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摘 要 岩土工程是土木工程专业主要方向之一，涵盖工程广泛，其中边坡工程是最典型的岩土工程，从课程历史出发，建立了边坡工程的知识体系与层次构架，总结了边坡工程主要知识点。通过举例阐述了边坡工程的知识点具有内联系外结合的特征。最后对课时分配和教学手段进行了建议，研究成果能对边坡工程教学提供借鉴。
关键词 边坡工程 知识体系 教学手段 课时分配
中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.09.027
Study on Teaching Contents of Slope Engineering
for Undergraduates
WANG Jun， CHEN Jinling， LIANG Qiao， LIU Lin
（Hunan Institute of Engineering， Xiangtan， Hunan 411101）
Abstract Geotechnical engineering is one of the main direction of civil engineering specialty， which covers extensive engineering， slope engineering geotechnical engineering is the most typical， starting from the course of history， the establishment of a knowledge system and framework of slope engineering， summarizes the main points of slope engineering. By means of examples， the knowledge points of the slope engineering are expounded. Finally， some suggestions are given for the allocation of class hours and teaching methods， and the research results can provide reference for slope engineering teaching.
Keywords slope engineering； knowledge system； teaching devices； time allocation
1 巖土方向边坡工程学的重要性
岩土工程起源于上世纪60年代的欧美国家，在露天矿山边坡工程中得到大量应用，现在成为土木工程专业主要分方向之一（土木工程专业学科代码为081001，岩土工程学科代码为081401）。[1]岩土工程主要研究岩土材料的物理力学性能及岩土构筑物的稳定性与综合加固治理研究，涉及工程之多，涵盖了建筑、交通、矿山、水利等领域，典型的工程项目有：边坡工程、基坑工程、地基处理、基础工程、地下建筑结构、路基工程等。其中，边坡工程具有点多面广、赋存条件复杂、安全隐患多、加固成本高、管理难度大，既有天然的也有人工的构筑物，因此成为了岩土方向研究的最热点议题。随着我国基础建设的蓬勃发展，一带一路战略实施、且边坡建设规模越来越大，高填深挖的岩土边坡工程处处皆是，一旦边坡产生失稳，将造成灾难性的后果，因此加强边坡的稳定性分析与综合治理的研究势在必行。[2]
岩土工程的本科教育，在我国起步较晚，20世纪80年代还只有同济大学、河海大学、哈尔滨工业大学等少数重点高校开设，二本院校很少有岩土工程专业，且大部分高校都是在地质工程专业中进行岩土课程的教学，而目前已发展到82所本科院校开设岩土工程本科教育，并形成了各自的特色，如河海大学和武汉大学的水利岩土、中南大学和西南交通大学的铁道岩土、浙江大学的环境岩土等、同时岩土专业教学改革与平台建设也融入了我国高等教育特色建设项目，如卓越工程师培养计划、服务国家特殊需求硕士专业学位研究生教育、“2011计划”协同创新中心等，岩土专业建设与发展已得到了空前发展。[3]我国是一个多地质灾害的国家，在工程建设中滑坡已成为危害人民生命和财产安全的六大灾害之一，因此，笔者结合岩土工程服务对象的特点，从边坡工程的防护与加固工程出发，探讨本科专业边坡工程教学内容的研究，以供相关院校提供借鉴。
2 边坡课程的知识构架
边坡工程是工程地质、土木工程概论、岩土力学等课程的后续课程，早期主要以讲义或手稿的形式体现，很少见到专业而系统的统编教材，而当前边坡工程的系列教材如雨后春笋般出现在各大出版社，从高职到本科，硕士，甚至博士等覆盖整个高等教育学历阶段，并逐渐得到了推广。
边坡工程的主要知识体系是：边坡的构成及内外影响因素分析、稳定性分析方法、边坡防护与加固、监测与检测及地质预报技术。[4]其中，普通本科教育主要是在边坡的构成及内外影响因素分析、稳定性分析方法、边坡防护与加固等前三个方面，而边坡防护与加固、监测与检测及地质预报技术两大体系主要是对知识的扩展，具体知识体系的构架及层次见图1。
边坡工程的知识点具有内联系外结合的特征，譬如边坡稳定性分析方法涵盖了工程类比、极限平衡、极限分析、数值分析等，工程上常采用工程类比和极限平衡法求解边坡安全系数，科学界却常常采用极限分析、数值分析及智能算法，前者是追求方法的简单求解，而后者对精度要求更高，但是随着技术人员认识水平的提高和计算机技术的发展，极限数值分析、极限智能算法也得到了大量的应用与发展，在稳定性分析中首先通过数值分析方法得到贯通的剪切塑性区，进而得到潜在滑动面，再根据该滑动面运用极限平衡理论进行安全系数的求解，这样得到的结果比传统的图解得到的滑动面和稳定性评价更精确，因此形成了很好的内部联系，而在边坡加固中，由于加固类型多种多样，如重力式挡土墙、抗滑桩、锚索桩、框架梁、托梁等加固类型，这样经加固后的边坡稳定性究竟采用哪种方法进行稳定性分析就显得尤为重要，于是外结合就显得非常重要。由此就出现了边坡工程课程知识群的概念。该知识群的母体就是边坡稳定性评价，其它的知识都是围绕稳定性进行，根据稳定性分析事先事后关系可以得到： （1）首先根据滑坡模式，譬如是牵引式滑动还是推移式滑动，就可判断边坡失稳的原因，针对牵引式滑动就可考虑到是由坡脚土体剪切强度不足或剪应力集中、坡脚的施工开挖、而推移式滑动，可以很清楚地在坡顶位置找到滑动裂缝，考虑到降雨、坡顶超载等因素；
（2）再次进行滑坡推力计算，选定加固方案，滑坡推力偏大的话考虑抗滑桩、锚索桩加固、锚杆挡土墙加固类型，滑坡推力偏低的话就进行刷坡、重力式挡土墙加固；
（3）再对已加固的边坡进行地表水和地下水的排水设计，边坡绿化防護等；
（4）最后对加固效果进行监测，及时反馈监测数据。
3 课时分配与教学手段
课时分配与教学手段是保证课程教学秩序井然有序的必要条件，在人才培养计划制定中根据课程性质来进行课时分配和采取相应的教学手段。[5]工科课程中，一般对理论性较强的课程采用板书授课，对工程应用型要求高的课程采取多媒体、现场情景、实验教学方式。边坡工程作为岩土工程的主要专业课之一，它既具有较强的理论计算也有很强的工程应用型，一般定在40～56课时，其中还包括课程实验和野外实习等实验实践课时在内，加上土木工程专业岩土方向对边坡工程的要求又各有特色，如公路路基边坡、市政边坡、矿山边坡、库坝坝坡、隧道仰坡等，因此各高校针对边坡工程项目在课时分配和教学手段上各有所异。笔者通过问卷调查，结合多年的工程实践经验与边坡工程知识体系与层次构架，确定边坡工程知识点的权重来进行课时分配，表1所示。
从表1可知，边坡稳定性计算和边坡加固治理是该门课程的重难点，课时占70%，必须要求学生熟练掌握，因此课时分配多。针对普通高校的本科生在稳定性分析和边坡加固中应重点讲解极限平衡法的瑞典条分法、毕肖普法、简布法和重力式挡土墙、锚索桩加固方式以及各方法与加固的适用条件。而边坡的基本概念及构成与影响稳定性的内外因素分别只占了5%，只要求学生了解。
4 结论
边坡工程是一门理论性与工程应用型很强的专业课程，在目前高等教育大众化及大土木专业背景下，该课程纳入了特色课程之列。通过问卷调查，并依据大量实例，建立了边坡工程知识体系与层次构架体系，阐述了边坡工程的知识点具有内联系外结合的特征，并对边坡工程知识点的权重及课时进行了有效分配，研究结果对岩土工程教学提供参考。
湖南省普通高校教学改革研究项目（湘教通[2015]291号）
参考文献
[1] 肖瑜.对中国大学科学教育课程设置的思考[J].浙江教育科学，2016（5）：15-17.
[2] 孙书伟.边坡工程教学改革探讨[J].教育教学论坛，2014（49）：133-134.
[3] 谢幼如，尹睿，谢虎.精品课程群支持的专业综合改革与实践[J].中国电化教育，2013（8）：1-7.
[4] 张永兴.边坡工程学[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[5] 臧秀平，董涛，刘升宽.“大土木”概念下的岩土工程课程群建设研究[J].江苏科技大学学报（社会科学版），2004.4（4）：106-108.
关键词 边坡工程 知识体系 教学手段 课时分配
中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.09.027
Study on Teaching Contents of Slope Engineering
for Undergraduates
WANG Jun， CHEN Jinling， LIANG Qiao， LIU Lin
（Hunan Institute of Engineering， Xiangtan， Hunan 411101）
Abstract Geotechnical engineering is one of the main direction of civil engineering specialty， which covers extensive engineering， slope engineering geotechnical engineering is the most typical， starting from the course of history， the establishment of a knowledge system and framework of slope engineering， summarizes the main points of slope engineering. By means of examples， the knowledge points of the slope engineering are expounded. Finally， some suggestions are given for the allocation of class hours and teaching methods， and the research results can provide reference for slope engineering teaching.
Keywords slope engineering； knowledge system； teaching devices； time allocation
1 巖土方向边坡工程学的重要性
岩土工程起源于上世纪60年代的欧美国家，在露天矿山边坡工程中得到大量应用，现在成为土木工程专业主要分方向之一（土木工程专业学科代码为081001，岩土工程学科代码为081401）。[1]岩土工程主要研究岩土材料的物理力学性能及岩土构筑物的稳定性与综合加固治理研究，涉及工程之多，涵盖了建筑、交通、矿山、水利等领域，典型的工程项目有：边坡工程、基坑工程、地基处理、基础工程、地下建筑结构、路基工程等。其中，边坡工程具有点多面广、赋存条件复杂、安全隐患多、加固成本高、管理难度大，既有天然的也有人工的构筑物，因此成为了岩土方向研究的最热点议题。随着我国基础建设的蓬勃发展，一带一路战略实施、且边坡建设规模越来越大，高填深挖的岩土边坡工程处处皆是，一旦边坡产生失稳，将造成灾难性的后果，因此加强边坡的稳定性分析与综合治理的研究势在必行。[2]
岩土工程的本科教育，在我国起步较晚，20世纪80年代还只有同济大学、河海大学、哈尔滨工业大学等少数重点高校开设，二本院校很少有岩土工程专业，且大部分高校都是在地质工程专业中进行岩土课程的教学，而目前已发展到82所本科院校开设岩土工程本科教育，并形成了各自的特色，如河海大学和武汉大学的水利岩土、中南大学和西南交通大学的铁道岩土、浙江大学的环境岩土等、同时岩土专业教学改革与平台建设也融入了我国高等教育特色建设项目，如卓越工程师培养计划、服务国家特殊需求硕士专业学位研究生教育、“2011计划”协同创新中心等，岩土专业建设与发展已得到了空前发展。[3]我国是一个多地质灾害的国家，在工程建设中滑坡已成为危害人民生命和财产安全的六大灾害之一，因此，笔者结合岩土工程服务对象的特点，从边坡工程的防护与加固工程出发，探讨本科专业边坡工程教学内容的研究，以供相关院校提供借鉴。
2 边坡课程的知识构架
边坡工程是工程地质、土木工程概论、岩土力学等课程的后续课程，早期主要以讲义或手稿的形式体现，很少见到专业而系统的统编教材，而当前边坡工程的系列教材如雨后春笋般出现在各大出版社，从高职到本科，硕士，甚至博士等覆盖整个高等教育学历阶段，并逐渐得到了推广。
边坡工程的主要知识体系是：边坡的构成及内外影响因素分析、稳定性分析方法、边坡防护与加固、监测与检测及地质预报技术。[4]其中，普通本科教育主要是在边坡的构成及内外影响因素分析、稳定性分析方法、边坡防护与加固等前三个方面，而边坡防护与加固、监测与检测及地质预报技术两大体系主要是对知识的扩展，具体知识体系的构架及层次见图1。
边坡工程的知识点具有内联系外结合的特征，譬如边坡稳定性分析方法涵盖了工程类比、极限平衡、极限分析、数值分析等，工程上常采用工程类比和极限平衡法求解边坡安全系数，科学界却常常采用极限分析、数值分析及智能算法，前者是追求方法的简单求解，而后者对精度要求更高，但是随着技术人员认识水平的提高和计算机技术的发展，极限数值分析、极限智能算法也得到了大量的应用与发展，在稳定性分析中首先通过数值分析方法得到贯通的剪切塑性区，进而得到潜在滑动面，再根据该滑动面运用极限平衡理论进行安全系数的求解，这样得到的结果比传统的图解得到的滑动面和稳定性评价更精确，因此形成了很好的内部联系，而在边坡加固中，由于加固类型多种多样，如重力式挡土墙、抗滑桩、锚索桩、框架梁、托梁等加固类型，这样经加固后的边坡稳定性究竟采用哪种方法进行稳定性分析就显得尤为重要，于是外结合就显得非常重要。由此就出现了边坡工程课程知识群的概念。该知识群的母体就是边坡稳定性评价，其它的知识都是围绕稳定性进行，根据稳定性分析事先事后关系可以得到： （1）首先根据滑坡模式，譬如是牵引式滑动还是推移式滑动，就可判断边坡失稳的原因，针对牵引式滑动就可考虑到是由坡脚土体剪切强度不足或剪应力集中、坡脚的施工开挖、而推移式滑动，可以很清楚地在坡顶位置找到滑动裂缝，考虑到降雨、坡顶超载等因素；
（2）再次进行滑坡推力计算，选定加固方案，滑坡推力偏大的话考虑抗滑桩、锚索桩加固、锚杆挡土墙加固类型，滑坡推力偏低的话就进行刷坡、重力式挡土墙加固；
（3）再对已加固的边坡进行地表水和地下水的排水设计，边坡绿化防護等；
（4）最后对加固效果进行监测，及时反馈监测数据。
3 课时分配与教学手段
课时分配与教学手段是保证课程教学秩序井然有序的必要条件，在人才培养计划制定中根据课程性质来进行课时分配和采取相应的教学手段。[5]工科课程中，一般对理论性较强的课程采用板书授课，对工程应用型要求高的课程采取多媒体、现场情景、实验教学方式。边坡工程作为岩土工程的主要专业课之一，它既具有较强的理论计算也有很强的工程应用型，一般定在40～56课时，其中还包括课程实验和野外实习等实验实践课时在内，加上土木工程专业岩土方向对边坡工程的要求又各有特色，如公路路基边坡、市政边坡、矿山边坡、库坝坝坡、隧道仰坡等，因此各高校针对边坡工程项目在课时分配和教学手段上各有所异。笔者通过问卷调查，结合多年的工程实践经验与边坡工程知识体系与层次构架，确定边坡工程知识点的权重来进行课时分配，表1所示。
从表1可知，边坡稳定性计算和边坡加固治理是该门课程的重难点，课时占70%，必须要求学生熟练掌握，因此课时分配多。针对普通高校的本科生在稳定性分析和边坡加固中应重点讲解极限平衡法的瑞典条分法、毕肖普法、简布法和重力式挡土墙、锚索桩加固方式以及各方法与加固的适用条件。而边坡的基本概念及构成与影响稳定性的内外因素分别只占了5%，只要求学生了解。
4 结论
边坡工程是一门理论性与工程应用型很强的专业课程，在目前高等教育大众化及大土木专业背景下，该课程纳入了特色课程之列。通过问卷调查，并依据大量实例，建立了边坡工程知识体系与层次构架体系，阐述了边坡工程的知识点具有内联系外结合的特征，并对边坡工程知识点的权重及课时进行了有效分配，研究结果对岩土工程教学提供参考。
湖南省普通高校教学改革研究项目（湘教通[2015]291号）
参考文献
[1] 肖瑜.对中国大学科学教育课程设置的思考[J].浙江教育科学，2016（5）：15-17.
[2] 孙书伟.边坡工程教学改革探讨[J].教育教学论坛，2014（49）：133-134.
[3] 谢幼如，尹睿，谢虎.精品课程群支持的专业综合改革与实践[J].中国电化教育，2013（8）：1-7.
[4] 张永兴.边坡工程学[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[5] 臧秀平，董涛，刘升宽.“大土木”概念下的岩土工程课程群建设研究[J].江苏科技大学学报（社会科学版），2004.4（4）：106-108.