养应用型、实践型人才，岩土工程专业主要培养岩土方面勘察、设计、施工、监理等方面的应用人才，岩土工程教学与科研都应围绕培养岩土方面的应用人才。在理清岩土工程教学与科研的关系的基础上，通过构建一个正螺旋循环，使教学和科研形成互馈关系，对二者起到放大效应，达到事半功倍的效果，对丰富和发展壮大土建类高职院校岩土工程专业会有明显效果。
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土地开发工程研究篇(6)
1980年夏天，正在读研的徐世慕名拜访了来大连开会的著名混凝土大坝温控专家朱伯芳，就此确定硕士论文题目。由此，他与“混凝土断裂力学”结下了不解之缘，并成为他人生大部分时间为之孜孜努力的研究方向。
2009年11月16日，徐世正式出任浙江大学建筑工程学院院长，他面对的仍然是打了30年交道的实实在在的“混凝土。不同的是，他正在努力地将传统的硬且脆的混凝土，通过科学的魔方，改良成为具有优异的柔韧性能的混凝土材料新品种。
“我将继续发挥学术专长，带领建工学院的学科集群走向国际一流。”56岁的徐世平静地说。
“最年轻的元老”
1979年夏天，徐世考上大连工学院(现大连理工大学)赵国藩院士的硕士研究生，在确定研究方向的时候，他早早地做起了准备，并瞄准了当时国内还没有开始研究，国际上才刚刚兴起的混凝土断裂力学研究领域。1980年，时任国家水利电力部总工程师的中国科学院学部委员潘家铮老先生、中国水利水电科学研究院结构材料研究所所长于骁中先生刚刚在《水利学报》上发表了关于混凝土断裂力学方面的研究论文。徐世对该方向的研究兴趣更大了，但是对其发展前景还不是十分明晰。
正巧，中国水利水电科学研究院的朱伯芳工程师正在大连工学院参加一个学术会议。“朱院士是研究大坝温控的，那时他在国内已经很有名气。我去拜访他，想听听他对于我选择混凝土断裂力学作为研究方向的意见。”当时的徐世此前也未曾有与朱伯芳谋面的机会。但朱伯芳毫无保留地把自己的想法告诉了徐世。“他对我说，60年代就想从事混凝土断裂力学研究，但是组织不同意，安排我去三门峡大坝研究大坝温控。现在有机会了，就要好好做。这个领域，是一块肥沃的土地，只要你辛勤耕耘，一定能收获很多的果实。”
研究方向确定下来了，但随后又碰到更为棘手的问题――缺乏试验和测试设备。“我当时所有的研究经费总共不过500元，但要做断裂力学试验，必须测试裂缝口张开位移，所需要的夹式引伸仪一支就要800元。”为了得到准确的数据和结果，从没做过实验仪器的徐世决定自己动手做一支夹式引伸仪。
经过一番打听，徐世找到大连工学院机械系卫国强副教授寻求帮助。卫老师告诉他，加工夹式引伸仪需要16硅2锰弹簧钢，但这种弹簧钢在市场上买不到。这让徐世傻了眼。“市场上买不到，我就一家一家地到企业去打听。”
功夫不负有心人，经过整整1周的寻找。徐世娘终于在一家军工厂找到这种弹簧钢。“但他们不卖给我。因为我想买1公斤，他们说要买就得买一捆，一捆是32公斤。”徐世一咬牙，就把这32公斤的弹簧钢搬回了实验室。随后，徐世又找到学校基建处，希望买些实验用的木材水泥、砂与石子。“我告诉他们我手上仅剩的一点经费，看能买多少?基建处的老师说，你这点钱买一样材料都不够。算了，我们送给你得了，也算为你的研究工作做些奉献。”
“走进科研殿堂的第一步，我是在大家的无私帮助下完成的。”徐世感激地说，自己当时只有满腔热情和一股子韧劲，是老一辈科学家的热诚帮助和周围同事的鼎力支持给了他无穷的力量。“经历的这些小挫折，也是一笔不小的财富。我会以平常心对待科研中碰到的困难，努力去寻找解决困难的途径和方法。”
1981年的冬天，徐世终于完成了自己的研究课题。在当年举行的第一届全国岩石混凝土断裂力学学术会议上，他的研究论文被《水利学报》和《冶金建筑》(现为《工业建筑》)两个期刊选中。这是他进入混凝土断裂力学这个领域以来发表的首篇学术论文。与他的论文同样受关注的，还有他的实验测试仪器。徐世娘回忆说：“国内很多同行买不到16硅2锰弹簧钢。后来他们找到我，我就陆续邮寄给他们，解了他们研究中的燃眉之急。”
自涉足混凝土断裂力学领域的研究以来，徐世就一直执著于国内研究混凝土断裂力学的研究。1985年，在河海大学举行的一个学术会议上，徐世就被与会的一些老教授称为这一领域“最年轻的元老”。“搞基础研究不仅难度大，周期长，而且要耐得住清贫。”徐世说，建筑行业本身来钱又快，一旦受到市场诱惑，很多人就直接下海了，能坚持到最后的很少。“到我2004年从德国回国后发现，原先仅有的几个同行早已退休了，那时真的感到愈发寂寞。”
重视科学原创，服务国家建设
传统混凝土易开裂，严重影响了工程质量，成为引发工程事故的主要原因之一。问题的根本在于混凝土的抗拉强度低、韧性差和开裂后裂缝宽度难以控制等缺陷。为克服混凝土这些不足，徐世带领他的科研团队，围绕国家大项目潜心研究，努力攻关。
“建筑为什么会寿命短，是因为混凝土易开裂，开裂之后引起钢筋锈蚀，导致膨胀，又进一步引发更大范围的破坏和开裂，这样就对这个建筑结构产生严重的危害，从而致使结构失效，丧失使用功能。”徐世说，从事混凝土断裂力学研究的目的，就是要找到减少裂缝危害的理论支撑。甚至是研发新材料的理论基础。
1983年，徐世撰写基金申请书，并作为主要研究者完成了国家自然科学基金第一批获准项目“混凝土断裂和损伤的机理”。在这个项目中，他采用激光散斑干涉法，发现了混凝土裂缝失稳断裂前存在着裂缝的稳定扩展阶段和断裂过程区，并提出了混凝土断裂概率模型和尺寸效应公式；1984年，徐世又负责承担了水利水电科学基金项目“混凝土断裂韧度的尺寸效应”的研究工作。考虑到工程实际的需要，徐世和他的课题组成员大胆地进行了国际上最大尺寸和最大规模的混凝土I型断裂韧度测定，在国际上最早将光弹性贴片法应用于测量混凝土断裂过程区，发现了当试件高度大于2米时，混凝土断裂韧性为常数，其断裂过程区长度的影响可以忽略，线弹性断裂力学理论可以直接应用于混凝土大坝的裂缝安全评定。课题的成果已应用于我国东风拱坝裂缝的防治分析中；1986年，徐世在“七五”国家重点科技攻关项目“混凝土裂缝的评定技术”的全国招标会上中标。徐世制定了详细的研究计划，带领课题组成员开展了大规模的全级配混凝土断裂实验研究。该研究为我国高混凝土坝的裂缝防治技术作出了重大贡献。
1992年，徐世远赴德国继续他的研究。当时，德国卡尔斯鲁尔大学的赫尔斯道夫教授，对徐世完成的国际上最大混凝土断裂试件的断裂力学实验研究成果很看重，帮他联系到了当时正值盛年的斯图加特大学奥托格拉夫研究所的莱茵哈特所长，建议他去德国之后在莱茵哈特教授那里开展合作研究。赫尔斯道夫教授还专门给德国洪堡基金会写了推荐信，帮助徐世获得了德国洪堡基金会研究奖励基金。
在德国经济和工业最发达的城市，徐世度过了他依然忙碌的国
外研究岁月。莱茵哈特教授为徐世提供了良好的工作条件、自由而宽松的研究环境，配备了强有力的实验研究小组。“德国教授擅长把基础研究与工程相结合，让我受益匪浅”。在这里，徐世解决了国际上一直未能解决的纯剪切断裂试验研究的理论基础和实验方法，首次实现了各向异性材料和混凝土材料的纯II型断裂韧性和断裂能的测试。特别是利用这个难能可贵的可以静下心来潜心研究的机遇，他系统地完成了混凝土双K断裂模型和基于裂缝粘聚力的裂缝扩展阻力新KR曲线的理论架构和基础。
1998年开始，为发挥徐世的学术专长，大连理工大学支持他建立了国内课题组。徐世同时带领这个课题组开始了对“混凝土裂缝扩展的断裂理论与分析方法”的研究。这是基于国家杰出青年科学基金项目开展的课题。通过大量实验研究，他们取得了一系列创新性成果：系统测试了混凝土的双K断裂模型的断裂参数，测试了不同混凝土等级的基于裂缝粘聚力的裂缝扩展阻力新KR曲线，建立了以能量释放率为参数的双G断裂模型及新的GR阻力曲线理论等。近年来，该研究成果已经在三峡大坝裂缝稳定性分析等国家建设中得到广泛应用。2005年6月，该成果还被作为制定我国水工混凝土断裂韧度测试规程的基本理论。
“从1998年开始，我的研究开始从‘混凝土的断裂韧性’转向‘韧性断裂的混凝土’。”徐世说，转变的目的是希望通过改变传统的配制混凝土的方式，设计制造新型的混凝土材料，实现节能环保。“传统的混凝土是脆性的，它的抗拉强度比较低，再怎么进行温控，也很难避免出现裂缝，所以必须要提高材料的韧性、增强材料自身抵抗开裂的能力。”
2000年，徐世带领其国内课题组率先开展了超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)研究。2004初，徐世完全回国后，这一研究工作取得了加速进展，在国产胶凝材料基础上研制出极限拉伸应变高达3～6％和挠跨比高达12％的应变硬化UHTCC新材料。这项研究工作改善了普通钢筋混凝土本征缺陷，可解决普通钢筋混凝土梁长期使用安全性下降和服役时间达不到设计寿命的问题。俄罗斯《大众机械》杂志2007年撰文将该材料列为未来能够使人类生活因此而更加完美无缺的十大新技术之一，与其并列的有相变随即闪存，汽车智能一体化、可印制太阳能电源技术、防伪护照、人体局域网、等离子电弧汽化技术、网络视频技术、聪明药丸等。
“现在桥梁桥面铺装用的混凝土为了防止开裂，铺得都很厚。如果采用超高韧性水泥基复合材料，桥面铺装厚度可大为降低，桥梁自重得以减轻，相当于桥上的汽车载荷可以忽略不计；现在的隧道衬砌一般都用60～80公分厚的混凝土浇筑，如果使用新材料，降低它的厚度，隧道的开挖量减少了，用的混凝土也减少了。特别是，我们国家基础设施的重大工程结构。比如大型桥梁、高混凝土坝、城市地铁和城市建筑使用寿命如果能达到100年甚至300年以上，这样就能真正实现国家财富的积累和真正意义的节能环保―我们不用生产那么多水泥、不用去挖那么多山和毁坏那么多植被了，就可以造福于我们的子孙后代了”徐世说。
以创新带动学科发展
原大连工学院老院长钱令希先生来自浙江大学，他给徐世留下了很深的印象。“钱老先生身上体现出来的浙大人的‘求是’精神，真的让我打心眼里佩服。”徐世说，“求是”才是科学态度，才是科学家应该坚持的。“正是钱老先生力邀，叫我从德国回来的。能有机会到浙大工作，更应秉承‘求是、创新’的校训，并将这个理念贯穿到我的管理和科研中。”
在受聘担任浙江大学建筑工程学院院长前，徐世像做基础研究一样，对国际顶尖大学士木工程学科的设置和研究方向等进行了比较研究。他发现，这些国际顶尖的大学越来越重视土木与环境工程的相互影响，特别注重学科交叉、新材料和新材料结构的研究。徐世说，材料的创新是土木工程结构领域最带有革命性的根本创新，是学科发展的制高点。目前高性能混凝土材料在世界著名大学得到了广泛研究，其研究趋势已经从传统的被动地研究材料和结构的性能，包括研究材料和结构的断裂性能、耐久性能，可靠性等，转向主动地根据工程需求研究出具有集多种高性能性质于一身的高性能材料和结构。“有趣的是，这些研究高性能材料和高性能结构的学者，大多是我在混凝土断裂力学领域的研究同行。”徐世说，“我们站在同一个起跑线上。”
根据研判和实地了解，徐世描绘了浙大建工学院土木工程学科(已有80余年厚实发展历史学科)的愿景――学科发展为国内一流、在国际上具有重要影响的学科集群：岩土工程、空间结构传统优势学科进一步增强，水利工程学科和建筑学实现跨越式快速发展，同时大力发展交通工程学科。经过几年的努力，土木工程学科进入国内前3名，水利工程学科进入前5名、建筑学进入前8名，在大平台建设上迈出一个新台阶，承担具有较大影响的国家大项目，在土木水利工程学科几个主要领域出现若干具有国际前沿水平和影响的学术成果。
“要实现学科的可持续发展，重要的是营造一个以创新为核心的宽松的学术环境。”徐世说，根据他自己近30年不断从事科学研究的经历和领导创新团队的管理经验，他认为三个“三分之一”的科研力量分布配置是比较科学的：三分之一的科研力量从事大平台、大团队建设，承担和完成对国家建设具有重要贡献、对提高学校学术声誉具有显著影响的大项目、大成果，三分之一的科研力量从事工程科学的研究，进行长期持续性的原创积累；三分之一的科研力量从事为社会服务的横向工程项目的工作。
土地开发工程研究篇(7)
关键词：产学研；土木工程专业；应用型；创新人才；毕业设计
随着经济全球化的发展及知识经济时代的到来，创新成为推动社会科技进步与经济不断发展的决定性力量[1]。城市经济的发展、建筑工程的规模逐渐扩大及其形式功能的日新月异则要求土木工程技术也不断地发展与创新，同时也要求高校土木工程专业[2]培养大量应用型创新高等工程技术人才。毕业设计论文作为土木工程本科专业中最后的一个理论性与实践性综合的教学环节，其目的是培养学生独立分析与解决工程技术问题，最终使学生符合应用型创新工程人才的基本要求。因此，毕业设计[3,4]论文必须具有综合知识、能力与创新相结合的特点。企业、高校与科研院所[5]之间通过生产、教学和科研紧密结合，在课程教学与实践过程中有机结合企业生产实践与科研创新，可以较好地培养学生综合素质、能力以及创新能力。同时，使学生在实际毕业设计论文过程中，提升科学研究能力与团队合作精神，增强设计与参与生产实践的事业心和责任感[6]，在更好地运用综合专业知识提升毕业设计质量的同时，达到应用型创新人才的培养目标。
1创新土木工程毕业设计模式
产学研有机结合土木工程毕业设计论文的创新，就是在毕业设计与研究论文中，实现毕业设计[7]、教学与土木工程实践相结合的创新模式，提升土木工程专业学生的实践能力。土木工程产学研项目中，结合科研创新与生产实践来优化课程教学，培养土木工程学生的实习实践能力，有助于全面培养有能力的土木工程专业学生。在具体的土木工程毕业设计创新模式之中，可以优化开展实施产学研合作，有效建立健全当前土木工程教育中产学研结合教育课程评价[8]及调控机制，改变传统的土木工程教育模式。同时，也有助于实现企业、高校以及研究机构间的优势资源互补，优化培养应用型土木工程专业创新人才。
2基于产学研土木工程毕业设计的意义
利用产学研机制与应用型创新人才培养目标进行创新性土木本科毕业设计论文的选题，从工程实际与学术问题的联合创新出发，丰富与扩展课题的研究目标，将产学研科研或工程项目转化为创新型的实验项目、依据工程实际与实验模型培养学生的动手能力、扩展创新能力。同时，创新性土木本科毕业设计过程中，也可以提升学生的论文写作能力，优化学生力学模型计算能力，培养技术学术交流，扩展学生思维，具有重要创新意义。基于产学研的课程实践与毕业设计工作，能够优化提高土木工程产学研合作水平和效率，实现共赢，共同发展。创新模式，搭建土木工程产学研平台，优化服务，能够优化推进企业与高校、科研院合作，提高合作层次，有效实践产学研合作，提升土木工程毕业设计质量，发挥积极影响。而且，在土木工程专业中，其毕业设计与实际工程密切相关，使其与产学研相结合，有助于培养学生的实践能力与创新能力，也可以提升毕业设计质量，具有重要意义。
3基于产学研土木工程毕业设计创新的实现措施
3.1完善产学研结合体系
密切协调土木工程教学与后期毕业设计间的联系，基于产学研创新模式，设置课程教学与生产实践，最终为毕业设计的选题、实习与设施打下基础，增强课程试验与毕业设计等与外部生产与科研创创新等因素之间的关系，提升毕业设计质量。考察学生的知识综合应用能力，解决工程中与企业科技生产中的实际问题，从而使学生能够更好的理解工程毕业设计题目，使其能够聚精会神地投入到毕业设计中，提升学生参加土木工程毕业设计的热情。
3.2提升土木工程专业产学研基地实力
高校院系加强与地方科研生产合作，建立完善土木工程专业的产学研基地，鼓励教师参与生产实践，提升其实践指导实力，为毕业设计与论文提升工程实际的支撑，激发土木工程学生在毕业设计中的潜在能力。通过土木工程专业产学研联合的课程教学实践与毕业设计，更深层次地让学生通过融入到土木工程设计实践中。
3.3提升选题水平
创新性毕业设计论文选题工作，必须要确保选题符合土木工程专业的实际特点，切合应用型创新人才的培养目标要求，保障土木工程毕业设计的选题深度可为学生所接受，一方面避免选题简单重复的陈旧题目，适应经济与社会发展的需要；另一方面避免在毕业设计中选题过深、题目过大而脱离生产实际的情况，确保学生切实完成毕业设计工作。
3.4提高毕业设计指导质量
院系在毕业设计指导中，应细化到具体教学指导单位，根据各专业学生毕业设计的专业特点，制定适合创新模式的毕业设计论文指导细则。指导教师在学生毕业设计中，能够积极引导学生去创新思维，建立学生对毕业设计的多元文化意识，培养土木学生的工作、人际交流能力。
3.5协调毕业设计考核环节
建立基于产学研的毕业设计分阶段考核方法，首先对指导教师要求其书面陈述毕业设计课题来源、选题依据、设计论文内容、难以程度及工作量等情况，由院系讨论与考核设计选题。在此基础上，增加创新学分与创新能力的评价标准，使学生更加有积极性地投入创新能力的培养，同时，激励教师培育基于产学研等的创新课程与毕业设计的实践，给予相应的政策支持。基于产学研的毕业设计论文实施过程，可以根据实际情况，适当的调节增加实践环节的考核，以保证毕业设计的质量提升。
4产学研创新毕业设计论文案例探索
盐城工学院土木工程学院依据江苏省特色专业和国家特色专业建设点，逐步推行创新教学与科技管理体制改革，努力提高科技水平，走产学研相结合的道路，积极为地方社会经济服务，承担了大量的企业科技开发项目。土木工程学院在基于产学研的教学与毕业设计改革上，利用校企协同育人平台，引入企业深度参与教学实践，开发了“企业文化、建筑工业化技术、施工安全管理、现代施工关键技术、建筑信息化技术、绿色建筑技术、建筑设备工程”等校企网络课程。进一步，加强教学方法改革，利用校企网络共享络课程，鼓励开展学生主动学习、研究性学习与合作性学习；对“土木工程测量、土木工程材料与工程结构测试技术训练”等课程实施以能力考核为主的考核方式改革，为切实完成实践课程培养目标与创新性毕业设计论文工作提供有力保障。学院教师团队目前承担的产学研项目，紧密结合土木工程教学与企业生产实践科技问题，为培养应用型创新人才进行卓有成效的探索。笔者所在的课题组，目前承担“深大基坑开挖施工对工程桩的影响及其检测关键技术研究”产学研项目，旨在结合教学与工程实践科技创新的同时，进行土木工程创新毕业设计与应用型创新人才的培养等探索工作。在教学中，针对盐城多河地区特点，分析深大基坑开挖的设计、施工与环境影响特点，将工程难点问题引入课堂与试验及实习实践。对深大基坑开挖回弹引起的桩基承载形状变化等问题，在“桩基工程”课程的设计与施工检测等课程中，进行针对性的分析，充分调动学生的学习兴趣，利用课程试验与产学研课题研究试验有机的结合，引导学生参与科研试验研究，为创新性毕业设计提供知识能力的积累。在此基础上，进行基于产学研的毕业设计论文工作，根据学生情况并结合项目特点，毕业设计选题有“先锋岛三期多面临河深大基坑的设计与施工”“盐城多河地区的基坑支护形式与插入深度研究”“深大基坑开挖条件下的工程桩承载力计算”“深大基坑开挖坑底回弹与桩基承载计算与检测”“临河高层建筑深大地下室基础设计与施工方案”等，创新了土木工程毕业设计论文的形式，并推动了工程生产实践与企业的技术创新等工作。
5结语
在土木工程教学、试验实践及毕业设计的各阶段，基于产学研联合研究项目改革教学方法与毕业设计选题及实施，促进土木工程本科毕业设计论文的创新与实践，使学生在毕业设计阶段直接接触到工程实例与企业技术创新实践，可有效保证学生完成土木工程专业的教育培养计划，培养学生的专业创新能力，为完成土木工程应用型创新人才的培养目标发挥重大作用。
参考文献
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