岩土工程课程设计探讨
摘要：岩土工程课程设计是岩土工程学习的关键环节，而课程设计题目的选取是该环节中的重点。本文提出课程设计题目应适应新规范、新设备、新工艺的要求。同时，应考虑院校所在地域，制定符合本地区岩土工程特点的设计题目。
关键词： 岩土工程；课程设计；实践性教学
【中图分类号】TD80-4
烟台大学教学改革研究项目资助（B-25）
1 引言
岩土工程学科是20世纪60年代末至70年代，由土力学与地基基础、工程地质学、岩体力学三者逐渐结合为一体而形成的新学科，是土木工程学科的一部分，它涉及岩石和土的利用、整治与改造。与岩土工程相关的主要行业有建筑工程、市政工程、交通工程、道路与铁道工程、水利水电工程、采矿工程、港口与海洋工程、环境保护工程等。因此，作为土木工程中一个重要的分支和更深层次研究的基础，岩土工程的本科教学必须重视。
烟台大学土木工程学院已经开设了岩土工程方向，按照教学计划，岩土班的专业课、课程设计以及实习教学环节逐步展开。其中课程设计包括基础工程课程设计、地下工程课程设计、基坑工程课程设计、岩土与地下工程施工技术课程设计等。近几年，岩土工程领域的新技术、新方法、新设备、新工艺、新规范层出不穷。所以，根据不同的课程，提出前沿性的、有代表性的设计任务，是课程设计环节的关键。 基于以上各种因素，通过调研与查阅岩土专业的规范与资料，对目前岩土工程专业课程设计教学进行探讨。
2 适应岩土工程新规范要求
近两三年来，岩土工程方向几本重要规范如地基基础、地基处理、基坑支护以及相应的设计图集都进行了较大的更新。其中，《建筑基坑支护技术规范》相对于之前的版本，内容发生了很大的变化，具体如下：调整和补充了支护结构的几种稳定性验算内容；调整了稳定性验算的表达式；强调了变形控制设计原则；调整了选用土的抗剪强度指标的规定；新增了双排桩结构；改进了不同施工工艺下锚杆粘结强度取值的有关规定；充实了内支撑结构设计；新增了支护与主体结构结合及逆作法；新增了复合土钉墙；引入了土钉墙土压力调整系数；充实了各种类型支护结构的构造与施工内容；强调了地下水资源的保护；改进了降水设计方法；充实了截水设计与施工内容；充实了地下水渗透稳定性验算内容；充实了基坑开挖内容，新增了应急措施内容；取消了逆作拱墙。
其他的相关规范也在大量工程实测资料及相关研究的基础上，进行了优化和更改，如：《建筑地基基础设计规范》GB50007，国家建筑标准设计图集11SG814《建筑基坑支护结构构造》、06SG812《桩基承台》、05SG811《条形基础》等也做了更新。从而更加正确的指导工程实践。然而在本科教学过程中存在着一个问题，目前市场上流通的很多课程设计指导书、设计参考书、设计图集等都是基于老一版的规范编著的并没有及时随着规范的更新而进行修改，因而这些新规范中的重要更新及更加接近工程实际的规定在现有课程设计指导、设计参考书中尚没有体现，例如：基础工程课程设计主要参考的设计指导书——《土木工程专业土力学与地基基础课程设计指南》（陈小川等编著，中国水利水电出版社、知识产权出版社，2009年6月）、《土木工程专业课程设计指导与范例》（刘赟君主编，化学工业出版社，2012年8月）、《路桥专业课程设计》（田平主编，人民交通出版社，2011年11月）等，都是基于老版规范设计的。
上述规范的更新，导致课程设计的教学过程就存在一定的问题，因此应提出不同课程前沿性的、有代表性的设计任务，基于新规范及工程实践编写课程设计指导书。
3 适应培养目标及深度要求
培养目标及深度要求的课程设计需满足高等学校土木工程学科专业指导委员会编写的《高等学校土木工程本科指导性专业规范》（以下简称《高校规》）的要求。
岩土工程课程设计应重视计算机辅助设计和其他工程软件的应用。依据《高校规》要求：熟练掌握CAD和其他软件应用技术，掌握至少一门计算机高级编程语言并能用其解决一般工程问题，具有应用语言、图表和计算机技术等进行工程表达和交流的基本能力。本科学生从二年级开始学习使用CAD软件，所以，在课程设计中就将CAD的使用渗入进去。在基坑支护设计中，会使用到理正软件，提倡手算为主，电算为辅。岩土工程本科阶段学习的计算机高级编程语言为C/C++，通过编程可以进行一些工程设计如配筋的取值计算等。除此之外，课程设计中还会用到Word、Excel等软件，用作图表制作及数据处理等。
岩土工程课程设计应重视培养学生自主学习的能力。《高校规》对学生的自主学习能力作了以下要求：具有综合运用各种手段查询资料、获取信息、拓展知识领域、继续学习的能力。以“基坑支护设计”为例，学生通过查阅《建筑基坑支护技术规程》来进行课程设计，通过阅读规范，了解不同支护类型，扩展知识领域，通过查阅资料案例，选择适合周围环境的支护类型，同时，通过阅读失败的工程案例，了解原因及造成的损失。重点培养学生查阅资料与自主学习的能力，提升他们的专业素养与责任感。
4 适应本地区工程实践的要求
岩土工程的课程设计要适应本地区工程实践的要求。首先，岩土因地域的差别，物理和力学性质差别很大，如湿陷性黄土地区土质较均匀、结构疏松、孔隙发育，通过消除黄土的湿陷性提高地基承载力；膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定，所以，膨胀土地区的工程建设一般采取换填法进行换土处理；冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度，且对温度极为敏感，所以，冻土地区修筑工程构筑物必须面临冻胀和融沉的危险。此外，本科毕业生一般在就读学校所在地就业的比重最大，因此，需要学生详细了解本地区的工程地质资料与施工工艺，以快速适应本地区的工程实践。
以烟台大学土木工程学院为例，烟台为滨海山地平原型城市，地基土类型主要有耕植土、人工填土、砂类土、粉土、粘性土、碎石类土等。天然地基一般满足不了高层建筑物的设计要求，因此地基处理在烟台地区有广泛的应用。本科阶段学习的地基处理方法如换填垫层法、强夯法、堆载预压法、真空预压法及复合地基法等，在烟台地区工程实践中都有应用。教师可以结合烟台地区的地质条件，制定合适的地基处理课程设计内容。
再如煙台市不同地方的地质条件差别较大，芝罘区北部以填土为主，开发区大部分地区淤泥质土为主，场地内具有侵蚀性的粘性土，莱山区初家镇、烟台大学则以砂性土地基为主，烟台港芝罘湾港工建设地区则以天然沉积层、人工冲填的土层为主。教师可以根据烟台市区丰富的地质资料，制定适合地质资料的基础设计题目。
5 结语
作为建筑类院校专业课的一种实践性教学环节，课程设计是教学计划中的一个有机组成部分；是培养学生综合运用所学各门课程的基本理论、基本知识和基本技巧，以分析解决实际工程问题能力的重要步骤；是学生巩固并灵活运用所学专业知识的一种比较好的手段；也是锻炼学生理论联系实际能力和提高学生工程设计能力的必经之路。岩土工程课程设计是岩土工程学习的关键环节，也是学生理论联系实际的桥梁。岩土工程的课程设计在满足新规范以及《高校规》要求的同时，也要与日益更新的新技术、新设备、新工艺相适应。除此之外，还要有适应本地区的工程实践。
参考文献
[1] 郑颖人，龚晓南，朱合花，刘汉龙，杨强. 岩土工程学科的现状及前沿发展方向研究，土木学科发展现状及前沿发展方向研究，人民交通出版社，271-323， 2012.
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