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[關(guān)鍵詞] 電磁波;辣椒堿軟膏;類風濕關(guān)節(jié)炎;護理效果
[中圖分類號] R593.22 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210(2012)08(c)-0087-03
Observation of clinical efficacy and nursing effect on specific electromagnetic wave combined with Capsaicin Ointment in the treatment of rheumatoid arthritis
YUAN Ling
【關(guān)鍵詞】高職物理 電磁波 電磁場
【中圖分類號】G718.5 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)01-0209-02
引言
隨著微波、磁場技術(shù)的廣泛應(yīng)用,電磁場、電磁波知識的教學成為了當前高職物理課程教學的重點內(nèi)容。尤其是對于高職學校機電專業(yè)學生而言,電磁場與電磁波教學尤其重要,是必不可少的內(nèi)容。但是近幾年來,隨著高職院校的擴招,高職學生的學習能力不夠高是客觀問題,所以在高職物理教學的過程中保證高職學生高效的學習尤為重要。本文將從高職機電專業(yè)物理教學實際出發(fā),探討高職物理課中電磁場與電磁波教學的具體策略,希望能為提高高職物理課程電磁場與電磁波教學水平起到一定的積極作用。
1.高職物理課程中電磁場與電磁波內(nèi)容的特點
電磁場和電磁波是高職物理課程中包含豐富的數(shù)學和物理知識的部分課程,是高職物理課中難教、難學的一部分。該部分內(nèi)容不但具有較強的理論性,同時還具有數(shù)學推導(dǎo)過程繁瑣、概念抽象等特點,這就要求學生在學習過程中應(yīng)該具有較強的抽象思維能力、空間想象能力以及邏輯推理能力,在學習的過程中采用多樣化的分析方法。毋庸回避,而這對基礎(chǔ)不是很扎實的高職學生具有一定的難度。加之,由于高職物理電磁場和電磁波的部分實踐教學成本較高,教師在教學過程中就忽略了這部分實踐教學內(nèi)容,導(dǎo)致學生在實際的學習過程中對學科知識難以理解和掌握,導(dǎo)致學生對電磁波和電磁場的相關(guān)知識理解不夠深入,難以融會貫通。
例如,在電磁波與電磁場的教學過程中,通常是以麥克斯韋的電磁場基本理論為基礎(chǔ),在此基礎(chǔ)上分析并論述“電磁場與電磁波”的相關(guān)內(nèi)容。在該部分內(nèi)容的學習過程中,由于學生物理、數(shù)學知識以及抽象思維能力的不足,導(dǎo)致學生在理解電磁理論方程的過程中出現(xiàn)了似懂非懂、知其然而不知其所以然的問題。這些特點都要求對現(xiàn)代高職物理教學方式進行改革。
2.教學方法的選擇
在采用傳統(tǒng)的教學方法過程中,高職物理課中的電磁場與電磁波教學主要注重理論教學,而實踐教學內(nèi)容所占的比例相對較小。這首先給學生形成了一個該部分內(nèi)容實用性不強的印象,導(dǎo)致高職學生完全失去了學習動力。同時,該部分內(nèi)容還存在著考核內(nèi)容較為單一,絕大部分情況是通過筆試考試分數(shù)決定考核成績,沒有對高職學生的動手能力進行鍛煉與考核。基于此,在高職物理課中的電磁場與電磁波教學過程中應(yīng)該從以下幾個方面著手改革:
2.1 將提高學生興趣作為主要目標,以實踐應(yīng)用作為教學組織的主要內(nèi)容
在教學過程中,從機電專業(yè)工程應(yīng)用以及工程實踐的角度出發(fā),以具體的實際問題為突破口,對課本的內(nèi)容進行講授,采用理論聯(lián)系實際的方式,極大地激發(fā)學生的學習興趣。在教學過程中注重理論知識以及理論知識在實際生活中的應(yīng)用實例介紹,諸如電磁場理論在現(xiàn)代通信衛(wèi)星、電磁波技術(shù)在醫(yī)療、生物及化學等多個領(lǐng)域的應(yīng)用,提高學生的學習興趣。
2.2 充分利用現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò),持續(xù)更新教學內(nèi)容
隨著現(xiàn)代電磁技術(shù)的迅速發(fā)展,高職物理教學內(nèi)容應(yīng)該在基礎(chǔ)內(nèi)容和知識方面進行持續(xù)的更新,尤其是在電磁技術(shù)的應(yīng)用方面,應(yīng)該通過持續(xù)更新的方式方能充分提高學生的學習興趣。對于更新教學內(nèi)容的方式,利用現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)是一個有效的途徑。這不但要求教師在教學過程中充分應(yīng)用信息網(wǎng)絡(luò),同時還應(yīng)該積極地引導(dǎo)學生正確合理地使用網(wǎng)絡(luò)資源,對電磁學科發(fā)展與應(yīng)用的最新動態(tài)予以認識。教師在教學的過程中則重點關(guān)注電磁技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,在對原有經(jīng)典理論知識進行分析、講解的同時,適當?shù)卦黾有碌睦碚摷皯?yīng)用技術(shù),對教學講義進行持續(xù)更新、充實和完善。
2.3 淡化理論公式的推導(dǎo)過程
電磁波理論公式的推導(dǎo)是一個較為復(fù)雜而繁瑣的過程,它對高等數(shù)學以及電磁學等都有較高的要求。但是,從高職學生的實際情況以及學生工作過程中的實際應(yīng)用來看,學生只需要對各個微波元器件的工作原理進行了解,在此基礎(chǔ)上對元器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與尺寸等進行適當改進即可,并不需要太多的數(shù)學理論知識。因此,高職教師在教學的過程中可以適當?shù)貙碚摴接枰缘?,這樣不但消除了學生畏難的情緒,同時也提高了學生的學習積極性。
2.4 綜合采用多種教學方法
當前高職物理教學過程中,主要采用的教學方法包括利用仿真軟件教學和多媒體教學兩種主要的方式。其中,仿真軟件教學方式給學生提供了一個真實的數(shù)字平臺,學生能夠通過軟件設(shè)計出元器件。在教學中充分的利用仿真軟件可以有效的縮短電磁理論計算的時間,同時還可以顯著的提高學生的設(shè)計能力。
而多媒體教學具有圖、文、聲并茂的教學特點,所以在教學過程中適當?shù)膽?yīng)用多媒體來表示電磁波元器件的外部特點及內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征,通過短片、動畫等形式使得學生能夠?qū)φn本上的理論知識形成一個更加深刻、直觀的理解。
同時,對于條件不夠成熟的高職院校而言,在教學的過程中可以通過形象化的教學方式提高電與磁物理教學的水平。例如,在教授“運動的電場產(chǎn)生磁場”的教學內(nèi)容方面時,長直導(dǎo)線長為L,其中通過電流I,則與導(dǎo)線距離為r處的磁通密度為B,
這時,長直導(dǎo)線周圍的磁感線應(yīng)該是一個沿著垂直導(dǎo)線平面內(nèi)的同心圓,可以采用右手螺旋定則的方式予以表示,可以用圖1表示。
而從形象化教學的角度出發(fā),設(shè)想伴隨著運動電荷產(chǎn)生了一個運動的電場,而運動的電場又會產(chǎn)生一個運動的磁場。如圖2所示,當載流導(dǎo)線的電子以速度做定向運動時,導(dǎo)線截面中的正離子被認為是靜止不動的,而正離子所產(chǎn)生的靜電場與電子產(chǎn)生的靜電場則出現(xiàn)相互抵消的現(xiàn)象。但是,由于正離子靜止不動,導(dǎo)致運動電子所產(chǎn)生的電場并沒有被抵消。然而,由于正離子沒有運動,從而伴隨運動電子的運動電場所產(chǎn)生的磁場沒有抵消。這時,在導(dǎo)線長為L,半徑為r的圓柱面之上,導(dǎo)線的線電荷密度為ρ,則在該圓柱面上所產(chǎn)生的電通量是:
電通量=E×S=E2πrL。
由高斯定理有:
則與導(dǎo)線相距πr距離的運動電場的場強E=。
2.5 積極開展互動式的教學方式
在新的教學理念之下,學生是整個教學過程的主體。因此,教師在教學過程中通過互動式的教學方法,讓學生帶著自己的知識,經(jīng)驗、思考、靈感、興致參與活動,這樣可以為他們萌發(fā)創(chuàng)新意識,培養(yǎng)創(chuàng)新能力提供良好的契機。為了形成較好的學習氛圍,應(yīng)該鼓勵學生提問。教師可以在電磁場或者電磁波結(jié)束之后進行分組討論,通過這種方式能有效的提高他們學好高職物理課程的積極性與信心。同時,教師還應(yīng)該強化教學實踐環(huán)節(jié),通過實踐教學活動提高學生對知識的理解與鞏固,鍛煉學生的整體應(yīng)用能力,提高學生解決實際問題的能力。同時,及時的更新課程內(nèi)容,對教學講義進行逐步的完善,帶動學生的學習興趣。由于高職物理的理論性較強,因此在教學的過程中還可以采用上述形象化的教學方式來加強學生對理論知識的理解,并結(jié)合實驗課程增加學生的感性認識,加深學生對所學習內(nèi)容的理解與掌握。
2.6 對教學內(nèi)容進行精心設(shè)計
電磁場與電磁波的內(nèi)容具有理論性較強、內(nèi)容枯燥以及思維抽象等特點,導(dǎo)致學生難以提起興趣進行深入的學習,在學習的過程中容易出現(xiàn)走神等現(xiàn)象。這時,教師應(yīng)該以提高學生興趣為首要目的,對教學內(nèi)容進行精心設(shè)計,這一點尤為重要。在實際的講授過程中,將重點放在電磁學的基本概念以及基本理論的闡釋方面;而在實踐課程的教學過程中,結(jié)合課程教學的主要內(nèi)容,精心設(shè)計幾個經(jīng)典的案例,在每次課程進行之前都從工程實際出發(fā),提起學生的學習胃口,接下來的課程教學內(nèi)容自然能夠達到預(yù)期的效果。
結(jié)語:
本文在對高職物理課程中電磁場與電磁波的教學特點進行論述的同時,對高職物理課程電磁場與電磁波的教學策略進行分析。同時,以具體的教學內(nèi)容為例探討了電磁場與電磁波的教學策略,對提高高職物理課程中電磁場與電磁波的教學水平具有一定的積極作用。
參考文獻:
[1]錢大慶. 高職物理形象法教學中電磁場概念的解讀[J]. 常州信息職業(yè)技術(shù)學院學報, 2009,6(5):26-28.
關(guān)鍵詞 《電磁場與電磁波》 教學改革 教學效果
中圖分類號:O441-4 文獻標識碼:A 文章編號:1002-7661(2015)21-0006-02
《電磁場與電磁波》是普通高等學校電子信息類、電氣信息類專業(yè)本科生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,該課程主要研究宏觀電磁場的基本規(guī)律及分析計算方法,為采用“場”的觀點解決實際電磁問題和今后在這一領(lǐng)域的繼續(xù)深造打下較扎實的基礎(chǔ)。隨著電子信息和通信系統(tǒng)的發(fā)展,我國對電磁場與電磁波工程技術(shù)的研究也發(fā)展迅速。因此,為適應(yīng)新形勢下人才培養(yǎng)目標,如何在有限的教學時間內(nèi)開好該課程是急需解決的問題。我們在課程教學過程中,努力摸索合適的教學方法,以期提高教學效果。
一、充分利用多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)資源
《電磁場與電磁波》課程涉及較多抽象理論、概念以及大量的公式、定理及復(fù)雜的計算過程,如果只使用傳統(tǒng)的板書教學方法,學生普遍缺乏學習興趣。而多媒體課件可以提供文字、圖像和聲音等多方面的信息,更以形象、生動、直觀的方式展現(xiàn)教學知識點,有助于學生很快抓住學習的知識點。并且對于較為復(fù)雜的場,我們可以借助MATLAB、電磁仿真軟件等進行仿真和數(shù)值計算,將場的分布等做成動畫直觀演示給學生,使抽象的問題形象化。教學內(nèi)容以圖文并茂的多媒體手段呈現(xiàn),能從多角度吸引學生注意力,激發(fā)學生興趣。且使用多媒體教學,擴展了教學內(nèi)容,提高了教學效率。適當?shù)陌鍟虒W配合形象生動的多媒體展示,可以達到最佳的教學效果。
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)教學資源越來越豐富,可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,擴展課堂教學空間,彌補課堂教學的不足。學生可上網(wǎng)搜索相關(guān)知識點,拓寬學習渠道,開拓學習思路,加深對課堂知識的掌握。還可將課程的資料上傳至網(wǎng)絡(luò),讓學生利用課余時間查閱、學習,方便學生課前預(yù)習和課后復(fù)習。通過網(wǎng)絡(luò)途徑,積極引導(dǎo)學生利用網(wǎng)絡(luò)資源了解學科發(fā)展的最新動態(tài)以及熱點問題,進行自主的探究式學習,將理論運用于實際。
二、教學內(nèi)容體系的優(yōu)化
從我校學生的實際情況出發(fā),通過多方比較,我們最終選擇了鄭鈞編著的《電磁場與電磁波》作為主要教材,該教材由淺入深,內(nèi)容編排較為合理和連貫,理論的系統(tǒng)性和邏輯性較好。《電磁場與電磁波》課程是先修課程《大學物理》的延續(xù),需注意前后課程的銜接,同時避免授課內(nèi)容的重復(fù)性。以往課程教學中,根據(jù)教材的內(nèi)容編排講授會導(dǎo)致對靜態(tài)場的授課時間較多,可是其基本理論學生在學習《大學物理》時卻已學過,學生覺得沒有吸引力,導(dǎo)致學習效果欠佳。時變場的內(nèi)容是本課程的授課重點,同時也是考核的重點,課時卻相對不足,很難保證教學質(zhì)量和教學效果。因此,有必要對課程知識結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,縮減靜態(tài)場授課學時,增加時變場授課學時,這樣的課時分配更顯合理性。對靜態(tài)場的教學,教師以講解重難點為主,學生課下自學部分內(nèi)容為輔。時變場授課內(nèi)容包括電磁感應(yīng)、麥克斯韋方程組、波動方程,時諧電磁場,到平面波的傳播及平面邊界的入射,波導(dǎo)及天線,學時數(shù)的增多使得時變場的學習更為系統(tǒng)和全面,學生可以較為牢固地掌握時變場的分析思路和計算方法,從而系統(tǒng)地了解電磁場與電磁波的理論。
三、案例式教學,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力
電磁場理論有廣泛的應(yīng)用背景,因此在課堂授課中教師可以增加與理論密切相關(guān)的應(yīng)用背景知識,列舉一些工程實踐和日常生活中電磁理論應(yīng)用的案例。案例式教學是將理論聯(lián)系實際,讓學生直接了解理論知識的實際應(yīng)用,不僅活躍課堂的氛圍,避免學生分散注意力,而且有助于開闊學生的思路,使學生充分認識到本課程的重要性,提高學習的主動性。我們選取了如電磁輻射與電磁污染、靜電復(fù)印工作原理、醫(yī)學中的微波治療、磁共振成像技術(shù)、噴墨打印機、靜電屏蔽、多普勒雷達等內(nèi)容作為案例,進一步結(jié)合課堂教學知識點進行歸納講解,讓學生從案例中更深刻地了解教學內(nèi)容,同時培養(yǎng)學生邏輯思維與創(chuàng)新思維。也可以介紹學科發(fā)展前沿,比如“電磁隱形衣”“電磁黑洞”等,結(jié)合課程內(nèi)容提出問題進行啟發(fā)式教學,培養(yǎng)學生分析問題的能力。
總之,在電子信息迅速發(fā)展、電磁應(yīng)用越來越廣泛的背景下,課題組教師經(jīng)過多年的不懈努力,《電磁場與電磁波》課程教學實踐取得了一定成效,教學效果得到明顯改善。當然,還有許多工作需要進一步完善,我們一定會在今后的教學實踐中繼續(xù)改進。
參考文獻:
[1]袁明輝,莫禮東.CAI在《電磁場理論》教學中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2015,(2):134-135.
[2]石磊,郝靜. MATLAB在電磁場課程中的應(yīng)用[J].科技資訊,2014,(29):200.
關(guān)鍵詞:探地雷達;橋梁橋面;缺陷檢測
中圖分類號:U416文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2010)07-0028-03
在橋梁病害中,由于橋頭引道高填土產(chǎn)生不均勻沉降,致使許多橋梁橋面與引道路面銜接處不夠平整順適,從而使車輛駛過橋頭時,產(chǎn)生輕微或嚴重跳車。橋后臺背沉降也是目前國內(nèi)城市道路較常見的病害,而且隨著城市道路橋梁建設(shè)的加快,交通流量的增加,這個問題越來越突出。橋頭沉降跳車不但影響車速,影響行車質(zhì)量,也會影響橋梁使用壽命;由于路面瀝青材料的老化,極易造成上部的瀝青混凝土砼鋪裝層由于沉降而破壞,這種破壞的直接結(jié)果是路面開裂,地表水沿裂縫下滲直接沖刷臺背填土,導(dǎo)致臺背填土變形或者流失,最終使得該處路基發(fā)生沉降,破壞了受力結(jié)構(gòu),出現(xiàn)空洞、路面沉陷的嚴重問題。
近年來地質(zhì)雷達在路面、橋面的探測工作中得到越來越廣泛的應(yīng)用,它具有探測精度高,探測時間短,探測深度可控等一系列優(yōu)點。但是在地質(zhì)雷達的實際應(yīng)用中,仍然存在著一些問題。例如讀圖難度較大,需要大量工程經(jīng)驗等。因此,本文在總結(jié)前人的基礎(chǔ)上,對地質(zhì)雷達的應(yīng)用進行了總結(jié),并結(jié)合工程實例對地質(zhì)雷達的應(yīng)用進行了全面的描述。
一、地質(zhì)雷達探測原理
探地雷達作為路面檢測的一項新技術(shù),具有連續(xù)無損探測、高效、高精度等優(yōu)點。該方法既能準確地提供城市道路面層和基層的厚度參數(shù),同時又可以探測路基內(nèi)存在的病害隱患及其結(jié)構(gòu)缺陷,有助于道路養(yǎng)護管理部門及時發(fā)現(xiàn)和盡早處理,確保道路行車的安全暢通。探地雷達由主機、天線和配套軟件等幾部分組成,根據(jù)電磁波在有耗介質(zhì)中的傳播特性,發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻脈沖電磁波,當其遇到地下不均勻體(界面)時會反射一部分電磁波,其反射系數(shù)主要取決于地下介質(zhì)的介電常數(shù),雷達主機通過對此部分的反射波進行適時接收和處理,達到探測識別地下目標物的目的,如圖1、圖2所示:
電磁波在特定介質(zhì)中的傳播速度是不變的,因此根據(jù)探地雷達記錄上的地面反射波與地下反射波的時間差ΔT,即可據(jù)下式算出基層異常的埋藏深度H:
H=V?ΔT/2 (1)
式中,H即為目標層厚度;V是電磁波在地下介質(zhì)中的傳播速度,其大小由下式表示:
式中,C是電磁波在大氣中的傳播速度,約為3×108 km/s;ε為相對介電常數(shù),取決于地下各層構(gòu)成物質(zhì)的介電常數(shù)。
雷達波反射信號的振幅與反射系統(tǒng)成正比,在以位移電流為主的低損耗介質(zhì)中,反射系數(shù)可表示為:
式中:ε1、ε2分別為上下介質(zhì)的介電常數(shù)。
由上式可知,反射信號的強度主要取決于上、下層介質(zhì)的電性差異,電性差越大,反射信號越強,對于非磁性介質(zhì),電磁波的反射特性僅與介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)。城市道路為層狀結(jié)構(gòu),均為非磁性介質(zhì),各層介質(zhì)的介電常數(shù)有明顯的差異,它們之間能形成良好的電磁波反射界面。探地雷達發(fā)射的電磁波脈沖向下傳播遇到這些反射界面時,就會產(chǎn)生發(fā)射。當結(jié)構(gòu)層發(fā)生破損(如出現(xiàn)空洞、裂縫、脫空等),在雷達資料中便會出現(xiàn)明顯的特征反射,如:脫空時將產(chǎn)生夾層反射,空洞會產(chǎn)生繞射等;當結(jié)構(gòu)層因透水性問題而使某層含水量增大,或出現(xiàn)軟弱夾層時,介電常數(shù)將明顯增大,在資料中就可以得到高含水性的反射;且探地雷達具有極高的探測精度,在道路的結(jié)構(gòu)層劃分、病害檢測、隱患調(diào)查中具有良好的檢測效果。
各類巖石、各類土的電磁學性質(zhì)有了很多的研究和測定??諝馐亲匀唤缰须娮杪首畲?、介電常數(shù)最小的介質(zhì),電磁波速最高,衰減最小。水是自然界中介電常數(shù)最大的介質(zhì),電磁波速最低。干燥的巖石、土和混凝土其電磁參數(shù)雖有差異,但差異不大,基本上多數(shù)屬于高阻介質(zhì),介常數(shù)在4~9之間,屬中等波速介質(zhì)。但是由于各類巖土不同的孔隙率和飽水程度,顯現(xiàn)出較大的電磁學性質(zhì)差異。這些差異表現(xiàn)在介電常數(shù)和電導(dǎo)率方面,決定了不同巖性對應(yīng)不同的波速和不同的衰減。
二、應(yīng)用實例
勘察所用儀器為意大利IDS公司生產(chǎn)的RIS_K2-0型雷達,根據(jù)現(xiàn)場情況,選用400MHz天線工作,具體測試參數(shù)見表1:
(一)簡介
浙江省某橋建于1988年,全橋長273米,主橋為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T梁,橋墩為鋼筋混凝土空心墩。
(二)測線布置與工作量完成情況
沿車輛通行方向南測引道布置測線5條,測線號分別為:02線、03線、04線、05線、11線;沿紹興路方向北測引道布置測線5條,側(cè)線號分別為:06線、07線、08線、09線、10線,測線長均為30米。測線布置示意圖如圖3所示:
工作量完成情況:
縱測線:10條×30米/條=300米。
(三)勘察結(jié)果分析
所有結(jié)果均在普通模式下查找存在缺陷的位置。進行Move to Start處理,并在map_cl_01模式下觀察道路層狀結(jié)構(gòu)的完整性。在map_cl_01模式下路面瀝青面層呈藍色,墊層呈紅色,基層呈現(xiàn)紅藍交替的層狀結(jié)構(gòu)。這種現(xiàn)象是由于瀝青面層與墊層介電常數(shù)差異較大,且墊層介電常數(shù)大于瀝青面層,反射雷達波反相且反射強烈。
02~05線:02~06線典型區(qū)段如圖4所示。02~06線不存在明顯的缺陷,圖中可見,地基層厚實,反射強烈,同相軸連續(xù),說明路面下結(jié)構(gòu)狀況良好。
06線:06線位置如圖5所示。06線自起始點12米以后的部分尚在施工,路面未鋪裝。從圖5中可以看到在12米處雷達圖像出現(xiàn)明顯的跳動,且同性軸出現(xiàn)錯位,與實際情況符合很好。
07~09線:07~09線位置如圖6所示。07~09線不存在明顯的缺陷,其典型區(qū)段如圖6所示。圖中可見,地基層厚實,反射強烈,同相軸連續(xù),說明路面下結(jié)構(gòu)狀況良好。
10線:10線位置如圖7所示。從圖7中可見,在路面下距起始點7m存在疑似金屬管線物體,物體呈現(xiàn)正相雷達反射且反射強烈,反射曲線呈近似雙曲線,圖中13.5~16m處0.5~1.5m深處存在似高含水區(qū)。其它位置雷達探測圖如圖8的典型區(qū)段。從圖8中可見,同相軸連續(xù),說明路面下結(jié)構(gòu)狀況良好。
三、結(jié)論
根據(jù)以上的雷達探測圖像分析并結(jié)合已有的對垂直于行車方向進行探測所得結(jié)果得出如下結(jié)論:該橋橋臺后背基本完好,部分存在疑似沉陷、松散、高含水等區(qū)域等缺陷。該探測結(jié)果與后期鉆孔取樣所得結(jié)果符合很好。因此,本次地質(zhì)雷達探測是成功的。
地質(zhì)雷達探測具有經(jīng)濟,高效,非破壞性等優(yōu)點,探測精度高,分辨率高。在公路橋橋面破損長期動態(tài)監(jiān)測方面必將有廣泛的應(yīng)用前景。
參考文獻
[1]李大心.探地雷達方法與應(yīng)用[M].北京:地質(zhì)出版社,l994.
(中鐵十二局第二工程有限公司,重慶401120)
摘要院對超前探孔進行深入研究的主要目的是為了探索其實用性,通過各個方面反饋出來的數(shù)據(jù)進行分析總結(jié),判斷出其在實際應(yīng)用中的重要性和應(yīng)用價值。通過對此方面的研究,可以更好地學習到超前探孔方法,并判斷超前探孔方法的實際意義。以合肥地鐵網(wǎng)(鏈接各市區(qū)的主線)地下區(qū)間施工為例,講述了地下鉆孔爆破的方法打穿避免巖溶涌突水,以及針對砂層洞發(fā)育地區(qū)使用的工程施工流程和先進的抵制類型探測技術(shù)。
關(guān)鍵詞 院地下鉆孔爆破;巖溶區(qū)涌突水;鉆孔灌注法;井間電磁波CT 法;地質(zhì)勘探
中圖分類號院U455.4 文獻標識碼院A 文章編號院1006-4311(2015)27-0145-02
0 引言
隨著地下工程的增多,超前探孔的施工在地質(zhì)勘探中的位也不斷提升,也就體現(xiàn)出超前探孔在實際應(yīng)用中的重要性,因為需求量不斷增加,同時在此方面的要求也就不斷提高。另一方面因為在實際操作中遇到的困難暫沒有更好的解決方法,因此要重新探索這一領(lǐng)域。對超前探孔技術(shù)的研究是為了地下工程建設(shè)的順利實施,超前探孔技術(shù)就為實現(xiàn)這一目標提供了堅實基礎(chǔ)。
1 超前探孔技術(shù)確定砂層洞的方位
超前探孔為進一步查清重要構(gòu)造物及路基的工程地質(zhì)條件,為防止工程中遇到阻礙進程的地質(zhì)危害,要求對本項目施工前進行地質(zhì)鉆探工作,其目的是為工程地基處理提供準確參數(shù),為確定樁長提供定量計算指標,為巖溶處理措施提供地質(zhì)依據(jù)。超前探孔主要分為四種方法:淤井間電磁波法加;于雷達掃描法;盂長螺旋引孔技術(shù)加;榆超高密度電法。
淤井間電磁波法是可以用來勘探斷層砂層洞和地質(zhì)巖塌陷以及多水區(qū)等許多對地下工程不利的自然因素,灰色地區(qū)代指電阻率低的物質(zhì),黑色地區(qū)代指高電阻率物質(zhì),剩下地區(qū)是電阻率在高阻與低阻兩者范圍以內(nèi)的物質(zhì)。由于受到成受到承受物的材質(zhì)影響,井間電磁波法多用于馬路邊的自行車道的地質(zhì)勘探。井間電磁波法其實是通過電流兩端電極的規(guī)格和排陣方式來,觀察需要進行地下建設(shè)地質(zhì)中的電力場分布,從而達到對建設(shè)地區(qū)電阻率勘探的效果。
于在跨越路段處普遍會使用雷達掃描法。它的主要好處在于,能夠再更短的時間里實現(xiàn)更加地質(zhì)勘探快速。雷達掃描法是通過放射出高頻率的電磁波,當遇到不同的阻礙物以后再反射出另外一種電磁波,通過儀器計算得出地下的巖層種類。井間電磁波法和雷達掃描法呈現(xiàn)的效果較為明顯。
盂長螺旋引孔技術(shù)其實是地質(zhì)勘探的一種方法,鉆孔勘探使用的機器是ZJ40J 型鉆孔機,使用了猛烈撞擊外加回旋以及套管、砂漿護邊、不銹鋼與金剛石鑲嵌的鉆如方法。不同巖層的巖芯按地質(zhì)順序擺放到巖芯盒中,要及時地獲取鑒定數(shù)據(jù),然后用高清相機記錄每一個鉆孔和巖芯,勘測孔洞分布在巖溶的成長地區(qū)兩旁的孔道線上,孔道外圍2耀5m 以及孔道左右線之間,安插多條勘測的線路,隨著勘測線按照高度差為5m 的間隙分布著鉆孔,勘測的鉆孔深度大致到達地下建筑底端以下的6m。
榆超高密度電法是一種地下電磁波探測技術(shù),是通過借助物質(zhì)的電阻率不同區(qū)分出不同影像的技術(shù),工作方式與井間電磁波法相近,只是比一般的井間電磁波法更加節(jié)省時間。使用的器材是擁有WGMD-9 系統(tǒng)多通道數(shù)據(jù)采集技術(shù)超高密度多方位直流電法勘測等多種有利條件的儀器,勘測線路的導(dǎo)向重在截取地鐵隧道的方向,借助處在地鐵隧道兩側(cè)的鉆孔進行越孔是電阻率超高密電法計算。其主要作用的寬度為26m,越孔進行電阻率超高密度電法勘測的過程中,兩邊的鉆孔中都插入了含有為數(shù)不少電極的電纜,其中每一個電極相距0.5m,在借助鉆孔的寬度,就能夠推算出進行數(shù)據(jù)收集的電極個數(shù),設(shè)定地下電極排布,從而對越孔計算所得到的數(shù)據(jù)進行觀測和研究,這樣便可以反推出隧道之間物質(zhì)的電阻率的切面分布圖。長螺旋引孔技術(shù)及超高密度電法以上兩種地質(zhì)勘測方法制出的效果較為明顯。
2 超前探針孔對砂層洞的處理技術(shù)
超前探孔在砂層洞的應(yīng)用十分廣泛,所以其重要性毋庸置疑。憑借巖層勘測的井間電磁波法在洞內(nèi)所獲得的超前探測的收獲,由地質(zhì)中巖層的形態(tài)和材質(zhì)把這些劃分為砂溝、砂槽、砂管以及砂層洞,憑借巖層的形成速度以及形態(tài)的不同,填充的材質(zhì)種類,蓄水水量的多少,以及施工過程中分為巖層中與巖層外兩種處理技術(shù)。
巖層頂超前固定。憑借超前探測的數(shù)據(jù),巖層中能夠調(diào)控的成型范圍很小,生長的地方位于地下挖掘覆蓋面內(nèi)有著填充物質(zhì)與半填充物質(zhì)的砂層洞。蓄水巖溶的地段開鑿時的爆破必須遵守:超前探測、鉆孔灌注、鉆孔長度短、支撐維護要到位、測量數(shù)據(jù)要不斷更新、封鎖鉆孔的速度要快等要求,要在施工爆破之前必須鋪設(shè)鉆孔開展超前的灌注處理工作,依靠超前探測獲得施工前方的巖層中滲水數(shù)據(jù),施工過程使用灌注泥漿和石灰或者水玻璃石灰液漿兩種方法,灌注的力0援4耀0援7MPa。灌注泥漿隨著施工挖掘的切面150毅的面積里鋪設(shè),鉆孔中鋪設(shè)了50 熱扎的不銹鋼管,管厚3.36mm,每根管長4m,豎直方向每隔0.5m 鋪設(shè)為一趟而且即接著進行施工灌注泥漿,施工中的灌注過程中混凝土用做巖層的鋪蓋,再借助巖層中往鋼管超前注漿用來鞏固工程建設(shè)進城范圍之中松軟易碎地區(qū),填充區(qū)的砂溝、砂槽,填堵巖層夾縫中的滲水,以防施工過程中巖層中發(fā)生突水狀況。
整個切面處進行泥漿灌注,依靠巖層勘探得到的詳細數(shù)據(jù),融合超前勘探技術(shù)對松軟地區(qū)的斷裂帶和一些巖層生長地段,會形成蓄水滲水的狀況,利用切面處的超前注漿手段實施鞏固。通過具體實例去分析問題:
跨越填充式砂層洞處理方法,就施工進程里展示的巖層頂端出現(xiàn)了填充式的砂層洞,頂端120毅首先開始40伊3援36mm 的鋼管進行超前的支撐和維護,相隔250mm,灌注水玻璃和石灰的混合漿;砂層洞覆蓋中,相隔600mm,架設(shè)起多層的材料,鉆開工程方向的灌注點用來為之后的灌漿加固做鋪墊,工程砂層洞的地方設(shè)置支撐維護。數(shù)據(jù)見圖1。
拼接地質(zhì)勘測井間電磁波法探測可以勘探出生長體型較大的砂層洞,需要依靠他的生長方位、形狀等使用地表處置的方法來化解砂層洞對地下工程施工的威脅,具有危險性的砂層洞外處理技術(shù)的實施順序:是否符合砂層洞處治的評判標準寅確定砂層洞的高低危險區(qū)域寅砂層洞處理寅砂層洞處理成果檢測。對砂層洞處理要求體積大于1.5m3 或者是半徑不小于0.5m 的砂層洞。
3 工程實例
合肥地鐵頭期施工一期進程1、2、3 標段包括五個區(qū)間,分別為方興大道站耀翡翠路站區(qū)間,大劇院路站耀潛山站區(qū)間,史河路站耀蒙城路站區(qū)間,阜陽路站耀合肥站區(qū)間,銅陵北路站耀北二環(huán)路站區(qū)間,線路全長76.3 公里,絕大多數(shù)采用了地下鉆洞法施工。預(yù)計時期地質(zhì)勘測報告、工程施工進程中使用的地質(zhì)勘測數(shù)據(jù)資料顯示,史河路站耀蒙城路站區(qū)間段鉆孔碰到洞的概率36%,這一地區(qū)的巖溶體型推測大致是初等發(fā)育。巖溶在整條線路都有形成、形成數(shù)目居多、大大小小的砂層形態(tài)都有出現(xiàn)、想找到成垂直形態(tài)發(fā)育的熔巖很難,絕大多數(shù)的砂層都是被全部填滿或半填滿,地質(zhì)表面波動較大,巖層表體砂溝砂槽砂隙以及砂層洞,地質(zhì)里砂層洞可能出現(xiàn)片狀分布的特征。
巖溶絕大多數(shù)在空地的泥灰?guī)r中形成,勘測中看到的砂巖洞(如圖2 所示),絕大多數(shù)砂層洞容易滲入地下工程結(jié)構(gòu)的內(nèi)部,其中有一些處于框架的頂端外側(cè)和底端外側(cè),砂層洞被填補的物體多是粘性較強的沙土,砂層洞頂端同摻雜大理石的碎石粘土,工程進行時很有可能出現(xiàn)泥層涌出水突的情況以及施工地面凹陷等諸多狀況,對地下工程施工的干擾是非常嚴重的。
這些困難問題都是實際情況反饋出來的,亟需要去解決。只有采用超前探孔方法,提前詳細了解地層的砂層情況才是解決問題的核心。
根據(jù)底層實際情況,工程采用螺旋引孔技術(shù)、井間電磁波法、地下超前探孔等技術(shù)方案,同時采用一些地下或地表的地質(zhì)處理技術(shù),降低工程中遇到風險的概率,也保證了正在施工的地段的安全,安全保障期至少可以達到八十年(行業(yè)標準)。與此同時,大幅縮短了施工所需要的時間(相對減少30%施工時間),更好更快地達到目標。此工程在2008 年九月竣工,竣工之后始終依照國家有關(guān)規(guī)定對其進行養(yǎng)護、定期檢查,至今為止尚未發(fā)現(xiàn)裂縫等跡象。
4 結(jié)語