[出处] 教育教学论坛_2021年第41期

王振 顾琳琳 高飞 姚箭

[关键词] 土木工程;地下空间开发;交叉学科;人才培养

[基金项目] 2020年度国家自然科学基金青年项目“冲击扰动下深部岩体结构面剪切蠕变特性及时滞失稳滑移判据研究”（42002266）

[作者简介] 王 振（1987—），男，河南商丘人，工学博士，南京理工大学讲师，主要从事防护工程研究。

[中图分类号] C229.29     [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）41-0165-04    [收稿日期] 2021-06-10

一、问题研究背景

伴随着我国城镇人口的急剧增加，国家建设和人民生活对于地下空间的需求越来越大。地下空间涉及人防、建设、市政、环保、电力、交通、水利、国防等诸多方面[1，2]。地下空间承载着地下公用设施、交通基础设施、服务和工业设施甚至国防工程设施，科学综合地规划开发地下空间是未来发展的关键。地铁建设既是城市交通建设的需要，也是人防工程的重要组成部分，截至2020年12月31日，上海已建成轨道交通总里程729km，在建里程217.5km[3]。目前建设地下隧道的主要方式盾构法本身就是土木工程、机械工程及其自动化、计算机科学与技术等多个学科集成的产物。近年来，由于盾构施工中物联网技术与BIM、GIS等多数据融合，海量的数据来源和高速的数据更新频率引起了研究者的兴趣，利用数据挖掘等技术预测盾构掘进过程中的地表沉降、突涌水等风险已经成为研究的热点。盾构挖掘建设中产生的工程渣土方量巨大，仅南京拟建的线路的渣土出土量可达千万方，而目前用于堆放渣土的渣土场几近饱和，工程渣土已成为影响轨道交通建设进度以及城市环境的重要因素，急需向材料科学、化学工程、建筑科学等学科求助寻找工程渣土资源化利用的新途径。此外，目前的特殊国际形势和世界范围内的反恐怖主义浪潮，城市人防、电力、交通的人防设施在极端荷载作用下的安全和防灾减灾，也成为城市建设者急需关注的热点，而这些设计或科研任务的完成需要拥有爆炸力学、材料力学、结构动力学以及人防或者国防相关学科学习背景的专业技术人员。

随着国家基础建设大力开展，深长隧道在水利工程、高速铁路等工程中层出不穷，地下储气工程、地下核废料处置工程正在不断的研究和进行方案论证。高原地区的深长隧道建设是川藏铁路建设的重要组成部分[4]，面对高原、高寒、高海拔、板块运动强烈以及高地温的建设条件[5]，很多传统的建设设备和建设方法无法直接应用，如传统的TBM需考虑高海拔对设备降效的影响，应搭载地质预报设备，配备适用性强的超前加固系统和及时支护系统，这种改变需要地质工程、机械设备、材料科学、计算机科学等多个学科的配合才能完成。随着国际环境的变化，我国边境冲突不断加剧，边境地区的基础设施建设也成为建设的重点，地下空间的利用和相关建设是该类基础设施建设的重要组成部分。例如中印边境地区，研发轻质、高强、易拼装的建筑材料，提升建设装配的环境适应能力，发展装配式快速建造技术可快速形成基本保障设施和防护屏障。这些建筑材料和建设技术的突破少不了材料科学、土木工程技术以及机械自动化等多学科的融合。目前，关于地下储气库以及地下核废料处置库已经开展了多项研究，并且研究人员已经得到了一大批研究成果[6，7]。在已有的文献中发现核废料处置库和地下储气库的建设和相关科研活动与新材料、特种机械和设备以及特种施工方法密切相关，必定需要大量的复合型人才贡献自己的智慧和成果。目前地下空间开发问题逐渐从以前的粗放型活动转变为集约型、精细型的活动，所需知识不仅涵盖传统的土木、机械、化工等学科，计算机、人工智能也逐渐成为解决地下空间问题的有力手段。因此，培养交叉学科的人才对于加快地下空间开发建设，提升地下空间开发水平具有重要的意义。

二、目前地下空间相关人才培养存在的问题

随着地下空间的开发和利用逐渐成为基础建设和城市建设的热点，具有土木工程教学和科研能力的高校在岩土工程及其相关专业的基础上相继建立了针对地下空间工程的本科专业，并设立地下建筑课程组，主要课程以理论力学、材料力学、土力学、工程地质学、地下空间规划设计、地下建筑结构结构、岩土地下工程施工等专业课为主。课程所学知识主要服务于隧道工程、地下管线、地下储库、地下商业与工业空间等工程的设计、施工、建立研究等技术或管理工作。然而，虽然许多学校已经开设了上述课程培养地下空间建设和开发相关的人才，但传统地下空间建设基础上，兼备计算机、机械工程以及管理、爆炸力学等扎实基础的人才仍然很少。目前，部分高校已经开始交叉学科人才培养方面的探索，如同济大学土木工程学科实行的土木工程+个性化人才培养模式，湖北工业大学王传辉等[8]也进行了校企协同创新体系下交叉学科人才培养模式方面的探索。但是，由于近年来所需地下空间建设相关人才的复合性越来越高，地下空间相关交叉学科的人才缺口仍然较大，需要大力探索地下空间开发所需的交叉学科的培养模式和培养方法，为地下空间开发建设培养更多交叉学科人才。就笔者对上述问题的认识，目前存在的问题主要有以下几点。

1.培养课程应适应社会的发展。随着我国人防工作的改革和不断地推进，人防工程的设计和施工不断的社会化，人防设计、施工和管理等专业人才缺口逐渐扩大。人防工程大部分涉及地下工程建设和地下空间的利用，与地下空间开发和相关专业关系密切。然而，由于人防专业的特殊性，以前地方的人防相关业务相对较少，人防工程相关人才的需求量较小，开设人防专业的地方高校较少，而普通的地下空间相关专业极少涉及爆炸力学、结构动力学、目标易损性以及人防建筑及结构和设计的相关课程，导致人防建设和设计单位以及一些地方建设单位的涉军项目难以招聘到合适的人才，必须招聘相关专业。然而，这些人才对于人防专业基础知识的缺乏，需要花费大量的时间和经济成本对其进行培训。因此，对于与人防工程紧密相关的地下空间工程专业，应开设少量的基础通识课程和基础力学课程，介绍我国人防事业和人防工程建设的情况，使学生在本科学习时期就对人防工程就有一定的认知，降低就业后对人防工程相关项目的从业门槛和培训难度。同时，逐渐衍生与人防工程专业相近的专业培养体系，以期土木工程教育更适应社会的变革和发展。