材料科学与工程专业是干什么的

时间:2025-11-08 作者:懂你网

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人类的生活与生存都离不开各种各样的材料。人类根据材料的种类，将人类漫长的历史分为了三大时代：石器时代,青铜时代，和铁器时代。可见不同的材料的出现，推动了历史的发展，为人类的进步发挥了巨大的作用！

一．首先是金属材料。金属材料不是最早被人类使用的，但却是应用最广泛的一种材料。金属的种类很多，可以说每一种金属都有各自独特的性质。生活中最常见的金属要数铁了，而钢是铁和碳的合金。纯净的铁即铁的单质在生活中不常见，因为，纯净的铁容易氧化，而且很脆。钢铁具有耐变形、强度高、耐磨性好、硬度高、价格低、寿命长等特点。因此钢铁被广泛的应用于生活的各个方面。例如：建筑、交通、电器等等。但是钢铁同样具有一些缺点：易生锈、密度高、怕潮湿腐蚀等。为了解决这些问题，我们可以对其进行电镀、喷涂、发黑、发蓝等处理。

铝材同样也是一种常见的金属材料。铝材通常是以率胆汁为主要原料，同时添加增加强度、硬度、耐磨度等性能金属元素。如碳、镁、硅、硫等，组成多种合金。铝材具有不生锈、设计变化快、模具成本低等特点。铝材不易生锈主要与铝的性质有关，铝在空气中容易被氧化，而氧化形成的氧化铝覆盖在了铝的表面，形成了一层致密的氧化铝薄膜。这层薄膜阻止了内层的铝被氧化。铝材可以制成铝合金门窗，一些高档的汽车架构也是由铝合金制成的。比如劳斯莱斯的车身全部由铝合金制成，不仅节省了重量，还增强了强度。

日常生活中常见的金属还有镁、铜、金、银、汞等。其中镁合金具有高强度和刚度，有良好的铸造性和减震性能，质量性。镁合金常被应用于汽车行业，一些重要的汽车零部件常由镁制造。如座椅骨架、仪表盘、转向盘、变速器外壳等。有些高档的跑车甚至用全镁合金的车身，如布加迪威龙，他曾经以五百多公里的时速打破世界纪录。铜主要应用于电子产业，它以其优良的导电性和价格低的特点成为导电材料的最佳选择。金和银因其性质稳定而且存量少外表亮丽，常被用来制作首饰，其实金和银的导电性要强于铜的。汞的俗名为水银，被用来制作温度计，因为它在常温下为液态，汞也是唯一一种常温下为液态的金属单质。

我们还经常听说钛、记忆性合金、稀有金属等一些较为先进的金属材料。钛合金与铝镁合金相比，具有强度更高、抗腐蚀性能良好、抗疲劳性能良好、导热性小、受热不易变形等特点。因此钛合金常被应用于航空航天领域。用作航天器发动机的叶片等。在医学方面钛合金可以制作成人造关节、骨架代替坏死的骨组织。形状记忆性合金是一种能够记忆原有形状的金属材料。是一种智能材料。当合金的温度低于某一温度，受到一定的有线强度的热变形后，可由加热的方式使其恢复到形变前的形状。记忆性合金可以用来制作航天器巨大的天线，可以制作成眼镜框等。稀土材料可以制作成超导体、高折射率的玻璃、电池电极、相片镜片、催化剂氧化剂等。我国的稀土资源富饶，但是正在被盲目的开采，大量的稀土资源流向国外，稀土资源是我国宝贵的资源，我们应当更加重视它保护它！

二．陶瓷材料。陶瓷是陶器和瓷器的总称。陶器和瓷器的特性存在一定的差异。陶器是在新石器时代（即公元8000~2000年）出现的，瓷器比陶器出现的晚。陶瓷是将粘土萃取后烧成的。700度左右烧成的即是陶器，1200度左右烧成的是

瓷器。陶的密度较低，内部有孔，花盆即使一种陶器，由于它有孔可供空气进入到土壤中，有利于植物的生长；而瓷器的密度较大，没有孔，因此它完全不吸水，而且耐高温腐蚀，家里的碗就是瓷器。

我们生活中常见的陶瓷一般是普通的陶瓷。它的脆性、均匀性、可靠性、韧性、强度上都有一定的缺陷。人们采用高纯度人工合成的原料利用精密控制烧结成的特种陶瓷，具有特殊的性能，能够适应各种各样的需要。特种陶瓷具有特殊的力学、光、电、声、磁等性能。特种陶瓷是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料。其抗压强度较高，抗拉强度较低，塑性和韧性很差。再热性能方面，特种陶瓷在高温下化学性能良好，导热性相对于金属材料较低。当温度发生变化时，陶瓷的形变很小。电性能方面，大多数陶瓷是具有良好的绝缘性的。铁电陶瓷可以在外电场的作用下改变形状。有极少数的陶瓷具有半导体的性能，可以做整流器。同时某些陶瓷还具有独特的光学性能，比如透明陶瓷。

利用陶瓷的力学性质，我们可以把陶瓷作为结构材料，做成切具切割金属；利用特种陶瓷的热性能，我盟将它做成隔热层，能够有效的保温；利用陶瓷的绝缘性，我们将陶瓷做成电压的绝缘器件，这一点应用极为常见。利用电陶瓷的特性，可以将其制作成电容、扩音机、电唱机、超声波仪、声纳、医疗用声谱仪等；利用陶瓷的光学性，可以将其制成固体激光器材料、光导纤维、光存储器等。

还有一些特种陶瓷具有独特的'性质，可用作高温轴承，在腐蚀介质中的密封环，电热偶套管大型计算机记忆远见等。

由于陶瓷的成本越来越低、来源广泛、技术成熟，它有着广泛的应用前景。

三.高分子材料。高分子材料是指以高分子化合物为主要成分的材料，一般来讲高分子化合物的分子质量应在10000以上。高分子材料的特性有：高分子材料的强度低，但是由于高分子材料密度很低，故其比强度较高；高分子的强性模量很低，但其具有很优秀的强性性能；高分子材料还具有粘弹性，高度耐磨性，高绝缘性，膨胀系数大，导热性低，热稳定性差化学稳定性高，易老化等特点。

随着社会的发展高分子材料已经渐渐地开始通入我们的生活之中。通过对高分子材料的特殊处理和应用，高分子材料在我们的生活中发挥除了巨大的作用！可以说人类已经进入到了一个高分子时代！当我们环顾四周，发现我们的杯子是由高分子材料制成，桌子添加入了高分子材料使其变得更结实；书本的封面上覆盖了一层高分子材料做成的薄膜，使其不易被污浊；手中的笔有高分子材料做成的笔杆；眼镜片和框都是由高分子材料制作成的；再看看我们身上穿的衣服也是由高分子材料做成的。看来，高分子材料已经充满了我们日常的生活。

不仅仅是日常中。再能也上，高分子材料被应用于种子处理：人们将高分子材料通过各种方法包裹在种子表面，改变种子外观和形状，便于机械播种。在环保方面，人们正在开发可降解的高分子材料。尤其是可生物降解的高分子材料，因为它的污染最小而且研发的方向较为广泛。也许不久以后人们使用后的高分子材料可以直接埋掉，几天后就会被微生物“吃掉”。

金属、陶瓷、高分子材料已经深入融合到我们的生活当中。有时它们是单一出现，有时它们会有机的结合在一起。我想我们只有更加了解每一种材料的特性，才能更好地将它们应用到恰当的地方。人类仍为此而努力，相信会有更加丰富的材料被人类发现或创造出来，我们的生活也会因为这些材料变得更加美好！

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一、材料的发展和材料科学技术的兴起

材料自古以来就和人类文明有着非常重要的关系, 有人认为人类的一切活动都离不开能源、材料和知识三个要素。材料是人类用来制造工具、房屋、衣服、车船等的原料人们最初使用的材料都是天然的，如石头树木、讶角等等, 以及一些在自然界存在的金属如自然金、银、铜、陨铁等。由于一些偶然机遇的发现，加上细心的观察和重复的实验，古人逐渐学会了制造陶器和冶炼金属。我国是世界上最早制陶和冶金的国家之一。现在的考古发掘证明, 我国在八千多年前已经制成实用的陶器, 在六千多年以前已经冶炼出黄铜, 在四千多年前已有简单的青铜工具,在三千多年前已用陨铁制造兵器。我国在三千多年前的殷商时期已在青铜器的铸造方面达到很高水平, 制造出重达875公斤的青铜大鼎, 以及许多造型优美、铸工精细的铸件。越王勾践和秦始皇的青铜宝剑到现在仍然光亮如新, 锋利无比。我们的祖先在二千五百多年前的春秋时期已会冶铸生铁, 比欧洲要早一干八百多年以上。在《周礼考工记》中已经记载有世界最早的合金理论萌芽一“六齐”规范，列出了六种铜、锡合金的成分和用途。在水银、锌、黄铜、白铜、水法炼铜和罐钢等的冶炼技术方面，我国古代均在世界上居于领先地位，具有光荣的历史。人类发展史上的石器时期，铜器时期和铁器时期都是根据材料来划分的。

在现代有人把材料和能源、信息(包括通讯和计算科学技术) 并列为当代科学技术的三大基础。一个国家材料的品种、产量和质量是直接衡量这个国家科学技术、工农业和国防发展水平的重要标志之一, 所以许多经济发达的国家，对材

料工业和材料研究都给予很大重视，在古老的冶金、陶瓷以及高分子化学等的基础上发展出一门新兴的材料科学, 培养了大量的材料科学和工程人员。我国在1978-1985年全国科学技术发展钢要(草案) 中将农业、能源、材料、电子计算机、激光、空间、高能物理及遗传工程等八个影响全局的综合性科学技术列为重点带头学科，材料科学居于突出的地位。在这八个学科中材料科学、能源和电子计算机又是其它学科的基础, 成为三大支柱。

二、金属材料的概念

金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。

三、金属材料的分类

金属材料的分类可按照成分和用途分为两大类。其中按金属成份分类可分为钢铁、有色（非铁）金属和复合金属材料三大类；按材料用途分类可分为结构材料和工程材料。

（一）、金属材料的成分分类

1、钢铁

钢铁可细分为以下几种：工业纯铁、碳钢、合金钢和铸铁四种。其中工业纯铁为含碳约在0.01% 以下的铁一碳合金；碳钢为含碳在0.01-1.5% 间的铁-碳合金；合金钢为含镍、铬、钨、钒、钛、钴、铜、锰、硅等合金元素的铁一碳合金；铸铁为含碳2.0-4.0% 间的铁一碳合金(也可含其它合金元素)。

2、有色（非铁）金属

有色（非铁）金属可分为重有色金属、轻有色金属、稀有和难熔金属、稀土金属、稀散金属、贵金属和放射性金属七大类。重有色金属为铜、铅、锌、镍、锡等及其合金；轻有色金属为铝、镁、钛、铍等及其合金；稀有、难熔金属为钨、钼、铂、铌、铪、钒、铬等及其合金；稀土金属为镧、铈、镨、钕、钷、钐等；稀散金属为镓、铟、铊等；贵金属为金、银、铂族金属及其合金；放射性金属为铀、钍、镭。

3、复合金属材料

复合金属材料主要为以下几种：镀层一镀锌铁皮、钢丝, 镀锡铁皮( 马口铁) 等；渗层一渗铬、渗铝钢板、钢管等；包层一包铜钢丝, 包镍( 及镍合金) 钢板, 农用钢板等；机械混合合金——银一钨、铜一钨合金, 硬质合金, 金属陶瓷等；纤维增强合金一铍丝增强铝合金, 钨丝增强高温合金, 碳、硼丝增强合金等。

（二）、金属材料的用途分类

1、结构材料

结构材料可主要分为三类：一类为结构钢, 不锈钢, 耐热钢, 耐酸钢, 弹簧钢, 轴承钢, 工具钢, 模具钢, 铸铁( 包括可锻铸铁, 球墨铸铁等) ；第二类为结构用的铝、镁、钦、铜等及其合金；第三类为复合材料一纤维增强, 复层, 蜂窝结构等材料。

2、功能材料

功能材料主要有以下：精密合金一磁性、导电、电阻、弹性，恒膨胀等材料，低熔点合金；电子材料一半导体，电真空材料，封接材料，消气材料；超导材料一金属、固溶体、金属间化合物；能源材料一太阳能电池材料，制氢、储氢材料, 夹层材料等；医用材料一牙科材料，人造骨骼、关节，记忆材料，医疗器械材料等；催化剂一金属微粉、细丝等。

四、金属材料的特质

（一）、疲劳

许多机械零件和工程构件，是承受交变载荷工作的。在交变载荷的作用下，虽然应力水平低于材料的屈服极限，但经过长时间的应力反复循环作用以后，也会发生突然脆性断裂，这种现象叫做金属材料的疲劳。金属材料疲劳断裂的特点是：载荷应力是交变的，载荷的作用时间较长，断裂是瞬时发生的以及无论是塑性材料还是脆性材料，在疲劳断裂区都是脆性的。所以，疲劳断裂是工程上最常见、最危险的断裂形式。

金属材料的疲劳现象，按条件不同可分为下列几种：高周疲劳、低周疲劳、热疲劳、腐蚀疲劳和接触疲劳。

（二）、塑性

塑性是指金属材料在载荷外力的作用下，产生永久变形（塑性变形）而不被破坏的能力。金属材料在受到拉伸时，长度和横截面积都要发生变化，因此，金属的塑性可以用长度的伸长（延伸率）和断面的收缩（断面收缩率）两个指标来衡量。

金属材料的延伸率和断面收缩率愈大，表示该材料的塑性愈好，即材料能承受较大的塑性变形而不破坏。一般把延伸率大于百分之五的金属材料称为塑性材料（如低碳钢等），而把延伸率小于百分之五的金属材料称为脆性材料（如灰口铸铁等）。塑性好的材料，它能在较大的宏观范围内产生塑性变形，并在塑性变形的同时使金属材料因塑性变形而强化，从而提高材料的强度，保证了零件的安全使用。此外，塑性好的材料可以顺利地进行某些成型工艺加工，如冲压、冷弯、冷拔、校直等。因此，选择金属材料作机械零件时，必须满足一定的塑性指标

（三）、耐久性

金属材料的耐久性是指在金属材料在使用过程中经受环境的作用，而能保持其使用性能的能力。

（四）、硬度

硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

五、金属材料的性能

金属材料的性能决定着材料的适用范围及应用的合理性。金属材料的性能主要分为四个方面，即：机械性能、化学性能、物理性能、工艺性能。

（一）、金属材料的机械性能

金属材料的机械性能指金属在一定温度条件下承受外力（载荷）作用时，抵抗变形和断裂的`能力（也称为力学性能）。金属材料承受的载荷有多种形式，它可以是静态载荷，也可以是动态载荷，包括单独或同时承受的拉伸应力、压应力、弯曲应力、剪切应力、扭转应力，以及摩擦、振动、冲击等等，衡量金属材料机械性能的主要指标为强度、塑性、应用范围及韧性。

（二）、金属材料的化学性能

金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的化学性能。在实际应用中主要考虑金属的抗蚀性、抗氧化性（又称作氧化抗力，这是特别指金属在高温时对氧化作用的抵抗能力或者说稳定性），以及不同金属之间、金属与非金属之间形成的化合物对机械性能的影响等等。在金属的化学性能中，特别是抗蚀性对金属的腐蚀疲劳损伤有着重大的意义。

（三）、金属材料的物理性能

金属的物理性能主要从密度（比重）、熔点、热膨胀、磁性能吸引铁磁性物体的性质、电学性能等考虑。

（四）、金属材料的工艺性能

金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能，主要有以下四个方面：切削加工性能、可锻性、可铸性、可焊性。

六、金属材料的制备与合成

材料制备的质量直接影响零件的后续生产制造和使用性能。下面对以工程领域中铁的制备方法及特点为例作简要介绍。

（一）、高炉炼铁

1、高炉炼铁原料

炼铁的主要原料是铁矿石（赤铁矿石、磁铁矿石、褐铁矿石、菱铁矿石），它是由铁的氧化物和含SiO2、Al2O3、CaO、MgO等成分的脉石构成。铁矿石的主要作用是提供铁元素。冶炼前铁矿石经选矿筛分后，破碎磨成粉料，然后烧结成块以备后续冶炼使用。另外，炼铁原料还有燃烧（焦炭）和造渣用的熔剂（石灰石）。焦炭在高炉中的主要作用一是为炼铁提供热源，二是作为还原剂把铁和其它元素从矿石中还原出来。熔剂石灰石的作用是在高炉内受热分解形成CaO和MgO。

2、炼铁设备及过程

炼铁是在高炉中进行的，高炉炉体是由耐火材料砌成，外面包裹钢板。

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除了我们熟知的公民建与道桥外，还包括一些工业上特殊的建筑物的修建。至今人们已经不再只局限于陆上空间的利用，水下隧道，通道的修建使土木工程从陆地延伸到了水下。它的领域随着各种科学的发展而不断扩大。因此，对土木工程技术人员的知识面要求更为宽广，学科间的相互渗透和相互促进的要求也更为迫切，而且要求知识不断更新，对专业的掌握更为深入，设计建造和科学研究更需紧密联系。现在的土木工程不仅要求保证质量并按计划完成它，而且必须按最佳方案并以最优方式来设计和建造。土木工程涉及多个分支学科，一项工程的实施并不单单是技术问题攻克或工程施工，而是由多个部门，多种学科共同协作配合完成。

一、高层建筑

摩天大楼作为一种人类的智慧及财力的象征，是我最感兴趣的建筑。高层建筑首先从美国兴起。1883年在芝加哥建造了第一幢砖石自承重和钢框架机构的，高11层的保险公司大楼。随着人口向大城市集中，随着城市用地的日趋紧张，以及电梯的发明和应用，结构理论的突破，新型材料的不断问世，高层建筑开始大量出现，且建筑规模越来越大，建筑高度越来越高。1913年在纽约建成了高52层的伍尔沃思大楼，1913年在纽约建成了高102层，381米的帝国大厦。但是尽管当时已经采用了先进的钢框结构和劲性钢混凝土材料，都尚未创造出与新的建筑类型相适应的造型形式，人们造型观念还徘徊在中世纪高直建筑的形式中，因而新的结构类型被传统的造型形式所包裹，结构和造型为开始真正结合。

现代高楼更是群起林立，如：迪拜的迪拜塔（818米）香港中国银行大厦（高368。5米），芝加哥西尔斯大厦（高443米），芝加哥汉考克大厦（高344米），“东方明珠”（高468米），上海金茂大厦（高420。5米）等。迪拜塔高818m 目前为全世界最高的建筑。下面介绍一些我所喜欢的摩天大楼：

二、土木工程的未来

随着经济的不断发展，地球上可以居住、生活和耕种的土地和资源是本来就不多，现如今买不起房的80后数量正飞速的增加，青年人买房问题扼待解决。因此，人类为了争取更多生活的空间，土木工程的未来至少可向以下几个方向发展。

1 向高空扩展

日本拟在东京建造800。7m高的千年塔，它在距海约1。25英里的大海中，将工作、休闲、娱乐、商业、购物等融于一体的抗震竖向城市中，居民可达5万人。中国拟在上海附近的1。6公里宽，200m深的人工岛上建造一栋高1250m的仿生大厦，居民可达10万。印度也提出将投资50亿建造超级摩天大楼，其地上共202层，高达710m。

2 向地下发展

1991年在东京召开的城市地下空间国际学术会议通过了《东方宣言》，提出了"21世纪是人类开发利用地下空间的世纪"。建造地下建筑将有效改善城市拥挤、节能和减少噪声污染等优点。日本1993年开建的东京新丰州地下变电所，将深达地下70m。目前世界上共修建水电站地下厂房约350座，最大的为加拿大的格朗德高级水电站。

3 向海洋拓宽

阿拉伯联合酋长国首都迪拜的七星大酒店也建在海上，洪都拉斯将建海上城市型游船，该船将长804。5m，宽228。6m，有28层楼高，船上设有小型喷气式飞机的跑道、医院、旅馆、超市、饭店、理发店和娱乐场等。近些年来，我国在这方面也已取得可喜的成绩，如上海南汇滩围垦成功和崇明东滩围垦成功，最近又在建设黄浦江外滩的拓岸工程。围垦、拓岸工程和建造人工岛有异曲同工之处，为将来像上海这样大的近海城市建造人工岛积累了科技经验和准备力量。

4 向太空进军

由于近代天文学宇航事业的飞速发展和人类登月的成功实现，人们发现月球上拥有大量的'钛铁矿，在800℃高温下，钛铁矿与氢化物便合成铁、钛、氧和水气，由此可以制造出人类生存必需的氧和水。预计21世纪中叶后，空间工业化、空间商业化、空间旅游、外层空间人类化等可能会得到较大的发展。我国的外太空计划正逐步进行，神5、神6等一大批对外太空空间的探索工程取得了卓越的成绩，太空资源的探索开发讲成为未来工程师们的研究方向。

5 向沙漠迈进

全世界约有1/3陆地为沙漠，每年约有600万公顷的耕地被侵蚀，这将影响上亿人口的生活。世界未来学会对下世纪初世界十大工程设想之一是将西亚和非洲的沙漠改造成绿洲。现在利比亚沙漠地区已建成一条大型的输水管道，并在班加西建成了一座直径1公里、深16公里的蓄水池用以沙漠灌溉。在缺乏地下水的沙漠地区，国际上正在研究开发使用沙漠地区太阳能淡化海水的可行方案，该方案一旦实施，将会启动近海沙漠地区大规模的建设工程。我国沙漠输水工程试验成功，自行修建的第一条长途沙漠输水工程已全线建成试水，顺利地引黄河水入沙漠。我国首条沙漠高速公路――榆靖高速公路已全线动工，其全长116公里。

随着人们生活的水平的不断提高，人们对自己所处的建筑空间已经不仅仅单纯从数量上提出更高的要求，而且从质量上也提车了更高的要求，要求环境的美观，有一定的舒适度。这就需要对建筑进行必要的装修。如果说建筑主体工程构成了建筑的骨架，那么装饰后的建筑则成了有血有肉的有机体，最终以丰富的，完善的面貌出现在人们的面前，最佳的建筑应该充分体现各种装饰材料的有关特性，结合现有的施工技术，最有效的手法，来达到构思所要表达的效果。建筑装修要考虑建筑空间的使用要求，保护主体机构免受损害，给人以美的享受，满足消防疏散的要求，装饰材料和方案的合理性，施工技术和经济的可行性等。房屋建筑发展的同时，像房屋建筑一样影响着人们生活的道路，桥梁，隧道等也取得了长足的发展。

总的来说土木工程是一门古老的学科，它已经取得了巨大的成就，未来的土木工程将在人们的生活中占据更重要的地位。地球环境的日益恶化，人口的不断增加，人们为了争取生存，为了争取更舒适的生存环境，必将更加重视土木工程。在不久的将来，一些重大项目将会陆续兴建，插入云霄的摩天大楼，横跨大样的桥梁，更加方便的交通将不是梦想。科技的发展，以及地球不断恶化的环境必将促使土木工程向太空和海洋发展，为人类提供更广阔的生存空间。近年来，工程材料主要是钢筋，混凝土，木材和砖材，在未来，传统材料将得到改观，一些全新的更加适合建筑的材料将问世，尤其是化学合成材料将推动建筑走向更高点。同时，设计方法的精确化，设计工作的自动化，信息和智能话技术的全面引入，将会是人们有一个更加舒适的居住环境。一句话，理论的发展，新材料的出现，计算机的应用，高新技术的引入等都将使土木工程有一个新的飞跃。

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一、实践教学环节的实施方案

本文以几个典型的实践教学环节进行说明。大一暑期境内社会实践环节其目的是进行企业管理和企业文化的调研和学习，培养学生具有科学的世界观和正确的人生观，具有良好的职业道德和敬业精神，具有信息收集、沟通和表达能力，具有较强的人际交往能力。实习前，指导教师会与对口企业主管人员反复商讨实习计划以及达到的实习成效，学生按照3-5人分小组进行，便于管理和在不同部门实习。社会实践采用讲座、采访及跟班体验多元化方式。学生提交的成果包括个人调研报告和小组PPT汇报，有助于学生分享到其他学生的成果，以弥补不能同时在所有企业的各个部分体验的遗憾。大二暑期境外工程体验其目的是了解境外的土木工程行业的运作情况，学习境外先进的管理经验，对境外企业管理和企业文化进行调研和学习。实习形式是参观工地和示范项目以及企业跟班体验，参观和体验的项目包括一些知名的大型在建和已建工程，同时深入国际著名设计事务所体验设计工作。大三暑期生产实习共5周时间，采用统一安排，统一管理的模式。首先由学校联系一些在建的大型、重要的建筑工地，将学生按照3-6人分组，派往不同工地，安排住宿等。实行学校导师和企业导师的“双导师”制，即在工地现场工作由企业导师负责，学校导师部署总体任务及教学安排，并且每周下工地检查一次，向企业导师了解情况，进行沟通。在整个实习过程中，学生是以一个基层技术或管理人员助手的身份参加工作。实习期间要求每天写好实习日记，记录施工情况、心得体会、革新建议等，实习结束提交实习报告和专题作业。成绩评定包括5个部分：实习纪律占10%，实习日记和报告占50%，小专题（或社会调查）占10%，企业导师评语占20%，最后答辩成绩占10%。可见从各个方面考核可以控制生产实习质量，完善实践环节考核制度。大四毕业设计（论文）环节共15周，实行学校导师和企业导师的“双导师”制。原计划在相关设计院或其他企业完成毕业设计（论文）工作，但考虑到实践单位接收所有毕业生有一定困难，另一方面把学生完全放置实践单位，校内导师介入的时间少，未必能取得良好的效果。经过反复讨论，并与企业沟通，采取了一个折中办法：聘用一批校外毕业设计指导教师，分别来自境内境外的设计单位、施工单位和管理单位。每位学生都有校内和校外指导教师，校外指导教师每周提供一次与学生面对面的答疑时间，这样学生既能够在校内导师的指导下，严格按照学校毕业设计的规定完成毕业设计，理论上达到一定深度，又能直接接受具有丰富工程经验的高级技术管理人员的指导。当然做好毕业设计指导工作，还需要校内校外指导教师的不断沟通以达到一致的目标。

二、实践教学环节实施初步成效

1.境内社会实践的实施

目前已经有三届学生在大一暑期分赴省内签订的几家校企联合培养的卓越工程师培养企业进行为期一周的社会实践。每天接触不同的人，不同的部门，通过讲座、采访和亲身体验等形式，学生收获很大。由于学生在学校里学的都是书本上的知识，对课外的实际运用情况所知甚微，通过实践，可以了解学校外面的'建筑行业的现状。学生反映最大的体会是懂得社会需要什么样的优秀人才，明白了储备丰富技能的必要性，知道接下来三年的大学生活该怎样去规划了。同时也体会到作为职业工程师应该具有的责任感和使命感，学会了与人沟通的技巧等。

2.境外工程体验的实施

目前已经有两届学生在大二暑期赴香港参加为期1周的境外工程体验。著名的国际顾问有限公司和建筑集团有限公司是境外实习的校外实践单位，为此校企双方经过多次讨论后拟定了实习的详细计划和实施办法，目前已经形成了一套标准模式。实习内容涉及土木工程各个领域的设计、施工、管理工程项目。与现场工程师的交流，不仅在专业领域扩宽了学生的视野，同时也对学生的职业生涯发展提出了很好的建议；在建设项目工地调研时，学生先后参观了海港净化工程、昂船洲污水处理厂、港珠澳大桥、西九龙高铁站等建设项目工地，在与工程师和工人的交流中，学生接触到很多从来没有接触过的知识。此外，学生还参观了由香港政府引导的推广节能、环保等理念的“零碳天地”。学生大开眼界，见识了香港先进的施工设备和高效的施工方法、成熟的管理措施、先进的设计理念、超前的环保意识和可持续发展观，为今后学习和工作建立了更明确的目标。这些实习的经验将会为今后境外实习打下基础。

3.生产实习的实施

生产实习安排在大三暑假，刚好上完土木工程施工课程，为期5周。学生以一个基层技术或管理人员助手的身份参加实习工作，与现场施工技术人员同吃同住。只要工地选择合适，实习期间基本能经历测量放线、绑扎钢筋、模板工程、混凝土工程及部分砌筑工程施工的实践过程，学习各工种的施工技术和施工组织管理方法，学习和应用有关工程施工规范及质量检验评定标准，学习施工过程中对施工事故的处理方法，学习阅读施工图纸和文件，还学习一些工程概预算的相关知识。通过施工实习，学生理解了如何将书本中的理论知识与实际工程结合起来，工程实际中不能死套书本知识，而是要举一反三，根据实际情况采取解决措施。实际施工现场远比书本上来得复杂，要做一个合格的施工管理人员，只有在现场慢慢积累经验、虚心求教、耐心聆听、灵活变通、和工地上的各方协调好关系才能保证工程的顺利进行。通过施工实习，也磨练了学生的意志，锻炼了学生在艰苦环境下的生存能力和工作能力。

三、结语

本文以几个典型的实践教学环节为例，从实践教学环节的建设思路、实施方案和实施初步成效进行了论述。通过3年多的建设工作，已经初步形成了一套标准化程序。通过实践环节的有效实施，学生可以了解学校外面的建筑行业的现状，在专业领域扩宽了视野，同时也明确了职业规划，更好地将课内理论知识与实践工程有效地结合起来。

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1土木工程施工中的基坑支护类型

1.1桩锚支护

如果施工场地土层性较好，就可以应用桩锚支护方式，对于某些基坑深度较大的工程，就需要对岩土锚杆的参数进行固定，如轴向抗拔力需在600kN以下，应用二次高压注浆等。

1.2锚喷支护

锚喷支护方式是将钢丝网、喷射混凝土和锚杆有机地结合在一起，构成一种新型联合支护形式，一般在人工填土和粘性土的施工场地应用较广，细砂层或卵石层由于含水较为丰富，所以不能采用这种方式进行支护。当然，该种支护方式必须要严格控制基坑深度，保证其在12米以内。

2深基坑支护结构的构成

通常情况下，可以将深基坑支护结构划分为两个组成部分，分别是抗壁挡墙和支撑锚杆。具体来讲，包括以下方面的内容：

2.1深基坑支护的挡墙类型

如今出现了诸多的深基坑支护挡墙类型，其中应用比较广泛的是钢筋混凝土排桩式挡墙，它应用的是人工挖孔或者钻孔桩的方式，在孔内排桩。在具体的施工中，需要结合具体情况来进行合理设计，如施工场地有着较好的地质条件，那么排桩密度就可以适当减小。施工场地有着较软的土质，那么就需要对排桩的密实度严格控制，对于水流冲刷，需要充分重视。另外是深层搅拌水泥土桩挡墙，在施工过程中，需要将搅拌机给利用过来。然后是旋喷桩挡墙，这种挡墙与深层搅拌水泥土桩挡墙的形成过程类似，首先利用钻机将钻杆钻孔，在孔钻杆从地基土里提升过程中利用旋转喷嘴将水泥浆固化剂喷入地基土，使水泥桩有效连接，这样就形成帷幕墙。

2.2深基坑支护的支撑

深基坑支护结构可分为两个组成部分，分别是挡墙和支撑，挡墙形式较多。随着时代的发展，支撑也同步发展，其中常见的.支撑形式有圆形支撑、角撑以及对撑等。由于基坑在横竖方向上相对尺寸较大，为保证建筑的安全性与稳定性，要求支撑不能过长，需将柱子立于基坑中间，通常将较大直径的圆钢管作为支撑杆杆体，在基坑中间立柱的过程中，需保证立柱埋进基坑底部的深度符合相关要求，这样即使有较大重量的承载物存在于建筑上方，中间立柱也不会有下沉或者倾斜问题发生。

3深基坑施工注意事项

3.1重视工程勘察工作

在基坑支护工程施工之前，采取科学的勘查方法详细勘查施工现场水文地质情况。在勘查过程中，应用标准的勘查工具，保持认真细致的工作态度，从而收集准确可靠的勘查数据，要详细了解土层强度及地下水位的高低。

3.2对深基坑四周表面进行保护

在基坑施工过程中，需对基坑周围的地面进行严密保护，避免对基坑产生较大影响。如果在施工过程中部分地面水通过裂缝流入基坑内就会对支护结构造成影响，可能导致滑移问题产生，因此，必须注重结合地面实际情况，采取合理的引流措施，严禁地面水大幅度流入基坑，力争将流入水量控制到最小范围。

3.3严格控制深基坑支护系统的施工质量

支护系统中的材料选用、构造及结构性能等方面会直接影响基坑支护的工程质量，从而整个支护结构就会受到影响。如果基坑支护工程质量较高，基坑工程施工就可以顺利进行。

3.4避免地下水的影响

基坑支护结构的稳定性会在很大程度上受到地下水的影响，如果基坑出现地下水渗透现象，后果可想而知，轻则导致地基下沉、支护结构基础滑移，重则严重影响支护结构的稳定性。因此，如果条件具备，应立即采取降低地下水位的合理措施，减轻基坑支护受到地下水的影响程度；如果条件不具备，立即构建止水帷幕可实现挡水目的，确保工程质量可控。另外，其他因素也会影响基坑支护工程质量，如支护结构和尺寸可能不符合设计要求，加强监测和检测工作可防；合理安装地下水控制装置，设置专人巡视、监测施工状况并做好记录可防。

3.5要将深基坑土方开挖原则严格贯彻下去

在施工之前，需要结合具体情况，对挖土方案和施工方案进行详细的确定，并且将开槽支撑、先撑后挖、分层开挖以及严禁超挖的原则给贯彻落实下去，并且进行必要的监测和保护。对于横向支撑设备，需要对检测仪器进行合理安装，并且做好记录工作。深基坑开挖往往有着较大的面积，那么就需要分段开挖底板混凝土，并且在开挖的过程中，进行浇筑，在挖土的过程中，通常需要将分层或者均衡的方式给应用过来。这样大体积混凝土在浇筑技术上存在的问题就可以得到解决，并且基坑的稳定性也可以得到显著增强。如果有着较长的开挖时间，那么边壁不稳，会导致突然滑动问题出现，加上施工场地没有良好的排水措施，边壁的稳定性就更加无法保证。此外，还需要对基坑边缘堆料及时清理，这样可以避免事故发生。要对地裂和挖土之间的关系随时观察，如果挖土之后，有隆起问题出现，挖土工序就需要停止。如果有地裂问题出现，就需要对降水进行观察，查看其是否达标。

4结语

通过上述内容分析可知，随着时代的进步和城市化进程的加快，我国土木工程项目相对增加且日益复杂化、精细化。在基坑工程施工过程中，由于地表建筑物较多、地下设施日益复杂，致使基坑周围环境相对复杂，基坑支护技术难度系数也越来越大，那么就要求相关施工、设计人员不断努力，提升自身专业水平，总结施工经验，更好地将新型基坑支护技术大力应用于土木工程施工中。

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