土木工程專業(yè)熊耳山國(guó)家地質(zhì)公園工程地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)探索與實(shí)踐

土木工程專業(yè)熊耳山國(guó)家地質(zhì)公園工程地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)探索與實(shí)踐摘要：熊耳山國(guó)家地質(zhì)公園現(xiàn)今保存的崮形地貌、斷裂構(gòu)造、溶洞、崩塌等典型的地質(zhì)遺跡，為棗莊學(xué)院土木工程專業(yè)開展工程地質(zhì)野外實(shí)踐教學(xué)提供了理想對(duì)象和優(yōu)質(zhì)場(chǎng)所。經(jīng)過實(shí)踐探索，確定和完善了常見礦物與巖石的識(shí)別與地層產(chǎn)狀的測(cè)量、不良地質(zhì)現(xiàn)象認(rèn)知與防治、不同成因類型結(jié)構(gòu)面的野外識(shí)別與記錄等野外實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。通過啟發(fā)式的教學(xué)方法，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)踐中如何由發(fā)現(xiàn)問題到分析問題再到解決問題的思維模式，為更直觀的學(xué)習(xí)和掌握工程地質(zhì)的理論內(nèi)容提供了良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：熊耳山國(guó)家地質(zhì)公園；工程地質(zhì)；實(shí)踐教學(xué)；思維模式作者簡(jiǎn)介：畢明威，男，講師，主要從事土木工程專業(yè)的教學(xué)與科研工作。工程地質(zhì)是解決與人類工程建筑活動(dòng)有關(guān)問題的地質(zhì)科學(xué)，其研究的目的是查明工程地質(zhì)條件、確定工程地質(zhì)問題、提出預(yù)防措施、提供工程地質(zhì)依據(jù)、保證人類工程活動(dòng)的合理和安全。做為土木工程本科專業(yè)的一門理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)必修課程，工程地質(zhì)基礎(chǔ)理論教學(xué)可以分為地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)理論和工程地質(zhì)理論兩大部分，地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)包括礦物和巖石、地層和地質(zhì)構(gòu)造、地表和地下水的地質(zhì)作用；工程地質(zhì)理論包括巖土的工程性質(zhì)，不良地質(zhì)現(xiàn)象的類型、成因及防治，地下工程、地基工程、邊坡工程的特征及防治等[1]。而野外地質(zhì)實(shí)習(xí)是工程地質(zhì)實(shí)踐性教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，主要包括常見礦物與巖石的鑒定，地質(zhì)構(gòu)造的識(shí)別，地質(zhì)體產(chǎn)狀的測(cè)量，結(jié)構(gòu)面的識(shí)別、成因分析及對(duì)工程巖體結(jié)構(gòu)的影響等。通過野外地質(zhì)實(shí)習(xí)，學(xué)生不僅可以對(duì)工程地質(zhì)所學(xué)理論知識(shí)產(chǎn)生直觀的認(rèn)識(shí)，而且能夠初步建立工程地質(zhì)條件的分析和評(píng)價(jià)能力[2、3]。一、土木工程專業(yè)工程地質(zhì)實(shí)習(xí)教改探索野外工程地質(zhì)實(shí)習(xí)是在完成礦物和巖石、地層和地質(zhì)構(gòu)造，地表和地下水的地質(zhì)作用，巖土的工程性質(zhì)，不良地質(zhì)現(xiàn)象的類型、成因及防治等理論教學(xué)內(nèi)容之后，按照工程地質(zhì)可行性研究勘察（選址勘察）、初步勘察的任務(wù)與目的[1]，通過對(duì)工程地質(zhì)條件的野外實(shí)地考察，使學(xué)生建立對(duì)所學(xué)工程地質(zhì)理論的直觀概念，促進(jìn)課堂授課內(nèi)容與實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合。2019年棗莊學(xué)院土木工程專業(yè)首次將工程地質(zhì)實(shí)習(xí)定為棗莊市熊耳山國(guó)家地質(zhì)公園，目前為止，已經(jīng)有兩屆本科生完成工程地質(zhì)的教學(xué)實(shí)習(xí)。兩年的熊耳山國(guó)家地質(zhì)公園實(shí)習(xí)是對(duì)棗莊學(xué)院所在地工程地質(zhì)教學(xué)資源的認(rèn)知、利用的過程，也是土木工程專業(yè)對(duì)野外工程地質(zhì)的探索和實(shí)踐過程。二、土木工程專業(yè)熊耳山國(guó)家地質(zhì)公園工程地質(zhì)實(shí)習(xí)野外教學(xué)內(nèi)容挖掘熊耳山國(guó)家地質(zhì)公園坐落于山東省棗莊市山亭區(qū)北莊鎮(zhèn)境內(nèi)，屬于泰沂山區(qū)地質(zhì)構(gòu)造。區(qū)內(nèi)地層主要為早古生代早、中寒武世長(zhǎng)清群朱砂洞組、饅頭組和九龍群張夏組，巖性為海相碳酸鹽巖局部夾砂頁(yè)巖、砂巖，不整合于古老基地新太古代泰山巖群之上。熊耳山國(guó)家地質(zhì)公園從新太古代至新生代，在不同時(shí)期、不同性質(zhì)的內(nèi)外地質(zhì)動(dòng)力地質(zhì)作用下，形成、發(fā)展、保留了大量自然地質(zhì)遺跡，主要受到近東西向斷裂構(gòu)造的控制?，F(xiàn)今地質(zhì)遺跡的形成過程分為：①寒武紀(jì)加里東運(yùn)動(dòng)階段，古泰山群基地下沉，開始大規(guī)模海侵，區(qū)域上沉積了以碳酸鹽巖為主的早中寒武世地層，即熊耳山山體的巖石地層。②隨后沉積地層抬升，進(jìn)入中生代，受印支運(yùn)動(dòng)的影響形成郯城-廬江走滑斷裂，魯西地區(qū)形成隆凹相間格局；在燕山運(yùn)動(dòng)的作用下，熊耳山地層基地破裂，為現(xiàn)今地質(zhì)遺跡的形成奠定了基礎(chǔ)。③新生代時(shí)期，在喜馬拉雅期強(qiáng)烈的差異性升降活動(dòng)的作用下，區(qū)內(nèi)節(jié)理裂隙及其發(fā)育，在重力、沖蝕及風(fēng)化作用下，造就了現(xiàn)今的崮形地貌、裂谷、溶洞、崩塌等地質(zhì)遺跡[4-10]。以上地質(zhì)遺跡為工程地質(zhì)野外實(shí)習(xí)提供了豐富的教學(xué)資源，從巖石地層的角度出發(fā)，對(duì)常見礦物、巖石及地層等建立直觀的概念，掌握羅盤的使用方法，能夠準(zhǔn)確測(cè)量和描述地層、及各種結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀；掌握褶皺構(gòu)造、斷裂構(gòu)造的野外識(shí)別標(biāo)志、野外描述和判定方法；識(shí)別露頭中崩塌、滑坡、巖溶等地質(zhì)災(zāi)害，分析其成因并提出預(yù)防措施；識(shí)別各種成因類型的結(jié)構(gòu)面，并分析其可能造成的地質(zhì)災(zāi)害。常見礦物及巖石的認(rèn)知與識(shí)別：利用棗莊學(xué)院礦物與巖石標(biāo)本陳列室以及熊耳山博物館，教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)常見礦物及巖石的肉眼識(shí)別標(biāo)志，學(xué)生進(jìn)行觀察、描述、定名，并且完成鑒定報(bào)告。地層的識(shí)別及地層產(chǎn)狀的測(cè)量：①教師除了講授野外如何識(shí)別沉積地層、層面、層內(nèi)構(gòu)造、層間或?qū)觾?nèi)差異等內(nèi)容外，可以引入講解魯西地質(zhì)發(fā)展史，以及熊耳山崮形地貌的形成與演化。②教師演示地質(zhì)羅盤的詳細(xì)使用方法，示范地層產(chǎn)狀的測(cè)量過程，并且將地層產(chǎn)狀的測(cè)量和記錄擴(kuò)展到斷層面、節(jié)理面等結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀。不良地質(zhì)現(xiàn)象認(rèn)知及防治：熊耳山地震遺跡包括地震引起的熊耳山山體的開裂、巖體崩塌與落石、山體的滑坡等。結(jié)合地震遺跡，介紹8.5級(jí)郯城大地震及其次生地質(zhì)災(zāi)害，并由此引申出我國(guó)東部的一條重要斷裂帶——“郯廬斷裂帶”，以及由郯廬斷裂帶及兩側(cè)次生斷裂對(duì)熊耳山地區(qū)構(gòu)造地質(zhì)的影響。觀察和描述“龍抓崖”與“試劍石”典型崩塌與落石地質(zhì)災(zāi)害，結(jié)合熊耳山地質(zhì)背景分析其形成條件及影響的因素。通過“落珠壁”保存下來的鐘乳石遺跡，分析熊耳山碳酸鹽巖地層巖溶地貌的形成條件，同時(shí)結(jié)合實(shí)習(xí)路線中發(fā)現(xiàn)的新形成的小型溶洞，可以啟發(fā)同學(xué)思考碳酸鹽巖巖體如何從巖體→溶蝕→鐘乳石、石筍等→溶洞→坍塌。分析各種地質(zhì)災(zāi)害的形成機(jī)理、誘發(fā)條件，對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出初步的預(yù)防措施。不同成因類型結(jié)構(gòu)面的野外識(shí)別、測(cè)量及記錄：巖體結(jié)構(gòu)面是掩體中的不要連續(xù)界面，是力學(xué)強(qiáng)度相對(duì)薄弱的部位，其工程性質(zhì)決定著巖體的穩(wěn)定性，熊耳山巖體中廣泛發(fā)育斷層、節(jié)理等構(gòu)造結(jié)構(gòu)面，以及層面、層理、軟弱夾層等沉積結(jié)構(gòu)面。實(shí)習(xí)過程中除了通過對(duì)巖體結(jié)構(gòu)面進(jìn)行類型劃分、測(cè)量和統(tǒng)計(jì)每種類型結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀等信息、確定熊耳山巖體的結(jié)構(gòu)面類型、探討其形成過程，還要結(jié)合對(duì)現(xiàn)今地質(zhì)遺跡的觀察和分析、探討不同類型結(jié)構(gòu)面可能造成的不良地質(zhì)現(xiàn)象，并進(jìn)行潛在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)。三、結(jié)論熊耳山國(guó)家地質(zhì)公園沉積了巨厚的早、中寒武世海相碳酸鹽巖地層，經(jīng)過漫長(zhǎng)地質(zhì)時(shí)期的構(gòu)造演化，現(xiàn)今保存了崮形地貌、斷裂構(gòu)造、溶洞、崩塌等典型的地質(zhì)遺跡，是棗莊學(xué)院土木工程專業(yè)開展工程地質(zhì)野外實(shí)踐教學(xué)的理想對(duì)象和優(yōu)質(zhì)場(chǎng)所。2019年棗莊學(xué)院土木工程專業(yè)開始在熊耳山國(guó)家地質(zhì)公園開展工程地質(zhì)野外實(shí)習(xí)，經(jīng)過兩年的努力，逐漸確定和完善了野外實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容和對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)方式。通過本次工程地質(zhì)實(shí)習(xí)，學(xué)生可以更好的理解巖石地層、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象及巖體結(jié)構(gòu)面等理論教學(xué)內(nèi)容、形成更直觀的認(rèn)識(shí)，建立實(shí)踐中如何由發(fā)現(xiàn)問題到分析問題再到解決問題的思維模式，為更好學(xué)習(xí)和掌握地下工程、地基工程及邊坡工程等后續(xù)章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容奠定良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)：[1]胡厚田,白志勇.土木工程地質(zhì)(第三版)[M].高等教育出版社,2017.[2]喬偉,李文平,賀虎.礦業(yè)類地質(zhì)工程專業(yè)秭歸基地野外生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)探索與實(shí)踐[J].中國(guó)地質(zhì)教育,2018(3):71-73.[3]胡冉.基于地理信息系統(tǒng)的地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)改革研究[J].亞太教育,2016(4):78,34.[4]吳學(xué)安.曠古奇災(zāi):清初郯城大地震[J].生命與災(zāi)害,2019(3):27-31.[5]宋磊.山東熊耳山地震遺跡保護(hù)的思考[J].城市減災(zāi),2014(2):19-22.[6]解晶,張偉,丁妍研.山東棗莊熊耳山——抱犢崮國(guó)家地質(zhì)公園景區(qū)綜合評(píng)價(jià)[J].實(shí)踐與探索,2010(31):210.[7]李慶嶺,李金波,馬志峰.山東棗莊熊耳山崩塌遺跡成因初探[J].災(zāi)害學(xué),2007,22(1):98-101.[8]安仰生,張旭,陳希武,甘延景,趙艷杰,王言雨.山東棗莊熊耳山崮形地貌成因及地質(zhì)景觀保護(hù)[J].山東國(guó)土資源,2007.