注冊執業資格制度下地基處理課程教學改革研究

王炳軍 黨 彥

（1.山東科技大學<土木工程與建筑學院>，山東 青島 266590；2.青島濱海學院<建筑工程學院>，山東 青島 266555）

1 地基處理的課程特點

地基處理是為提高地基承載力，改變壓縮性或滲透性質而采取的一系列人工處理地基的方法[1]。地基處理課程是高校土木工程專業巖土工程方向的一門主干必修課程。地基處理課程特點主要表現為以下幾方面[2-3]。

1.1 涉及對象多，可選擇處理方法多

地基處理的對象范圍非常廣泛，包括軟土、特殊土（濕陷性黃土、膨脹土、凍土）、沖填土、雜填土、松散砂土、砂卵石、裂隙巖體等。

對于軟土，處理的目的主要是改善其壓縮性，提高其承載能力。若為淺層可以換填，若為深層可以采用預壓固結、水泥深層攪拌或高壓噴射注漿等。

對于特殊土，主要是消除濕陷性、脹縮性以及脹融性等。如對于濕陷性黃土，可以通過密實來減小或消除黃土濕陷性，如換填、強夯或灰土樁；或者通過打設樁基與樁間土構成復合地基，如CFG樁；或者通過注漿固化，如堿液法或硅化法等。

1.2 涉及學科多，綜合性強，設計理論復雜

地基處理的核心是處理方法的正確選擇與實施。地基處理方案的選擇涉及上部結構、地基條件、環境影響和施工條件等方面[4]。方案選擇會涉及基礎工程、土力學、工程地質等方面的理論知識。同樣，地基處理方法的設計計算也涉及很多的課程，如土力學、基礎工程和土木工程施工技術等課程。

2 注冊資格制度及當前課程教學現狀

注冊巖土工程師考試特點是考察范圍廣，考試時間有限，需要有扎實的理論功底和靈活解決實際問題的能力，考試通過率一直很低。地基處理在注冊巖土工程師專業考試中占有相當大的比重。

鑒于此，在當前注冊執業資格制度下，探索如何提高課程教學質量與效果的新模式和新思路，具有非常重要的實際意義。結合教學實踐，發現地基處理課程教學存在的問題主要有以下幾方面。

2.1 教學模式單一

當前地基處理教學還是停留在照本宣科的傳統灌輸模式，學生對教學過程的參與度較低，學生被動學習，其主動性和積極性未能得到發揮和激勵。

2.2 學生對知識掌握程度遠達不到考試要求

講授設計理論時往往側重的是對設計過程的講解，而忽視基本原理的深入剖析，更側重的是對公式的運用，而忽視公式推導過程。這勢必會造成學生對基本理論掌握程度不夠，遠未達到考試要求。

2.3 教材內容更新慢，重理論輕實踐

注冊執業資格考試均是基于最新的規范，而很多的教材出版后為能及時更新修訂。很多教師在講授教材內容時又未能查閱最新的規范。同時，很多教材只有設計理論和計算公式，沒有相應工程案例[5]。

3 地基處理課程教學改革措施

針對當前注冊執業資格制度下地基處理教學中存在的問題，提出一些相應的改革措施。

3.1 以案例為引導，講透設計原理和設計計算知識點

以案例為引導，講透設計原理和設計計算知識點，逐步使學生達到舉一反三，增強分析和解決實際問題能力。對于設計原理和設計計算知識點，單純灌輸式的理論講解往往非常枯燥，學生很難領會和消化，教學效果不好。通過結合注冊巖土工程師考試案例，以及一些工程實例，使學生能夠通過案例來逐步領會設計理論知識，激發學生的學習興趣和主動性。

在涉及一些公式時，通過公式推導使學生不僅知其然，還知其所以然。嘗試多角度多方法解答，讓學生吃透題目，吃透知識點，培養學生舉一反三的能力。

例如：土（砂石）樁對樁間土的擠密效應計算時，需建立孔隙比與置換率的關系公式，即：

式中，m為樁置換率，e0和e1分別是初始和擠密后孔隙比。該公式教材并未給出，該公式只有在地表沒有下沉時才成立。

其公式推導過程如下：樁位布置如圖1所示，取圖示三角形單元體，擠密問題與壓實問題相同，均是基于擠密前后單元體內的土粒質量不變的原理，發生變化的僅是孔隙比和含水量的變化。假定所取單元體底面積為S1，擠密前處理土體厚度為h1，處理后土體厚度為h2。設土粒相對密度為Gs。

圖1 樁位布置

根據置換率的概念，則打樁處理后單元體內土體被擠密，其底面積變為：S2=（1-m）S1。

則擠密前土粒質量x1和擠密后土粒質量x2為：

令x1=x2，得到置換率與孔隙比的關系公式：

由公式（4）可以看出，若擠密前后土體厚度沒有變化，即h1=h2時，公式（4）就變為了公式（1）。即公式（1）只有在h1=h2時才成立。

在講解堆載預壓固結時，其設計步驟很多，分級加荷固結度計算很抽象，把握起來有難度。為此，先通過注冊巖土工程師考試案例，讓學生逐步領會分級加荷條件下改進的太沙基法和改進的高木俊介法的理論和方法。然后再通過大的工程實例，讓學生領會整個堆載預壓固結法的設計計算過程。

3.2 多媒體教學及虛擬仿真輔助教學相結合

發揮多媒體教學的優勢，充分利用線上已有成熟資源，結合學院虛擬仿真平臺，通過直觀的圖片、施工動畫講授每一地基處理方法的施工要點、工藝流程及施工機械等。

3.3 加入啟發式、討論式教學模式環節

單一的灌輸式課堂教學模式，很容易進入教學分離的模式，教學效果極差。可考慮以案例為引導，將學生分組，每組同學經過組內討論均提出一套相應的地基處理方案和相應的設計思路，使學生充分地參與到學習中來，激發學生的學習積極性。

4 結語

針對地基處理教學模式單一、重理論輕實踐的教學現狀，結合當前的執業資格考試要求，提出了一些相應的課程教學改革措施。從教學實踐來看，其改革方案取得了較好的效果，獲得了學生的好評。