工程地质专业周口店野外地质实践教学方法思考
摘要：野外实习是工程地质专业巩固地学课程理论知识、培养学生地学基本工作方法和实际工作能力的重要教學环节。中国地质大学利用周口店实习基地丰富而典型的地质教学资源，强化有工程特色的教学内容，取得了很好的实践教学效果。根据多年的工程地质实践教学体会，提出了加强培养学生的地学思维、工程地质思维和团队合作精神等方面的教学改革。
关键词：工程地质；野外教学；周口店；地质实习
中图分类号：G642.0 文献标识码：B 文章编号：1674-9324（2012）03-0060-02
工程地质学是一门研究与工程建设有关的地质问题，为工程建设服务的地质学科，它是地质学的分支学科，属于应用地质学的范畴。工程地质学主要研究地质环境与工程建筑物之间的关系，二者矛盾的转化和解决方法，是一门实践性非常强的专业，主要培养服务于工程勘察、设计、施工、监测、环境评价及地质灾害防治等领域的工程技术和科研人员。该专业除要求学生拥有扎实的岩石、地质构造、地层学等基本地质知识外，还需掌握野外地质工作的基本技能和方法。因此，周口店野外地质实践教学对工程地质专业的学生巩固课堂学的基本地质知识，培养学生地学思维和工作方法，提高学生野外动手能力有至关重要的作用。周口店是“地质工作者的摇篮”，50多年来，我校的师生付出了艰辛的劳动，为国家培养了一批又一批的地质工作者，为中国的地质事业做出了重大的贡献。本文结合周口店地质野外教学的体会和工程地质专业的特点，对工程地质专业学生实习的教学方法进行一些探讨。
一、充分利用周口店基地丰富的野外地质教学资源
1.工程地质专业教学安排。工程地质专业地质实习期间为4周，依据实习目的和由简到繁、循序渐进的认知规律分为6个阶段进行教学活动：①实习动员及准备阶段；②路线地质教学阶段：三大岩类地层认知、褶皱和断裂构造观察以及旅游路线；③野外考查或考核教学阶段；④实测地层剖面教学阶段；⑤地质填图阶段；⑥地质报告编写阶段。
2.丰富的地层和岩石资源。周口店地层出露齐全，自下而上太古宇，中、新元古界，古生界和中、新生界。太古宇为官地杂岩，零星分布房山岩体边缘部；中元古界在周口店地区出露广泛，有常州沟组、串岭组、团山子组、大红峪组、雾迷山组、洪水庄组和铁岭组，岩石普遍轻微变质；新元古界青白口群在本区出露齐全，有下马岭组、龙山组和景儿峪组；下古生界只发育有寒武系和下奥陶统，有府君山组、馒毛组、徐庄组、张夏组、黄院组、冶里组、亮甲山组和马家沟组；上古生界-中生界有本溪组、太原组、山西组、杨家屯组、红岭庙组、双泉组、南大岭组、窑坡组、龙门组和九龙山组；新生界大面积分布在本区东部及东南部山前平原地区，有鱼岭组、新庄组、东子岭组和第四系。[1]周口店地区出露的岩性有沉积岩、变质岩和岩浆岩。沉积岩主要有：灰岩、砾岩、砂岩。周口店地区岩浆侵入面积最大者为房山复式侵入体，面积约为60Km2，早期侵位的是石英闪长岩体和闪长岩体，后期侵入的为花岗闪长岩体。周口店出露的变质岩有区域变质岩、接触热变质岩和动力变质岩。区域变质岩占周口店地区75%以上的面积，岩性主要为板岩、千枚岩、变质砂岩、片岩和大理岩；周口店地区接触热变质岩主要分布于房山复式侵入体周围，岩性为红柱石角岩、绿泥石角岩、接触片岩、透闪石大理岩；与韧性剪切带、剥离断层伴生的糜棱岩及脆性断裂伴生的碎裂岩系列在实习区广泛分布，动力变质岩包括糜棱岩、断层角砾岩、断层泥和碎裂岩。
3.丰富的构造资源。周口店处于NNE向太行山山脉、近EW向燕山山脉和华北平原接壤地带，大地构造属于华北陆块燕山板内构造带。周口店地区因其独特的大地构造和漫长的地质演化过程，使得区域地质构造较为复杂，岩石变形强烈，褶皱、断裂等构造现象出露良好。变质核杂岩构造核部为太古宇官地杂岩，上覆和外缘则为厚度大为减薄的盖层地层系统。其地质构造要素未包括官地杂岩、基底剥离断层、盖层构造系统合中心部位晚期底辟式就位的房山复式岩体等。盖层构造系统主要包括与折叠层构造相关的顺层韧性剪切带、顺层掩卧褶皱、粘滞型香肠和楔入褶皱等。实习主要认知的褶皱有东西向印支期的西南部三岔复杂背斜构造、太平山向斜和164背斜，叠加燕山期的北东向周口店褶皱群，发育在周口店附近萝卜顶、煤炭沟和煤矿沟一带的北东向褶皱群。区域断裂构造包括剥离断层、推覆构造和山前正断层，南大寨断层带是著名的八宝山-南大寨断裂带的西南端，空间展布颇具特色，叠加了后期山前断层的正断层，断层角度有高角度和低角度两类。节理构造主要在八角寨一带的开挖公路两侧的白云岩出露，还有房山花岗闪长岩体中也有优势的节理出露。小尺度的构造现象也很发育，主要有尖圆褶皱、石香肠构造、鞘褶皱、缝合线、风暴岩、鱼嘴构造、SC组构、旋转遂斑。
4.野外地质工作方法与基本技能训练。路线地质教学是在教员的指导下进行的，学生通过不同类型的地质路线教学详细观察和实习，系统掌握常规的地质调查方法和基本技能，[2]主要包括：①地层的野外观察和描述：岩性及其组合、地层结构的观察，地层的接触关系，地层系统和单位的建立，沉积构造及沉积相分析。②罗盘和地形图的使用：利用罗盘测量方位和坡角、线理和面理构造的测量；利用地形图和罗盘定点，熟悉地形地貌在地形图的特征。③地层实测剖面：通过实测剖面可以准确地建立地层层序，确定岩石地层，主要包括地层剖面的测制与实测地层剖面的室内整理。④独立地质填图：该区主要填图区包括褶皱填图区和断裂填图区，工程地质专业主要集中在太平山向斜的褶皱填图区。⑤野外实习报告的编写：地质报告内容和格式按照相关规范的要求进行，地质报告的附图有地层实测剖面图、综合地层柱状图、实际材料图、构造纲要图、地质图。
二、强化具有工程地质专业特色的实践教学
周口店实习能够使工程地质专业的学生学习和掌握基础地质理论、野外地质工作的方法和技能，能够培养他们的动手能力和吃苦耐劳精神。同时，周口店地质实习也需为后续《工程地质学》《水文地质学》《土力学》《岩体力学》《岩土工程勘察》等课程的学习打下坚实的基础，所以在路线教学过程需加强工程地质专业特色的实践教学。[3]
1.崩塌。崩塌（崩落、垮塌或塌方）是较陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚的地质现象。观察八角寨-拴马桩路线由于修建公路开挖引起岩体应力释放和调整而形成卸荷裂隙，裂隙切割破坏岩体的完整性，讲述崩塌类型和特征、形成的内在条件及外界诱发因素、崩塌边界的确定和崩塌体的识别方法。
2.岩溶现象。地下水和地表水对可溶性岩石的破坏和改造作用称为岩溶作用，岩溶现象是岩溶作用及其所产生的地貌现象和水文地质现象总称。以164背斜的马家沟灰岩的岩溶现象和牛口峪水库的岩溶发育区的水库建设为例，讲述岩溶发育机理、岩溶渗漏问题及岩溶地面塌陷，以及在隧道开挖过程中如何采用超前地质预报，预报的内容及所采取的技术手段等内容。通过对灰岩分布区的岩溶现象的分析，讲解岩溶工程地质问题。
3.断裂构造对工程的影响。在对八角寨房山西断裂的特征及形成机制分析的基础上，讲述断裂构造对工程的影响。①地震：地下能量往往沿着既有的深大断裂积聚能量，当能量积聚一定程度时，该断裂就会在地下一定范围突然发生错动，形成地震。对工程主要表现为较强的地面震动使建住物遭受破坏或地基边坡失稳，或地表产生错动是建筑物破坏；②对工程的不利影响：断裂发育总体上有规律的，但对不同的工程影响是有差别的。断裂的不利影响主要有三种：A.断裂破坏了岩体的完整性，胶结不良的破碎带自稳能力差，在工程施工时产生临空面时崩塌；B.因断裂发育加剧了可溶岩岩溶地貌的发育，给地基成桩造成困难；C.因存在储水裂隙，在一定程度形成导水通道和富水带，造成施工排水困难，而过度排水可能导致周边岩土体下沉，危及地表建筑物的安全。
三、周口店地质实践教學的几点思考
工程地质教学实习的改革与实践证明，野外实习是培养工科学生吃苦耐劳和团队精神的一种必要手段，这对培养学生的组织能力和专业技术水平尤为重要。周口店教学的主要安排是以地质认知实习为主，专业老师根据自己的专业知识和科研心得，讲解工程地质专业特色的实习内容，缺乏统一、有针对性的教学安排。根据自己带专业学生的经验和一些心得，学生在一些方面仍有很大的加强空间。
1.地学基本技能的训练。现在很多学生重视数学计算、建立模型和数值分析，而恰恰忽略了对地质学基本工作方法和基本技能的训练，如测量产状、三大岩类辨别、褶皱和断裂构造的识别、实测地层剖面和独立填图的能力。这些基本的能力和技能对一个从事工程地质工作的人员至观重要。因此，在实习过程中，教员要从严要求，让学生养成良好的习惯，如勤于动手、敢于思考、做事认真负责。可以采取多种形式加以监督和管理，如讲课过程中的随机抽查，太平山北坡的独立考核，闭卷考试和教员要每天检查野薄，并对每个学生对其所犯的错误进行讲解。
2.团队合作精神。任何工程都是一个系统工程，都需要团结协作、分工明确，在很多情况下，单靠个人能力已很难完全处理各种错综复杂的问题并采取切实高效的行动，所以团队合作精神的训练也是非常重要的。可以通过地层实测剖面和独立填图阶段训练学生团队合作精神，在进行工作前，需按掌图、记录、定点、测量产状和采集标本等任务分工，对最后成果的整理分析也要采用讨论式的方法上各小组的成员都发表意见，集思广益最终完成图件的绘制，杜绝单打独斗。
周口店地质实习在锻炼学生观察力、地质思维能力和实际操作能力的同时，须强化工程地质学专业学生的工程地质思维和能力，并在实习的过程中，激发学生对地质科学的热爱和对科学的不断探索精神。
参考文献：
[1]赵温霞.周口店地质及野外地质工作方法与高新技术应用[M].武汉：中国地质大学，2003.
[2]赵温霞.周口店野外实践教学体系研究[M].武汉：中国地质大学，2004.
[3]胡修文.土木工程岩土工程方向周口店地质实践教学探讨[J].中国地质教育，2005，（2）：62-65.
基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金优秀青年教师基金（No.CUGL100213）；国家自然科学基金（No.40872176和No.40972184）
作者简介：李德营，男，1981年生，讲师，主要从事地质灾害预测与防治方面的研究。
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