项目简介-山东大学科学技术研究院.PDF

一、项目名称 黄河中下游粉土工程特性与路基长期性能保障技术 二、推荐单位意见 黄河冲淤积平原占山东省总面积的34%，该项目面向黄河中下游道路建设中 存在的环境负荷重、能源效率低、资源瓶颈制约等共性问题，以黄泛区粉土特殊 性能判识与表征为基础，经过10 多年产学研联合技术攻关和大规模的工程应用， 构建了黄泛区粉土特征分析方法和理论体系，打破了目前相关研究碎片化、关键 科学问题未突破的现状，为黄泛区路基设计、施工和维护提供了理论基础；为适 应黄泛区特有的气候条件和地质地理环境，以提升黄泛区路基长期使用性能为目 标，创造性地提出了黄泛区地基变形控制和路基填筑6 项技术，研发了全寿命周 期路基全方位安全监测、诊断与预警系统，提出了土工格室生态护坡技术。项目 攻克了黄河中下游长期性能保障难题，道路平均寿命提高20%多，经济和社会效 益巨大。对照2017 年山东省科学技术奖励条件，山东省交通运输厅推荐该项目 申报山东省科技进步一等奖。 三、项目简介 本项目所属领域为交通运输工程。 黄河中下游为沿黄含砂低液限粉土平原区，仅山东的分布占了全省总面积的 34%。特殊的物源与成因构成了特有的土层剖面与颗粒组成特性。粉粒含量一般 大于80%，粒径分布均匀，颗磨圆度较高，粘粒含量极低，粘结性较差。特殊的 颗粒级配与磨圆度导致了黄河中下游冲淤积平原区路基特有的工程特性：强烈的 毛细作用和冻敏性，差的水稳定性、抗冲刷性以及动稳定性。本项目在对黄河中 下游冲淤积粉土工程特性进行系统研究基础上，提出了粉土路基长期性能保障成 套技术。 项目主要创新成果如下： （1）研发了黄河冲淤积粉土简易钻探环刀取原状样装置与方法；系统揭示 了黄河冲淤积粉土的颗粒组成特点、物理、水理、力学性质；首次揭示了粉土路 床区重复动载作用下的刚度损失规律；揭示了粉土路基边坡的冲刷破坏规律。 （2）揭示了扰动粉土不同压实度下的孔隙率、毛细上升速度和高度及毛细 带含水量变化规律，首次建立了粉性土路基过湿状态的临界高度模型，为遏制路 基因毛细水作用引发支撑强度衰变提供了理论依据。 （3）揭示了路基压实标准对沉降变形的影响，首次提出了等级路、高速公 路不同填高路基的压实标准，并被《路基设计规范》采用；分析了粉性土不同压 实度与含水量的回弹模量变化规律，首次提出了确定回弹模量的荷载级位，为合 理确定粉性土的设计模量提供了关键依据。 (4)研发了新型嵌固式格栅，提出了嵌固式格栅-土工网复合生态防护技术 及土工格室生态护坡技术。揭示了土工格室防护坡面的坡面流特征和形成机理， 得到了工格室防护坡面的坡面流阻力特性和水力侵蚀特性，以及二者之间的相互 耦合作用规律。基于土工格室的坡面特征，建立了降雨条件下水动力冲刷与防护 边坡稳定分析耦合模型。考虑坡面水流侵蚀特性和土体性状参数的模糊性，建立 了土工格室防护边坡稳定性的模糊可靠度计算模型。为土工格室这类特殊防护边 坡的设计规范提供了科学依据和理论指导。 项目授权发明专利 14 项；发表学术论文 105 篇，其中SCI/EI 检索25 篇； 出版著作3 部；编制交通行业标准2 项，地方规范和指南2 项。项目成果已成功 应用于山东、河南省26 条道路工程，实现直接经济效益25245 万元。本项目国 家“蓝黄”经济区的建设作出了重要贡献。 四、客观评价 山东省交通厅组织专家（2013 ）对项目研究内容“低液限粉土路基工程特性 与压实技术研究”进行了鉴定，鉴定委员会认为：研究成果对山东省黄河冲淤积 平原的公路建设具有重要的理论和实用价值，可为压实标准修订提供技术支撑， 总体达到国际先进水平。 山东省交通厅组织专家（2007 ）对项目研究内容“黄河冲积平原高速公路修 建中几个关键技术的研究”进行了鉴定，鉴定委员会认为：研究成果总体达到国 际先进水平。 五、推广应用情况 本项目成果在黄河中下游地区26 条道路工程中得到了成功应用，涵盖了黄 河冲淤积土的工程特性分析、路基变形破坏机理及路基长期性能保障技术，取得 了良好的经济、社会和环境效益。典型应用案例如下： (1) 山东省滨州疏港路长70km，连接滨州市和滨州港，穿越盐田和海水池， 地形地质条件复杂。山东省滨州市公路勘察设计院在设计中全线采用了项目组提 出的路基填筑技术及护坡技术。建成后各项指标均满足设计要求，路基沉降控制 在了规范规定的范围内。直接经济效益4562.0 万元。 （2 ）济东高速第十三合同段采用项目