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關鍵詞 房地產開發項目 成本控制 價值工程
一、研究背景及意義
房地產開發是一項復雜的系統工程。從改革開放至今,房地產行業在我國已得到了迅速的發展,對緩解居民的住房矛盾、加速城市建設做出了較大的貢獻。近年來,隨著市場由賣方市場向買方市場的轉換,房地產行業正在從粗放型經營模式向集約型經營模式進行轉變。但由于一些非理性因素的存在,我國房地產行業的現狀與發達國家水平相比仍有較大的差距,與我國經濟整體發展進程并不協調,這主要表現為房地產市場供需結構不平衡,存在投機泡沫,房價上升過快、已經超過了居民平均收入的上漲幅度等。
房地產行業發展的健康與否,直接關系到經濟整體運行情況,關系到我國的社會穩定和和諧發展。房地產開發企業作為房地產市場的主體,也將在發展中發揮重要作用。成本控制作為影響房地產企業總體回報非常重要的一個方面,已經逐漸成為提升企業效益的核心來源,成本控制已成為房地產開發項目管理的重中之重。
價值工程是從產品功能分析人手來研究產品的功能和成本的合理匹配,強調的是產品的功能提高與產品成本降低的有機結合。價值工程作為一種技術與經濟相結合的方法,正好迎合了房地產開發項目的成本目標追求,在開發項目的各階段均可以發揮很大的效能,為房地產企業節約成本,增加利潤,優化管理,促進技術進步創造有利條件。
價值工程的研究和應用也將在以下幾個方面起到重要作用:首先,應用價值工程的評價方法可以使房地產行業在推進綠色建筑的實施方面發揮更大的作用;其次,通過對價值工程理論的推廣應用,促使我國的房地產產品人性化水平不斷提高;最后,通過運用價值工程的評價方法,促進我國房地產行業的進一步向集約化發展。
至今,我國房地產行業應用價值工程還不普及,如果我國房地產行業推廣應用價值工程的水平能夠迅速提高,將會極大推動行業的健康發展,使有效資源發揮更大效益,同時也能夠更好滿足我國經濟均衡發展、社會穩定和諧的要求。
二、價值工程研究和應用發展現狀
1947年,邁爾斯在《美國機械師》雜志上公開發表了《價值分析》一文,標志著價值工程理論的正式誕生。到20世紀70年代,價值工程已經推廣到各行各業,都取得了比較顯著的經濟效益。價值工程不僅在美國得到了廣泛的應用,而且在世界許多國家和地區也得到了積極引進和推廣。
1978年價值工程通過日本被介紹到中國,首先在長春第一汽車制造廠、北京第一機床廠、上海機床廠等企業中應用,并取得了可喜的成果,進而逐步在各地各行業展開。
對于房地產等建筑類企業,國外已普遍應用了價值工程技術。首次將價值工程應用于建筑類行業的是美國。從應用實際中可以看出,價值工程在國外建筑業中應用的步驟主要包括信息收集、功能分析、方案創造、方案篩選、方案發展和方案的實施與反饋六個階段。在研究對象的確定上,國外普遍采用目標成本與實際成本進行對比的方式確定;在應用的時間上,國外的價值工程主要是應用于工程的設計階段;其選擇的應用方法也比較多,包括40小時工作法(40hour Hopeshop)、設計方案審核法(theCharette)、價值工程審議法(the VE Audit)、承包商建議法(theContractor's Change Proposal)、澳大利亞法(Australian Ap-proach)、日本3小時工作法(Japanese 3 hours Compact VE)等。
近年來在理論界的研究和企業界的不斷應用下,我國也逐漸形成一些價值工程應用的模式,例如:面向市場的成本管理模式是以市場競爭為推動力,確定產品的必要功能,同時降低產品壽命周期成本,以獲取競爭領先地位為目的的系統管理和控制方法;功能成本管理方法是在原有產品基礎上提高質量,增加或減少功能,改善產品設計或提高質量的一種成本管理方法。
三、價值工程相關理論概述
價值工程(Value Engineering,VE),也稱價值分析(ValueAnalysis,VA),是指以產品或作業的功能分析為核心,以提高產品或作業的價值為目的,力求以最低壽命周期成本實現產品或作業使用所要求的必要功能的一項有組織的創造性活動。有些人也稱其為功能成本分析。價值工程涉及到價值、功能和壽命周期成本三個基本要素。
1、價值工程主要原理。價值工程的表達公式為:V(價值)=F(功能)/C(成本)。其中,“價值”是某種產品(勞務或工程)的功能與成本(或費用)的相對關系,表現為功能與成本之比;“功能”是一種產品或作業所擔負的職能和所起的作用;“成本”是產品壽命周期的成本。從式中可以看出,產品的價值與功能成正比,與成本成反比。
2、價值工程特征。價值工程具有以下特征:著眼于提高價值,即以最低的壽命周期成本實現必要功能的創造性活動;以功能分析為核心,即在開展價值工程中,以使用者的功能需求為出發點;十分強調用系統的思想和系統的方法提高價值,即把價值工程的研究對象當作一個系統來研究;活動的領域側重于新產品的開發設計階段,本質是創新。
3、價值工程實施步驟。價值工程的實施過程,實質就是針對產品的功能和成本提出問題、分析問題、解決問題的過程。價值工程的一般工作程序見表1。
四、價值工程在房地產開發項目各階段成本控制中的應用
房地產開發項目的整個開發建設程序可以分為以下五個主要階段:投資決策與土地獲取階段、產品策劃階段、項目設計階段、項目建設實施階段、項目交付使用階段。在上述五個主要階段中,還穿插著土地、規劃、建設、過程及竣工驗收等多種手續的辦理。
1、投資決策與土地獲取階段。該階段主要包括投資機會選擇、決策分析及土地獲取等工作。房地產企業會綜合各方面的因素對項目的可行性進行分析,確定項目后再進一步獲取土地使用權。對于項目而言,土地自身先天擁有諸如交通、大型商業等區域因素,房地產企業改善這些因素的難度較大,因而在本階段利用價值工程進行成本控制和項目功能的優化改善的空間不大。
2、產品策劃階段。產品策劃階段是房地產項目開發關鍵環節之一,也是價值工程得到運用的重要環節。房地產企業要結合前期可行性研究報告,進一步進行深入調查研究,準確地確定目標市場、目標市場需求。運用價值工程的工作方法主要如下:首先,收集市場資料,用科學的方法進行市場調查研究,并
以此作為價值工程分析比較的依據,內容包括市場供需資料、業主方面的資料、技術資料、材料成本資料等等。其次,進行功能分析,這是價值工程的核心。目的是為了確定產品的必要功能,根據公式計算產品的價值,進一步確定價值工程活動的方向和目標。
3、項目設計階段。設計是在產品策劃基礎上對項目的各項工作的細化。據統計,盡管設計費用在項目整體成本中比例不大,一般只占成本的1.5%-2%,但對開發項目整體成本的影響可達75%以上。(全國造價工程師執業資格考試培訓教材編審委員會,2003)。在設計階段運用價值工程,并不是片面的認為開發項目整體成本越低越好,而是把項目的功能和成本兩方面綜合起來分析,而價值正是功能和成本的綜合體現。價值工程在設計階段的應用主要有兩種情況:首先是價值工程在項目設計方案優選中的應用。主要是對各種方案對各項功能的滿足程度打分,然后計算各方案的功能評價分,計算各方案的價值系數,以價值系數最大者為最優。其次是在設計階段工程造價控制中的應用。在設計階段應用價值工程控制工程造價,應以對控制造價影響較大的項目作為價值工程的研究對象,分析評價各項功能以及現實成本,并以功能評價系數為基礎,將目標成本分攤到各項功能上,與各項功能的現實成本進行對比,確定成本改進的期望值,成本改進期望值大的,應首先重點改進。進而推動投資方及設計人員進行內部挖潛,進行設計創新,采用新工藝、新型材料,合理配置資源,在不降低工程項目使用功能的前提下盡量降低工程費用。
4、項目建設實施階段。該階段是指開發項目從項目報建到竣工驗收所經過的過程,主要可以分為招投標階段及項目實施階段。在招投標階段,價值工程的實施主體將變成投標人,投標人會盡最大努力滿足招標人的要求。將價值工程引入評標機制中,使經濟標和技術標評審有機地結合,有效地防止評標過程規范性不強,隨意性較大以及人為因素干擾較多,缺乏客觀公正等弊端。在項目實施階段,項目承建公司是應用價值工程的主體,工作內容包括:優化施工組織設計、優選項目工程材料和機械設備、控制物流成本、合理配置資源等方面,以較低的成本可靠地實現該項目所需要的功能。
5、項目交付使用階段。本階段主要指開發項目驗收合格后,房地產企業向業主交房以及后期維修管理。工作重點是結合項目具體情況,做好入住計劃以及應急預案,系統考慮控制處理問題的相關費用。
五、我國價值工程應用現狀及相關建議
價值工程在我國的應用還處于初級階段,開展范圍有限,技術尚不成熟,與國外存在不小差距。這一方面與價值工程的發展狀況有關,例如沒有促使價值工程應用的技術規范和標準,缺乏指導價值工程實踐的專家,價值工程專業知識匱乏等等;另一方面,房地產行業本身存在著制約價值工程推廣應用的因素,例如房地產企業不了解、不重視,設計人員沒有掌握價值工程的功能與成本結合的方案創新原理和方法,存在不規范的行業競爭行為等等。
針對價值工程在我國房地產行業的應用現狀,應該從以下幾個方面促進價值工程的發展:首先,加強政府相關部門的導向作用;其次,結合房地產業的產業特點,充分借鑒國外經驗,發展應用價值工程的理論和方法;再次,加快人才培養和相關行業機構的建立;最后,提升房地產行業人員對價值工程的認識,充分發揮房地產開發項目團隊的能動性和創造性。
六、結束語
雖然地質-生態學作為一門獨立存在的學科尚未成立,但作為一種學科交叉現象具有很大的發展空間,將來能否產生獨立的地質生態學科,取決于能不能取得合理的、有廣泛認可的學科定位。
1地質-生態理論認識和體系的形成
國際上現階段地質-生態學研究與環境地質研究有相當程度上的相似性,但已經逐步體現其研究特色,并有逐漸強化地質生態研究的發展趨勢。但到目前為止相關研究成果還不夠豐富,還不能認為系統的地質生態學作為獨立學科已經建立。許多理論問題和應用技術方法尚不夠完善。由于社會需要的推動,地質-生態學作為新興的交叉學科發展方向,正在逐步成為研究熱點和活躍點。雖然地質-生態學作為一門獨立存在的學科尚未成立,但作為一種學科交叉現象具有很大的發展空間,將來能否產生獨立的地質生態學科,取決于能不能取得合理的、有廣泛認可的學科定位。但無論形成獨立學科,還是保持學科交叉的混合特色,都需要就其理論基礎、研究范疇取得一定的共識。因此,需要對地質-生態理論認識和學科體系進行研究和討論。盧耀如先生將地質-生態環境的研究方向根據目的的不同分成如下幾個方向:綜合性研究方向:該方向主要研究地質-生態環境的演變,需要在探索自然界存在的有利與不利這兩方面的條件與因素的基礎上,密切結合人類活動影響與工程效應,而加以綜合的研究,這是研究地質-生態環境的最基本的準則與最重要的研究方向。全球性的研究方向:地質-生態環境問題涉及到地球的自然演化、各種災害的發生與發展,以及人類活動對環境的效應,這樣,就需全球性的研究方向。宇宙性的研究方向:對地球這一生態系統的演化與起源還不很了解,所以應用現代科學技術以研究宇宙中星球,特別是太陽系的起源和演化,這對探索和研究地球自身的形成與演化,也是非常主要的研究途徑。
2地質環境-生態系統相互關系研究和剖析
水-土-生態三大要素(三個子系統)的存在形式、利用現狀、形成演化規律、要素之間的相互作用以及對人類社會經濟發展的制約和影響是地質-生態研究的主要對象。但目前對地質要素的生態意義和生態保護的地質依據都缺乏系統和科學的認識。地質環境-生態系統的相互作用應是地質-生態學研究的重要內容。以地下水為例,以往的水文地質研究主要揭示地下水的來源、運移演化規律,地質-生態學研究則要探討水對生態系統的控制,即“生態水位”的問題。“生態水位”是維持區域生態系統穩定所需的地下水位區間,高于這個水位區間上限臨界值,地表土壤就會發生鹽漬化,低于這個水位區間下限臨界值,就很容易觸發沙漠化。但這一水位區間又是一個復雜要素集合的函數,同時是一個時空動態變化的函數,它受到地質結構、地貌單元、氣候條件、土壤類型、種植結構、植物種群特性、人為影響程度等的影響,需要進行系統相應分析。
3地質-生態指標體系研究
脆弱性判別的實施是建立在利用科學的指標體系對脆弱地質生態環境進行結構表述的基礎上的。指標體系選取指標的原則是以最少指標達到完整描述系統特征的目的,既要謀求科學性原則、完備性原則和獨立性原則,地質-生態指示性指標體系的篩選是進行地質-生態分析的基礎和關鍵,也是目前研究較少,需要予以重視的主要方面。國外曾經組織過國際間合作計劃,集中探討了為多目標可持續發展服務的“地質指示指標”篩選問題,并認真分析了這一問題的復雜性和深入研究的必要性。
4尺度問題和時空演化研究(古地質-生態學研究)
由于地質-生態系統的復雜動態特征,在研究中必須注意其尺度效應,重視時空演化分析,加強對古地質-生態特征的研究,用地質歷史演化的眼光看待我們目前的地質-生態狀況。
4.1尺度效應問題自然過程和人為作用,都是在一定的空間和時間尺度內發生的,在不同的尺度上,其表現和描述的特征具有明顯差異,描述其特征的指標也不一定一致。所以必須注意尺度問題。在上述分析中,曾論述過在不同區域尺度上控制地質-生態脆弱性的主導要素的不同,如在大的區域范圍內,主導要素是大地構造單元,而在局部區域范圍內,主導因素可能是氣候條件和地貌單元等。同樣,由于幾十年來地質-生態環境的巨大變化,其時間尺度的對比也應高度重視,把不同年代的資料混合起來作為現狀分析是不科學的。
4.2時空演化研究方法動態復雜系統的研究,要立足于幾個基本觀點:系統的觀點,綜合的觀點,信息的觀點。采取如下策略:抓住時空演變中有限個特征時期的靜態狀態,達到系統描述其動態特征的目的;突出深入研究空間中具有典型意義和帶動作用的若干個點上的特征,來刻劃面上的輪廓和規律;通過系統研究地質時期的地質-生態演化,認識當前所處演化階段,推測其自然發展趨勢,結合人為影響的強度,預測系統的變化趨勢;將時間上的認識和空間上的認識集合起來,利用現代信息處理技術,進行時空總和分析和建模研究。
4.3古地質-生態分析的重要性“將古論今”是地質-生態研究的重要手段。由于我們所處的自然環境是地質演化過程的階段性表現,其今后發展趨勢必然首先受制于地質演化規律,我們對現今地質-生態系統的認識也是非常零散的,很難形成時間序列,從而建立演化規律的認識。因此,開展古地質-生態研究顯得格外重要。
【關鍵詞】墻體材料;頁巖;開發利用
墻體材料頁巖是以指與粘土成份、性質相近的頁巖。承德市范圍內的大多數頁巖與粘土有著相似的化學成分,硅、鋁、鐵、鈣、鎂等化合物占總成分85%以上。粉碎后的頁巖顆粒大小、燒矢量、塑性指數、放射性等指數與粘土相差無幾甚至優于粘土。
墻體材料主要是墻體磚,頁巖墻體磚是以頁巖為主,配以廢渣、輕集料為輔助原料制作而成。頁巖經過加工粉碎后與輕集料攪拌均勻后的混合料送入制磚機壓制成磚坯后烘(風)干,烘(風)干后的磚坯碼垛、入窯燒結后作為墻體建筑材料。
有史以來,我國的傳統墻體材料一直是“秦磚漢瓦”,磚瓦的傳統原料都是粘土。時至今日,粘土實心磚仍是廣泛使用的主要墻體材料之一,世世代代挖土不止,毀壞了大量的耕地和良田沃土,嚴重影響了農業可持續發展,生態環境破壞越來越嚴重。保護18億畝耕地的任務十分艱巨,已經成為需要迫切解決的社會問題。
河北省承德市范圍內頁巖分布廣泛,元古界長城系串嶺溝組、青白口系下馬嶺組、古生界石炭系中上統、中生界侏羅系下花園組、白堊系西瓜園組地層均有分布。出露好、厚度大,頁巖厚度一般十幾米至近百米,這些頁巖的成分、性質與粘土基本接近,比較容易開發和加工利用。上述地層中尤其以串嶺溝組、下馬嶺組、西瓜園組出露的頁巖材料面廣量多,資源儲量相當可觀,頁巖墻體磚生產具備優越的資源條件。
一、頁巖墻體磚的優點
1、與砌塊磚相比:①有良好的隔熱性能。據有關實驗數據,頁巖墻體磚砌體的導熱系數為0.81w/m.k,而砼砌塊磚的導熱系數為1.2w/m.k,相差近1/3,即240mm砼砌塊磚的砌體只相當于162mm頁巖墻體磚砌體的保溫隔熱效果,使用頁巖墻體磚能有效地改變夏熱冬冷的狀況;②頁巖墻體實心磚進一步發展為多孔磚既不加大成本,又節省材料,能更好地提高熱工性能。而提高砌塊磚隔熱性能雖有外保溫、孔內填充等方法,但使用環節增加了成本和難度。③頁巖墻體磚隔音效果遠遠高于砌塊磚。④頁巖墻體磚方便建筑施工,提高工效。
2、與粘土磚相比:①頁巖墻體磚抗風化性能優于粘土磚。②頁巖墻體磚隔音、隔熱效果遠遠優于粘土磚。③頁巖墻體磚尺寸偏差小于粘土磚,由于墻體頁巖本身塑性指數優于粘土,雖然國家標準對燒結磚的尺寸偏差要求是相同的,但在實際生產中頁巖墻體磚的尺寸偏差普遍小于粘土磚。④頁巖墻體磚節約資源,不占用土地、不破壞農田,符合國家產業政策要求。
二、墻體材料頁巖開發利用需注意問題
1、墻體材料頁巖的開發利用前首先要由有資質的地質勘查部門提交頁巖勘查地質報告,提交頁巖的化學成分、顆粒組成、可塑性、燒矢量、放射性等技術指標、頁巖資源儲量數據并且對開采技術條件進行論證。
2、根據頁巖的化學成分、顆粒組成、燒矢量確定是否可以直接作為燒制原料。
3、根據頁巖的塑性指數確定磚機工作壓力和成型水份。
4、根據頁巖放射性數據確定原料是否可以直接利用。
5、根據勘查地質報告提供的資源儲量、開采技術條件情況、市場情況確定生產規模。
6、頁巖墻體磚的燒結與粘土磚、煤矸石磚、粉煤灰磚執行同樣國家標準;實心磚執行GB5101—98燒結普通磚標準,多孔磚執行GB13544—92燒結多孔磚標準。
三、政策、措施
1、大力宣傳頁巖墻體磚的優點,使更多的公民認知頁巖墻體磚比粘土磚更保溫、隔熱、隔音、環保、耐風化等優點。
2、為了節約土地資源,政府有關部門應積極引導建筑業由使用粘土磚向使用頁巖墻體磚轉變。
3、制定適當的過渡期,使所有使用粘土制磚的企業逐步過渡到使用頁巖制磚。過渡期后全部取締粘土制磚。
4、在政策上要扶持頁巖墻體磚生產企業,適當減免制磚用頁巖礦采礦權價款、稅收等優惠政策,鼓勵制磚企業生產頁巖墻體磚。
5、隨著城市和新農村建設發展,墻體材料需求量不斷增加。有關部門要幫助頁巖墻體磚生產企業與周邊地區尤其是京、津地區溝通信息,根據市場需求情況確定頁巖墻體磚的產能,把頁巖墻體磚的產業做好做強。
頁巖墻體磚具有保溫、隔熱、隔音、環保、耐風化等優點,是替代砌塊磚和粘土磚的理想材料。生產頁巖墻體磚可節約大量耕地、農田,有效的保護土地資源。承德市頁巖資源儲量豐富,頁巖磚生產剛剛起步,可根據實際情況確定頁巖墻體磚的產能。隨著經濟的發展和社會的進步,發展頁巖墻體磚是目前墻改工作的必由之路,是保護耕地、利國利民的正確選擇。
參考文獻
[1]楊偉軍/倪玉雙《頁巖多孔磚生產及應用技術》.中國建筑工業出版社2011年10月
[2]王秘新《河北省隆化縣張三營墻體材料用頁巖普查報告》.承德市地質隊2012年3月
1徐鳳文,1964年11月生,男,河北省隆化縣人,職稱:地質工程師,學歷:吉林大學《資源勘查工程》專業本科畢業,研究方向:地質勘查與儲量管理。
2李文學,1969年11月生,男,河北省盧龍縣人,職稱:地質工程師,學歷:吉林大學《資源勘查工程》專業本科畢業,研究方向:地質勘查與儲量管理。
摘要:隨著地理信息系統技術在各行各業得到廣泛應用,工科院校的地質工程專業的GIS課程的重要性越來越明顯。通過調查回訪等
>> 地方工科院校土木工程(道橋)專業實踐教學問題與對策 工科院校生物醫學工程專業生物學實踐教學改革與實踐 論工科院校土木工程專業英語教學改革 煤炭院校水文與水資源工程專業工程地質學課程教學改革初探 工科院校食品專業分析化學教學改革與實踐 工科院校環境保護課程教學改革對策 工科院校工程制圖課程教學改革的探索與實踐 地方高等院校財經類專業雙語教學改革的問題與對策 工科院校《織物結構與設計》教學改革探討 工科類專業工程實踐能力的培養與實踐教學改革 醫學院校在教學質量與教學改革工程建設中存在的問題與對策 地方工科院校安全工程專業建設及教學的改革與思考 RS和GIS專業地質地貌學教學改革探索 地方工科院校實習教學存在的問題及對策 工科院校雙語教學存在的問題及對策 高等工科院校專業實踐教學的改革與實踐 軍隊工科院校裝備教學中師生互動存在的問題與對策 醫學院校工科專業實踐能力培養存在的問題與改革探討 土木工程專業《工程地質》實踐教學改革與創新 高校體育教學改革存在的問題與對策 常見問題解答 當前所在位置:l,2012.
[3]王璐瑤.高校學生流行“秒課”[N].重慶商報,2011-01-05(23).
注:受“地理信息系統基礎”課程建設(編號:k110203)資助。
作者簡介:董東林(1969-),男,陜西乾縣人,中國礦業大學(北京)地質工程與環境系主任,副教授,研究方向為GIS和水文地質。
提出以學生為中心進行實習、實驗教學活動,從而達到提高學生動手能力,培養學生創新思維,最終提高教學質量。
關鍵詞:工程地質;巖土工程;地質實習
中圖分類號:G64244 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2012)04-0104-03
中國從20世紀80年代中期開始倡導創新型人才培養,但目前為止,比之創新人才培養及創新理論普及較成功的美國高校,中國還沒有普遍形成有效的培養模式和體系[1]。此種現狀的原因,一方面是國內高校學生人數眾多,平均教學資源擁有率低,另一方面受陳舊的教學模式及教學方法制約,教學思維轉變并非朝夕便可完成。因此,應借鑒其他國家創新型人才培養的成功經驗,建立適應中國教學環境的創新型人才培養課程體系、實習及實驗等實踐性教學方法,營造培養創新型人才的環境,最終實現高等教育教學目標。
20世紀80年代末,美國許多高校開始進行工程教育改革,強調“科學回歸工程”的教育理念,突出工程教育中實踐教學的地位[2],這與中國2010年啟動的“卓越工程師教育培養計劃”目標基本相同。可見,工程教育中實踐性教學環節的質量,對合格工程人才的培養具有重要影響。吉林大學工程地質與巖土工程分別為勘察技術與工程專業及土木工程專業下的兩個方向,其中工程地質方向側重于調查、研究、解決與人類活動及各類工程建筑有關的地質問題,巖土工程方向側重于工程建設中所涉及的巖石或土的利用、整治或改造等相關科學技術。二者均與工程建設相關,實踐性較強,在研究方向上雖有一定差異,但其專業基礎及理論課程的設置基本一致,因此具有相同的地質實習教學內容。文章
分析了吉林大學工程地質、巖土工程專業地質實習教學現狀,結合美國密西西比大學地質實習方法,提出了地質實習教學改革建議,認為應充分發揮學生主觀能動性,讓學生作為實習主體,建立以學生為中心的實習實驗教學模式,進而培養適應社會需求的創新型工程人才。
一、現狀分析
工程地質與巖土工程專業與工程建設相關,因工程的需要而誕生發展[3],具有較強實踐性。這兩個專業的發展始終與工程需要相聯系,其部分理論來源于對實驗或工程實踐的總結,并隨著實踐經驗的發展而日趨完善,因此,實踐教學是工程地質與巖土工程專業的重要環節。吉林大學勘察技術與工程專業工程地質方向及土木工程專業巖土工程方向是在原長春地質學院水文地質及工程地質專業的基礎上發展起來的[4],經過近六十年的建設,已形成了系統完整的課程教學體系與地質實習、實驗教學內容,并建立了固定的實習教學基地,逐步完善儀器設備、教學環境及師資力量等各方面教學資源,全面提高實踐教學水平。
另一方面,由于受各種條件限制,實習教學中仍存在不足之處。實習過程中教師大部分還傾向于課堂填鴨式的教學方式。每項實習內容開始之前,教師會提前進行場地踏勘工作或其他準備工作。如果實習內容為露頭觀察,到現場以后一般是教師先進行講解,學生通常在露頭處觀察記錄;如果實習內容為某項測試,教師會先指導學生進行儀器設備的布設,講解布設位置,測試結果,學生所要做的只是記錄測試數據。因此在這兩種實習過程中學生只是知識的被動接收者,對實習過程印象不深。另外,某些實習內容,雖然能充分發揮學生主觀能動性,培養學生地質思維并在日后實際工作中實用性較強,但由于各種條件限制而被迫取消,實習的系統性、完整性很難得到保障。分析其原因主要有以下兩方面:一是時間和進度安排的限制,在有限的時間內完成規定實習項目,每項實習內容學時必定有限,為了完成進度沒有時間允許學生自己去發現和解決問題,長此下去,學生的積極性就會下降,從而在實習過程中過分依賴教師,思維受到約束。二是教師教學理念與方法的轉變及新教學方法的真正實施需要一個過程。目前相關專業實習教師,一部分為老教師,另一部分為傳統教學方式下培養出來的青年教師,以前的教學方法在頭腦里已經形成固定模式,舊觀念與傳統教學方式的變革需要一定時間。由于受到多種實際條件的制約,學生的主觀能動性沒有得到很好發揮,教學效果難以達到預期目標。在校期間,學生完全按照教師授課模式學習,而不能通過實習與實驗形成自己的思維方式,參加工作以后,也必然難以獨立完成某項相關任務,社會需求的適應性較差。因此,實習教學方法改革勢在必行。
二、美國實習經歷
筆者在美國密西西比大學地質與地質工程系做訪問學者期間于2011年10月底參加了該系組織的地質認識實習(Field Trip),實習地點為密西西比州的Tishomingo 國家公園,該處各種地質現象露頭發育良好。通過參與整個實習過程,筆者親身體驗了美國以學生為中心的實習教學模式,不論在哪項實習任務中,教師講解很少,大部分時間是學生自我觀察與提問,教師解答。比如,在不同巖性地層的識別中,將學生帶到地質點附近,觀察不同的巖性,讓學生自己去找點,然后進行描述。而在國內大部分是教師直接把學生帶到地質點處,告訴學生這里是不同巖性的分界點,再講解每種巖性的特點,然后學生描述觀察。相較而言,學生主動性較差。又如,在地質填圖過程中,美國教學是把地圖發給學生,指明填圖范圍與任務,具體路線由學生自己設計。學生討論以后給出自己的線路,說明選擇該線路的原因,然后便開始工作,填圖過程中學生一直是主導者。國內地質填圖時,一般都是教師走在前面,學生跟在后面,到達地質點后教師讓學生在地圖上找到點的位置,進行描述,缺少線路設計與野外地質現象的自我發現過程,不利于專業能力的培養。被動接收與主動探索兩種方式的教學效果存在較大差異。
關鍵詞:巖溶地質;樁基工程施工;溶洞
中圖分類號:U445文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)08-0167-02
一、工程概況
(一)工程概述
新建鐵路銅陵至九江銅陵東站站房綜合樓工程,由新建鐵路客運房屋和銅陵市地方站房主體工程組成,總建筑面積21906平方米,基礎處理采用沖擊成孔灌注樁,樁端嵌入中等風化石灰巖,設計樁徑分別為Φ1.0m、Φ1.25m及Φ1.5m,共115根,最短樁長7.86m,最長樁長53.38m。
(二)地質水文條件
1.地質條件。本場地地層巖性為第四系全新統人工堆積層雜填土,素填土;第四系全新統沖積層粉質粘土;第四系上更新統殘坡積層粘土,粉質粘土;下伏三疊系上統泥巖,中統石灰巖。
2.不良地質條件。本場地存在的不良地質為巖溶。三疊系中統石灰巖,節理裂隙較發育,溶溝,溶槽,溶洞普遍分布于場地內,溶洞最大揭示高度達23.3m,除少量充填流塑狀粘土外,其余均為空洞,溶洞發育以垂向發育為主,屬埋藏型巖溶,勘察鉆孔見洞率為73%,巖洞發育程度強烈,地下水埋深淺,活動強烈,大量抽取地下水易引起地面塌陷。場地屬可能產生巖溶塌陷的危險區。
3.工程特點和難點。工期要求緊,樁基施工成了制約工期的主要因素,必須集中一切資源,加快樁基施工進度。施工難度大。本工程基巖為三疊系中統(T12)石灰巖,溶洞普遍分布于場地內,在整個場地86個鉆孔勘察鉆孔見洞率為73%。因此在鉆孔灌注樁施工前,必須詳細掌握每個樁位地下巖溶的分布情況,采取切實可行的措施,確保每個樁位順利成孔。
二、成樁工藝要求及巖溶處理方案
(一)成樁工藝要求
根據設計要求,均采用沖擊成孔的方法進行施工,由于沖孔時沖錘向樁側推擠,樁側形成石塊相互嵌緊的保護層,可減少泥漿的流失,并且石塊在推擠的作用下會對溶巖產生一定填充作用,對溶洞較為有利,在施工過程采用優質泥漿,或在泥漿中摻入適量的水泥,燒堿和鋸末,提高泥漿膠體率和懸浮能力,使其滲透入孔壁內凝固,加強孔壁的防護,當巖面傾斜較大,鉆頭擺動撞擊護筒或孔壁時,應回填片石,使孔底出現一個平面后再正常沖孔。
(二)巖溶處理方案
由于本場分布有大量的溶溝,溶槽,溶洞,巖洞發育程度強烈,鉆孔施工的主要難點為如何在具有多層溶洞的巖溶區成孔,如何堵住泥漿滲漏及混凝土流失,如何保證沖孔進尺及清除孔底沉渣。針對以上情況,施工中采取了如下的解決方法:
1.對有填充溶洞的處理。(1)對有充填的溶洞,充填物較好時,一般不需要特殊處理,可直接鉆進,填充物為流塑性粘土時,采用拋片石、粘土等擠密填充;(2)對有填充的側壁溶洞,鉆進時鉆頭容易跑偏,成孔困難,可先向孔內拋填片石、粘土等,穩定后再向下鉆進,如此循環,直至成孔。如果反復拋填片石無效或效果不大時,為保證樁基垂直度滿足規范要求,在溶洞處采取超前灌注措施,即對樁底軟弱部分用低標號混凝土加固,提高其強度,使孔底土層間強度差距減小,便于沖擊成孔;(3)對于地質鉆探已標明的小型溶洞及溶槽、溶溝、小裂隙等,或者鉆孔過程中泥漿泄露,及時向孔內投加粘土、片石、水泥,以加大泥漿質量和密度,并依靠沖擊在樁側形成片的石夾粘土維護墻,保證泥漿不流失,保持孔內泥漿高度,使得沖鉆順利進行。
2.對無填充或半填充空溶洞的處理。(1)對較小的溶洞,鑿穿溶洞頂板前,用低沖程、輕錘鉆進,選用前端突出的鉆頭,鑿穿溶洞后,泥漿下降較慢時用粘土回填,泥漿下降緩慢后繼續補漿、鉆進,同時,采取4∶1的比例投入片石和硬粘土,必要時加入適量水泥,待其凝固到一定強度后再依次往下鉆孔壓漿。若泥漿損失很快,用片石、粘土加水泥拌勻,按照2:2:1的比例回填,必要時采用混凝土進行封堵,并及時補漿,待漿面穩定,填充物達到一定強度后在進行鉆進;(2)對串珠狀溶洞、連續溶洞群,鑿穿溶洞頂板前,用小鉆鑿穿溶洞頂板,泥漿下降緩慢后繼續補漿、鉆進,如果泥漿面持續下降,泥漿比重降低,采用拋填片石、粘土、水泥等充填,必要時可摻加速凝劑或水泥砂漿、混凝土等進行封堵,基本穩定后再進行下道工序。當再次打穿下一層溶洞發生漏漿時,重復上述工作,直到完成一個樁孔為止。
在實踐中,經過試驗和總結,對于串珠狀溶洞、連續溶洞群、較大的溶洞,采用拋填片石、粘土、水泥、灌注混凝土等措施成孔后,為減少水下混凝土的灌注量,采用鋼絲網片處理法比較有效,具體辦法就是用10×10鋼絲網螺旋狀均勻纏繞鋼筋籠,每層至少要有50%的重疊區,為保證鋼筋籠在灌筑時保護層的厚度,鋼筋籠在加工時,外表層沿縱筋方向增加4~6道5cm高鋼絲網支撐筋,這樣在灌注中即可以減小護壁側壓力,減小護壁崩潰的概率,又可以保證鋼筋保護層厚度,從而提高成樁質量。對于減少混凝土灌筑量有顯著的作用。
如14#孔,地質勘探顯示地下16~28m處為串珠狀溶洞(共五層),理論灌筑量在2000立方以上,經鋼絲網處理后,實際灌筑量242立方。
78#孔勘探資料顯示地下29.38~52.68m處有一垂直高度23.3m大型溶洞,除填少量流塑狀粘土外,其余均為空洞。理論需要填充量3000立方以上,經鋼絲網處理后,實際灌筑量256立方。
3.漏漿處理方案。樁基在鉆進過程若遇到漏漿現象,先用片石和粘土按2:1比例填塞,鉆進至原深度,若不能達到止漏效果,再用片石、粘土、水泥按照2:2:1的比例簡單拌勻后進行回填,回填量不少于孔深的三分之二,再鉆進至原深度,停止12小時后在進行第二次回填鉆進,反復處理直到達到止漏效果。例如108#樁徑1m,樁長27.46m,地質資料顯示有1.5m溶洞,當鉆進到溶洞處時發現漏漿,下降速度800mm/min,處理辦法,先用20立方片石和20立方粘土填塞,鉆進后效果不明顯,后用片石、粘土、水泥按照2:2:1的比例簡單拌勻后進行回填反復處理6次達到止漏效果,共用去片石210立方,粘土90立方,水泥29噸。
4.泥漿串孔處理方案。在中后期施工過程中,串孔現象比較普遍,集中表現在勘探孔和正在鉆進的鉆孔中大量的冒漿現象,尤其是正在鉆進的鉆孔冒漿尤其嚴重,遇到這種情況,采取的主要措施,用粘土回填冒漿孔,每次回填10~15m,至沒有串孔為止。勘探孔的處理比較簡單,在灌注前對灌注孔周邊的勘探孔進行填塞,填塞物主要采用水泥和碎石,人工夯實即可。
三、結語
1.巖溶地基處理有很大的難度和復雜性,需因地制宜地設計和選擇施工方法。
2.沖孔樁處理復雜巖溶地基行之有效,有較大的可靠性。
3.采用袋裝粘土及水泥填堵溶洞及防滲堵漏,行之有效,且最為經濟,同時保證成樁質量,避免大規模超灌混凝土。
地質統計學是在礦山儲量計算工作中慢慢發展起來的,是上個世紀六七十年代法國統計學家馬特隆教授(G.Matheron)大量的理論研究基礎上形成的數學地質學科的一個分支,他的專著《應用地質統計學》的問世標志著地質統計學作為一門新興學科的誕生①。地質統計學是和采礦業發展同步興起的學科,它是以變差函數為主要工具,以區域化變量理論為基礎,研究在空間分布上既有結構性又有隨機性(或有空間相關性和依賴性)的自然現象(包括地質現象)的一門科學。
2地質統計方法發展現狀
地質統計學作為一個年輕的邊緣學科,正處在蓬勃向前發展的階段,目前地質統計方法的發展主要有以下幾個方面:
2.1兩大學派地質統計學發展至今,出現了兩個學派。
一個是以A.G儒爾奈耳(A.GJourna1)為首的“斯坦福地質統計學派(非參數地質統計學派)”。這一學派研究了不需要對數據的分布做假設的快速條件模擬、概率克立格法和指示克立格法等方法,并且研究了軟數據的使用問題。另一個學派以馬特隆教授為首,他們開展了以正態的假設為基礎的析取克立格法和條件模擬研究,把協同克立格法和主成分分析進行有效結合,形成簡單克立格法、析取克立格法、泛克立格法和普通克立格法等一系列的方法和理論,這些方法都要用實際的樣品數據為基礎,所以也稱“參數地質統計學”
2.2多學科的滲透形成新克立格法
目前,對于含有一些特異值,接近了高斯分布的具體數據,就要把穩健統計學思想應用到求變差函數當中,繼而提出了穩健克立格法;把多元區域化的變量引到克立格法中,運用兩個或兩個以上有相關性的變量對某一個變量估值,繼而產生了協同克立格法;把多元區域化的變量引到指示克立格法中,繼而得到了協同指示克立格法。
2.3多領域應用地質統計學目前不斷擴展其應用領域,深入到生活的各個方面。
3地質統計方法在地質工程中的重要作用
隨著市場飛速發展,統計方法運用在地質工程是時代潮流發展的必然。以前我們在計算礦產資源的儲量時,常用不同級別儲量的工程密度,用稀密法得到相對誤差來論證礦產資源儲量的可靠程度,并將相對誤差值作為衡量礦產資源儲量精度的標準。然而,這種方法缺乏科學根據,被許多人置疑,地質統計方法的出現很好地解決了這類問題。地質統計工作是深化我國經濟體制改革和加強經濟發展的必然要求。地質統計不但可以整體估計,還能對局部進行估計,對原有的數學方法和理論進行選擇創新,把更好地解決面臨的地質問題作為目標。地質統計估計的克立格方差是一個很好的估計精度,其估計精度高較高。地質統計的隨機模擬能很好的再現出地質變量變化,從而為定量研究地質體提供一個有利的基礎和可靠的保障。
4一維變差函數
可以假設空間中一點只在一維數軸X上變化,把區域化變量z作者簡介:常維(1990一),男,江蘇泰興人,本科生,研究方向為統計學。(x)在X,x+/兩點處的數值的差的方差的一半定義成區域化變量z(x)在x方向上的變差函數,記為:‘P(x)=—1V(x)一Z(x+1)]=—1E[Z(x)一Z(x+/)】一{E[Z(x)卜E[Z(x+/)】}z公式中,‘P(x)表示變差函數;E表示期望值,V表示方差。變差函數的函數值僅依賴于x和Z兩個自變量。在本假設條件下,變差函數僅依賴于分割它們的距離z和方向,因而變差函數可定義成:變差函數是在任一方向,相距f的兩個區域化變量[z(x)和(x+/)的增量的方差的一半。變差函數是一個有關距離的函數,描述不同位置變量的相似性,‘p值越大,變量的相關性越差。通常情況下,‘p值隨著距離矢量Z的增大而增大,直到到達一定值時‘p達到極大值,之后保持不變。
5統計方法在地質工程中的應用
1977年地質統計學正式引入我國,經過我國對地質統計方法的努力學習,地質統計方法在我國得到了飛快的發展,目前廣泛應用于以下幾個方面:
5.1用于儲層的預測石油地質學研究中的一個重要的難點和熱點,就是對儲層的參數進行一個有效的科學的預測。我國原先利用的是傳統數理統計的方法,這種方法是純數學的方法,沒有充分考慮到儲層參數間相關性和空間連續性的問題,也不附帶任何的地質意義,因此,對儲層的參數預測有較大局限性。使用地質統計方法就可以有效解決這一問題,它以區域化的變量理論作為基礎,對地質參數的空間變化方向性和趨勢都有了充分的全面的考慮,再克里金方法的外推和插值的功能,算出了與地質規律吻合的統計方法和模型,繼而表征儲層參數的規律變化,利用這規律,針對滲透率和孔隙度等參數的空間展布開展有效又合理的預測。
5.2用于不確定性描述油藏的復雜變化,很難通過動態或靜態的確定性模型來反映。只有運用地質統計方法,用不確定性的描述,才能反映出真實的復雜油藏模型。地質統計方法最大的一個優點就是可以很方便地把不同的資料有效整合應用,如生產、測井、地震、地質等方面信息,這些對于油藏;隹確的描述是非常關鍵的。這種不確定性的描述可以給油藏工程師一個可選擇的參考,幫助他們全面分析,制定一個合理的科學的開發方案。
5.3用于數據整合地質統計方法通過隨機模擬方法和油藏數值模擬相結合,繼而預測出油藏動態的特征,為調整和制定開發決策和提高最終的采收率提供一個合理的依據。
[關鍵詞]科技 虛擬現實 計算機 水文地質
中圖分類號:P5 文獻標識碼:B 文章編號:1009-914X(2014)15-0360-01
虛擬現實技術,英文譯為:virtual reality technology(VRT),主要是指一種人機界面的新型計算機技術,通過模擬技術模擬自然環境中人的感官、運動等行為。主要特征有這樣幾點:沉浸,通過對數據手套、頭盔等設備的利用,使體驗者擁有身臨其境之感;交互,利用模擬交互設備,使虛擬環境與自然技能實現交互操作;構想,重視三維圖形的立體顯示。
1.虛擬現實技術的優點
(1)虛擬現實技術具有強大的實時表達功能,可以對不同條件、時間的環境進行虛擬。還能夠對時間變化的過程進行有效反映。
(2)虛擬現實技術能夠從多角度對目標進行研究與展示,這得益于虛擬技術的三維立體弄能。
(3)能夠對目標的全貌與細節進行比對
(4) 在對已存在的目標進行表達的基礎上,更能實現虛擬世界中可能發生的事物的發展趨勢的。
(5) 構建全面的虛擬現實系統,類似于虛擬現實的實驗室,這不僅能夠實現對虛擬事物發展趨勢的表達,更能夠根據相應條件,對不同結果進行模擬。
(6)虛擬現實技術為一些特定的環境、微觀世界與醫學領域研究開辟了一個全新的研究方向與方法。
2. 水文地質研究工作中虛擬現實技術的運用分析
VRT技術,尤其技術特點決定,其具有很強的三維可視化功能,但是其作用的發揮,需要有大量的數據做支撐。大量的數據是對現實進行模擬的基礎資料,也是對現實進行模擬的可靠保障,數據的數量與質量直接影響模擬的效果,以及與現實的差距。
VRT技術的主要功能為:實時地,具有沉浸感的立體三維表達目標事物的特點。虛擬現實技術在水文地質工作中的應用,也正是利用這些特點,利用虛擬現實技術對無法見到的事物在三維空間內,對該事物進行時間變化的模擬。
VRT三維可視化功能能夠最大程度上真實表現出隔水層與含水層,真實再現其厚度到空間變化,在VRT沒有廣泛應用以前,我們只能通過剖滿圖對隔水層與含水層的分布特點進行分析,在剖面圖中,利用含水層厚度的等值線來分析含水層的分布,這種方法顯然是片面的,并且不夠直觀。在VRT系統中,隨著數據的進一步豐富,地下水含水層能夠直觀的呈現在我們面前。
地下水的運動也是水文地質研究工作的重要組成部分,地下水系統是一個不斷變化的動態運動過程,在現今的水文地質研究工作中相對比較活躍,虛擬現實系統的應用,使地下水系統的研究不僅僅停留在含水層的分布,利用VRT系統的不斷實時變化的特征模擬出地下水的運動特征,從而充分的再現地下水的流向、流量,以及儲量等變化特點。尤其在社會經濟高速發展的時代,人類對地下水過度利用,利用VRT系統能夠直觀的了解到人類開采地下水資源對地下含水系統造成的負面影響,通過VRT的應用不斷了解與完善地下水的管理與可視化控制,進而形成科學的管控與開采方案。在此基礎上,也可以利用VRT對方案進行模擬,在不斷修改中使之成為完善的管理與控制模型。
2.1 對地下水水質的虛擬
2.1.1 天然變化
地下水的水質變化受多種因素的綜合影響,所以導致水質存在很大的變化。在天然狀態下,對地下水的水質的變化進行有效地虛擬,能夠分析出影響地下水水質的最重要因素,從而對水質變化的因素與機理產生更加深刻的理解,進一步探索水質良性變化的有效途徑。
2.1.2 地下水水質虛擬實驗室
現如今,在地表水污染等很多原因的共同影響下,地下水資源整受到巨大的污染,通過VRT模擬,能夠再現出水中例子的變化與運動規律與趨勢,這對于研究地下水水質變化也能夠起到關鍵性作用。
2.1.3水資源的合理規劃
在對水資源的初步利用階段,應該重點利用VRT系統對水資源的水文地質條件、環境條件進行有效模擬與構建。在規劃初期,可以將所有計劃與方案,以及類似規劃帶來的環境變化過程與結果直觀的再現出來,從而達到對水資源規劃方案的進一步完善,最終達到水資源的優化配置、可持續發展。
3.結束語
作為一項最新的計算機研究技術成果,虛擬現實技術在水文地質工作中的應用正處于蓬勃發展的階段,虛擬現實技術在水文地質工作中的作用是明顯的,在研究地下水分布、存儲、水質變化、等方面提供了大量直觀、科學的信息與數據,從而為研究開辟了新的空間,豐富了研究手段。對以往不可見的水文地質情況構建了一個三維表達平臺,最終在可視化層面上為水文地質工作研究提供了新的方向。
參考文獻
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[關鍵字]地質資源 探礦工程 地球科學
[中圖分類號] P624 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2013)-5-154-1
現階段,探礦工程被人們形象的稱之為地球內部的望遠鏡,是一項非常重要的技術和方法,這也是唯一一種可以直接在地下巖層獲得樣品實物的方式。探礦工程是一種高風險、非常艱苦的特殊性行業,理論要求要、實踐基礎強、涉及領域廣泛。隨著找礦的需求以及深入研究氣候變化、地球地質環境的需求,探礦工程的地位和作用越來越重要,對于地球科學研究和地質資源勘查有著非常重要的意義。
1現階段探礦工程的主要地位和作用分析
在過去,探礦工程主要用于找礦需要,隨著時代的發展,這種技術成為了整個地球科學研究領域的重要方式,全面服務于我國生態環境、戰略資源、國民經濟等多個領域。
首先,我國是一個地大物博、礦產資源豐富且分布廣泛的國家,從現階段的礦產資源開發和利用情況來看并不理想。我國地質勘探的平均工作深度僅僅在300m-500m之間,但是,歐美等西方發達國家的勘探的平均工作深度在800m左右。也就是說我國深度找礦技術,只是處在起步發展時期,隨著勘探深度的進一步增加,還需要解決更多的鉆探問題。地質找礦中,巖心鉆探是非常重要的一個環節,需要先探明地下礦藏,一方面需要遙感器、探測感應器、陷阱的理論知識外,還需要巖心鉆探取出巖石樣品,通過分析、實驗最終確定礦藏的儲量、品位和深度,并且提交找礦程度。在我國深度找礦工作才剛剛開始,探礦工程是唯一一種可以直接在地下巖層獲得樣品實物的方式,對于地質找礦的意義和作用重大。
其次,國際大陸鉆探項目一應把我國實施的大陸科學鉆探項目列入其中。此項目充分的利用了鉆探技術,成功完成了我國5158m深度的科學深鉆。通過多學科、綜合性分析研究鉆取獲得的巖心、氣態、液態樣品和多種測井數據,成功獲取了地球深部的動力學、結構力學、組成、成礦成巖激勵、微生物地下類型與潛育條件等等。
再次,不管是在上天入地工作中,還是在下海登極工作中遇到的取樣鉆探難題,都必須采用探礦工程的方式進行解決。尤其是隨著探月時代的到來,科學家需要進一步了解和掌握月球地質的基本情況,月球中的資源以及深度情況,以及地球與月球的深入關系,這所有的問題必須通過探礦工程的鉆探取樣完成。隨著我國經濟水平的乏力發展,已經制定了比較完善的登月取樣計劃,并且已經提上重要日常,在月球取樣中,鉆探工程必將發揮其重要作用。
最后,治理地質災害工程,找誰鉆井工程等一系列的地下領域工程,都必須依賴探礦工程。國家投入了大量的資金用于勘察與評價天然氣水合物,主要依賴于鉆探工程和物化探,如果突破不了青藏高原上的永凍層和海底的鉆探取樣技術,那么,就會直接影響到系能源的勘察和評價工作。
2現階段探礦工程的主要任務與功能
2.1深部找礦
截止到現在為止,我國的地質找礦深度僅僅在300米-500米范圍,在這個范圍深度內的礦產資源基本上已經完成。但是,在我國的主要礦區深部還存在著大量豐富的礦產資源。我國經濟社會的飛速發展,是以能源資源的大量消耗為基礎的,現階段,能源資源的嚴重短缺已經成為制約我國經濟發展的瓶頸,因此,進一步的深部找礦成為了探礦工程的主要任務,進一步探明和發現潛在的能源礦產資源,能夠有效緩解我國能源緊張的現狀。
2.2勘查開發新能源
在勘察新能源方面,主要包括地熱層、煤層氣以及天然水合物等相關領域。我國已經將天然氣水合物列入我國的戰略性資源中去,這種新能源不僅在海底大量存儲,而且在永凍層中的儲量也非常豐富。對于煤層氣的研究開發工作一直處在初始階段,還沒有進行大規模的研究與開發。現階段,還有需要技術上的問題有待解決。因為在未來的能源當中,煤層氣占有相當重要的地位。
2.3探測地球科學
現階段獲取地殼信息的直接、唯一途徑就是探測地球科學,通過對地球深部的探測能夠直接觀測巖石圈,進一步揭示地殼的結構構造與物質組成,進一步探索深部的地熱結構、流體結構,檢測地震等地殼活動,研究發生地震的規律以及環境變化、氣候變暖等一系列的科學研究問題。
3我國探礦工程的研究方向與發展趨勢
(1)進一步研究、提升鉆探取樣技術的精確化和智能化,全面提高取樣鉆探技術的自動化水平。并將研究的重點和方向放在適合于極地、月球、永凍層、核廢料處置、沼澤、干熱巖以及植被覆蓋、溝壑等地熱淺層開發和難以進入地區的鉆探工藝與鉆探設備。
(2)致力于定向鉆探技術的開發,測量定位實時軌跡描繪等數字化技術的研究開發,定向巖心裝置和技術的開發,變頻驅動電機的進一步應用,探礦工程與鉆探取心技術的相互結合。
(3)進一步研究堅硬、復雜地層的探礦鉆探技術,積極應用和大力推廣三合一(繩索取心,螺桿馬達,液動潛孔錘)技術與二合一(繩索取心,液動潛孔錘)技術的應用。
(4)致力于地球科學的研究,加強對其鉆探工藝和鉆探設備的研究。一般情況下,研究地球科學的鉆探技術其標準和要求非常高、非常精準,比如說,巖心保真、巖心采取率等等。
(5)進一步研究和發展超深孔鉆探技術,超深孔鉆探主要包括:鉆探設備、鉆探技術、泥漿技術以及預防孔內事故技術和處理技術,進一步為我國的探測地球工程和深部找礦工程做好準備。