根據寧夏××公路工程建設指揮部與交通部簽訂的《西部交通建設科研項目合同》,本研究項目計劃於2001年8月開始。寧夏古王公路延興公路工程建設指揮部與北京工業大學於2002年7月簽訂了合作研究合同。實際上實際的研究工作是從2001年7月開始的。
2006年7月5438+0至同年6月10，谷王高速公路試驗段設計鋪設土工格柵。2003年8月16~20日和2003年9月19~ 23日，在寧夏黃土地區進行了公路病害調查，並在典型路段取樣分析黃土的物理力學性質。土工合成材料的性能與應用研究始於2001年6月，歷時近兩年。我們走訪了河北滄州蘇東集團華通工程材料公司、銀川高速公路、寧夏交通廳銀谷高速公路指揮部、泰安永嘉土工合成材料廠、青島鐘毅格柵有限公司等土工合成材料生產廠家、設計和施工單位及現場。2003年3月，課題組對銀古路和中昊路進行了調研，並制定了試驗方案。4月，實施檢測計劃，同時現場取土樣進行檢測。2003年7月，對銀古輔路進行了調查，並制定了測試計劃。同年8月，實施試驗計劃，委托現場取樣。同時，課題組成員進駐試驗段施工現場，並於11年底項目完成後撤出。其間，主要工作是現場指導和監督土工膜和土工格柵的施工；埋設壓力箱和沈降板；建立觀測控制網並進行監測(包括沈降觀測、應力應變觀測、側向位移觀測等。);補充土工試驗等。2004年4月，完成了加筋路堤和路面裂縫的數值分析計算。項目研究報告初稿於2004年5月完成。
2003年6月5日至2月，交通部在Xi安對該研究項目進行了中期驗收。
2004年4月，測試部分增加了撓度測量。目前，試驗段正在進行長期定期觀測。
2004年5月，研究小組完成了研究報告的初稿。
2004年8月，寧夏回族自治區交通廳組織專家對研究報告初稿和課題進行了內部評審，寧夏交通廳和設計院的專家對課題的研究和報告進行了評議。在此基礎上，課題組進行了較大修改，根據專家意見，增加了部分研究內容，加強了部分內容的總結，並根據《西部交通建設科技項目驗收要求》準備了相關材料。
2004年8月，寧夏回族自治區交通廳組織專家對研究報告初稿和課題進行了內部評審，寧夏交通廳和設計院的專家對課題的研究和報告進行了評議。在此基礎上，課題組進行了較大修改，根據專家意見，增加了部分研究內容，加強了部分內容的總結，並根據《西部交通建設科技項目驗收要求》準備了相關材料。
二、研究目標
1，項目總體目標
經過2001年8月的專家評審，項目可行性研究報告中最初制定的總體研究目標修改如下:
(1)利用土工合成材料提高黃土地區高路堤和深路塹的整體穩定性；
⑵用土工合成材料防治黃土地區公路路面裂縫；
⑶利用土工合成材料防治黃土地區公路地下水侵蝕；
⑷根據黃土地區公路工程的應用特點，研究和選擇了適宜的土工合成材料類型。
2.主要技術經濟指標
(1)通過對黃土地區舊路的調查和分析，確定黃土地區公路病害的成因，確定采用土工合成材料治理和預防黃土地區公路病害的方法，達到技術上可行、經濟上合理的目標；
(2)調查了解黃河中遊黃土地區使用土工合成材料的情況和經驗，確定技術經濟指標；
⑶根據調查、試驗、觀測和分析結果，得出了黃土地區適宜的土工合成材料類型；
⑷確定黃土地區高路堤、高邊坡應用土工合成材料的合理水平。
三、項目研究的目的和意義
黃土是壹種顆粒分布均勻、孔隙多、天然含水量小、顏色偏黃、含大量碳酸鹽的土壤。具有滲透性、濕陷性、易崩解的特點，在外荷載和自重作用下，遇水浸泡後易塌陷變形。
中國黃土分布面積約64萬平方公裏，占國土總面積的6.6%以上。主要分布在甘肅、寧夏、青海、內蒙古、陜西、山西、河南、河北等省(區)。其中以關中、陜北、寧夏、豫西、甘肅東部以及黃河中遊、秦嶺以北、長城以南、太行山以西、日月山以東的黃土高原最為典型。厚厚的黃土連續覆蓋形成的地貌，世界罕見。
在我國西北地區，作為帶狀工程的公路大多位於不同時代、不同成因、不同地貌單元的黃土地區。然而，黃土地區在降雨、水土流失、溝谷陡坡的作用下，滑坡、崩塌、滑塌、泥石流等地質災害頻發，給公路路基造成了嚴重的病害和破壞，帶來了巨大的經濟損失。同時，由於經濟技術條件的限制，公路工程不可避免地需要在縱橫溝壑、谷坡陡峭的地貌背景下進行大量的開挖或填築，形成黃土高路堤、深路塹。此外，公路路基和邊坡大面積暴露於野外，長期受到自然因素的強烈侵蝕。在不利的水文條件下，物理力學性質經常發生變化。受黃土本身特殊的工程特性(孔隙性、濕陷性、滲透性、收縮性、各向異性抗剪強度等)的影響。)和黃土地區特殊的氣候特點，公路在各種自然力特別是雨水沖刷作用下，容易引發和加劇路基、邊坡的水損害病害，造成路基、路面不均勻沈降、沈陷、開裂，影響公路的正常使用。
黃土地區的公路病害嚴重影響了公路的使用功能，甚至導致公路結構的破壞。借鑒國內外先進經驗，利用土工合成材料抗拉強度高、彈性模量大、熔點高等優良力學性能，是防治公路病害的有效途徑之壹。目前，雖然土工合成材料已廣泛應用於新建和改建公路，但在加筋、排水和防滲方面的理論和實踐都取得了很大進展。但需要註意的是，黃土地區土工合成材料的理論研究幾乎是空白，以往的實踐經驗有待進壹步總結。
雖然土工合成材料在西部黃土地區得到了應用，並取得了壹定的經濟和技術效益，但也有很多失敗的教訓，如西部某省某加筋高路堤的失敗，至今沒有很好的總結，導致先進技術沒有得到進壹步推廣。由於缺乏總結和完善，理論遠遠落後於實踐，設計存在盲目性。因此，對土工合成材料在黃土地區公路工程中的應用進行系統的理論研究，將對提高我國西部交通工程技術人員的設計、施工和管理水平起到指導作用。
寧夏黃土分布廣泛，因路基塌陷、邊坡坍塌等引發的公路病害時有發生。結合寧夏黃土地區公路工程建設，開展土工合成材料在黃土地區公路工程中的應用研究，形成綜合防治技術，對預防黃土地區公路病害，提高公路建設質量具有重要的現實意義。本課題就是在這種背景下提出的。
四、主要研究內容和實施方案
1.項目的主要研究內容
本項目主要開展了以下研究工作:
(1)黃土地區公路病害及其成因研究；
(2)土工合成材料及其道路適用性；
⑶應用土工合成材料防治路基病害的研究；
⑷土工合成材料在路面病害防治中的應用研究；
(5)土工合成材料在公路邊坡和排水結構病害防治中的應用研究；
[6]經濟、社會和環境效益分析及推廣應用前景。
2.采用的研究方案和技術路線。
這個項目涉及面廣，內容多。根據研究內容和目標，本項目分為五個子課題。各分題在內容和進度上相互關聯，相互依存。具體實施方案和技術路線如下:
(1)黃土地區公路病害及其成因研究。
對選取的寧夏境內公路進行調查，主要收集公路設計和施工的基礎資料，運營後的各種病害，以及沿線的工程地質條件、水文地質條件、氣候條件等。分別建立不同線路的疾病數據庫，通過整理分析總結出疾病的類型和病因，為進壹步治療疾病奠定基礎。
(2)土工合成材料及其道路適用性。
廣泛收集了國內外土工合成材料的研究成果、工程實例和生產廠家現狀，總結了土工合成材料在公路工程中的應用範圍和形式。根據黃土地區公路病害的類型和成因，提出了應用土工合成材料處治病害的方法、應用機理、材料選擇和選用原則。
⑶應用土工合成材料防治路基病害的研究。
通過試驗和現場調查，掌握了試驗段黃土的物理、力學和水力特性，並采用理論方法和極限平衡理論對加筋路堤的變形、破壞和穩定性進行了分析。在此基礎上，提出了加筋路堤的加固方案，並對加筋材料進行了選擇和實施。同時，制定詳細的現場試驗方案，系統觀測加固前後試驗段的變形演化和應力分布，以評價加固效果，了解加固機理，為改進設計和防治路基病害提供依據。
通過對試驗段的系統研究，充分認識了加筋體的變形和性狀，提出了加筋高路堤的設計方法和施工工藝。
⑷應用土工合成材料防治路面病害的研究。
對黃土地區典型的路面病害進行了詳細調查並建立了數據庫，總結了路面病害的類型和成因。通過數值分析研究了瀝青路面溫度收縮裂縫的發生、發展過程和規律。同時進行室內試驗，考察不同土工合成材料對路面的加筋效果，篩選出效果明顯、經濟技術合理的土工合成材料。在現場進行試驗，評價其防止裂縫、車轍和路面變形的效果，進而提出路面補強的設計方法和施工工藝。
5.土工合成材料在公路邊坡和排水結構病害防治中的應用研究。
在野外調查和室內試驗的基礎上，揭示了黃土水毀機理及其對黃土地區公路水毀的影響，提出了公路邊坡防護和排水結構病害防治的方法。
3.依托項目
本研究的配套項目為銀(川)-古(瑤子)-王(全良)高速公路、中(寧)-好(集集)高速公路、鹽興二級公路、國道109、黑(成)-海(元)二級公路、惠(安保)-預公路。由於實際施工計劃和工程進度的變化，只對銀古路和中豪路進行了測試和研究。
4.研究進展和實現的目標
根據寧夏古王公路延興公路工程建設指揮部與交通部簽訂的《西部交通建設科研項目合同》，本研究項目計劃於2001年8月開始。寧夏古王公路延興公路工程建設指揮部與北京工業大學於2002年7月簽訂了合作研究合同。實際研究工作開始於2001年7月。
⑴土工合成材料防治路面病害的現場試驗研究。
同年7月2001至6月20010，谷王高速公路試驗段鋪設土工格柵路面。在4個月的鋪設過程中，課題組成員分別於2001年7月初、7月下旬、8月初、8月下旬、9月初、9月下旬、6月下旬7次到施工現場指導施工，解決鋪設中的問題。
試驗段完成後，定期對試驗段的路面外觀、裂縫樁號、裂縫總數、裂縫總長度、裂縫寬度、裂縫變化規律、路面彎沈等指標進行5次觀測分析，時間進度見表1。
2003年7月至同年9月，在銀古高速公路試驗段鋪設土工織物。2003年6月5438-10月，課題組聯系長安大學進行對比實驗。並開始定期觀測分析試驗路段的路面外觀、裂縫樁號、裂縫總數、裂縫總長度、裂縫寬度、裂縫變化規律等指標。時間表如表2所示。
⑵黃土地區公路病害調查研究
2003年8月20日16~ 20日和2003年9月19~ 23日，課題組對寧夏黃土地區的公路病害進行了兩次實地調查，並對典型路段的黃土取樣分析其物理力學性質。
根據寧夏黃土地區公路建設的實際情況，對已建成通車的高速公路和壹、二、三級公路采用現場調查、室內數據分析和工程相關人員討論的方式。主要了解黃土的分布；黃土地區公路的主要病害、破壞程度和範圍；影響黃土地區公路病害的主要因素。為分析公路病害的類型和成因，以及土工合成材料在黃土地區公路工程中的應用提供了科學依據。
調查路線為銀(川)-古(瑤)-王(全良)高速公路、瑤(阜)-葉(盛)-中(寧)-好(集)高速公路、國道109、省道202邢(仁)-海(元)、海(元)。
⑶土工合成材料的性能和應用研究與調查。
對此內容進行了三次集中調查。
①調查時間:2001年10月。
調查地點:銀川地區高速公路和寧夏交通廳銀古高速公路指揮部。
調查內容:土工合成材料在寧夏高速公路中的應用，包括材料的種類、性能指標、工程使用和施工。
目的:了解土工合成材料在寧夏高速公路病害防治中的應用情況，以便進壹步研究土工合成材料的性能，將土工合成材料應用於寧夏黃土地區的病害防治工程，如防止路堤沈降、路基不均勻沈降、路面縱向開裂、排水設施坍塌、邊坡破壞、瀝青路面反射裂縫等。
②調查時間:2002年8月
考察地點:河北滄州蘇東集團華通工程材料公司。
調查內容:該廠生產的土工合成材料，如三維土工布墊、土工膜、土工格柵等產品，廣泛應用於寧夏公路。為此，考察了該廠產品的主要技術指標，如抗拉強度、彈性模量和蠕變性能。
調查目的:深入研究土工合成材料的性能，進壹步為寧夏公路病害防治選材提供依據，為試驗路段設計方案和路面數值計算提供可靠參數。
③調查時間:2003年7月。
調查地點:泰安永嘉土工合成材料廠和青島鐘毅格柵有限公司
考察內容:考察土工織物在公路軟基中的應用，了解相應的技術指標。考察玻璃纖維格柵的抗拉強度高、長期蠕變、與瀝青混合料的相容性、與集料的互鎖性等特性。
調查目的:了解該廠產品的性能特點，獲取相關性能指標，研究適合寧夏黃土地區的路基加固和反射裂縫防治方案。
⑷土工合成材料防治路基、邊坡和排水結構病害的現場試驗研究。
2003年3月，課題組開始接觸現場路基試驗和黃土特性試驗，並對銀古路和中豪路進行了調查，制定了試驗方案。2003年4月，銀古路和中豪路的試驗方案開始實施，同時現場取土樣進行試驗。
2003年7月，對銀古輔路進行了調查，並制定了試驗方案。8月，實施了測試方案，並委托進行了現場取樣。同時，課題組成員進駐試驗段施工現場，並於11年底項目完成後撤出。其間的主要工作是指導和監督土工膜和土工格柵的施工；埋設壓力箱和沈降板；建立觀測控制網並進行監測(包括沈降觀測、應力應變觀測、側向位移觀測等。);補充土工試驗等。
2004年4月，測量了試驗段的撓度。目前，試驗段處於長期定期觀測階段。
5.室內實驗研究
①黃土物理性質試驗。
包括顆粒分析、天然含水量、天然密度、幹密度、土顆粒比重、飽和度、液限、塑限、塑性指數、液指數、天然孔隙比等。
②黃土的力學性質試驗
包括壓縮性能試驗、強度試驗、擊實試驗等。
③黃土的水力特性試驗
包括入滲試驗、濕陷性試驗、黃土變形與浸泡時間的關系、含水量與飽和度試驗等。
④土工合成材料的路用性能試驗。
分別在添加玻璃纖維格柵和不添加聚酯長絲燒毛土工布三種情況下，對瀝青混合料的抗壓、低溫和疲勞性能進行試驗，以考察鋪設不同位置的格柵和不同土工合成材料對瀝青混合料各項指標的影響。
主要內容包括小梁彎曲實驗、劈裂實驗、單軸壓縮實驗和疲勞實驗。
[6]土工合成材料防治黃土路基病害的理論研究和數值分析。
本工作主要研究黃土地區土工合成材料(以下簡稱加筋)路堤的加筋機理和效果。通過數值模擬和分析，得到了加筋路堤的應力分布、沈降和變形情況。同時，還研究了不同路堤高度的加筋效果以及加筋對瀝青路面低溫開裂的抑制作用。
五、主要研究成果和關鍵技術突破。
1，主要研究成果
基於上述研究目標，系統的研究工作取得了以下主要成果:
(1)黃土地區公路病害及其成因
通過大量的現場調查和廣泛的資料收集，證明了黃土特殊的工程特性導致了黃土地區公路病害的產生，其中黃土的濕陷性是造成路基破壞的主要因素，而黃土的濕陷性和水(地表水和地下水)的潛在侵蝕造成路基塌陷，對公路危害極大。
總結了黃土公路病害的主要類型，即路面損壞、路基損壞和路堤路塹邊坡損壞。路基沈陷、強度不足或沈降過大、溫度變化等原因造成路面開裂、車轍、路面變形。由於設計、施工不當，養護不及時，黃土路基會下沈，路基沈降，甚至路面縱向開裂，破壞公路結構。強烈的侵蝕、剝蝕和不適當的防排水設置會造成邊坡滑移、路堤局部滑坡、整體滑坡和土橋病害。雨水的強烈沖刷作用使路堤邊坡表面黃土坍塌，灌漿片石局部下沈，導致橋臺護坡體失穩坍塌，涵洞破壞。
(2)土工合成材料及其適用性
廣泛收集國內外資料，研究土工合成材料的種類和性能，提出土工合成材料在黃土地區公路工程中的應用機理和選材原則，並根據黃土地區公路病害的特點和成因，優選出土工合成材料防治黃土地區公路病害的基本方法。
⑶土工合成材料防治路基病害的應用技術
在試驗段，對路基病害防治進行了詳細的研究。基於試驗段黃土的詳細室內試驗，提出了基於有限元分析的黃土路堤土工格柵加筋方案和現場觀測技術，並進行了包括變形、沈降和土壓力在內的詳細現場監測。掌握了加筋黃土路堤的變形特征和內應力分布特征以及格柵的加筋機理。在此基礎上，對加筋高路堤進行了理論分析，提出了加筋高路堤的設計方法、適用範圍、觀測技術、施工工藝及應註意的問題。為黃土地區高路堤加固的合理設計和施工奠定了基礎。
通過鋪設復合土工膜，結合三七灰土的結構，可以提高地基承載力，防止地表水下滲，從而有效避免沈降和塌陷的發生。土工格柵用於加固舊路加寬填方路段，可以有效控制新舊路基的差異沈降。
⑷土工合成材料防治路面病害的應用技術
對黃土地區的路面病害進行了詳細調查，總結了路面病害的類型和成因。用有限元法分析了有無玻璃纖維格柵瀝青路面溫度收縮裂縫的發生、發展過程和規律。同時，通過室內試驗，考察了添加玻璃纖維格柵和不添加聚酯長絲燒毛土工布三種情況下瀝青混合料的抗壓、低溫和疲勞性能，證明添加玻璃纖維格柵效果明顯。現場進行了大規模試驗，有效抑制了裂縫、車轍和路面變形。提出了玻璃纖維格柵和長絲燒毛土工布在路面工程中的鋪設原理、設計方法和施工工藝。
⑸土工合成材料防治公路邊坡和排水結構病害的應用技術。
在野外調查和室內試驗的基礎上，掌握了黃土的破壞機理及其對黃土地區公路破壞的影響，提出了排水構築物的護坡和病害防治方法。
土工格室和三維土工布的結合，既能保護路基邊坡表面不受雨水侵蝕，減緩溫差和溫度變化的影響，又能防止邊坡失穩，保護路基邊坡的整體穩定性，兼顧路基美化和協調自然環境的效果。
研究發現，地表水局部滲漏引起的塌陷破壞是黃土地區公路排水構築物進出口處破壞的主要原因。因此，防止公路排水結構破壞的關鍵是防水。實踐證明，在易引起地表水入滲和侵蝕的部位鋪設防水土工材料，必要時用三七灰土處理構築物基礎，可取得良好的防治效果。
2.關鍵技術
基於上述研究目標，開展了系統的研究工作，取得了以下主要研究成果和關鍵技術:
(1)黃土地區公路病害及其成因
黃土的濕陷性和水(地表水和地下水)的潛在侵蝕和沖刷是黃土公路破壞的主要原因。黃土公路病害的主要類型有路基沈陷、強度不足或沈降過大、溫度變化引起的路面開裂、車轍和路面變形。由於設計、施工不當，養護不及時，黃土路基下沈，路基沈降，甚至路面縱向開裂，公路結構遭到破壞；強烈的侵蝕、剝蝕和防排水不當造成邊坡滑移、路堤局部滑坡和整體滑坡、土橋病害等。由於雨水的強烈沖刷作用，路堤邊坡表面黃土坍塌，灌漿片石局部下沈，導致橋臺護坡體失穩坍塌，涵洞破壞。
⑵土工合成材料的性能及應用研究。
提出了土工合成材料在黃土公路工程中的應用機理和選材原則。根據黃土公路的病害特點和成因，提出了選擇土工合成材料防治黃土地區公路病害的基本方法。
⑶土工材料防治路基病害的應用技術
①黃土路基土工格柵加筋技術；
②高路堤加固設計方法；
③黃土加固機理的數值分析方法；
④黃土路基加固設計與施工技術；
⑤黃土公路沈降塌陷防治技術；
⑥采用土工格柵加筋技術控制舊路加寬填方段新老路基的差異沈降。
更多工程/服務/采購招標信息，提高中標率，可點擊官網客服底部免費咨詢:/#/？source=bdzd