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更多>該技術(shù)為我國(guó)多個(gè)重點(diǎn)工程項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了提高坡面綠化率、邊坡穩(wěn)定性與工程經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)。截至目前,研究成果先后在我國(guó)6省區(qū)、1條高速公路建設(shè)中推廣應(yīng)用,產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益近2億元,減少削坡占地1524畝。
“在我國(guó)南方地區(qū),如湖南、廣西、廣東等地,分布有大量軟巖地質(zhì)體,這讓交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中產(chǎn)生大量軟巖邊坡,這類(lèi)邊坡被雨水反復(fù)入滲侵蝕,極易形成漸進(jìn)式失穩(wěn)。不僅易導(dǎo)致交通中斷,甚至?xí)斐蓢?yán)重的山體滑坡等災(zāi)害,大幅增加了公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)成本,是公路建設(shè)與運(yùn)營(yíng)中難以攻克的難題?!?月1日,長(zhǎng)沙理工大學(xué),公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室內(nèi),該校巖土工程學(xué)科帶頭人付宏淵教授,向科技日?qǐng)?bào)記者講述了公路的“難言之隱”。
付宏淵團(tuán)隊(duì)“死磕”這一“難言之隱”長(zhǎng)達(dá)10年之久。十年間,團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了“炭質(zhì)泥巖路堤濕化變形機(jī)理及控制研究”“復(fù)雜環(huán)境中炭質(zhì)泥巖—土分層填筑路堤強(qiáng)度劣化機(jī)理及控制研究”“溫濕交互作用下粉砂質(zhì)泥巖邊坡?lián)p傷演化及災(zāi)變機(jī)理研究”等多個(gè)國(guó)家自然科學(xué)基金科研項(xiàng)目。
日前,作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,他還正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻關(guān)國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“濕—熱—力耦合作用下泥巖人工邊坡災(zāi)變機(jī)理、評(píng)價(jià)方法與防控措施研究”?!扒Ю镏蹋瑵⒂谙佈?。只有徹底解決軟巖邊坡在降雨入滲下的失穩(wěn)問(wèn)題,才能切實(shí)保障道路交通安全?!?/p>
據(jù)悉,在南方地區(qū)軟巖邊坡失穩(wěn)災(zāi)變機(jī)理及防控技術(shù)上,團(tuán)隊(duì)的研究在理論和成果應(yīng)用上都有了重要突破。該技術(shù)為我國(guó)多個(gè)重點(diǎn)工程項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了提高坡面綠化率、邊坡穩(wěn)定性與工程經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)。截至目前,研究成果先后在我國(guó)6省區(qū)、12條高速公路建設(shè)中推廣應(yīng)用,產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益近2億元,減少削坡占地1524畝。
十年攻關(guān) 應(yīng)對(duì)邊坡失穩(wěn)問(wèn)題中的“戰(zhàn)斗機(jī)”
邊坡失穩(wěn)是公路建設(shè)領(lǐng)域重大災(zāi)害之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),近10年,我國(guó)因泥巖邊坡引發(fā)的滑坡事件達(dá)數(shù)萬(wàn)起?!笆濉逼陂g,我國(guó)在南方泥巖類(lèi)地質(zhì)體災(zāi)害治理上的投入高達(dá)175億元,占南方地質(zhì)災(zāi)害防治總投入的78%?!笆濉逼陂g,僅廣東省就發(fā)生各類(lèi)公路地質(zhì)災(zāi)害5000余處,造成經(jīng)濟(jì)損失超80億元,威脅總?cè)丝诮?0萬(wàn)人。
“這其中80%以上的工程災(zāi)害,與降雨造成的邊坡失穩(wěn)有關(guān)。”團(tuán)隊(duì)成員、長(zhǎng)沙理工大學(xué)副教授曾鈴說(shuō)。
軟巖邊坡失穩(wěn),又算得上邊坡失穩(wěn)中的“戰(zhàn)斗機(jī)”,尤為難以“搞定”。曾鈴給出了簡(jiǎn)單解釋。
理論上看,首先,雨水在軟巖邊坡內(nèi)部的流動(dòng)規(guī)律尚不明確。其次,現(xiàn)有巖體遇水后的強(qiáng)度變化理論,遇到軟巖也猶如一拳打在棉花上?!鞍ìF(xiàn)下較為常用的邊坡穩(wěn)定性分析方法,對(duì)軟巖邊坡也不適用。”曾鈴說(shuō)。
同樣顯得無(wú)力的,還有常規(guī)的邊坡防護(hù)方法。
“我們?cè)趶V西一些高速公路調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn),部分通過(guò)表面噴漿防護(hù)的軟巖邊坡,經(jīng)降雨反復(fù)入滲沖蝕后,會(huì)出現(xiàn)板底掏空(邊坡表面被水泥密封,但水泥層內(nèi)部巖石卻已隨水崩解流走,形成了表面水泥板下的空洞)現(xiàn)象。部分采用框架梁防護(hù)的邊坡也發(fā)生了變形。遇到滑坡嚴(yán)重路段,只能通過(guò)大幅放緩邊坡,增加占地面積的方法來(lái)防護(hù)?!备逗隃Y說(shuō)。
盡管這一難題很棘手,但付宏淵團(tuán)隊(duì)還是取得了重要的理論突破。他介紹,團(tuán)隊(duì)已揭示了雨水在軟巖邊坡內(nèi)部入滲、聚集及排出的全過(guò)程演化規(guī)律,提出了軟巖抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值新方法,為提出考慮軟巖強(qiáng)度劣化和暫態(tài)水壓力的邊坡穩(wěn)定性分析方法奠定了基礎(chǔ)?!斑@對(duì)實(shí)際應(yīng)用中防護(hù)體系的設(shè)計(jì),有很好的參考價(jià)值?!?/p>
一項(xiàng)發(fā)明 讓邊坡防護(hù)“可守可攻”
在工程應(yīng)用研究上,團(tuán)隊(duì)不斷進(jìn)行應(yīng)用創(chuàng)新。其中讓記者頗為感興趣的,是一項(xiàng)邊坡綜合生態(tài)防治結(jié)構(gòu)和防治方法的發(fā)明專(zhuān)利。
“這是我們正在做的一個(gè)示范工程。”付宏淵指著一組對(duì)比圖說(shuō)。
圖片上是國(guó)家交通運(yùn)輸部科技示范路——常祁高速公路的一個(gè)示范工程段。路段應(yīng)用了團(tuán)隊(duì)提出的軟巖邊坡綜合生態(tài)防治結(jié)構(gòu)進(jìn)行邊坡防護(hù)。
記者看到一張圖上的邊坡,大部分是裸露的巖石。另一張圖中的邊坡,則綠得“發(fā)光”。“用我們的技術(shù),等這段高速公路建成后,不僅不用擔(dān)心邊坡表層反復(fù)滑塌,還能解決復(fù)綠難的問(wèn)題。到時(shí)候你們看到的,就是穩(wěn)固又能達(dá)100%綠化的‘新’邊坡?!备逗隃Y很自信地講述了這項(xiàng)“可攻可守”的技術(shù)。
據(jù)了解,該技術(shù)集合了新型結(jié)構(gòu)防護(hù)、表層防護(hù)及疏排水技術(shù)于一體。在結(jié)構(gòu)防護(hù)上設(shè)計(jì)了新型植生、抗沖刷多孔纖維混凝土砌塊,及稻秸稈加筋水泥土空心砌塊。
在邊坡表層防水上,研究團(tuán)隊(duì)則發(fā)明了超疏水材料,噴涂在邊坡表面,可有效防止雨水滲入,同時(shí)在材料外層噴射厚層植生土,實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡的有效復(fù)綠。
“這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用,使路段邊坡綠化率提高了32%,表土沖蝕量降低了66%,工程平均造價(jià)降低了15%。經(jīng)濟(jì)又環(huán)保?!背F罡咚俟坟?fù)責(zé)人馮宇點(diǎn)贊。
解決“腸梗阻” 整體成果成軟巖邊坡失穩(wěn)的克星
排水管之于邊坡,猶如腸道系統(tǒng)之于人體。一旦不順暢,會(huì)導(dǎo)致坡內(nèi)積水水壓增大,同時(shí)軟巖在水長(zhǎng)期浸泡下強(qiáng)度會(huì)大幅降低,最終嚴(yán)重影響邊坡穩(wěn)定性。
“大量工程應(yīng)用發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)排水管存在一些比較明顯的缺陷?!痹徴f(shuō)。比如,傳統(tǒng)排水管開(kāi)孔率較小,天然排水能力不足;排水管四周開(kāi)孔,導(dǎo)致從排水管頂部進(jìn)入的水,通過(guò)排水管下部的開(kāi)孔形成二次入滲;排水管通常采用整體設(shè)計(jì),發(fā)生淤堵就無(wú)法更換,導(dǎo)致無(wú)法正常排水……這些缺陷對(duì)軟巖邊坡而言,更致命。“軟巖崩解后所產(chǎn)生的碎屑,極易讓排水管更加堵塞?!?/p>
針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,團(tuán)隊(duì)提出了一種新型排水管設(shè)計(jì)思路,促使坡內(nèi)水分“自主”流出。不過(guò),經(jīng)反復(fù)測(cè)試及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后,這種設(shè)計(jì)依然不能滿(mǎn)足軟巖邊坡排水的“胃口”。
是否可以設(shè)計(jì)一種主動(dòng)吸水的模式來(lái)排水?曾鈴又提出了一個(gè)新思路。在查閱大量文獻(xiàn)資料后,他們選擇出了一種吸水纖維和吸水樹(shù)脂,對(duì)邊坡排水管二次改進(jìn)。最終,一款能主動(dòng)吸水、可更換式排水管誕生了。“排水管利用吸濕—放濕性纖維層,吸收管體周邊較大范圍巖土體中的水,再利用毛細(xì)原理及蒸發(fā)作用將管內(nèi)水體排出?!?/p>
2019年4月,以業(yè)內(nèi)權(quán)威專(zhuān)家、長(zhǎng)安大學(xué)教授王秉綱為組長(zhǎng)的專(zhuān)家團(tuán)隊(duì),對(duì)“降雨入滲邊坡失穩(wěn)災(zāi)變機(jī)理及控制技術(shù)”的多項(xiàng)成果開(kāi)展了評(píng)價(jià)。專(zhuān)家組一致認(rèn)為成果總體達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平,社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益顯著,推廣應(yīng)用前景廣闊。
目前,成果已在湖南省益婁高速公路進(jìn)行粉砂質(zhì)泥巖邊坡治理,累計(jì)應(yīng)用路段5.7公里。相對(duì)原支護(hù)方案,造價(jià)降低20%,節(jié)約1200余萬(wàn)元。廣佛肇高速公路采用該技術(shù)的邊坡,過(guò)去數(shù)年,都穩(wěn)穩(wěn)接住了數(shù)次大級(jí)別暴風(fēng)雨考驗(yàn)。
成果應(yīng)用還在繼續(xù)?!拔覀兊募夹g(shù)還將在湖南龍瑯高速,以及廣西、廣東等省份多條在建高速公路中應(yīng)用。研究成果有望推廣到南方地區(qū)即將實(shí)施的近2萬(wàn)公里高速公路建設(shè)中。當(dāng)然,它也適用‘一帶一路’沿線氣候相似的國(guó)家和地區(qū),應(yīng)用前景十分廣闊?!备逗隃Y說(shuō)。(俞慧友)
[ 責(zé)編:蔡琳]標(biāo)簽: 主動(dòng) 吸水 設(shè)計(jì) 公路
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