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1996年首次開設巖土工程本科班時，課程群只有7名核心教師（4名副教授，3名講師，1名博士）。1996年的師資力量明顯滿足不了培養學生工程能力和創新意識的需要。充分分析研究國內外知名大學在巖土工程領域開展教學和科學研究的過程，借鑒其成功的經驗，我們深刻認識到，建設一支相對穩定、職稱、年齡、知識、學緣結構合理、愛崗敬業的高素質的師資隊伍是提高教學質量的基礎和保證。為了建設高素質的教師隊伍，采取的具體措施為：一是密切聯系“211”和“985”高校，引進年輕博士，優化教師隊伍結構。二是通過產學研相結合、加強教師出國進修，提高年輕教師的理論水平和工程實踐能力，激發青年教師的責任感和使命感，穩定中青年骨干教師。三是發揮老教師的“傳、幫、帶”作用，瞄準博（碩）士生導師、教學名師、學科帶頭人、骨干教師、人才工程等標準，有的放矢，給每位中青年教師確立中長期目標，不斷提高核心教師的學術、教學水平，提升師資整體實力。18年來，我們通過上述3項措施進行師資隊伍建設。目前，師資隊伍中教授和博士比例分別達到57.89%和63.16%。其中，湖南省普通高校青年骨干教師4人，湖南省121人才工程人選4人，湖南省普通高校學科帶頭人后備人選1人，國家自然科學基金評審專家10人，中國博士后科學基金評審專家1人。
可以看出，目前師資隊伍在年齡、學位、職稱構成上比較合理，核心教師教學水平和學術水平提高很快，普遍具備團結協作、艱苦奮斗、朝氣向上的優良精神，具有凝聚力，更具活力和創新精神。巖土工程課群核心教師形成了一支以中青年博士和教授為主體、老中青搭配合理、學歷層次高、職稱結構合理的一線教學隊伍，在知識、能力、年齡、職稱上有較強的互補性，有利于資源共享和業務能力的共同提高,也能通過老中青相結合促進教學工作的“傳、幫、帶”作用。在青年教師的培養過程中，我們采取如下措施提高教學質量：第一，堅持崗前培訓制度、持證上崗制度、助課制度、試講制度，對青年教師實行導師制，由資歷較深的教學經驗豐富的教師對青年教師予以具體的幫助和指導，并把它納入導師和青年教師的業務考核之中。第二，積極組織青年教師參加各項教學比賽活動，如組隊參加省多媒體課件制作大賽和學校青年教師教學比賽等，對培養青年教師起到了很好的作用。第三，創造條件、積極鼓勵年輕教師申報國家自然科學基金。
2.調整教學大綱
1996年，我們開設1個巖土工程教學班，將原來單一的“土力學”、“工程地質”、“基礎工程”發展為“工程地質”、“巖土工程勘察”、“土力學”、“基礎工程”、“地基處理”與“隧道工程”課程群，滿通和水利等工程建設的需要。調整教學大綱時，我們堅持“厚基礎、寬口徑、重實踐”原則，首先對學生講清基本概念、基本理論；其次增加了實踐學時；最后面向巖土工程班級時整合了教學內容。剛開設“巖土工程勘察”、“地基處理”與“隧道工程”課程時，6門課程之間不同程度地存在部分內容重復、課程之間的聯系不緊密等現象，系統性不強，難以激發學生的專業興趣，制約了學生的學習積極性和主動性。特別是，當時市場上還沒有《巖土工程勘察》和《地基處理》教材，教學內容的取舍成為關鍵。以課程群的方式融合起來，整合了教學內容，使學生加深了對專業的認識，緩和了教學內容增多與學時減少之間的矛盾，縮短大學教學和工程建設之間的距離。例如，對巖土工程班級，將“工程地質”中公路工程地質勘測、“土力學”中土工試驗與原位測試結果的分析與利用調整到“巖土工程勘察”課程，將“基礎工程”中地基處理、特殊性地基上的基礎工程調整到“地基處理”課程。將該課程教學與課程設計、生產實習、畢業實習和畢業設計與注冊土木工程師（巖土）考試內容緊密結合，實現了大學教學與社會需求相結合，實現了大學生與工程師或研究人員的對接。
3.合作或獨立編寫教材和著作
結合巖土工程課程群教學內容的相互聯系、大學課程學時要求、在工程中的應用和發展情況，調整課堂教學內容，編寫教材和著作，將取得的成果寫進教材和著作，將親歷的典型工程引入到多媒體課件中，通過教材和課件將教學內容改革成果固化。具體措施如下：（1）結合教學和科研積累，獨立編寫教材和著作；（2）與“211”和“985”等兄弟院校和科研院所合作編寫教材；（3）吸收合作院校編寫的知名教材進入課堂。獨立編寫的8本教材和著作包括《巖土工程勘察》、《基礎工程》、《灌注樁檢測與處理》、《全國一級建造師執業資格考試（公路工程管理與實務）考前輔導資料》、《公路工程地基處理手冊》、《高速公路路基沉降預測及施工控制》、《現代土木工程》。
在新編教材中，適度引入案例和專業詞匯英漢對譯，提高學生綜合素質和工程能力，提高了每堂課的凝聚力和出勤率。與兄弟院校和科研院所合作編寫的6本教材和著作包括與湖南科技大學合作編寫的《地基處理》和《隧道工程》教材（2008年，機械工業出版社）、與湖南大學、重慶大學、太原理工大學、大連大學合作編寫的《地基處理》教材（2010年，武漢理工大學出版社），與廣東省長大公路工程有限公司合作編寫的《新理念下山區高速公路建設實踐》和《新理念下山區高速公路建設管理》（2010年，人民交通出版社），與清華大學合作編寫的《公路土釘支護技術指南》（2006年，人民交通出版社），參編錢七虎院士編寫的《巖土工程師手冊》（2012年，人民交通出版社）。
4.開發與更新主干課程電子資源
巖土工程課程群的6門課程中，“工程地質”、“土力學”、“基礎工程”是面向全校土木工程專業、水利工程專業開設的巖土工程類公認的3大支柱課程，每年受益學生超過1250人。全部課程實現了多媒體教學方式外，我們依托省、校精品課程平臺重點開發這3門課的電子資源，為學生構建網上學習環境。
5.改革專業課程考核模式
傳統的開卷或者閉卷筆試存在的弊端是難以杜絕舞弊現象，學生心存僥幸，不利于教學質量和學生專業技能的提高，不利于建設優良學風。況且，教學過程中，大學老師和學生的交流機會很少，學生難以感受到老師的指點和關愛。為此，我們探索了考試改革，期待通過師生互動交流、學生聯動（動手、動腦、動嘴），確保教學效果，培養學生綜合素質。
（1）“地基處理”課程采用“題庫抽題答辯+開卷筆試”考核新模式。隨著新校區投入使用后，新、老校區的空間距離導致老師和學生的交流機會很少。為了改善這種狀況，我們進行了探索，采用“上午抽題應答（占總成績的40%）、下午開卷筆試（占總成績的60%）”。抽題應答的具體做法是：考試之前幾周，老師將涵蓋課程的近100個最重要的問題列出來，讓學生找答案，考試時，讓全體同學在教室里按學號隨機從這近100個問題中按序號抽取1~2個問題作為自己的考試題目，然后走上講臺回答，接受同學們的質疑、評判和老師點評。這種抽簽答辯與開卷筆試相結合的考核模式，注重學習過程，充分調動同學們的積極性、主動性和相互監督作用，促進了老師對學生的言傳身教，效果很好，在學生中具有良好的口碑。很多學生與老師親近，積極參加教師的科研課題研究。
（2）“工程地質”課程采用“節假日自主見習+開卷筆試”考核新模式。工程地質知識抽象、枯燥，難記難學，影響學生的學習熱情，教學效果難以保證。瞄準該課程實踐性強的特點，注重改革教學方法和手段的同時，通過對考核內容、方式和手段的改革實踐，結合效果分析，采用“節假日自主見習+開卷筆試”考試形式，促進優良學風建設，有效提高了學生的綜合素質，增進相互了解和交流，激發學生的求知欲和創新愿望。具體做法是：指導學生在節假日和周末去一些風景名勝或者自己的家鄉觀察分析地層、地質構造、邊坡等現象，不明之處帶入課堂，結合平時小測試和課后分組討論，做到學以致用，計入總成績的40%。
6.改革實驗和實踐教學模式
實驗和實踐教學是工科人才培養方案中非常重要的環節，是實現學生綜合能力和綜合素質培養目標的關鍵教學過程，也是實施素質教育和創新教育最有效的方法和途徑。但是，1999年大學擴招以來，學生數量大幅度增長，實驗和實踐教學質量出現滑坡，原有教學模式顯示出很多弊端，也給學風和教風帶來了不良影響。這些弊端主要體現在，實驗和實踐教學流于形式，教師監管缺位，學生逃避、應付現象時有發生。我們開展了系列的實踐教學改革，改革的指導思想是：以點帶面，通過教師和學生的親情式合作和示范，引導并約束全體學生全程參與實驗和實踐。
通過改革，在課堂授課學時減少的情況下，實踐課學時得到了加強，如“土力學”課程實驗由8學時增加到16學時。實驗主要依托我校巖土與隧道工程實驗中心來完成。該中心是土木工程專業實驗教學中心國家級實驗教學示范中心的一部分，有完備的室內實驗設施，建立了融實驗技能與工程綜合訓練于一體的實驗教學體系，在強調實驗基礎性的同時更注重實驗的應用性，在加強學生科學素質、創新精神、動手能力培養的同時更注重綜合的工程訓練。工程地質實習和巖土認識實習主要依托岳麓山、湘江兩岸、湖南省地質博物館和長沙市軌道公司等實習基地以及產學研基地開展。
認識實習、生產實習和畢業實習重點采取了師傅帶徒制即導師制，具體措施為：（1）在進入專業基礎課期間，核心教師與三年級學生舉辦師生聯誼會，促進相互了解，為學生請教老師、老師關愛學生提供對接平臺。（2）凡是和教學內容有聯系的工程類科研項目或技術服務項目均吸收學生參加，由導師（項目負責人）具體指導。尤其是技術服務項目中的測試、測量、分析計算等內容讓學生參與完成。（3）利用學校內的工程設計和勘測勘察單位的便利條件以及長期辦學所形成的良好的社會基礎，與工程單位建立穩定的聯系機制，在較大工程項目中的一些施工環節，導師隨時結合教學內容強化學生的實踐性教學環節。這樣，每名同學都會經歷參觀性實習、生產實習和畢業實習等一系列環節的工程鍛煉，都會參與到具體的工程實踐，獨立運用所學知識解決某一工程中的某些具體問題，提高實踐工作能力。每名本科生的畢業論文都結合具體的工程項目，一人一題，獨立完成。由于具有較強的實踐能力，畢業生不僅就業有保障，而且受到用人單位普遍好評。
7.加強產學研合作與交流
巖土工程最大特征就是實踐性強。加強產學研合作與交流，既提高教師科研和學術水平，又為學生搭建了工程實踐平臺。只有提高教師的科研和學術水平，才有可能把握課程群發展方向、引領學科的發展，不斷改進和優化教學內容、使專業培養更貼近實踐需求，更好地服務國民經濟的發展。工程實踐有平臺，學生的工程實踐活動才能得到落實。具體措施包括加強與企業合作積極申請科研項目，加強學術交流和技術培訓、與兄弟院校合報課題。以國家自然科學基金申報為例，2006~2013年，我系（教研室）教師每年都有批準立項，其中2009年3項，2012年6項，2013年3項，取得較好的成績。
8.傾心指導大學生科學研究
教師科研引導學生研究性學習和創新實驗。近幾年來，教師指導學生承擔9項國家級、省級或校級大學生研究性學習與創新性實驗計劃項目，培養了學生的科研精神和創新意識。由于注重學生創新能力的培養，近年來，指導學生公開發表科研論文7篇，申請專利2項，兩項成果獲得2011年全國土木工程專業本科生優秀創新實踐成果二等獎。
二、實施效果
1.大學生工程能力和創新意識明顯提高，產生了良好的示范效應
通過18年的巖土工程課程群研究與建設積累，先后產生的成果集中體現于學生的培養質量和特色。以巖土2008級（2012屆）為例，該屆共有56名學生，1人獲得學校第八屆“十佳大學生”（土木與建筑學院僅1人），并被錄取為北京交通大學研究生，9位同學參與獲得了國家級創新實驗項目、專利或者創新實踐成果二等獎，10位同學獲得了畢業生三好學生、優秀畢業生或者優秀學生干部，12位同學繼續攻讀碩士學位，其余同學全部走向工程建設第一線。巖土2008-1班獲得學校“示范班集體”、團支部獲得學校“五四紅旗團支部”、學院目標管理考核示范班集體，贏得了良好的口碑。
2.編寫的一批教材、著作和規范被同行使用，反響良好
獨立或合作編寫的教材和著作均作為教材或者教學參考書，拓寬了學生的知識面，并被同行采用。例如，《巖土工程勘察技術與應用》已在省內高校使用，并且成為一線勘察技術人員的“拐杖”，《地基處理》和《隧道工程》在出版當年就投入課堂。
3.發表的教學改革論文被同行引用并借鑒，并參加全國性教學研討
課群建設期間，發表了10篇教學改革論文，為同行的教學改革提供了借鑒，且注重參加全國性教學交流與研討。例如，參加了全國第一、二屆土力學教學研討會。
現代社會發展、特別是信息技術的發展對教育提出了新的、更高的要求。要構建適應信息社會發展的高等教育體系，必須在教育體制、教育方式、教學方法等諸多方面有創新性發展，培養創新性人才，為“大眾創業，萬眾創新”的戰略提供人才和知識支持。本科畢業階段的實踐環節，即畢業設計(論文)是教學過程的最后階段，通過該階段訓練能使學生綜合應用所學的各種理論知識和技能，進行全面、系統、嚴格的技術及基本能力的練習，對培養學生創新思維，提高綜合素質有重要作用，也是高等工程教育教學改革的重點和難點之一。近年來，許多高校進行了畢業設計階段的改革與探索，從畢業設計教學創新體系建設、立題和過程管理、畢業設計全過程考核評價體系建設、創新能力培養等方面取得了豐富成果［1－3］。
一、對大學生創新能力的認識
創新思維不同于常規的模仿思維，具有跳躍性、發散性、獨創性等特征。它主要利用已有認識和知識為基本素材，采用非常規思維來認識未知世界。新的科學原理的發現、市場歡迎的產品的研發、優秀藝術作品的創作、有效的企業管理模式都是創新思維的結果。所以，從學校教學教育入手，培養學生創新思維，對學生走向社會后的發展會產生重要影響［4］。創新的關鍵在一個“新”字，從工程學科角度看，所謂新，既包括基本原理和基本理論的創新，也包括工程方法、手段的創新。所以，應該針對學生學習成績、興趣等，有不同的要求，更要允許學生大膽突破傳統，在已有基本概念基礎上開拓思維、發展新理論，創新新方法。而對于絕大部分學生來說，他們未來主要從事實際工程問題，應以解決工程問題為目的，在解決問題的過程中從工藝、設備等角度進行改進、創新，這樣日積月累，也可以產生大的理論創新。以巖土工程為例，由于巖土體的特性，雖然主要理論體系已形成，但其中許多理論和工程實踐仍帶有很大的經驗性，在工程實踐中需要綜合判斷。這種現狀為該學科理論創新提供了很大空間，比如非飽和土的有效應力及有效應力原理、土的本構理論等，遠沒有達到理論完善，工程應用中往往將計算結果做為參考，而經驗判斷仍然十分重要。在目前巖土工程中常見的基坑支護及基坑穩定性、高填方工程工后沉降及穩定性等方面，不管是理論基礎還是工程方法都有許多問題需要解決。這些說明，創新的空間存在于學科任何知識點，關鍵是在平時課堂教學和實踐教學中如何提高學生對學科和未知世界的興趣，繼而培養學生創新意識和創新能力。
二、畢業設計方式創新
畢業設計是本科教學最后一個環節，也是對整個教學效果的檢驗和綜合應用。畢業方式創新包括選題環節、設計過程環節、評價環節等的創新。從選題環節看，目前工科專業本科畢業設計大都采用指導教師指定設計題目、學生按照畢業設計指導書進行設計、指導教師定期或不定期進行輔導或檢查，最后進行畢業答辯的過程。目前存在的主要問題是，沒有注重啟發學生發現問題這個環節，而是直接給學生某一問題讓他去解決，而這個問題本身可能并沒有多少科學價值，畢業設計方式也顯得單一［5］。要創新，首先要能發現問題，不能發現問題也就不可能有發明創造。目前，學生選題都流于形式，由指導教師直接指定，這是由于目前大學教育評價方式決定的。重科研輕教學，老師沒有時間、也不愿意在這方面耗費精力。畢業設計階段應留有一定時間讓學生自己通過調研、查閱資料、和老師交流等方式，發現需要解決的科學問題，形成解決問題的科學思路和方法。這個時間段甚至可以更早些，可提前數周就讓學生準備。當然，這個過程需要教師細心指導，多溝通，最終也不是每個學生都能通過這個方式進行選題的，但這個過程毫無疑問對學生是個鍛煉和培養。有些雖形不成科學問題或沒有形成解決的具體方法，但可能成為以后發現或解決科學問題的基礎。創新的基礎是思維創新，需要輕松的環境，也需要有一定的壓力。所謂環境輕松，主要是要給學生思考的自由，敢于挑戰現有理論和權威，要有和老師進行自由討論、辯論的環境，而這是我們的教育最缺乏的。對于敢于提出問題的學生要給予鼓勵和獎勵，對通過自己思考發現了重要科學問題并選擇畢業設計題目或方向的學生，其結果不一定是圓滿的，或者有可能在有限的時間中沒有得到預期的結果。對于這種情況，應該在教學規定上給予指導教師一定靈活度，比如延長畢業設計時間，或者達到某一程度也可認為達到畢業要求等。給學生壓力也是必要的，由于社會大環境的影響，部分學生學習興趣不大，不專注于畢業設計。因此，指導教師應嚴要求、勤檢查，對學生和社會負責，沒達到畢業要求的學生嚴格按照規定處理。在畢業設計過程中培養創新。創新首先是思維創新，要從基本概念上下功夫。在某一學科的創新是一個逐漸形成、完善的過程。在畢業設計階段，學生可以在具體、細節的某一點進行改進、創新，如計算方法、應用原理、設備或工藝、程序方法等的改進。為此，指導教師要讓學生首先理解畢業設計中遇到的現有規范、手冊、教材中各種規定或方法的原理、機理。在此基礎上，鼓勵學生發現其中不完善、甚至錯誤的東西，通過小組討論提高對問題的認識，把年輕人的活躍思維充分調動起來，讓學生敢于思考、敢于提出問題和解決問題的辦法。對學生的不同觀點和認識，老師要以科學的態度對待，通過分析、討論達到共識，若達不到統一認識，可留待以后繼續研究。此外，我們強調培養學生創新思維，并不是要求每個學生在畢業生設計中一定要有創新性成果。每個學生基礎知識水平不同、長期形成的思維模式不同、個性不同，畢業設計水平自然不同。對大部分學生，首先是培養一種創新意識，對以后工作和人生起到良好作用。畢業設計中能滿足正常任務要求，達到工程設計等目的就是合格的。
三、畢業設計選題創新
除了前述讓學生參與或自主選題的要求外，畢業設計題目本身對畢業設計的效果十分重要［6］。畢業設計所包含內容可以覆蓋較多知識體系，也可以集中在某一點。在巖土工程專業或方向畢業設計中，可以完成建筑工程的結構設計，包括上部結構和巖土工程部分，后者可以是地基基礎、基坑支護、邊坡支護等;也可以全部進行巖土工程的內容。具體選擇可根據學生興趣、特長，對已確定工作單位的學生，還可以依據可能的工作性質等確定。從畢業設計內容上看，我們在近幾年實踐中，巖土工程方向畢業設計主要包括以下內容:1．巖土工程勘察。巖土工程勘察是巖土工程的基礎，通過該內容畢業設計，可使學生具體掌握巖土工程勘察的方法、步驟、內容，增強對巖土體的認識，讓學生充分理解土的物理性質和力學性質指標的獲取方法、用途和相互關系，學會從勘察的角度對建筑場地和地基進行評價，認識工程勘察與工程設計、施工之間的關系。進行巖土工程勘察畢業設計對學生以后工作和學生在巖土工程學科進行創新有非常重要的作用。由于巖土體性質的不確定性非常突出，因此，對其認識方法、手段和評價顯得非常重要，而目前的工程和科研實際存在許多不足之處。正確認識這些問題，有利于學科創新。巖土工程勘察是一個系統的過程，但由于條件和時間限制，完成整個過程的勘察是不現實的。為此，我們將畢業實習和畢業設計相結合，比如，現場描述和土類命名主要通過正在進行的工程的實習完成，由現場技術人員講解。畢業設計任務中提供的現場描述和室內試驗、原位測試數據都是實際工程原始數據。學生根據原現場描述和土工試驗對土進行分層，然后進行各分層土性指標的統計和評價等工作。2．地基基礎設計。根據我校地處西部特點，主要進行黃土場地地基基礎設計，包括濕陷性黃土地基處理、CFG地基處理、樁基礎等。上部結構的結構形式、傳至基礎頂面的荷載等都是由設計院提供的實際工程案例。學生根據自己完成的巖土工程勘察數據或者指導教師提供的土層工程特性指標和相應的規范進行相關設計。進行地基基礎設計時，地基基礎選型是很重要一環，既要滿足安全要求，還要經濟可行。比如高層建筑的CFG樁復合地基、樁基礎和與筏板基礎之間的選擇，要通過承載力、變形和經濟指標的比較才能確定，既涉及到巖土工程特性指標的合理選擇、地基基礎基本概念的正確理解，也與工程實踐中施工、造價等有關。通過多環節分析、設計，既可提高學生對本專業的興趣和認識水平，也有利于學生發現問題，為學科提高和創新發展創造條件。3．基坑工程設計。在巖土工程方向課程設計中已進行過基坑支護設計，但其基坑深度較淺，通過土釘墻或單排錨索+排樁即可達到支護目的。畢業設計中完成的基坑工程深度較深，設計計算明顯復雜。學生可完成基坑支護或基坑降水設計。前者通常為3～4排錨索+排樁支護，后者為井點降水。4．邊坡治理。設計任務書中，建筑場地位于邊坡底或頂部，要求學生完成邊坡的安全性評價和加固處理設計。以上幾部分內容之間可組合為一個完整的畢業設計。而以下內容可分別單獨為一個畢業設計。5．地下結構設計。一般為地下車庫、商場、地鐵車站等，因為此部分設計包括功能要求，所以需配備建筑學專業的指導教師。該設計內容包括了建筑學、結構工程和巖土工程。6．動力機器基礎設計。對于大型機器設備，如發電機組等，其不同于一般建筑物地基基礎，基礎設計有其特殊性。設計題目取自于設計院的實際工程，通常設計內容包括動力荷載計算、動力基礎框架結構設計和樁基礎設計等。7．隧道設計。對取自實際隧道工程的題目，讓學生完成隧道圍巖分級、圍巖壓力、圍巖支護設計與施工等。8．其他。除了以上內容外，根據實際情況，我們還有學生依托老師的科研或生產項目進行試驗、計算、理論分析等，完成畢業論文。結語在畢業設計中培養創新思維，是一項需要長期探索的系統工程。通過這些年的實踐，我們初步建立了一套既能滿足正常專業培養要求，又能在一定程度上有所提高、有所創新的畢業設計模式，以針對具體情況，適應不同學生的要求。但為了適應未來形勢的要求，還必須與時俱進，繼續探索，以使工科學生畢業設計不斷創新，使學生創新能力不斷提高。
參考文獻:
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基金項目：江西科技學院校級教改課題“基于CIDO模式下《土木工程材料》課程教學改革研究”（編號：JY1504）。
1 前言
畢業論文是土木工程專業學生大學本科教育過程的最后一個環節，是對大學四年所學專業課程的全面總結，也是對之前各個教學的繼續深化與拓寬[1]。畢業論文的完成情況不僅能反映出每個學生專業知識的掌握情況、科研思維的方法、寫作水平的高下，也能折射出學校教育教學的質量和水平[2]。但是，在目前高校的教學實踐中，大量的畢業設計出現雷同情況，學生的能力培養欠缺，出現大批畢業生面臨就業壓力，而設計、施工單位卻尋覓不到合適人才的狀況。
針對此種情況，本文從土木工程專業本科畢業論文存在問題及如何提高土木工程專業本科畢業論文質量兩方面加以分析，為進一步提高《畢業論文指導》課程教學質量提供參考。
2 土木工程專業畢業設計存在問題
2.1 選題單一或脫離實際
題目決定畢業設計的內容，課程概念多、實踐性強。但土木工程學院學生畢業論文題目大多集中在鋼筋混凝土框架結構，預應力簡支T梁上部結構設計，或者輔以施工組織設計，沉降觀測等。而鋼筋混凝土框架結構又以3-4層多層框架結構為主。主要是因為畢業設計要求本科生結合4年所學專業知識，所以基本以手算為主。而結構又必須考慮地震荷載作用下的內力計算，只有底部剪力法可通過手算完成。反應譜振型分解法及時程分析法均需靠電腦才能完成。只有框架結構屬于剪切變形為主，符合底部剪力法的適用條件。所以這也就是畢業設計以框架結構設計為主的原因。
2.2 大多數學生專業知識沒學好，畢業設計難于入手
學生基本都是根據教師提供的任務書進行結構設計并繪制施工圖。但很多學生建筑圖紙部分就耗費大量時間。后面的結構布置已經喪失信心，能簡便則簡便。
至于結構設計中的重難點，學生往往更難把握。樓板設計及次梁設計屬畢業設計的次要內容。水平荷載及豎向荷載作用下內力計算是畢業設計的重點。很多學生往往對力學基礎課程掌握不扎實，對于彎矩二次分配法的應用更是無從下手。
同時，荷載效應組合及梁柱截面設計通常是畢業設計的難點。如果學生能堅持手算到最后，那么內力組合也就會通過請教與自學來完成此次畢業設計任務。
2.3 施工圖紙不符合現行規范標準
很多學生在進行冗長的手算完成后，往往還是對自己所做的論文題目缺乏清晰的思路。所以圖紙也只是仿造同學的圖紙，修改開間進深的尺寸及配筋。其中有很多不合規范之處。而畢業設計質量的關鍵就在于圖紙的質量。
2.4 指導教師水平有待提高
指導教師的專業知識水平、論文指導能力直接影響本科畢業論文工作，從指導選題、寫作到答辯，指導教師的作用至關重要。選題是畢業設計的源頭，畢業論文水平的高低直接取決于選題方向。但現在許多指導教師給的選題方向偏大、任務過重，還存在偏難，或者與專業不對口的問題，超出本科生畢業設計能力水平。加之指導教師本身教學與科研任務繁重，無法分擔太多精力指導學生，學生自己在摸索過程中容易犯錯，致使學生在畢業設計寫作過程中與指導教師溝通不暢或者教師指導不力的情況發生。
3 土木工程專業畢業設計改革建議
3.1 選題多元化。
根據指導老師的課題研究方向或是工程實際項目，或者參考學生畢業實習崗位，制定與之相適應的畢業設計題目，盡可能真題真做。同時題目難易程度也應適中，能夠體現目前研究發展的主要方向及前沿問題，能夠對學生知識面有所擴充。
3.2 嚴格要求學生并認真指導
畢業答辯前對學生進行預答辯，或者階段性審查。及時發現學生畢業設計中的問題并督促其整改。對檢查不過關或是預答辯不過關的學生，推遲其答辯時間或是取消答辯資格，整體學風起到殺一儆百的作用。
同時，指導老師也應加強督促，并定期追蹤指導學生畢業設計進展情況。如果所帶學生數較多，還應集中指導所有學生，并合理規劃各學生進度。對設計能力較強的同學，可要求更嚴格后期準備推優。對進度較慢的同學加強檢查力度，加大檢查頻率。主要教會學生理清設計思路，運用正確的設計理論及設計方法，教會學生學會參考規范及查閱相關資料能力。
3.3 參考國家標準規范制圖
國家分別制定了《建筑設計制圖標準》及《結構設計制圖標準》，很多按自己制圖習慣繪圖的習慣應督促其整改。甚至有些同學動手能力較弱，對計算機的操作能力尚欠缺。教師不可能手把手進行指導，應充分發揮組員團隊合作能力，采取幫扶政策，引導動手能力較強的同學幫助動手能力較弱的同學。
4 結論
目前，大學畢業生流行“畢業就失業”，主要是學生在大學四年沒有學會解決實際問題的能力及創新能力。很多學生大學四年混混沌沌、迷迷茫茫中度過，平時課堂也難以集中注意力。教師應及時發現學生優勢，并鼓勵學生深層探究，大力培養學生創新能力，解決實際問題能力及合作交流能力。這樣學生才能在畢業前的3年里學有所獲，不至于畢業設計無從下手。
本文主要從3方面闡述了目前土木工程本科畢業設計所存在的問題，并提出了相應的整改建議。畢業設計是體現學生綜合能力的最后環節，也 學校本科評估的主要支撐材料，學校及學生均應引起重視，并提高畢業設計完成質量。
參考文獻
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[5]季民，馬德剛.建立畢業設計管理體系提高畢業設計質量[J].中國大學教學，2007（05）.
畢業設計是對函授本科所學知識的綜合應用，是理論聯系實際的訓練。透過畢業設計，我復習了以前在課堂上學習的專業知識，學習和體會到了建筑結構設計的基本技能和思想。我深刻的認識到：作為工程師，就應具備嚴謹的科學態度，本著建筑以人為本的思想，力求做到安全、經濟、實用、耐久、美觀；設計過程中，就應嚴格按照建筑規范的要求，同時也要思考各個工種的協調和合作，還有建筑周邊環境的考慮等等。這些就要求工程設計人員具備較高的綜合素質，不僅僅要抓住建筑結構設計的主要矛盾，同時也要思考一些細節的問題。在畢業設計的過程中，我深刻認識到規范是設計的航標，務必多思考、多體會，在設計中嚴格遵守規范要求，同時在以后的學習和工作中，更加注重對建筑規范的學習，不斷加強對建筑規范的理解，只有這樣，才能較少錯誤的出現。
“三人行，必有我師”。在畢業設計的過程中，我與同學們相互學習，注重交流。遇到很多設計上的問題，我都做到不恥下問，不斷向優秀的前輩們學習，得到了他們的很大幫助，同時自己也學習到了很多專業課堂上面沒有學習到的實戰經驗。腳踏實地，認真嚴謹，實事求是的學習態度，不怕苦難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設計中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對我實際潛力的一次提升，也會對我未來的學習和工作有很大的幫助。
市政管網工程常常需要穿越各類障礙物，如道路、河流、建筑物和構筑物等，對此我們常使用地下頂管的方式以避免大開挖，
地下頂管工程由工作井、接收井、管道頂進三部分組成。工作井和接收井主要有以鋼筋砼為主體的沉井、以水泥攪拌樁內插H型鋼為結構的SMW工法井、鋼板樁或拉森鋼板樁井等，但對于深度比較大的頂管工程，常采用沉井，因為它結構穩定堅固。
2009年12月28日，隨著挖掘機有力地挖下第一鏟土，昆山市第二飲用水源（長江引水）工程順利開工了，總投資19.8億元，是昆山市歷史上單項投資額最大的一項基礎設施建設工程，其中頂管工程約20KM，，工作井主要為沉井。目前頂管工程已結束。沉井施工中常常會遇到以下問題：
一：沉井制作
1.井壁裂縫
原因分析：
1）沉井墊木設置不當或布置不均勻或間距過大，導致沉井早期受力不均，產生彎曲應力。
2）沉井墊木未對稱拔除，導致井壁內部產生拉應力而出現裂紋。畢業論文，流砂。
3）模板拆除過早，混凝土強度不滿足拔除墊木條件而出現裂紋。
4）沉井支設在軟弱不均勻土層上或其它不良地基，混凝土澆筑后地基不均勻沉降而產生裂縫。
5）沉井井壁與內隔墻荷載相差太大，沉降不均，產生了較大的附加彎矩和剪應力造成裂縫，而洞口處截面削弱，強度較低，內力相對集中，所以洞口附近易出現裂紋。
預防措施：
1）刃腳處墊木設置應當合適，使地基受力均勻。墊木間距應計算求得，跨中與支點的拉應力應當相等。
2）沉井墊木應分區、分組、對稱、同步拔除，模板拆除時沉井井壁強度應達到設計強度的80％以上。
3）遇到軟弱不均勻土層應做砂墊層或采取其它措施保證受力均勻，荷載應在承載力范圍之內。
4）沉井井壁與內隔墻支模應使地基受力基本均勻，沉井洞口四周要布置加強筋。
處理措施：
1）較細的表面裂縫可通過涂抹幾遍環氧膠泥或人工抹水泥砂漿的方法來修補。
2）大于0.5mm的裂縫應根據可灌程度采取灌水泥漿或化學漿液的方法修補，或者采用灌漿和表面封閉相結合的方法。
3）如果裂縫很大，可能影響沉井結構帶來安全隱患，則應該采取其它結構增強措施，或者直接返工。
2.井身歪斜
原因分析：
1）沉井一次下沉的高度太大，重心太高，容易產生傾斜。
2）沉井地基軟弱或不均勻，制作前未處理地基，沉井下沉時產生了不均勻沉降。
3）沉井制作時刃腳與井壁不垂直，致使刃腳失去正確的導向功能。
預防措施：
1）沉井一次下沉高度控制在12米以內，以保持重心穩定。
2）沉井制作前先平整場地，遇到不良土質及時處理。畢業論文，流砂。
3）嚴格控制鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑的質量，保證井壁光滑垂直，各環節偏差控制在規范范圍內。
處理措施：
1）對刃腳高的地方多挖土以加快下沉，刃腳低的地方少挖或不挖土以減緩下沉速度，等井壁垂直后均勻挖土。畢業論文，流砂。
二：沉井下沉
1.下沉太慢
原因分析：
1）井壁表面過于粗糙，井壁與土之間的摩擦力太大。
2）沉井自重不夠，不能很好地克服井壁與土體之間的摩擦力以及刃腳的迎面阻力。
3）下沉過程中遇到大的障礙物，致使下沉受阻。
4）正常下沉中因故停止時間過長，側壓力加大致使沉井無法正常下沉。
預防措施：
1）嚴格控制支模和混凝土澆筑質量，保證沉井井壁光滑度。
2）嚴格按圖施工，井的實際尺寸，配筋，混凝土的用量當與設計圖紙相符，嚴禁偷工減料。
3）對于下沉系數不大的沉井，應連續開挖、連續下沉，中間間歇時間不應過長。
4）在井壁上預埋射水管，下沉緩慢時向管水以減少井壁和土層之間的摩擦力。
5）向井壁周圍空隙中填充觸變泥漿，并采取防止泥漿流失的措施，以減小井壁與土層之間的摩擦力。
處理措施：
1）采用高壓水槍向井壁四周射水以幫助下沉。
2）如條件允許，適當降水，減小沉井自身浮力，借以加重下沉。
3）檢查刃腳四周，看是否有堅硬物在刃腳下，若有，則及時清除。
4）在沉井頂部安放大型鐵塊或其它重物，加大沉井下沉重力。
2.下沉太快
原因分析：
1）長時間抽水使得井壁與土層間摩擦力減弱，沉井下沉速度加快。
2）遇到軟弱土層，地基承載力很弱，使沉井下沉速度大于挖土速度。畢業論文，流砂。
3）沉井外部土體出現液化，削弱沉井與土體的摩擦力。畢業論文，流砂。
預防措施：
1）停止降水，加大沉井自身浮力，以減緩沉井下沉速度。
2）改變挖土方式，刃腳一米范圍內不要挖土，以加大土體對刃腳的阻力。
3）向井壁和土體空隙處填充粗糙材料或將空隙處夯實，以加大下沉阻力。
處理措施：
1）立刻用堅硬粗糙物填充井壁與土體之間的空隙，并馬上夯實。
2）若井外側出現土體液化，及時用沙填充夯實。
3）向井內回填干土，加大沉井下沉阻力。
3.下沉遇流砂
原因分析：
1)井內挖土過深，井壁外側土從刃腳下方涌入井內。
2)井內排水后，外側水壓差加大，外側土在水壓作用下進入井內。
3)挖土深度超過地下水位0.5米以上。
預防措施：
1)采用排水法下沉，水頭宜控制在1.5－2米。
2)避免掏挖刃腳處土方，防止外面流砂涌入井內。
3)穿越流砂層前做好充分準備，加快穿越速度，必要時在井體上部加荷載下沉。
處理措施：
1)遇到流砂時，向刃腳處填充石子，削弱水壓力同時增加土壓力。
2)改用深井降水或噴射井點降水，避免井內流淤，深井降水應布置在井外。
3)采用不排水法下沉，保持井內水位，阻止外側流砂涌入井內。畢業論文，流砂。
4.鄰近建筑物傾斜或出現裂縫
原因分析：
1）沉井距離建筑物太近，未采取加固或隔離措施。
2）降水下沉時建筑物基礎下土體因水份流失而結構發生變化，使建筑基礎遭到破化。
3）下沉過程中刃腳處掏空太多，外側大量土方或流砂進入井內，外側土體出現空洞，建筑物出現裂縫或傾斜。
預防措施：
1）在沉井和建筑物之間打灌注樁或攪拌樁或壓密注漿，以加固土體并隔離沉井與建筑物。
2）在沉井和建筑物之間設回灌井，以減少土體水份流失。
3）遇到粉砂層采用井點降水，控制水頭差，避免出現流砂。
4）避免掏空刃腳處土方，盡量切土下沉，防止外側土體結構破化。
5）向井壁外側空隙處及時灌沙，并加水密實，使土體不被擾動。
處理措施：
及時妥善處理相關事宜，盡量不要停止沉井下沉。
如因外面流砂涌入井內，則改排水下沉為不排水下沉。
參考文獻：1）《給水排水管道工程施工及驗收規范》GB50268－2008
2）《巖土工程勘察規范》GB50021－2001
一、 招生專業及限額
專業代碼
專業名稱
招生名額
081901
采礦工程
5
081902
礦物加工工程
7
081903
安全技術及工程
4
080104
工程力學
2
081401
巖土工程
5
081801
礦產普查與勘探
8
080804
電力電子與電力傳動
7
080203
機械設計及理論
7
081601
大地測量學與測量工程
2
二、申請條件
1. 我校優秀應屆本科畢業生，具備學術型推薦免試研究生資格；
2. 堅持四項基本原則，熱愛祖國，身心健康，遵紀守法，品行端正；
3. 勤奮好學，思維敏捷，有創新精神，具有較強的自學能力和實踐動手能力；
4. 身體健康狀況符合規定的體檢標準。
三、申請者須提交的材料
1. 《中國礦業大學（北京）招收優秀應屆本科畢業生直接攻讀博士學位研究生申請表》一式兩份；
2. 《中國礦業大學（北京）招收優秀應屆本科畢業生直接攻讀博士學位研究生專家推薦書》兩份（需要2名教授或相當職稱以上的專家分別推薦，推薦書須由推薦人密封并在封口處簽字）；
3. 歷年在校學習成績單一份，并加蓋學校教務處公章；
4. 各類獲獎證書復印件各1份；
5. 本人自述（限1000字以內）1份；
6. 申請人還可提交在學期間已經公開發表的學術成果及參加各種學術科研活動的證明材料復印件1份。
四、申請及辦理程序
1. 申請人在中國礦業大學（北京）研究生院主頁查閱博士研究生招生專業目錄(yjs.cumtb.edu.cn/)，下載有關表格，將全部申請材料交所申請學院，學院研究生招生工作領導小組組織審核。
各有關學院應在本人申請和專家推薦的基礎上，按我校博士生復試辦法進行進行考核，采取筆試與口試相結合的形式；考核的內容須根據本校研究生培養方案的要求，重點考核考生掌握本學科基礎理論的水平和從事實際科學研究的能力。
考核合格者名單及申請材料于10月15日前送交研究生招生辦公室，報學校研究生招生領導小組審核確定直博生擬錄取名單。
2. 直博生擬錄取名單在選拔后公示七天。
3. 凡推薦免試選拔的直博生要填寫教育部統一印制的《全國推薦免試攻讀碩士學位研究生(直博生)登記表》。
4. 擬錄取的直博生，須在規定的博士生報名時間內登陸中國礦業大學（北京）研究生院網站“博士網上報名系統”，下載正式報名表格，辦理正式報名手續。
5. 入學時間為次年9 月。
6．發生下列情況之一者，學校將取消其直博生資格（一并取消推薦免試資格）。
（1）本人提供的材料與事實不符。
（2）申請人在本科第四學年學習期間有不及格科目。
（3）本科期間，受到紀律處分或思想政治品德考核未通過。
（4）畢業論文未取得良好以上成績。
（5）在畢業時未獲得本科畢業證書或學士學位證書。
（6）不符合規定的體檢標準。
學科專業： 巖土工程
1 課題來源、選題依據背景情況、課題研究目的、國內外的研究動態、水平、存在問題，并附主要參考文獻：
1.1 課題來源
淮南礦區已進入深部開采，厚硬頂板難冒問題突出，造成重大經濟損失。為此，淮南礦業集團高度重視，XX年組織集團公司工程技術人員到山西等多個礦業集團考察，并邀請相關科研單位論證分析淮南礦區綜采面壓架機理，并決定聯合有關科研單位開展“煤與瓦斯突出煤層綜采工作面頂板深孔預裂爆破技術”研究。
1.2 選題依據背景情況
煤炭是我國的基礎能源，在我國一次能源構成中煤炭約占70%左右。隨著我國經濟建設的飛速發展，國家對煤炭等能源需求量越來越大。XX年我國原煤產量為28億噸，XX年原煤產量29.6億噸，XX年原煤產量超過30.0億噸，XX年原煤產量為35.2億噸，預計XX年原煤產量將達到37.9億噸。我國煤炭淺部資或賦存條件相對簡單資源日益減少，煤礦相繼進入深部開采期，隨之而來就面臨著厚硬頂板控制問題。厚硬頂板由于整體性好、強度高，難于冒落，如不及時采取強制處理，將形成采空區大面積懸頂。大面積懸頂一旦垮落，一方面由于巖層折斷時產生的強烈動載荷會損壞或推倒大量工作面支架，從而頂板常沿煤壁切斷造成工作面垮冒事故;另一方面，采空區積存的大量高濃度瓦斯氣體，沿風巷、機巷涌出，造成瓦斯超限，并形成破壞力很風，在風暴所經過之處，其強烈的沖擊作用，摧毀結構。采工作面及其鄰近巷道中的支架、風門和磚墻密閉，甚至使礦車翻倒，軌道彎曲，對井下人員及設備造成嚴重的危害。例如，潘一礦1402(3)(壓架2套)、潘一礦1602(3)、潘三礦17110(3)(壓架2套)等多個工作面壓架和出水現象，造成重大經濟損失。為此，淮南礦業集團XX年組織集團公司工程技術人員到山西等多個礦業集團考察，并邀請相關科研單位論證分析淮南礦區綜采面壓架機理，并決定聯合有關科研單位開展“煤與瓦斯突出煤層綜采工作面頂板深孔預裂爆破技術”研究。
1.3 課題研究目的
以往煤層強制放頂爆破采用的是常規炸藥，炸藥爆破過程的重要特性是炸藥通過高速的化學反應,在裝藥孔壁上產生巨大的氣體壓力，使周圍的介質破壞和破碎。但它存在著施工量大;炸藥消耗大、污染井下空氣，存在一定的危險性，稍微不慎可能會造成瓦斯爆炸、煤層坍塌等重大問題。壓力注水弱化頂板法就是在工作面預先向頂板鉆孔注壓力水，利用水對巖體的壓裂和軟化作用，破壞頂板的完整性和降低頂板巖石強度，當工作面采過后，頂板可正?？迓?，減小來壓對工作面的威脅。壓力注水法具有改變頂板力學特性，變難冒為易冒，實現長壁綜合機械化采煤，提高資源回收率;同時可降低工作面粉塵含量，改善勞動環境;注水與回采作業平行，預先釋放部分瓦斯等優點等優點。
1.4 國內外的研究動態、水平、存在問題
我國厚硬頂板控制的研究始于60年代，已有近50年歷史，處于世界領先的地位，在生產實踐中積累了豐富的經驗。
靳鐘銘、徐林生、錢鳴高等通過對厚硬頂板的研究，較全面地分析了厚硬頂板采場礦山壓力及其顯現規律、采場來壓預測預報、厚硬頂板采場支架受力分析、厚硬頂板的處理方法等;
王開，康天合等對堅硬頂板控制放頂方式及合理懸頂長度進行了研究，提出了厚硬頂板合理的冒落步距計算方法;
靳鐘銘[2]根據大同礦務局的現場試驗結果，在總結其他人的研究成果的基礎上，對頂板注水弱化的方法做了系統的闡述和分析。
陳榮華等[34][35]采用repa2d軟件對注水軟化厚硬頂板(關鍵層)做了數值模擬。模擬結果表明：隨軟化系數的減小和軟化厚度的增加，上覆巖層初始冒落步距及來壓顯著減小：若厚硬巖層巖樣本身能被注水軟化，而實際采場由于地質構造及開采工藝的影響未必適宜單獨采用注水軟化法，可選用其他弱化厚巖層的方法，或注水軟化法與其他弱化方法共同使用，從而有效控制采場礦山壓力。
寧宇[36]等采用了有限元計算和模型試驗對堅硬頂板注水工作面礦壓顯現特征進行研究。強調頂板注水后，頂板巖體發生塑化，改變了頂板巖層中的應力分布和頂板變形位移特征。頂板巖層中的拉、壓力峰值轉移到了采區上方的懸頂中，從而有利于頂板在采空區上方斷裂并分層次垮落，減小巖層折斷時對支架的沖擊載荷和傳力系數，減小頂板來壓強度，從理論上進一步說明了向頂板高壓注水是控制堅硬難冒頂板的有效技術途徑。
以上研究從模擬或實驗上對注水后巖體發生的變化進行了分析，或從宏觀上對注水軟化上的機理進行了闡述，而從微觀上對高壓水注水的機理研究分析的較少。
1.5 主要參考文獻
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2 課題的主要內容，擬解決的主要技術問題，在理論和應用方面的意義，完成課題的條件(包括個人業務水平、所在系或學科組的技術、設備條件)和擬采取的技術措施和辦法：
2.1 課題的主要內容，擬解決的主要技術問題，在理論和應用方面的意義
本項目擬在大量調研的基礎上，采用理論分析、計算機數值模擬、現場試驗的綜合研究方法，開展對淮南礦區煤與瓦斯突出煤層厚硬頂板綜采面高壓預注水弱化砂巖頂板技術研究，使堅硬頂板弱化，使難冒頂板轉化為可冒落頂板，改善堅硬頂板的冒落性，減少采空區的懸頂面積，從而減輕周期來壓對工作面支架的影響，保證本工作面的安全順利回采。主要研究內容如下：
(1)水對裂隙巖體強度的影響，重點討論水對巖石的化學損傷機理和壓力水作用下巖體的斷裂強度。
(2)研究水在巖體中的滲流問題，建立流固耦合的滲流方程，并用有限元法對建立的流固耦合模型進行求解。
(3)研究定向水壓致裂的機理，為在堅硬頂板中采用高壓水定向分層提供理論依據。
2.2 主要技術路線
2.3 完成課題的條件(包括個人業務水平、所在系或學科組的技術、設備條件)和擬采取的技術措施和辦法：
本人在本科階段主修土木工程，在理論分析上對地上、地下結構，以及煤礦等具有一定的基礎知識。研究生階段，在導師的指導和帶領下，專門學習了煤礦巖巷、煤巷掘進理論知識和親自到掘進工作面松動爆破實踐，并閱讀了大量的文獻資料。
另外，國內關于堅硬頂板控制資料相對較多，基于目前國內外對高壓注水的研究成果、我國煤礦掘進爆破工程實例以及我國能源政策的大力支持，給本課題的研究工作提供了足夠的理論和實踐資料。
在課題準備階段，在導師徐穎教授的指導下，以上各項條件均為本課題的順利完成提供了有利的保障。
3 課題工作量及進展計劃(包括各階段計劃完成的內容和所需的時間等)。
(1)XX年2月～4月：資料收集、查閱文獻資料等;
(2)XX年5月～8月：厚硬頂板高壓預注水機理研究分析
(3)XX年8月～10月：對高壓注水破壞過程進行數值模擬分析，并得出結論
[作者簡介]李富榮（1982- ），男，江蘇鹽城人，鹽城工學院土木工程學院，講師，碩士，主要從事巖土與城市地下工程等領域的教學與科研工作。（江蘇 鹽城 224051）
[基金項目]本文系江蘇省教育科學“十二五”規劃課題“地方本科院校土木工程專業應用型人才培養研究”（項目編號：C-c/2013/01/002）和2013年鹽城工學院教改研究項目“城市地下空間工程專業實踐教學體系的創新性研究”（項目編號：2013-52）的研究成果。
[中圖分類號]G642 [文獻標識碼]A [文章編號]1004-3985（2014）05-0158-03
一、引言
2002年，中南大學首先開設城市地下空間工程專業，該專業是教育部為適應新時期城市建設人才特殊需求而設置的新興專業，簡稱特設專業，目前已有30余所高校開設了城市地下空間工程專業。然而，由于高校背景不一，涉及礦業、核能、交通、建筑、水利、鐵道等不同行業，辦學特色鮮明，雖然課程理論教學基本都可以滿足要求，但作為培養和提高學生綜合素質能力的實踐教學環節卻給高校帶來了難題，同時該專業尚未成立教學指導委員會，專業建設缺乏統一指導，使得城市地下空間工程專業建設與發展難度較大，這點在實踐教學環節尤為明顯。目前，城市地下空間工程專業大多是依托巖土工程專業，但該專業已經超出巖土工程專業的范疇，要建設好城市地下空間工程專業尚需城市規劃、結構工程等專業的支撐。鹽城工學院（以下簡稱“我院”）在新辦城市地下空間工程專業過程中，以培養卓越地下工程師為目標，對城市地下空間工程專業實踐教學體系進行了有益的探索與創新。
二、城市地下空間工程專業實踐教學體系的構建
1.構建原則。目前，在開設城市地下空間工程專業的高校中，該專業招生人數較少，大多每屆招生1個班，30人左右，專業開設較好的中南大學、山東大學、南京工業大學等，每屆也僅招生2個班，60人左右。在大力提倡改革與創新高校教學體系的背景下，城市地下空間工程專業實踐教學體系的構建要求、方法、原則可以表現出與土木工程等專業不盡相同的特點，使之具有自身特色。構建城市地下空間工程專業實踐教學體系的原則是綜合性、整體性、獨立性、科學性。其中，綜合性指城市地下空間工程綜合了城市規劃、結構工程和巖土工程等專業內容；整體性原則要體現教學上實踐與理論相結合的整體功能；由于班級規模較小，學生可以獨立完成大多實踐教學環節，即學生具有較多的獨立實踐機會，體現了較好的獨立性；科學性是要求實踐教學環節的構建與實施要循序漸進，科學合理。
2.構建方案。城市地下空間工程專業實踐教學體系是由實踐教學活動各個要素構成的有機聯系整體，作為特設專業，城市地下空間工程專業實踐教學體系要具有前瞻性和系統性，創新實踐教學內容，緊密聯系城市規劃與建設，積極創新工程設計與施工技術，培養符合專業要求且滿足社會需求的卓越地下工程師。為此，根據城市地下空間工程專業的培養方案，我們構建了城市地下空間工程專業實踐教學體系（見圖1），給學生創造各種獨立的實踐機會，使知識、能力、素質融為一體，增強了學生獨立完成工作的能力。
三、城市地下空間工程專業實踐教學體系的創新
1.實驗教學。城市地下空間工程專業實驗教學環節由基礎實驗、專業實驗、創新實驗等多種實驗構成（見圖2），體現了人才培養多層次、模塊化、系統化和科學性的統一。其中，由學科基礎實驗和力學實驗構成的基礎實驗平臺，不僅訓練了學生的基本技能和素質，還為開展專業實驗、培養學生系統設計和綜合實踐能力打下了基礎。以“土力學與基礎工程”課程為例，該課程是土木工程專業的主干課程、城市地下空間工程專業的核心主干課程，包括土力學和基礎工程兩部分，設有土力學實驗和基礎工程課程設計兩個實踐環節，兼具理論性、專業性和實踐性等特點，是培養卓越地下工程師基本專業素質的基礎。為此，在課程實驗中，將土力學實驗學時調整為16學時，增設土體滲透、擊實、孔隙水壓力及土壓力測試等實驗項目，確保學生充分掌握土地工程地質性質、物理力學性質等土力學基本理論，提高學生的實踐能力，同時對開展后續專業實驗也有很大的益處。專業實驗是更高層次和系統地訓練學生的實驗技術和技能，包括大綱中專業課程實驗和設計性、綜合性實驗。為此，對相關實驗內容進行有機整合和改進，設置了土體與巖石力學對比實驗，實驗內容為采用幾種常規實驗（如壓縮、直剪、三軸）方法，對比分析土體和巖石在物理指標、力學性質、工程應用等方面的異同，由學生自主設計實驗方案（包括實驗目的、方法、步驟、儀器、要求），并向實驗室教師申請實驗時間，經批準后在實驗教師指導下，獨立完成實驗報告。最后，結合學生實驗能力，根據實驗過程、實驗結果綜合評定實驗成績。在設計性、綜合性實驗環節中，根據教學大綱設置了原位測試技術訓練、工程結構測試技術訓練、地下工程設計軟件訓練，以進一步訓練學生的實驗能力，使學生學會從實驗數據中分析實驗現象、得出實驗結論，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。創新實驗是為了充分開發學生的潛能，激發學生對專業知識的興趣而設置的，可以通過教師的縱橫向課題、學生自主申報大學生實踐創新訓練項目以及參加學科競賽等方式開展。
2.實習環節。城市地下空間工程專業的實習環節可分為課程實習（測量實習、工程地質實習）和專業綜合實習（認識實習、生產實習、畢業實習）兩個層次。其中，課程實習由指導教師統一安排、指導，與土木工程專業基本相同。在專業綜合實習環節中，實行全周期雙導師制，將5～6個學生分為一組，從大二到大四由同一指導教師負責指導，并配有企業兼職指導教師，原則上在校期間不再更換指導教師或企業教師。學生在實習期間，專業指導教師和企業兼職教師共同指導和管理學生，實習結束時，采用校企共同組織的公開答辯方式綜合評定實習成績，形成雙導師指導下的“學生自主實習實踐、教師有效監控指導”的實踐特色。全周期指導是指學生從大二認識實習開始即可與學校專業指導教師和企業兼職教師不間斷交流，除實習時間外，學生還可以有針對性地參與縱橫向課題、工程項目等，使大學實習間而不斷，貫穿始終，最大限度地培養了學生的實踐能力。
3.設計環節。一是課程設計。城市地下空間工程專業設計環節包括課程設計和畢業設計（論文）兩個環節。其中，課程設計除鋼筋混凝土結構和基礎工程課程設計外，還包括城市地下空間規劃與設計，地下建筑結構、隧道工程和地下工程施工組織設計等課程設計。從教學內容和教學體系上講，課程之間存在緊密的依存、制約關系，但傳統的課程設計均安排在課程理論教學完成后進行，且由該課程理論教學教師獨立設計課題、獨立編寫課程設計任務書和指導書、設定獨立的設計參數，各門專業課課程設計內容相對獨立。為此，在城市地下空間工程專業課程設計中，實施綜合性課程設計方案，編寫綜合性課程設計任務書和指導書，具體做法是，本著“真題習做，一題到底”的原則，每2～3個學生設置一個工程實例專題，每個工程實例專業均來源于典型實際工程，緊密結合實際應用。各課程內容及設計是相互關聯的，建立綜合性課程設計的基本思路，最終為畢業設計服務。在綜合性課程設計過程中，學生可以深刻體會到地下空間工程各個部分之間的因果關系和制約條件，初步認識工程的復雜性，鍛煉邏輯思維能力，加強對地下工程整體性概念認識，有助于學生完成畢業設計。在綜合性課程設計環節中，指導教師非常關鍵，要清楚綜合性課程設計的內容、要求、可能出現的問題以及前后課程設計之間的關聯要求，對學生給予正確合理的指導。二是畢業設計（論文）。城市地下空間工程專業學生數較少，便于采用校企合作的團隊指導畢業設計模式，聘請經驗豐富的企業導師參與畢業設計指導工作，有利于畢業設計的質量優化。采用團隊模式指導畢業設計，團隊有總指導教師，每位學生有各自的指導教師，由3～5個學生共同完成一個總項目課題，內容可以涉及城市地下空間規劃設計、地鐵車站設計、地鐵隧道設計、地鐵施工組織設計等，各子課題任務分工明確，研究內容有機聯系，設計選題整體性強，內在聯系緊密，在畢業設計過程中，團隊成員相互交流，團結協作，充分利用專業規范，掌握整個地下工程設計的內容、流程及方法，確保厚基礎、寬口徑走向社會。除了畢業設計外，也有部分學生選擇畢業論文，一般基于省部級以上科研課題項目，由項目主持人擔任課題組長，中級職稱以上教師擔任各子課題導師，也可由科研興趣或科研方向相近、不同專業背景的教師組成指導團隊，由科研素質高的教師擔任組長，其他教師有側重地負責子課題，做到教學與科研相統一。
4.大學生實踐和創新能力訓練。目前，教育部、教育廳及高校都十分注重學生實踐創新能力的培養，設立了各級大學生實踐創新項目，學生可以根據自己的興趣選題，自主選擇導師并申報各級大學生實踐創新項目，這些項目以學生為主體，在導師的指導下，培養了學生的創新意識，加強了學生自主創新的能力。同時，大學生實踐創新能力的培養還可以與教師科研及社會服務相結合，更加貼近工程實踐，從中發現問題、分析問題、解決問題，有利于學生創新思維的培養。為此，可與地方人防辦、城市規劃設計等部門、企業合作，設計一系列開放性、設計性課題，由指導教師負責將創新性實驗與社會服務結合起來，取得良好的社會效益。另外，積極鼓勵和協助學生參加學科競賽（如結構創新大賽、交通科技大賽等），培養學生的創新意識、合作精神和工程實踐能力。
四、結語
城市地下空間工程專業作為新興專業，實踐教學特別需要創新，以適應城市建設、社會發展、學科建設的新要求。通過城市地下空間工程專業實踐教學體系的構建與創新，優化了各實踐教學環節的教學內容、教學方式，提高了學生的獨立工作和科技創新能力。因此，必須以創新為主線，以培養卓越地下工程師為目標，充分利用校內外資源，調動社會、學校、教師、學生等的主動性、積極性，不斷改進、創新、實踐，全面提高學生的綜合實踐能力。
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德國亞琛工業大學土木工程專業一直位列德國高校前三名，其工程地質學科目前在德國高校排名第一。近年來，土木工程系選拔優秀的老師去亞琛工業大學進修，學習先進的教學理念，與此同時，亞琛工業大學先后派五名教授及教師十余人次來上海理工大學土木工程系合作交流。教師層面的交流更有益于學習國外的先進教學模式，為創新型人才的培養提供技術和制度上的保障。另外，土木工程系已入選為德國政府重點推薦的德國大學生（含本科生、碩士生和博士生）海外實習、實踐與國際交流基地，這一制度保障為雙方長期的學術交流提供了保證。目前，由土木工程系推動的上海理工大學與亞琛工業大學校際合作協議的簽署工作正在順利推進。
2.科研合作
近年來，上海理工大學土木工程系與亞琛工業大學科研方面的合作取得了一系列的成果，先后與亞琛工業大學合作申請完成中德團隊合作項目(PPP項目)、中國國家自然基金面上及國際合作項目、上海市教委海外實習交流項目、德國北威州科技部及德意志學術交流中心項目等十余項，并聯合舉辦國際會議，亞琛工大教授與上海理工大學土木工程系合作申請到德國國家基金重點項目及面上項目多項。另外，雙方聯合建立環境巖土工程實驗室以及聯合建立國家級研究中心的工作正在進行中，雙方的合作也先后在德國政府網站、德國亞琛工大校園網、德國駐華大使館網站及德意志學術中心網站上介紹。目前，德國亞琛工業大學和上海理工大學土木工程系的科研合作已經被中德兩國政府列入雙方聯合資助的框架，雙方下一步將聯合申請德國DFG和中國國家自然基金委聯合資助課題的題目。
3.人才聯合
培養人才培養工作一直是高校土木工程專業的重點，德國大學土木工程教學特點具備以下幾點特征：專業知識面寬，注意社會發展需要、專業方向的設置和調整；緊密聯系生產實際和就業市場的需求，不斷調整和補充知識結構；注重人才的獨立工作能力的培養，實踐性環節多；嚴格的考試和成績評定制度；教學方法注重講授示范性的科學方法。上海理工大學土木工程專業一直積極探索支持和激勵學生海外交流的新機制，積極推動交流互派、海外短期學習、海外畢業實習、參加國際學術會議等多渠道、多平臺、多模式的學生海外交流活動，拓展學生的國際視野。目前，土木工程系與亞琛工業大學的土木工程專業和工程地質專業開展了從本科生到博士生多個層次的合作交流，土木工程系每年都選派優秀學生到亞琛工業大學進修和交流，參與亞琛工業大學正在進行的一些國家級課題及重要工程項目。同時，選派學生去德國高校并參與到德國高校的課題組完成畢業論文和畢業設計，德方為每名學生配備了知名教授和經驗豐富的教師，分別擔任正副指導教師，學生們被安排在不同的課題組，分別參與亞琛工業大學正在進行的一些國家級課題及重要工程項目，要求每個中方學生必須真正融入德方研究團隊，每位學生在研修班結業時都必須報告自己的學習和研究成果，這樣通過雙方聯合培養豐富了土木工程專業人才培養的途徑；同時，土木工程系接受德方高校派學生來上海理工大學進行畢業設計、畢業論文和畢業實習以及學術交流，雙方學生之間的知識交流與共享促進了本校學生和德國名校之間的交流，開闊了學生的視野，大大提高了學生工程實踐的能力和團隊合作能力。目前，中德大學生聯合研發的邊坡智能預報系統正在德國的多個邊坡工程中試用。該系統將應用于北京周口店、浙江龍游的邊坡工程及上海隧道股份有限公司盾構開挖引起的地面沉降預報。
>> 軟土次固結特性試驗研究 荷載對軟土次固結影響的試驗研究 振動排水固結法加固漫灘相軟土可行性試驗研究 土的先期固結壓力試驗研究 土的固結實試驗影響因素的研究 擠土效應下的卸載作用對軟土地基固結應力的影響 基于CPTU的臨海高等級公路軟土固結系數的探求方法研究 洞庭湖區軟土抗剪強度指標隨固結度變化規律研究 堿渣的固結特性研究 不同含水率下非飽和黃土K0固結特性試驗 基于SWCC試驗的非飽和土特性研究 垃圾土蠕變降解沉降特性試驗研究 天津市南港工業區海底軟土壓縮特性試驗分析 土樣固結試驗快速法分析與探討 大面積填土下超固結土的沉降研究 低液限粉土及其改良土干濕循環特性試驗研究 原狀與重塑粉土靜力三軸固結排水剪切試驗結果的對比研究 南陽膨脹土膨脹力特性試驗 天津軟土的結構性及其對工程特性影響的研究 軟粘性土在交通荷載作用下的動三軸強度試驗 常見問題解答 當前所在位置：l
基金項目：水利部科技推廣計劃項目（TG1414）;水利部科技推廣計劃項目（1408085ME99）;2015年安徽省省屬社會公益類科研機構專項資金項目
作者簡介：周文淵（1988-），男，河南周口人，助理工程師，主要從事巖土工程試驗研究。E-mail：
通訊作者：宋新江（1970-），男，安徽滁州人，教授級高級工程師，博士，主要從事巖土工程試驗研究。E-mail：
摘要：等加載速率固結試驗是在控制固結應力的施加速率為一常數條件下研究土體固結特性的試驗方法。采用GDS高級固結儀，開展了四種加載速率與瞬時加載的軟土固結試驗研究，分析了土樣的固結變形特性與孔隙水壓力變化規律。試驗與分析結果表明，加載速率越大土樣固結速率越快，土樣完成固結所需的時間越短;土體的最終變形量由固結應力大小決定，與加載速率無關;隨著固結應力施加速率的增加，加載完成時土樣的平均固結度呈下降趨勢;加載速率越大，土樣底部的孔隙水壓力上升速率越快，孔隙水壓力極值越大;孔隙水壓力在固結應力加載完成前達到極值，隨后呈下降趨勢，有效應力迅速增加。
關鍵詞：等加載速率固結;GDS高級固結儀;孔隙水壓力;固結變形;固結度;最終變形量;軟土
中圖分類號：TU447 文獻標志碼：A 文章編號：
1672-1683（2015）04-0695-05
Research on consolidation test of soft clay under constant loading rate
ZHOU Wen-yuan1，SHAN Li2，SONG Xin-jiang1，XU Hai-bo1
（1.Anhui and Huaihe River Water Resources Research Institute，Bengbu 233000，China;
2.Huaihe River Project Construction Authority of Huaihe River Water Resources Committee，Bengbu 233000，China）
Abstract：Consolidation test under constant loading rate is the test method for the consolidation process of clayey soil with a constant rate of control consolidation stress.Consolidation tests with four different loading rates and instantaneous loading were carried out using the GDS advanced consolidation testing system.The consolidation deformation characteristics of soft clay and the change law of pore-water pressure were analyzed.The findings indicated that（1） the faster of loading rate，the larger deformation rate and the shorter time for consolidation of soil sample;（2） the final deformation of soil sample is independent of the loading rate but dependent on the magnitude of consolidation stress;（3） with the increasing of loading rate of consolidation stress，the average consolidation degree of soil sample decreases after loading;（4） the higher the loading rate，the faster the increasing rate of pore pressure in the soil sample bottom and the larger the extreme value of pore pressure;and（5） the pore pressure reaches the maximum before the completion of loading of consolidation stress，then decreases while the effective stress increases rapidly.
Key words：consolidation under constant loading rate;GDS advanced consolidation testing system;pore pressure;consolidation deformation;degree of consolidation;final deformation;soft clay
固結是土體在外部荷載作用下，超靜孔隙水壓力減少，有效應力增加，土體壓縮的過程[1];荷載作用、孔隙水壓力與壓縮變形是固結試驗研究的重點。常規固結試驗是研究土體固結特性最常用的方法，但存在耗時長、不能監測固結過程中孔隙水壓力的變化、對土樣擾動較大并且加載方式與實際施工情況差別較大等不足[2]。為更好地模擬工程中實際的固結加載方式，相關學者提出了等加載速率固結試驗方法（Constant rate of loading consolidation test，簡稱CRL），即加載過程中控制試樣的固結應力增長（加載速率）為常數的一種固結試驗。CRL固結試驗的加載方式與巖土工程實際加載相似，不僅克服了常規固結試驗的缺點，而且具備加荷穩定，操作簡單，對土樣擾動小的特點[3-5]。
國外學者較早對等加載速率固結試驗開展了研究，Aboshi[6]等首次提出了等加載速率試驗，并基于Schiffman[7]變荷載一維固結理論，確定了固結系數隨有效應力變化的關系式。Von Fay[8]等發現常規固結試驗與CRL固結試驗測得的固結系數與有效應力的關系曲線基本一致;CRL固結試驗所需的時間取決于應變率和土體的滲透與壓縮特性，而且遠小于常規固結試驗，認為CRL固結試驗可代替常規固結試驗。Hsu[9]等推廣了Olson[10]假定固結系數為常數的變荷載問題的一維固結解，通過CRL試驗總結出固結系數隨時間變化的經驗公式，進而推導出超靜孔隙水壓力與平均位移的解析解;與CRL試驗結果對比表明，變固結系數條件下的求解結果要優于常固結系數條件下的求解結果。國內方面，孟曉非[11]利用計算機對等加載速率固結試驗過程進行了模擬分析，提出了利用CRL試驗的變形速率～平均有效應力曲線確定前期固結應力的方法;王正宏[12]認為連續加荷法較常規分級加荷法更接近于工程實際中荷重增長規律，并進行了等速加荷試驗與控制梯度固結試驗對比研究。
加載方式是影響土體固結特性的主要因素。本文利用GDS高級固結試驗系統，針對軟土開展等加載速率的固結試驗與瞬時加載固結試驗研究，歸納分析不同加載速率下土樣的固結變形特性與孔隙水壓力消散特性，并根據試驗結論對實際工程的施工加載速度控制提出參考意見。
1 試驗土樣、儀器與方法
1.1 試驗土樣
固結試驗采用的土樣為高嶺土。其主要礦物成分為高嶺石。顆粒分析試驗結果表明：該土樣中粒徑d≤0.005 mm的黏粒含量達到80%以上。高嶺土的物理性質指標見表1。
1.2 試驗儀器
試驗采用的儀器為英國GDS公司生產的GDS高級固結試驗系統（GDS Advanced Consolidation Testing System）。該固結試驗系統完全使用計算機進行控制，試驗過程中的荷載施加及數據采集的完全自動化，數據采集最短間隔為2 s，可測量固結應力、反壓、軸向位移、孔隙水壓力和體積變量，克服了傳統固結試驗手動加壓、人工記錄數據、耗時費力且數據采集點不夠等不足。
如圖1所示，該固結試驗系統由硬件部分和軟件部分組成。硬件部分包括固結壓力室、GDS線性位移傳感器、GDS孔隙水壓力傳感器、8通道數據采集裝置、GDS 2 MPa/200 mL軸向壓力/體積控制器等。軟件部分為試驗過程控制軟件GDSLAB，安裝在計算機內。
GDS高級固結系統根據加荷方式可完成瞬時加載、分級加載、等應變速率和等加載速率等形式的固結試驗。同時，固結壓力室底部的孔隙水壓力傳感器，可以記錄試驗過程中試樣底部孔隙水壓力變化，研究固結試驗土樣中孔隙水壓力的變化規律。
固結容器內放置直徑76.2 mm，高度20 mm的試樣（圖1），容器頂部安防位移傳感器，測定固結過程中試樣的軸向變形，容器底部連接孔隙水壓力傳感器，測定試樣的底部孔壓。固結應力通過計算機軟件控制軸壓控制器施加，作用于試樣上表面的透水銅板上;反壓通過軸壓控制器施加，作用于試樣內部，主要用于飽和土樣和土樣飽和度的B值檢測。試驗前按照《土工試驗方法標準》[13]（GB/T 50123）對儀器各元件進行校驗。
1.3 試樣制備與飽和
試驗所采用的土樣為重塑樣，其試樣制備方法嚴格按照《土工試驗方法標準》（GB/T 50123）里的要求操作。采用土膏法制備試樣，取代表性風干土樣，加水調成土膏狀，注意制備土樣的中水不能自由析出，把制備好的土樣置于密閉容器內20 h以上，然后測定土膏的含水率，控制試樣含水量的平行差值不超過1 %。本文試驗制備試樣的初始含水率為64.4 %，是土樣液限的1.47倍。裝樣時先稱取土膏質量，然后用調土刀將土膏裝入固結容器內，裝好試樣后稱剩余土膏質量，計算裝入土膏的質量，控制試樣的干密度為0.98 g/cm3。
采用GDS固結儀對土樣進行反壓飽和，具體方法是：通過GDS固結系統的軸壓控制器與反壓控制器對試樣同時施加固結應力p1與反壓p2，為防止土樣膨脹，需要保證土樣中有一個較小的有效應力，本試驗中固結應力比反壓大2 kPa，即Δp=p1- p2=2 kPa，每級反壓飽和的時間為4 h。通過計算試樣底部孔隙水壓力增量Δu與Δp的比值來判斷試樣是否飽和，當B=Δu/Δp≥0.95時，可認為土樣飽和;若B值小于0.95，則應確保Δp =2 kPa不變，同時增大反壓與固結應力，繼續進行反壓飽和4 h后，再計算B值，直至B值大于0.95。
1.4 試驗方案
等加載速率固結試驗采用200 kPa/h、400 kPa/h、800 kPa/h和1 600 kPa/h四種加載速率，所施加的最終固結應力為400 kPa，以不同的加載速度達到最終荷載后，保持400 kPa固結應力不變持續至固結試驗完成。瞬時加載固結試驗采用直接施加400 kPa的固結應力的加載方式。為確保試驗結果可靠，每組固結試驗進行3個平行試驗，應用數理統計的方法對試驗數據進行整理。
2 試驗結果分析
2.1 試樣變形
圖2為瞬時加載400 kPa固結應力和以200 kPa/h、 400
kPa/h、1 600 kPa/h四種加載速率加載至400 kPa固結應力，土樣位移與時間對數關系的s～logt曲線。從圖中可以看出，不同加載速率下試樣的位移～時間對數曲線均呈“S”形狀，梅國雄等[14-15]從線性加載固結理論和土體的本構模型出發給出了這一現象的證明。
四組等加載速率固結試驗中，加載速率越大，土樣固結速率就越快;相同的時刻，加載速率越大土體固結產生的壓縮變形值越大，固結歷時相同時，加載速率越大的試樣承受的固結應力相應也越大。瞬時加載土樣最先固結完成，在等加載速率固結試驗中，加載速率越大，土樣變形達到最終變形量所需的固結時間越短。
不同固結速率下土樣固結穩定后的最終壓縮量基本一致，并且與瞬時加載固結試驗結果一致。雖然加載速率不同，但其施加的最終固結荷載是相等的（400 kPa），土樣在相等的荷載下固結穩定的，故其最終變形量也應相等。由此可見，加載速率影響土樣的固結速率，而最終變形量是由土樣所承受的最終固結應力大小確定的。
在某一固結應力下，土體某時刻的變形量與最終變形量的比值定義為平均固結度。表2為四組試驗荷載達到目標荷載400 kPa時的壓縮變形量S1與試樣最終變形S2的比值關系，即加載完成時的土樣所達到的固結度。
加載速率200 kPa/h、400 kPa/h、800 kPa/h、1 600 kPa/h分別歷時120 min，60 min，30 min和15 min達到最終固結應力400 kPa;對應加載完成時刻土樣的平均固結度分別為0.94、0.91、0.84、0.57。加載速率越大，加載完成時土樣的平均固結度越小，加載完成后試樣的變形值越大。
在工程實踐中，經常出現施工期內土體變形過大和工后沉降量大的現象。從本文等加載速率固結變形特性研究成果來看，荷載施加速度過快有可能是導致這種現象出現的一個因素。
2.2 試樣底部孔隙水壓力
圖3為四種加載速率固結試驗中的試樣底部孔隙水壓力變化曲線。從圖中可以看出，加載速率對試樣底部的孔隙水壓力有顯著的影響。試驗初始階段固結應力增加使孔隙水壓力呈現出上升趨勢，加載速率越大，孔隙水壓力上升的速率也越大，達到孔隙水壓力極值所需的時間也越短。加載速率200 kPa/h、400 kPa/h、800 kPa/h、1 600 kPa/h對應的土樣底部的孔隙水壓力極值分別為98 kPa、152 kPa、259 kPa和339 kPa，可見加載速率越大，土樣底部的孔隙水壓力極值也越大，但均小于最終固結應力400 kPa。各組試驗的孔隙水壓力達到極值后開始消散。
根據太沙基一維固結理論假設與有效應力原理，固結應力瞬時作用于飽和土體，并由孔隙水承擔，即固結應力轉化為孔隙水壓力，隨著固結時間的增加，孔隙水壓力逐漸消散，荷載轉化為有效應力。等加載速率固結試驗不滿足荷載瞬時施加的條件，而是以一定的速率施加，根據試驗結果，等加載速率固結試驗試樣底部孔隙水壓力的變化規律和有效應力增長規律見圖4。
圖4是加載速率分別為200 kPa/h、400 kPa/h、800 kPa/h和1 600 kPa/h時試樣底部孔隙水壓力、有效應力與固結壓力隨時間變化曲線圖。根據有效應力原理，有效應力值為固結應力與孔隙水壓力的差值。從圖4可以看出，加載速率為200 kPa/h和400 kPa/h時，試樣底部的孔隙水壓力在固結應力加載到最大值前上升到極值，然后進入消散狀態，不再隨固結應力增加而增加。加載速率為800 kPa/h和1 600 kPa/h時，孔隙水壓力幾乎在固結應力加載到400 kPa時達到極值，然后呈下降趨勢。
四組固結試驗的有效應力增長曲線均近似呈“S”狀，試驗前期，固結應力由孔隙水壓力承擔，有效應力增加緩慢;進入主固結階段后，有效應力呈線性迅速增大。加載速率為200 kPa/h時，在加載完成時刻，固結應力幾乎完全轉化為有效應力;加載速率為1 600 kPa/h時，加載完成后相當長一段時間后固結應力才完全轉化為有效應力。
試樣上表面排水，試驗中測得的孔隙水壓力值為試樣底部的孔隙水壓力值，孔隙水壓力與有效應力沿高度的分布形態受技術限制很難通過試驗準確測定出來。本文試驗數據僅能說明土樣底部一點處的孔隙水壓力的變化規律，但從中可以對土樣在固結過程中的孔隙水壓力變化規律有一個直觀的認識。
施工過程中，土體的孔隙水壓力過大，會造成有效應力降低，土體強度減小，影響土的承載力等，對工程安全不利。
從本文試驗結論來看，合理控制施工荷載的施加速率，是避免土體中產生過大孔隙水壓力的一種方法。
3 結論
（1）加載速率越大，土樣的固結速率越快，完成固結所需的時間越短。土體最終固結變形量由所施加的最終固結應力決定，與加載速率無關，在相同的固結應力作用下，不同加載速率土樣的最終固結變形量一致。隨著固結應力施加速率的增加，加載完成時土樣的平均固結度呈下降趨勢。
（2）加載速率對試樣底部的孔隙水壓力有顯著的影響，加載速率越大，土樣底部的孔隙水壓力上升速率越快，孔隙水壓力極值越大，但四組試驗的孔隙水壓力極值均小于最終固結應力。等加載速率試驗前期，孔隙水壓力隨固結應力增加而增加，有效應力增加緩慢;孔隙水壓力在固結應力加載完成前達到極值，隨后呈下降趨勢，有效應力近似呈線性迅速增加。
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土力學、土力學與地基基礎、土質學與土力學、工程地質與土力學是土木工程、水利水電工程、交通工程等專業的重要技術基礎課程。這些課程主要是研究地表及一定深度范圍內巖石和土的物理化學指標、工程力學特性的，工程建成以后對作為地基巖石和土的應力、應變、強度、穩定性、滲透性的影響變化及力學性能，為各類構筑物、建筑物的規劃設計、建設施工提供力學理論計算依據，確保各類構筑物、建筑物不發生傾斜、開裂、基礎斷裂、地基滑動、不均勻沉陷、地基液化失效、坡面滑動等各種地基基礎工程事故，使其在設計年限內安全可靠地正常使用。土工實驗是上述幾門課程的重要組成部分，它是通過儀器設備按規范測試確定巖石和土的物理和力學指標。實踐性教學環節與課程理論教學并重對于教學是重要的，對于生產和科研更是關鍵技術環節。
我校水利土木學院已有58年的辦學歷史，辦學初期就設置了水利水電工程專業、土木工程專業、道路與橋梁專業，并建立了土工實驗室。50多年來為山東省乃至全國培養了數萬名水利土木類專業技術人才，為國家和社會做出了應有的貢獻。近10年來，隨著國民經濟持續發展和GDP穩步增長，土木、水利、交通等工程也伴隨社會發展呈現迅猛發展的態勢。全國大部分高等院校設置了土木類專業，以滿足社會對土木類專業人才的需求。這對土工類高等教育發展既是機遇也是挑戰，也對土工實驗室擴建及儀器設備更新和實驗室教學管理改革提出了新的要求。
1 加強實驗室建設
1.1 實驗室原有狀況
我校原有土工實驗室面積小、儀器設備種類少、同類型儀器設備臺件數也少，儀器設備僅有69臺套，實驗室面積僅有100平方米，可擺放的儀器設備有限，教師備課只能擠在一個角落里。因此學生沒有同時動手做實驗的機會，基本是學生輪流做或部分學生做、部分學生看。一些必須開設的實驗項目經常是用1～2臺儀器做演示，大部分學生圍著看。簡陋的條件很難培養學生對土力學的興趣，更談不上對土力學理論的深刻理解和操作技能的訓練，也就適應不了社會對應用型人才需求和學術型人才培養的要求。
1.2 擴面積和增設備
為適應社會發展需求，學校進行了以理論聯系實際、強化學生操作技能訓練、促進科研水平提高為目標的實驗教學改革。十幾年來學校投入1 000余萬元，首先擴大實驗室面積，1998～1999年由原來100平方米擴大到200平方米；淘汰了陳舊落后的儀器設備，更新增添了新的實驗設備種類和數量共130余臺套，同種類儀器設備由原來的3～4臺增加到15～20臺。每班學生人數約30人，最多35人，這樣一個班全體學生在做實驗時可2人合用1臺儀器，2人1組既可商量討論互相配合又有動手操作的機會。
2007～2012年實驗室面積又從200平方米擴大到600平方米，新購置了土工實驗土工微機數據采集處理系統30臺套，MC-3型核子密度濕度儀3臺，SDT-10型微機控制電液伺服土動三軸實驗機2套，USD-10微機控制非飽和土三軸實驗機2套，有力地促進了土力學理論及實驗教學適應社會需求，支撐了教師科研和研究生的培養以及對土力學學科發展的跟蹤。
2 實驗教學及管理改革措施
我校土木、水利和交通3個專業的學生實驗課只有6～10個學時（總學時一般為36～54個），周末及節假日實驗室儀器設備處于閑置狀態。為此實驗室報請學校領導同意，在確保教學大綱規定的實驗教學學時不變前提下實驗室對外開放，承擔設計院所送檢勘探土樣的測試。同時要求學生以土力學課程實習的形式參與其中的實驗測試工作，規定每個學生累積參與時間不少于20小時，參與實驗工作的業績計入土工實驗課成績。
實驗室鼓勵有熱情有興趣的學生和有勤工儉學需求的學生申請參與對外承擔的土樣測試工作。參與形式多樣化：可以寒暑假參與，可以在學期間的周日和晚上參與，也可以課余零星時間參與。從參與的學生中選出責任心強的作為組長和副組長，負責參與學生的考勤、工作分派、津貼發放和向責任教師溝通匯報等。
所有土力學教師除在教研室備課、上課外，平時均在實驗室工作。身兼數職：課堂及實驗室教學、科研實驗測試、對外技術服務等。
實驗室設備數量及完好情況、水電及門窗等安全責任人為實驗中心主任，直接負責人為專職實驗教師。實驗室內及門口均裝有視頻監控，記錄保存每天實驗室監控畫面，硬盤容量可存半年圖像數據資料。教師都有實驗室鑰匙，學生僅組長和副組長有鑰匙，以方便進出和加班，實驗室實行24小時開放。
3 促進了教學科研提高
3.1 教學效果突出
實驗室物質條件的改善和管理上的對外開放，使學生感受到原來普通泥巴砂礫石塊蘊含那么多的知識學問，從而提高了學習興趣，強化了動手能力，使學生由原來枯燥的被動學習變為積極主動地學習，對土力學理論普遍掌握得扎實，學習成績也大幅提高，同時對土力學及土工實驗的重要性認識更加深刻；對外承擔一定量的土工實驗，開創了學生課程實習條件，提供了勤工儉學和興趣學習崗位，增加了學校師生與外部同行業的聯系機會，也了解到行業需求和學科發展的趨勢。
據統計，10年來有30余名學生因在土工實驗室參與過實驗工作，認識了土力學學科意義，培養了興趣，先后考取“211”院校巖土方向的碩士及博士研究生；還有幾十名有土工實驗室工作經歷的本科畢業生就業于地質勘探和土建施工單位，很快適應工作并成為業務骨干。
3.2 科研成績顯著
3.2.1 構建新的土工實驗教學內容體系
從土工實驗的工程應用性入手，減少驗證性實驗，增加設計性、綜合性實驗。如在做土的液限和塑限實驗時，如果液限較高，就要考慮它有可能是膨脹土。《巖土工程基本術語標準》（CB/T 50279-98）對膨脹土定義為：富含親水礦物并具有顯著的吸水膨脹和失水收縮特性的高液限黏土。一般情況下，膨脹土的承載力較高，但浸水承載力衰減較大，具有吸水膨脹、失水收縮和反復脹縮變形、干縮裂隙發育等特性，性質極不穩定，對工程安全影響特別大。對膨脹土就要增加脹縮性指標的測定，包括自由膨脹率實驗、膨脹率實驗、膨脹力實驗、收縮實驗等。實習學生特別是研究生參與該項測試工作意義很大，有的研究生在教師指導下，深入查閱膨脹土文獻資料，增加實驗內容和實驗次數，較好地完成了碩士畢業論文。
3.2.2 積極利用新型綜合性儀器設備開展教學與科研工作
如新添置的土工實驗微機數據采集處理系統，集數據采集和處理于一體，可進行常規實驗、部分綜合性實驗和設計性實驗，只需通過計算機操作就能完成實驗測試、圖表曲線繪制、實驗報告編制等。
新進的MC-3型核子密度濕度儀，可快速準確地測量各種土、瀝青混凝土等建筑材料的密度和含水量。還可測瀝青混凝土空隙率，儀器內設有微處理器，一般情況下只需輸入測量計數時間（或測量要求的精度）和被測材料室內實驗的最大密度，按啟動鍵即可很快測量讀出測量深度、日期、計數時間和測量結果：濕容重、水分重、干密度、百分含水率、百分壓實率、百分孔隙率等。
新進的SDT-10型微機控制電液伺服土動三軸實驗機，主要用于巖石、砂土、巖漿的軸向壓力和側向壓力的強度實驗、土動力學實驗，還可用于測定細粒土和砂土的總抗剪強度和有效抗剪強度參數的實驗。還可根據排水條件的不同完成不固結不排水剪實驗、固結不排水剪實驗、固結排水剪實驗。內置實驗軟件在WindowsXP/2000中文環境下工作，具有強大的數據處理功能，實驗條件和實驗數據結果自動存盤，顯示并打印符合國家相關標準規范的實驗曲線、表格和報告等。USD-10微機控制非飽和土三軸實驗機，是通過3～4個圓柱形試樣分別在不同的恒定周圍壓力（即小主應力 3）下，施加軸向壓力〔即主應力差（ 1- 3）〕，進行剪切直至破壞，測定土的抗剪強度，然后根據摩爾-庫侖理論，求得抗剪強度參數，對細粒土和砂土求得總抗剪強度和有效抗剪強度參數等。
這些新儀器設備的投入使用，為教師承擔橫向課題和申報縱向課題搭建了較高的科研技術平臺，如承接的國家電網泰山蓄能電站地基勘探土樣測試、京滬高速公路泰安段路基勘探土樣測試和濟南許多高層建筑地基勘探土樣測試等，委托方正是看到學校教師嚴謹求實的工作作風和先進綜合的儀器設備才來委托的。教師通過這些實驗項目再加上一些自己的研究思路，可很好地指導研究生做課題論文和進行科學研究，使本科和研究生教學、科學研究和對外技術服務互相促進、相得益彰。
近10年來筆者積極參與工作，獲益匪淺，先后與其他教師20余篇，編寫土力學及土工實驗指導教材2部，申請科研經費120余萬元。科研成果獲山東省科技進步二等獎2次，三等獎1次。
4 結束語
十余年來，學校在土工實驗室的持續投入，搭建了較高的科研技術平臺，又進行了有效的實驗室教學管理改革，極大促進了學生興趣培養和技能訓練，提高了應用型人才和學術型人才的教學培養水平；同時也極大促進了教師技術服務能力和科研創新水平的提高，通過努力也取得了一些成績。實踐啟示我們，伴隨社會經濟的不斷發展，教學儀器設備的硬件和教學管理改革的軟件也要同步發展。
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