土工合成材料在黄土地区公路应用技术研究..doc

西部交通建设科技项目 合同号：2001 318 000 22 土工合成材料在黄土地区公路 工程中的应用技术研究 研究报告简本 宁夏古王公路盐兴公路工程建设指挥部 北京工业大学 2005年1月 一、项目概况 根据宁夏古王公路盐兴公路工程建设指挥部与交通部签订的《西部交通建设科研项目合同书》，本项研究计划于2001年8月开始。宁夏古王公路盐兴公路工程建设指挥部与北京工业大学的合作研究合同于2002年7月签订。事实上，实际的研究工作始于2001年7月。 古王高速公路试验路段于2001年7月至同年10月进行土工玻纤格栅在路面的设计与铺设。2003年8月16~20日和2003年9月19~ 23日，开展宁夏黄土地区公路病害调查，并对典型地段黄土取样，用于分析黄土的物理力学性质。2001年10月开始土工合成材料的性能及应用研究调研，历时近两年，先后走访了河北沧州东塑集团华通工程材料公司、银川地区各高速公路、宁夏交通厅银－古高速公路指挥部、泰安永佳土工合成材料厂、青岛颐中格栅股份有限公司等土工材料生产厂家及设计、施工单位和现场。2003年3月课题组对银古路、中郝路进行调研并制定试验方案，4月试验方案开始实施，同时，现场取土样进行试验。2003年7月，对银古辅道开展调研并制定试验方案，同年8月试验方案实施并现场取样委托试验，同时，课题组成员进驻试验路段工地，至11月底工程完工后撤回。其间的主要工作为，对土工膜和土工格栅的施工进行现场指导和监督；埋设压力盒、沉降板；建立观测控制网并进行监测（包括沉降观测、应力应变观测、侧向位移观测等）；补充土工试验等。2004年4月，完成加筋路堤、路面裂缝方面的数值分析和计算。2004年5月完成了项目研究报告的初稿。 2003年12月，交通部在西安对研究项目进行中期验收。 2004年4月，对试验路段补充了弯沉测量。目前该试验路段正在进行长期定时观测。 2004年5月，课题组完成研究报告初稿。 2004年8月，由宁夏回族自治区交通厅组织区内专家对研究报告初稿及课题进行了内部评审，来自宁夏交通厅和设计院的专家对课题的研究及报告提出了评审意见。课题组在此基础上，进行了较大幅度的修改，并根据专家意见，增加了部分研究内容，加强了部分内容的总结，并按“西部交通建设科技项目验收要求”，准备了有关的材料。 项目研究历时三年多，联合课题组先后组织了20多人，分5个专题，开展了系统的研究，取得了一系列成果，为系统解决黄土地区公路病害提供了可行的技术方法，培养了多名公路建设人才，完成了预期的研究目标。 二、研究目标 1、项目总体目标 经2001年8月审查会专家评审，项目可行性研究报告中原制订的总体研究目标修订为： ⑴ 利用土工合成材料提高黄土地区高路堤、深路堑的整体稳定性； ⑵ 利用土工合成材料预防黄土地区公路的路面裂缝； ⑶ 利用土工合成材料防治黄土地区公路地下水侵蚀； ⑷ 根据黄土地区公路工程应用特点，研究选用适合的土工合成材料的类型。 2、主要技术经济指标 ⑴ 通过对黄土地区的旧路进行调查分析，确认黄土地区产生公路病害的原因，确定利用土工合成材料治理及预防黄土地区公路病害的方法，实现技术上可行，经济上合理的目标； ⑵ 调查、了解黄河中游黄土地区利用土工合成材料的情况及经验，确定技术经济指标； ⑶ 根据调查、试验、观测和分析结果，得出在黄土地区选用土工合成材料的合适类型； ⑷ 确定土工合成材料在黄土地区高路堤、高边坡应用的合理层次。 三、项目研究目的及意义 黄土是一种颗粒级配均匀、多孔隙、天然含水量小、呈黄色、含有大量碳酸盐的土，具有渗透性、湿陷性、易崩解等特性，在外荷载和自重作用下受水浸湿后容易湿陷变形。 我国的黄土分布面积约64万km2，占国土总面积的6.6％以上。主要分布在甘肃、宁夏、青海、内蒙古、陕西、山西、河南和河北等省（区）。其中以秦岭以北、长城以南、太行山以西、日月山以东的黄河中游地区的关中、陕北、宁夏、豫西、陇东及陇中的黄土高原最为典型。厚层黄土连续覆盖所形成的地貌景象，世所罕见。 在西北地区，作为带状工程的公路大部分都处于不同时代、不同成因和不同地貌单元的黄土区。而黄土区在降雨作用下，土壤侵蚀，黄土冲沟及河谷区谷坡陡峻，滑坡、崩塌、滑塌、泥流等地质灾害频繁发生，对公路路基造成了严重的病害和毁坏，带来了巨大的经济损失。同时，公路工程在沟壑纵横、谷坡陡峻的地貌背景下，由于经济和技术条件的限制，不可避免地要进行大量的开挖或填筑，形成黄土高路堤、深路堑。另外，公路路基和边坡大面积地暴露于野外，长期受自然因素的强烈侵蚀作用，在不利的水文条件下，物理力学性质经常发生变化。公路由于受黄土本身特殊的工程特性（多孔隙、湿陷、渗水、收缩、抗剪强度各向异性等）和黄土地区特殊的气候特征的影响，在各种