寒区岩土工程专业人才培养模式分析

一 引言

寒区是指一月份月平均气温低于0℃的地区，主要指多年冻土区和季节冻土区。我国多年冻土分布面积达到215×104km2，占国土面积的22.4%，主要分布于青藏高原、大小兴安岭、祁连山、天山和阿尔泰山等高山、高纬度区；季节性冻土的面积为513.7×104km2，大约占国土总面积的53.5%，主要分布在长江流域以北。寒区土工构筑物或建筑物在气候正负温交替作用下，地基土的温度变化，造成地基土或建（构）筑物发生冻胀、融沉病害，出现不同程度的破损、破坏、倒塌等工程病害。如寒区路基阴阳破效应、翻浆、冻胀开裂，桩基冻拔、渠道冻胀、油气管道拱曲、边坡热融滑塌等病害严重威胁寒区建（构）筑物的正常使用，造成巨大的经济损失[1]。特别是青藏铁路、青藏公路、中俄油气管道、哈（滨）-大（连）高铁、青藏直流联网工程等寒区生命线工程的设计、施工和安全运营引起国内外学者的普遍关注。

寒区工程地质条件复杂、气象条件特殊、施工和运营条件恶劣，解决寒区岩土工程复杂工程问题人才与科技支撑是关键，特别需要多学科的交叉、综合，培养复合型人才[2]。寒区岩土工程人才属于特殊学科人才，既要掌握普通地区岩土工程基本力学原理、设计原则、设计方法、施工技术、工程管理知识，又需要有扎实的冻土物理学、冻土力学、冻土工程和寒区技术积累。随着西部大开发和“一带一路”倡议的推进，川藏铁路、（北）京-莫（斯科）高铁、青藏高速公路等重大寒区工程将陆续开建。这些重大工程穿越我国寒区，其工程地质环境特殊，亟需具有扎实基础和学识的寒区岩土工程专业人才投入设计、施工和运营管理[3]。

目前，专门开设寒区岩土工程专业或相关课程的本科高校极少，大多将其作为本科生的专业选修课或研究生研究方向。教学侧重于传统岩土工程课程和专业知识的培养，仅将寒区季节冻土与多年冻土作为特殊土类型中的一种进行知识扩展介绍。其培养水平参差不齐，培养体系不全，培养目标和评价体系也不明确，学生对寒区工程的基础理论薄弱，研究生需要抽出大量的时间重新学习寒区知识，而毕业本科生由于寒区工程理论和施工技术知识欠缺难以解决复杂多变的寒区岩土工程问题。因此，本文通过分析当前寒区岩土工程学科的发展过程，指出培养体系与教学中存在的问题，从学科发展、人才培养模式与教学改革等方面提出相应的措施与建议，便于促进寒区岩土工程学科的发展和人才培养质量的提升，服务寒区经济发展。

二 学科建立和发展

寒区岩土工程属于冰冻圈科学和土木工程学科的交叉学科，传统土木工程学科中的岩土工程学科普及与发展的较为完备，在此不再赘述，重点介绍冰冻圈科学的发展及其衍生的寒区岩土工程学科。我国寒区岩土工程学科发端于我国冰冻圈科学，伴随着寒区重大工程建设问题而发展。冰冻圈科学主要关注冰川学、冻土学、泥石流、寒旱区水文、冰芯与环境、冰雪灾害、冰冻圈动态变化及其对全球气候变化的反馈和对社会经济效益的影响。20世纪60年代初，应国家西部地区研究的需要，中国科学院建立了冰川冻土研究室，筹建兰州冰川积雪冻土研究所，到1965年成立中科院冰川冻土沙漠研究所，1978冰川冻土部分单独建所，成立兰州冰川冻土研究所，特别是1989年在我国成立了唯一从事冻土与寒区工程基础研究与应用基础的国家级研究平台-冻土工程国家重点实验室，汇集和培养了我国最为优秀的冰川冻土学家，为我国冰川冻土学科建立和冰川冻土环境下的工程建设奠定了基础，解决了青藏公路改建、青康公路病害防治、青藏铁路论证、兰西拉光缆工程等一系列重大寒区工程。伴随冻土地区进行水利工程、工业与民用建筑及交通运输工程等建设，须对冻土及其与工程建筑物相互作用的一系列工程冻土学理论和实践问题做出解答，以确保工程建筑物的稳定性、耐久性，冰冻圈科学研究人员将冰川冻土知识应用与寒区土木工程建设，解决具体冻土工程问题，寒区岩土工程学科应运而生。

1986年到1997年间，由于国家经济形势严峻、冰冻圈科学研究环境极其恶劣、人才断档现象严重，学科生存状况岌岌可危。国家自然科学基金委于1996 年设立特殊学科点人才培养项目，对冰川学冻土学等6个濒危状态的薄弱学科列为特殊学科点，设置特殊学科人才培养基金，挽救了冰川冻土学科和寒区岩土工程学科。特别是1999年按照中国科学院“知识创新工程试点”战略布局整合为中国科学院寒区旱区环境与工程研究所（2016年整合为中国科学院西北生态环境资源研究院），寒区岩土工程得到空前发展，研究人员结合西部大开发的战略需求，解决了青藏铁路、青藏输油管线、中俄输油管道、南水北调西线工程等国家战略工程。学科方向由最初偏向基础研究的普通冻土、冻土力学、冻土热学、冻土物探方向发展为基础研究与应用研究并重的冻土环境与工程、冻土物理力学与工程、冻土模拟与工程等多主题研究态势。寒区岩土工程研究也由上世纪的中国科学院、黑龙江寒地建筑科学研究院、中铁西北科学研究院主要研究机构，发展到而今的兰州大学、哈尔滨工业大学、中国矿业大学、北京交通大学、长安大学等30余家高等学校和研究所共同合作，引领我国寒区岩土工程研究走到国际前沿。

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