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福州大學關于《閩西北短時凍區邊坡淺層凍融失穩防治技術研究》成果申報2019年度福建省科學技術獎的公示

信息來源: 暫無 發布日期: 2019-08-20 瀏覽次數:

根據《福建省科學技術獎勵委員會辦公室關于2019年度福建省科學技術獎提名推薦工作的通知》(閩科獎辦〔2019〕5號)要求,現將擬申報2019年度福建省科技獎的《閩西北短時凍區邊坡淺層凍融失穩防治技術研究》成果的相關內容公示如下:

一、項目名稱:閩西北短時凍區邊坡淺層凍融失穩防治技術研究

二、推薦獎種:福建省科學技術進步獎

三、推薦單位:南平市科學技術局

四、項目簡介:本項目屬于交通運輸類的路基、路面工程。福建省地處山區,花崗巖殘積土分布廣泛,花崗巖殘積土具有結構性強、一般呈中低壓縮性、強度高,但孔隙比大、擾動性強、崩解性及飽水軟化特性等顯著特點。福建境內高海拔地區大多屬于短時凍區,存在凍融時間短、凍融頻繁、融雪后土體含水率高等區域特性,每年冬季經常出現花崗巖殘積土邊坡淺層大面積的表層剝落、溜方、淤埋邊溝及路面,嚴重影響交通通暢及運營安全,增加維護成本。鑒于此,2013年南平市公路局和福州大學合作,針對目前短時凍區邊坡淺層凍融失穩防治中受到的技術挑戰,開展了防治技術創新研究。

主要內容包括:(1)南平地區短時凍區邊坡病害實踐調查與成因分析;(2)閩西北短時凍區典型氣象與土壤墑情特征;(3)閩西北短時凍區邊坡淺層凍脹剝落機理研究;(4)閩西北短時凍區邊坡防護成套技術(化學固土、噴射陶砂混凝土、膠凝+纖維覆層的石縫技術等)研究與應用;(5)實體工程試驗驗證,編制了技術指南。

課題研究提出從新結構設計、新材料應用,施工控制等方面的研究成果,具體包括:(1)掌握福建閩西北短時凍區邊坡凍融規律和剝落機制。包括短時凍區氣溫、濕度、短時凍融和凍融頻繁的氣候特征、邊坡土壤淺表層相變急劇和凍結時刻與持續時間取決于最低氣溫與太陽輻射高低耦合作用的墑情特征。(2)提出福建閩西北短時凍區邊坡降雨沖刷和凍融雙控防治準則。針對土夾石風化邊坡的難點研發了膠凝+纖維覆層的石縫封填治理技術。(3)針對福建閩西北短時凍區邊坡劃分了典型分類,提出成套處理技術。包括針對土質坡面優選出了JCDK-1化學固土防治技術、針對土夾石坡面優選出膠凝+纖維覆層的石縫技術、針對破碎巖石坡面提出了陶砂混凝土護坡防治技術。(4)形成了《短時凍區邊坡淺層凍融失穩防治技術指南》。

基于以上,課題在閩西北S303線、S202線多處凍土邊坡進行了工程實踐應用和推廣。實踐顯示,課題提出的短時凍區邊坡淺層凍融失穩防治方案能顯著改善邊坡淺層大面積剝落病害,具有良好的使用性能,為閩西北短時凍土邊坡淺層凍融失穩防治提供技術支撐與示范,社會經濟效益顯著。同時,項目成果填補了我國在短時凍土邊坡淺層失穩防治方面的技術缺陷與空白,其應用前景十分廣闊。

閩西北短時凍區內邊坡淺層采用傳統的生態防護技術(如三維植被網等),成功率較低,因而大量采用漿砌片石護坡(一般造價約220元/m2),嚴重影響公路景觀。采用本研究成果實施的防治方法, JCDK-1化學固化劑護坡、陶砂混凝土以及膠凝+纖維覆層的石縫技術造價分別為約150元/m2、180元/m2以及160元/m2,均比原方案便宜20%-30%。如果按全省處于高海拔短時凍區的5萬公里道路應用計算,采用本成果后,將節省資金約220元/m2×25%×50000km×10m(邊坡高度)×10%(每公里邊坡密度)=27.5億元。

五、主要完成單位:福建省南平市公路局、福州大學。

六、主要完成人及其貢獻

1、余學清:項目總負責

2、陳壽明: 項目組織

3、闕云:技術總負責

4、胡昌斌:理論分析 

5、余焜明:工程應用負責人

6、袁文豪:室內實驗與規律總結

七、代表性論文目錄:

1、短時凍區冰雪消融對殘積土坡非平衡滲流與穩定性作用機理分析(EI收錄),《工程科學與技術》

2、短時凍區氣候下土坡淺層水熱狀況的數值分析,《廣西大學(自然科學版)》

3、短時凍區殘積土力學性質損傷效應的試驗研究,《公路》

4、短時氣溫凍融周期內土坡淺層的水熱狀況分析,《地下空間與工程學報》

5、公路邊坡化學固土噴植防凍融侵蝕技術的應用研究,《福建交通科技》

6、Analysis on the Influence of Pottery Sand on Performance of Shotcrete,MATEC Web of Conferences

八、推廣應用情況:課題依托武夷山、政和等兩地進行了技術應用,施工監測和效果跟蹤評價。實踐顯示,采用本課題提出的短時凍區邊坡淺層凍融失穩防治技術對其研究具有良好的使用性能。

我國短時凍土區主要分布在長江以南,珠江流域以北地區,其面積約為230萬km2。福建省地貌屬低山丘陵區,境內短時凍土區主要分布在和江西交界處的閩西北南平市、三明市以及寧德市、龍巖市四地,其面積約為6.26萬km2。南平地區由于地處山區,花崗巖分布占全區面積的40%,受冬季冰雪凍融的影響,公路殘積土路塹淺層滑坍現象十分顯著。

隨著福建省交通設施建設的逐步推進,在短時凍土區形成的邊坡淺層失穩問題日顯突出,如何有效預防或減輕邊坡淺層凍融垮塌的隱患,已成為目前急需解決的技術難題。

目前短時凍土問題研究一直未受到重視,因而,對于短時凍土區內邊坡失穩問題關注更少,面對當前工程建設和防災減災工程遭遇到大量此類問題,目前尚未明晰該類邊坡在短時凍融循環下的成災機理,也未形成系統的防治思路與技術。因此,迫切需要開展短時凍融循環誘發邊坡淺層失穩機制與防治技術研究,具有十分突出的應用價值和現實意義。

因此,針對南平地區的殘積土特點,對南平地區公路路塹邊坡凍融失穩機理及防治技術進行深入研究,進行各種方法的加固效果和經濟效益分析,提出適合南平地區公路路塹邊坡凍融失穩的防治方法,施工和設計方法,對于改善和有效治理南平地區乃至全國短時凍區路塹地質災害,確保道路暢通,保障營運安全,促進經濟節約型交通均具有十分重要的實踐意義,也必將產生巨大的社會和經濟效益。

在項目研究過程中,項目組人員對閩西北短時凍區邊坡淺層凍融失穩防治有了一個更加全新的認識。在掌握理論知識的同時,提升了項目組人員的專業素質,培養分析和解決問題的能力;同時也培養了一批設計、科研、監督、養護等專業人才,提升了各個單位參與短時凍區邊坡淺層凍融失穩防治技術研究的核心競爭力,為閩西北短時凍區邊坡淺層凍融失穩防治提供技術支撐及示范,產生了巨大的社會效益,對福建省乃至全國短時凍區邊坡淺層凍融失穩地區的安全運營有著深遠的影響。同時,研究成果填補了我國在短時凍區邊坡淺層凍融失穩防治方面的一些技術缺陷與不足,其應用前景十分廣闊。

自本公示之日起七日內為公示期,任何單位或個人如對公示的項目持有異議,均可在公示期內以書面形式向福州大學土木工程學院行政辦公室提出。異議書應寫明詳細的異議理由,注明異議人真實姓名、所在單位、詳細地址及聯系方式。以單位名義提出的異議,應加蓋公章并注明聯系人、聯系地址及聯系方式。凡匿名異議不予受理。

聯系部門:福州大學土木工程學院行政辦公室  

聯系地址:福州市大學新區學園路2號             

 郵政編碼:350108                                       

聯系人及電話:黃老師,18350119362                 

福州大學                                     

2019年8月20日