环保理念下土力学与地基基础课程教学内容改革探索

［摘要］土力学与地基基础课程由土力学与地基基础工程两大部分组成。土力学部分着重讲解土的变形性质、强度特性、土压力理论以及土质边坡稳定性等关键内容。针对环保理念下土力学与地基基础课程教学内容改革进行深入探索。课程涵盖土力学与地基基础工程两部分，在当前环境恶化与工程活动相互影响的背景下，面向未来土木工程高端技能人才进行教学内容改革势在必行。通过分析环保理念下土力学与地基基础课程改革必要性与教育改革的具体方向，提出在教学中应引入绿色建筑理念、加强新型环保地基处理技术讲解、引导学生减少土方开挖和废弃物排放等改革措施，以培养学生的环保意识，推动课程教学适应环保要求，为未来工程实践奠定坚实基础。

［关键词］环保理念；土力学与地基基础；土木工程；虚拟现实技术；智能教学

［中图分类号］ G642 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2024）36-0157-04

在当今时代，环保理念日益深入人心，对各个领域都产生了深远影响。在土木工程领域，土力学与地基基础课程作为重要的专业基础课程，其教学内容需要与时俱进，融入环保理念。一方面，环境恶化对岩土工程的实施形成了制约，不合理的工程活动可能对环境造成严重破坏；另一方面，未来从事土木工程设计和施工的高端技能人才，必须具备环保意识，才能在工作中实现可持续发展。然而，传统的教学内容往往侧重理论知识和工程技术，对环保方面的考虑相对不足。因此，进行环保理念下的土力学与地基基础课程教学内容改革探索具有重要的现实意义。通过改革，不仅可以使学生掌握专业知识，还能培养他们的环保意识，为未来的土木工程建设注入绿色动力。

一、环保理念下土力学与地基基础课程改革必要性

首先，从课程研究内容来看，土力学与地基基础的相关理论和实践与环境保护紧密相连。例如，在地基基础的设计和施工过程中，如何减少对土壤的破坏、降低土地资源的消耗以及如何处理施工过程中产生的废弃物等问题，都需要在教学中加以强调和探讨。这不仅是对可持续发展理念的响应，而且是学科自身发展的必然要求。

其次，授课对象的特点也决定了改革的必要性。在当今信息爆炸时代，学生对环境保护等前沿话题更关注和敏感，传统的教学内容可能无法满足他们的需求和兴趣，若不进行改革，难以激发学生的学习积极性和主动性。

最后，社会对具备环保意识和专业技能的人才需求日益增长。只有通过改革教学内容，让学生在掌握土力学与地基基础专业知识的同时，培养他们的环保理念和创新思维，使他们更好地适应未来职业发展的需求。

总之，在环保理念下对土力学与地基基础课程教学内容进行改革，是顺应时代发展、满足学生需求、适应社会要求的必然选择，对提高教学质量、培养优秀人才具有重要意义。

二、教育改革的具体方向

在土力学与地基基础课程的实际操作之中，不仅要考虑行业发展之关键，更要充分考虑工程技术创新问题，要充分带动学生考虑工程环境对未来的影响。因此，在实践教学过程中，教师需要在基坑工程、地基处理工程、基础工程、已有建筑物基础的再利用等方面开展创新教学，具体如下：

（一）基坑工程方面

在基坑工程中，降低地下水水位常见的方法是井点降水法。然而，这种方法可能导致土的自重应力增加，引起地面沉降，甚至使邻近建筑物倾斜、开裂。此外，基坑内外的水头差还可能引发基坑坍塌及开裂等问题。采用“按需降水”的理念能有效解决这些问题，它既能减少地下水环境的变化和建造成本，又能降低对邻近建筑物的影响。例如，在某基坑工程中，通过精准计算和控制降水需求，成功避免了周边地面的过度沉降和建筑物的损害，同时节约了成本。从环保的理念说，在土力学与地基基础课程构建之中，教师应当充分带动学生考虑基坑的开挖支护对周围的影响，培养学生可循环价值观念。

（二）地基处理技巧

地基处理技巧同样充满了挑战，这是因为基土的性质存在差异性，所以造成了地基的处理方式也十分灵活。比如，在一线教学过程中，占比最大的板块是化学灌浆法，化学灌浆法虽能提高土的强度和抗水性，但施工中若防护不当，浆液易扩散污染土质和水源。强夯法在处理地基时产生的巨大冲击能量可能使附近场地下沉或隆起，对周围土体和建筑物造成扰动，还会带来振动和噪声污染。相比之下，土工袋法用于增强地基承载力等，是一种较为环保的地基处理方式。在实际工程中，应根据具体情况选择合适的地基处理方法，并充分渗透环保理念，以减少对环境的不良影响。该板块的研究初衷，正是基于绿色环保理念，因此，在课程教学过程中，教师还需渗透环保理念与环保思维，以最大限度提升学生对土地力学及地基工程的思考与运用。

（三）基础建设方面

传统的土力学与地基基础课程侧重于完成工程地基基础的设计施工，往往忽视了施工过程对环境的破坏。然而，环境的恶化会制约岩土工程的实施，而工程活动也会进一步影响环境。因此，在土力学与地基基础教学中进行课程教学内容改革成为必然和必需。比如，预制桩是在工厂或施工现场预先制作好的桩。在环保理念下，预制桩在土力学与地基基础课程中的基础工程方面具有重要性。预制桩的静力压桩施工振动小、噪声小、无泥浆污染，适用于软土地区，但存在挤土效应。动力压桩则振动大、噪声大，易产生泥浆污染。在具体工程中，若周边环境对噪音和震动较为敏感，应优先选择静力压桩；若对挤土效应的容忍度较低，则需谨慎考虑。比如，在某住宅小区附近的基础工程施工中，由于环境要求较高，最终选择了静力压桩。

总的来说，预制桩在土力学与地基基础中的基础工程方面具有重要的地位和作用。预制桩的质量稳定、施工速度快、适用范围广等特点及其在环保方面的优势，使其成为基础工程中一种较为理想的桩型选择。在实际操作中，教师应引导学生根据具体情况合理选择预制桩的类型和施工方法，充分发挥其优势，实现基础工程的环保、高效建设。

（四）旧建筑基础的二次再利用

在城市更新进程中，旧建筑基础的再利用愈发常见。随着工程技术的不断发展，对旧建筑基础的检测、评估和加固技术日益成熟，通过专业的检测手段，可以了解旧建筑基础的承载能力、稳定性等性能指标，这种样式是绿色建筑及“双碳”理念下的重要方向。根据检测结果，结合新建筑的设计要求，可以采用适当的加固方法对旧建筑基础进行改造和加固，使其满足新建筑的使用需求。

例如，某城市核心区域的改造项目，通过对旧建筑基础的评估和改造利用，不仅缩短了工期，还降低了成本，实现了土地资源的高效利用。当然，在教学过程中，教师需要带动学生从“评估性”角度出发，全面思考旧建筑基础再利用的可操作性，比如，在考虑旧建筑基础再利用之前，必须进行全面的检测和评估。检测内容包括基础的类型、尺寸、材料强度、完整性、承载能力等。根据检测结果，采用专业的评估方法对旧建筑基础的性能进行评估，确定其是否适合再利用。在进行加固和改造时，是否应根据旧建筑基础的具体情况和新建筑的设计要求，选择合适的加固方法，并确保加固后的基础具有足够的承载能力和稳定性。在新建筑设计过程中，教师应引导学生充分考虑如何将旧建筑基础的再利用，与结构设计、施工组织等进行协调。只有带动学生考虑其中关键，才能助力土力学与地基基础课程教学事半功倍。

三、土力学与地基基础课程教学现状

（一）教材编写与技术标准的矛盾

1.不同行业技术标准的差异

不同行业对土力学与地基基础相关技术标准的要求存在显著差异。在建筑领域，强调的是建筑物的稳定性和安全性，技术标准侧重于地基承载力和沉降控制；而在交通工程中，道路和桥梁的基础设计更关注车辆荷载的长期作用和地质条件的复杂性。此外，水利工程对堤坝和水闸的地基处理有独特的标准，需要考虑水压力和渗透等因素。这种行业间的技术标准差异给教材编写带来了极大的挑战，难以形成统一的、通用的教材框架。

2.教材通用性不足的后果

教材通用性不足对学生的学习和应用造成了诸多限制。例如，学生在学习过程中，由于教材无法涵盖多个行业的标准和案例，导致他们对不同行业的实际应用场景缺乏了解。在实际工作中，当学生面临跨行业的工程项目时，可能会因为缺乏相关知识和经验而感到无从下手，无法迅速适应和解决问题。这不仅影响了学生的职业发展，还限制了他们在岩土工程领域的创新能力。

（二）教学方式的局限

1.理论与实践结合不紧密

在当前的教学环节中，存在理论与实践结合不紧密的问题。以地基基础的设计为例，教师在课堂上过多地讲解理论公式和计算方法，而缺乏对实际工程案例的分析和实地考察。学生在学习过程中无法直观地感受和理解地基基础在实际工程中的应用和变化，导致他们在面对实际问题时，往往无法将所学的理论知识灵活运用。

2.教学方法缺乏创新性

传统的教学方法多以教师讲授为主，学生被动接受知识。这种方式缺乏创新性，难以激发学生的学习积极性。例如，在讲解土的力学性质时，仅仅依靠幻灯片和板书，学生容易感到枯燥、乏味，缺乏主动思考和探索的欲望。长此以往，学生的创新思维和解决实际问题的能力得不到有效培养。

（三）课程内容更新滞后

1.地基勘察和土木测试技术的发展

近年来，地基勘察和土木测试技术取得了显著的发展。例如，高分辨率地质雷达和原位测试技术的应用，能够更精确地获取地基的地质信息和物理力学参数。然而，这些最新成果在当前的课程内容中尚未得到充分体现，学生无法及时了解和掌握这些先进的勘察和测试方法。

2.地下工程新理论的应用

随着地下空间的开发利用不断增加，地下工程的新理论不断涌现，如地下结构的抗震分析和复杂地质条件下的隧道施工理论。但在课程教学中，这些新理论未能及时纳入，导致学生在面对地下工程相关问题时，仍然依赖传统的理论和方法，无法适应行业的发展需求。

四、环保理念下土力学与地基基础课程改革后的教学方法与实践

（一）多元化教学方法的应用

1.环保案例分析与讨论

在教学过程中引入丰富的环保案例，如某大型建筑项目因未充分考虑环保因素导致地基基础施工对周边生态环境造成严重破坏，或者某创新型企业通过采用环保技术和材料成功打造绿色地基基础工程等。此时将案例与教学知识相结合，在案例之后详细介绍各种地基处理方法（如换填法、强夯法、化学灌浆法等）对环境的影响。例如，强夯法可能产生噪音和振动污染，化学灌浆法可能污染土壤和水源，让学生了解这些影响，思考如何减少不利环境影响的措施。同时，引入新型环保地基处理技术，如微生物加固技术、植物纤维加筋技术等，拓宽学生的知识面和环保视野。组织学生对这些案例进行深入分析和讨论，引导他们从不同角度思考问题，提出可行的环保解决方案。通过这些方式，激发学生的环保思维，培养他们综合运用所学知识解决实际问题的能力。

2.小组进行合作探究

在环保工程中，往往需要多个专业领域的人员共同协作。通过小组合作学习，学生可以提前适应这种团队合作的工作模式，提高沟通、协调和合作能力。小组合作可以营造开放、互动的学习氛围，鼓励学生提出不同的观点和想法。在讨论和解决问题的过程中，学生的创新思维得以发散，有助于提出更具创新性的环保解决方案。