¿Aplicación de geosintéticos en ingeniería de carreteras en zonas de loess?
De acuerdo con el "Contrato del Proyecto de Investigación Científica de Construcción de Transporte Occidental" firmado entre la Sede de Construcción de Ingeniería de Carreteras de Ningxia ×× y el Ministerio de Comunicaciones, está previsto que este proyecto de investigación comience en agosto de 2001. Ningxia Guwang Highway La sede de construcción de ingeniería de carreteras de Yanxing y la Universidad Tecnológica de Beijing firmaron un contrato de investigación cooperativa en julio de 2002. De hecho, el trabajo de investigación real comenzó en julio de 2001.
Del 5438 0 de julio al 10 de junio del mismo año, se diseñó y colocó con geomallas la sección de prueba de la autopista Guwang. Del 16 al 20 de agosto de 2003 y del 19 al 23 de septiembre de 2003, se llevó a cabo un estudio de enfermedades en las carreteras en la zona de loess de Ningxia y se tomaron muestras de tramos típicos de carreteras para analizar las propiedades físicas y mecánicas del loess. . La investigación sobre el desempeño y aplicación de materiales geosintéticos comenzó en junio de 2001 y duró casi dos años. Visitamos la Compañía de Materiales de Ingeniería Huatong del Grupo Hebei Cangzhou Sudong, la Autopista Yinchuan, la Sede de la Autopista Yingu del Departamento de Transporte de Ningxia, la Fábrica de Materiales Geosintéticos Tai'an Yongjia, Qingdao Zhongyi Grille Co., Ltd. y otros fabricantes y diseñadores de materiales geosintéticos y unidades y sitios de construcción. En marzo de 2003, el equipo de investigación realizó un estudio en Yingu Road y Zhonghao Road y formuló un plan de prueba. En abril se implementó el plan de pruebas y se tomaron muestras de suelo para realizar pruebas en el sitio. En julio de 2003, se realizó un estudio en Yingu Auxiliary Road y se desarrolló un plan de prueba. En agosto del mismo año se implementó el plan piloto y se encargó el muestreo en sitio. Al mismo tiempo, miembros del equipo de investigación se estacionaron en el lugar de construcción del tramo de prueba y se retiraron una vez finalizado el proyecto a finales de noviembre. Durante este período, el trabajo principal es guiar y supervisar la construcción de geomembranas y geomallas en el sitio; enterrar cajas de presión y placas de asentamiento; establecer una red de control de observación y realizar monitoreo (incluyendo observación de asentamiento, observación de tensión, observación de desplazamiento lateral, etc.) .); complementar las pruebas geotécnicas, etc. En abril de 2004 se completó el análisis numérico y el cálculo de fisuras en terraplenes reforzados y pavimentos. El primer borrador del informe de investigación del proyecto se completó en mayo de 2004.
Del 5 de junio a febrero de 2003, el Ministerio de Comunicaciones llevó a cabo una aceptación intermedia del proyecto de investigación en Xi'an.
En abril de 2004, se añadió la medición de la deflexión a la sección de pruebas. Actualmente, la sección de prueba está siendo sometida a observaciones periódicas a largo plazo.
En mayo de 2004, el equipo de investigación completó el primer borrador del informe de investigación.
En agosto de 2004, el Departamento de Transporte de la Región Autónoma Hui de Ningxia organizó a expertos para realizar una revisión interna del primer borrador del informe de investigación y el tema. Expertos del Departamento de Transporte de Ningxia y el Instituto de Diseño revisaron el tema. investigar e informar sobre el tema. Sobre esta base, el equipo de investigación realizó modificaciones importantes, agregó algunos contenidos de investigación basados en opiniones de expertos, fortaleció el resumen de algunos contenidos y preparó materiales relevantes basados en los "Requisitos de aceptación para proyectos de ciencia y tecnología de construcción de transporte occidental".
En agosto de 2004, el Departamento de Transporte de la Región Autónoma Hui de Ningxia organizó a expertos para realizar una revisión interna del primer borrador del informe de investigación y el tema. Expertos del Departamento de Transporte de Ningxia y el Instituto de Diseño revisaron el tema. investigar e informar sobre el tema. Sobre esta base, el equipo de investigación realizó modificaciones importantes, agregó algunos contenidos de investigación basados en opiniones de expertos, fortaleció el resumen de algunos contenidos y preparó materiales relevantes basados en los "Requisitos de aceptación para proyectos de ciencia y tecnología de construcción de transporte occidental".
2. Objetivos de la investigación
1. Objetivos generales del proyecto
Después de la revisión de expertos en agosto de 2001, la investigación general se formuló inicialmente en el informe del estudio de viabilidad del proyecto. se modifican de la siguiente manera:
(1) Usar materiales geosintéticos para mejorar la estabilidad general de terraplenes altos y cortes de caminos profundos en áreas de loess
(2) Usar materiales geosintéticos para prevenir la carretera; grietas en el pavimento en áreas con loess;
⑶Usar materiales geosintéticos para prevenir la erosión del agua subterránea en carreteras en áreas con loess;
⑷De acuerdo con las características de aplicación de los proyectos de carreteras en áreas con loess, se utilizaron tipos de materiales geosintéticos apropiados; investigado y seleccionado.
2. Principales indicadores técnicos y económicos
(1) A través de la investigación y análisis de caminos antiguos en áreas con loes, determinar las causas de las enfermedades viales en las áreas con loes y determinar el uso. de materiales geosintéticos para el tratamiento y prevención Métodos para tratar enfermedades viales en áreas de loess para lograr objetivos técnicamente factibles y económicamente razonables;
(2) Investigar y comprender la situación y la experiencia en el uso de materiales geosintéticos en las zonas de loess áreas del curso medio del río Amarillo, y determinar indicadores técnicos y económicos;
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⑶ Con base en los resultados de encuestas, pruebas, observaciones y análisis, los tipos adecuados de Se obtuvieron materiales geosintéticos en áreas de loess;
⑷ Se determinó la aplicación de materiales geosintéticos para terraplenes altos y pendientes altos en áreas de loess.
3. El propósito y significado del proyecto de investigación
El loess es un suelo con distribución uniforme de partículas, muchos poros, bajo contenido de agua natural, color amarillento y gran cantidad de carbonatos. . Tiene las características de permeabilidad, colapsabilidad y fácil desintegración. Bajo la acción de carga externa y peso propio, es fácil colapsar y deformarse después de sumergirse en agua.
El área de distribución de loess de China es de unos 640.000 kilómetros cuadrados, lo que representa más del 6,6% de la superficie terrestre total. Distribuido principalmente en Gansu, Ningxia, Qinghai, Mongolia Interior, Shaanxi, Shanxi, Henan, Hebei y otras provincias (regiones). Entre ellos, la meseta de Loess en Guanzhong, el norte de Shaanxi, Ningxia, el oeste de Henan, el este de Gansu y el tramo medio del río Amarillo, el norte de las montañas Qinling, el sur de la Gran Muralla, el oeste de las montañas Taihang y el este de las Montañas Riyue es la más típica. El relieve formado por una cobertura continua de loess espeso es raro en el mundo.
En el noroeste de mi país, la mayoría de los proyectos de carreteras como cinturones están ubicados en áreas de loess de diferentes épocas, diferentes orígenes y diferentes unidades geomorfológicas. Sin embargo, los desastres geológicos como deslizamientos de tierra, derrumbes, hundimientos y flujos de escombros ocurren con frecuencia en áreas de loess debido a las lluvias, la erosión del suelo y las pendientes pronunciadas de los barrancos, causando enfermedades graves y daños a la subrasante de las carreteras y provocando enormes pérdidas económicas. Al mismo tiempo, debido a las limitaciones de las condiciones económicas y técnicas, los proyectos de carreteras requieren inevitablemente una gran cantidad de excavación o relleno del fondo paisajístico de barrancos verticales y horizontales y laderas empinadas de los valles, formando altos terraplenes de loess y cortes profundos. Además, grandes superficies de firmes y pendientes están expuestas a la naturaleza y han estado sujetas durante mucho tiempo a una fuerte erosión por factores naturales. En condiciones hidrológicas adversas, las propiedades físicas y mecánicas suelen cambiar. Afectado por las características especiales de ingeniería del loess (porosidad, colapsabilidad, permeabilidad, contracción, resistencia al corte anisotrópico, etc.). ) y las características climáticas especiales de las zonas de loess. Bajo la acción de diversas fuerzas naturales, especialmente la erosión del agua de lluvia, las carreteras pueden causar e intensificar fácilmente los daños causados por el agua en los firmes y pendientes, provocando asentamientos desiguales, hundimientos y grietas en los firmes y pavimentos, afectando a la superficie. Uso normal de las vías.
Las enfermedades de las carreteras en zonas de loess han afectado gravemente el funcionamiento de las carreteras e incluso han provocado la destrucción de las estructuras de las carreteras. Aprovechando la experiencia avanzada en el país y en el extranjero, el uso de las excelentes propiedades mecánicas de los materiales geosintéticos, como alta resistencia a la tracción, gran módulo elástico y alto punto de fusión, es una de las formas efectivas de prevenir y tratar enfermedades en las carreteras. En la actualidad, aunque los materiales geosintéticos se han utilizado ampliamente en carreteras nuevas y reconstruidas, se han logrado grandes avances en la teoría y la práctica en materia de refuerzo, drenaje y antifiltración. Sin embargo, cabe señalar que la investigación teórica sobre materiales geosintéticos en áreas de loess está casi en blanco y es necesario resumir más la experiencia práctica pasada.
Aunque los materiales geosintéticos se han aplicado en la zona de loess occidental y han logrado ciertos beneficios económicos y técnicos, también se pueden aprender muchas lecciones de los fracasos, como el fracaso de un terraplén alto reforzado en una provincia occidental. buen resumen, lo que da como resultado que la tecnología avanzada no se siga promoviendo. Debido a la falta de resumen y mejora, la teoría va muy por detrás de la práctica y hay ceguera en el diseño. Por lo tanto, la investigación teórica sistemática sobre la aplicación de materiales geosintéticos en la ingeniería de carreteras en áreas de loess desempeñará un papel rector para mejorar el nivel de diseño, construcción y gestión de los técnicos en ingeniería de transporte en el oeste de mi país.
El loess está ampliamente distribuido en Ningxia, y de vez en cuando ocurren enfermedades en las carreteras causadas por el colapso de la subrasante, el colapso de pendientes, etc. En combinación con la construcción de proyectos de carreteras en áreas de loess de Ningxia, llevamos a cabo investigaciones sobre la aplicación de materiales geosintéticos en proyectos de carreteras en áreas de loess y formamos tecnologías integrales de prevención y control, que tienen una importancia práctica importante para prevenir enfermedades viales en áreas de loess y mejorar la calidad de la construcción de carreteras. Este tema se propone en este contexto.
IV. Contenido principal de la investigación y plan de implementación
1. Contenido principal de la investigación del proyecto
Este proyecto llevó a cabo principalmente los siguientes trabajos de investigación:
(1) Investigación sobre enfermedades viales y sus causas en zonas de loess;
(2) Materiales geosintéticos y su aplicabilidad vial;
(3) Investigación sobre la aplicación de materiales geosintéticos para prevenir y controlar enfermedades del firme;
⑷Investigación sobre la aplicación de materiales geosintéticos en la prevención y control de enfermedades del pavimento;
(5) Investigación sobre la aplicación de materiales geosintéticos en la prevención y el control de enfermedades de pendientes de carreteras y estructuras de drenaje;
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[6] Análisis y perspectivas de promoción y aplicación de los beneficios económicos, sociales y ambientales.
2. El plan de investigación y ruta técnica adoptada.
Este proyecto cubre una amplia gama de áreas y contiene muchos contenidos. Según el contenido y los objetivos de la investigación, este proyecto se divide en cinco subtemas. Cada subtema está relacionado y es interdependiente en contenido y progreso. Los planes concretos de ejecución y las vías técnicas son los siguientes:
(1) Investigación sobre enfermedades viales y sus causas en zonas de loess.
Se investigaron las carreteras seleccionadas en Ningxia, principalmente para recopilar datos básicos sobre el diseño y la construcción de las carreteras, diversas enfermedades después de la operación, así como las condiciones geológicas de ingeniería, las condiciones hidrogeológicas, las condiciones climáticas a lo largo de las rutas, etc. Establezca bases de datos de enfermedades para diferentes líneas y resuma los tipos y causas de las enfermedades mediante clasificación y análisis, sentando las bases para un tratamiento posterior de las enfermedades.
(2) Materiales geosintéticos y su aplicabilidad vial.
Amplia colección de resultados de investigación, ejemplos de ingeniería y estado actual de los fabricantes de materiales geosintéticos en el país y en el extranjero, y resumió el alcance de la aplicación y la forma de los materiales geosintéticos en la ingeniería de carreteras. De acuerdo con los tipos y causas de las enfermedades de las carreteras en áreas de loess, se proponen el método, el mecanismo de aplicación, la selección de materiales y los principios de selección del uso de materiales geosintéticos para tratar enfermedades.
⑶Investigación sobre la aplicación de materiales geosintéticos para la prevención y control de enfermedades del firme.
A través de experimentos e investigaciones in situ, se dominaron las propiedades físicas, mecánicas e hidráulicas del loess en la sección de prueba, y se analizó la deformación, el daño y la estabilidad del terraplén reforzado utilizando métodos teóricos y límite. Teoría del equilibrio. Sobre esta base, se propuso un plan de refuerzo para el terraplén reforzado y se seleccionaron e implementaron los materiales de refuerzo. Al mismo tiempo, se desarrolló un plan de pruebas detallado en sitio para observar sistemáticamente la evolución de la deformación y la distribución de tensiones de la sección de prueba antes y después del refuerzo para evaluar el efecto del refuerzo, comprender el mecanismo de refuerzo y proporcionar una base para mejorar el diseño y Prevención de enfermedades en las carreteras.
A través del estudio sistemático de la sección de prueba, se entendieron completamente la deformación y las propiedades del cuerpo reforzado, y se propuso el método de diseño y la tecnología de construcción del terraplén alto reforzado.
⑷Investigación sobre la aplicación de materiales geosintéticos para prevenir y tratar enfermedades del pavimento.
Se llevó a cabo una investigación detallada sobre las enfermedades típicas del pavimento en áreas con loess y se estableció una base de datos para resumir los tipos y causas de las enfermedades del pavimento. Se estudió mediante análisis numérico la aparición, el proceso de desarrollo y las reglas de las grietas por contracción térmica en pavimentos asfálticos. Al mismo tiempo, se realizaron pruebas en interiores para examinar los efectos de refuerzo de diferentes materiales geosintéticos en el pavimento, y se descartaron materiales geosintéticos con efectos evidentes y racionalidad económica y técnica. Realizar pruebas en sitio para evaluar su efectividad en la prevención de grietas, surcos y deformaciones del pavimento, y luego proponer métodos de diseño y técnicas de construcción para el refuerzo del pavimento.
5. Investigación sobre la aplicación de materiales geosintéticos en la prevención y control de enfermedades de taludes de carreteras y estructuras de drenaje.
Basado en estudios de campo y experimentos en interiores, se reveló el mecanismo del daño del agua por loess y su impacto en los daños causados por el agua en las carreteras en áreas de loess, y se propusieron métodos para la protección de las pendientes de las carreteras y la prevención y el control de enfermedades de las estructuras de drenaje.
3. Proyectos de apoyo
Los proyectos de apoyo de este estudio son la autopista Yin(Sichuan)-Gu(Yaozi)-Wang(Quanliang), Zhong(Ning)-Hao(Ji). Ji) Autopista, Carretera secundaria Yanxing, Carretera nacional 109, Carretera secundaria Hei (Cheng) -Hai (Yuan), Carretera Hui (Anbao) -Pre. Debido a cambios en el plan de construcción real y el progreso del proyecto, solo se probaron y estudiaron Yingu Road y Zhonghao Road.
4. Progreso de la investigación y objetivos alcanzados
De acuerdo con el "Contrato de proyecto de investigación científica de construcción de transporte occidental" firmado por el Comando de Construcción de Ingeniería de Carreteras de Ningxia Guwang Highway Yanxing y el Ministerio de Transporte, Este estudio El inicio del proyecto está previsto para agosto de 2001.
Ningxia Guwang Highway La sede de construcción de ingeniería de carreteras de Yanxing y la Universidad Tecnológica de Beijing firmaron un contrato de investigación cooperativa en julio de 2002. El trabajo de investigación real comenzó en julio de 2001.
⑴ Investigación de pruebas de campo sobre la prevención y tratamiento de enfermedades del pavimento utilizando materiales geosintéticos.
Desde julio de 2001 hasta junio de 20010 del mismo año, se colocó pavimento de geomalla en la sección de prueba de la autopista Guwang. Durante el proceso de colocación de cuatro meses, los miembros del equipo de investigación fueron al sitio de construcción siete veces a principios de julio, finales de julio, principios de agosto, finales de agosto, principios de septiembre, finales de septiembre y finales de junio de 2001 para guiar la construcción y resolver los problemas. problema de poner problemas.
Una vez completada la sección de prueba, se observará la apariencia del pavimento, el número de grietas, el número total de grietas, la longitud total de las grietas, el ancho de las grietas, el patrón de cambio de grietas, la deflexión del camino y otros indicadores de la sección de prueba. y analizado periódicamente 5 veces. Consulte la Tabla 1 para conocer el progreso.
Desde julio de 2003 hasta septiembre del mismo año, se colocó geotextil en el tramo de prueba de la autopista Yingu. De junio a octubre de 2003, el equipo de investigación se puso en contacto con la Universidad de Chang'an para realizar experimentos comparativos. Y comenzó a observar y analizar periódicamente la apariencia del pavimento, el número de estaciones de grietas, el número total de grietas, la longitud total de las grietas, el ancho de las grietas, los patrones de cambio de grietas y otros indicadores de la sección de prueba. El cronograma se muestra en la Tabla 2.
⑵ Investigación e investigación sobre enfermedades de las carreteras en áreas de loess
El 20 de agosto de 2003, del 16 al 20 y del 19 al 23 de septiembre de 2003, el equipo de investigación llevó a cabo una investigación sobre las enfermedades de las carreteras. en las áreas de loess de Ningxia se realizaron dos estudios de campo y se tomaron muestras de loess de secciones típicas de carreteras para analizar sus propiedades físicas y mecánicas.
Basado en la situación real de la construcción de carreteras en el área de Loess de Ningxia, se utilizó una investigación in situ, un análisis de datos en interiores y una discusión con el personal de ingeniería relevante para las carreteras que se completaron y abrieron al tráfico. y autopistas de primera, segunda y tercera categoría. Comprender principalmente la distribución del loess; las principales enfermedades, el grado de daño y el alcance de las carreteras en las zonas de loess y los principales factores que afectan las enfermedades de las carreteras en las zonas de loess. Proporciona una base científica para analizar los tipos y causas de las enfermedades de las carreteras, así como la aplicación de materiales geosintéticos en la ingeniería de carreteras en zonas de loess.
Las rutas del estudio son la autopista Yin(Chuan)-Gu(Yao)-Wang(Quanliang), la autopista Yao(Fu)-Ye(Sheng)-Zhong(Ning)-Hao(Ji), la autopista nacional. 109, Carretera Provincial 202 Xing(ren)-Hai(yuan), Hai(yuan).
⑶Investigación e investigación sobre el comportamiento y aplicación de materiales geosintéticos.
Se realizaron tres investigaciones concentradas sobre este contenido.
①Tiempo de investigación: octubre de 2001.
Ubicación de la investigación: Autopista Regional de Yinchuan y Sede de la Autopista Yingu del Departamento de Transporte de Ningxia.
Contenido de la encuesta: La aplicación de materiales geosintéticos en la autopista de Ningxia, incluidos los tipos de materiales, indicadores de rendimiento, uso en ingeniería y construcción.
Propósito: comprender la aplicación de materiales geosintéticos en la prevención y el control de enfermedades de las carreteras de Ningxia, con el fin de estudiar más a fondo las propiedades de los materiales geosintéticos y aplicar materiales geosintéticos a proyectos de prevención y control de enfermedades en las áreas de loess de Ningxia. , como prevenir el asentamiento de terraplenes, asentamiento desigual de la calzada, agrietamiento longitudinal del pavimento, colapso de las instalaciones de drenaje, daños a taludes, grietas reflejadas del pavimento asfáltico, etc.
②Tiempo de la investigación: agosto de 2002
Lugar de la inspección: Huatong Engineering Materials Company del Grupo Sudong, Cangzhou, Hebei.
Contenido de la investigación: Los materiales geosintéticos producidos por esta fábrica, como esteras geotextiles tridimensionales, geomembranas, geomallas y otros productos, se utilizan ampliamente en las carreteras de Ningxia. Para ello, se examinaron los principales indicadores técnicos de los productos de la fábrica, como la resistencia a la tracción, el módulo de elasticidad y el comportamiento a la fluencia.
Propósito de la investigación: realizar un estudio en profundidad del rendimiento de los materiales geosintéticos, proporcionar además una base para la selección de materiales para la prevención y el control de enfermedades en las carreteras en Ningxia, y proporcionar parámetros confiables para el diseño y Cálculos numéricos de pavimentos.
③Tiempo de investigación: julio de 2003.
Ubicación de la investigación: Tai'an Yongjia Geosynthetics Factory y Qingdao Zhongyi Grating Co., Ltd.
Contenido de la inspección: investigar la aplicación de geotextiles en cimientos blandos de carreteras y comprender los indicadores técnicos correspondientes . Se investigaron las propiedades de las rejillas de fibra de vidrio, como alta resistencia a la tracción, fluencia a largo plazo, compatibilidad con mezclas asfálticas y entrelazamiento con agregados.
Propósito de la investigación: comprender las características de desempeño de los productos de la fábrica, obtener indicadores de desempeño relevantes y estudiar soluciones de refuerzo de la carretera y prevención de grietas reflectantes adecuadas para el área de loess de Ningxia.
⑷ Investigación de pruebas de campo sobre la prevención y tratamiento de enfermedades de firmes, taludes y estructuras de drenaje utilizando materiales geosintéticos.
En marzo de 2003, el equipo de investigación comenzó a realizar pruebas de la superficie de la carretera en el sitio y pruebas de propiedades de loess, investigó Yingu Road y Zhonghao Road y formuló un plan de prueba. En abril de 2003, se comenzó a implementar el plan de pruebas para Yingu Road y Zhonghao Road, y se tomaron muestras de suelo del sitio para realizar pruebas.
En julio de 2003, se realizó un estudio en Yingu Auxiliary Road y se formuló un plan de prueba. En agosto se implementó un programa de pruebas y se encargó el muestreo in situ. Al mismo tiempo, miembros del equipo de investigación se estacionaron en el lugar de construcción del tramo de prueba y se retiraron una vez finalizado el proyecto a finales de noviembre. El trabajo principal durante este período es guiar y supervisar la construcción de geomembranas y geomallas; enterrar cajas de presión y placas de asentamiento; establecer una red de control de observación y realizar monitoreo (incluyendo observación de asentamiento, observación de tensión, observación de desplazamiento lateral, etc.); complementar la prueba geotécnica, etc.
En abril de 2004 se midió la deflexión de la sección de prueba. Actualmente, la sección de prueba se encuentra en la etapa de observación regular a largo plazo.
5. Investigación experimental en interiores
①Ensayo sobre las propiedades físicas del loess.
Incluyendo análisis de partículas, contenido de humedad natural, densidad natural, densidad seca, gravedad específica de las partículas del suelo, saturación, límite líquido, límite plástico, índice de plasticidad, índice de líquido, relación de vacíos naturales, etc.
②Ensayo de propiedades mecánicas del loess
Incluyendo ensayo de rendimiento a compresión, ensayo de resistencia, ensayo de compactación, etc.
③Prueba de propiedades hidráulicas del loess
Incluyendo prueba de penetración, prueba de colapsabilidad, relación entre la deformación del loess y el tiempo de remojo, contenido de humedad y prueba de saturación, etc.
④Ensayo de comportamiento en carretera de materiales geosintéticos.
La resistencia a la compresión, las bajas temperaturas y las propiedades de fatiga de la mezcla asfáltica se probaron en tres casos: agregando rejillas de fibra de vidrio y sin agregar geotextil chamuscado con filamentos de poliéster para examinar las diferentes posiciones de colocación y la influencia de las diferentes rejillas. Materiales geosintéticos sobre diversos indicadores de mezcla asfáltica.
Los contenidos principales incluyen experimentos de flexión trabecular, experimentos de división, experimentos de compresión uniaxial y experimentos de fatiga.
[6] Investigación teórica y análisis numérico sobre la prevención y tratamiento de enfermedades del loess en carreteras utilizando materiales geosintéticos.
Este trabajo estudia principalmente el mecanismo de refuerzo y efecto de los materiales geosintéticos (en adelante refuerzo) de terraplenes en zonas de loess. Mediante simulación y análisis numérico se obtuvo la distribución de tensiones, asentamiento y deformación del terraplén reforzado. Al mismo tiempo, también se estudió el efecto de refuerzo de diferentes alturas de terraplén y el efecto inhibidor del refuerzo sobre el agrietamiento a baja temperatura del pavimento asfáltico.
5. Principales resultados de la investigación y avances tecnológicos clave.
1. Principales resultados de la investigación
Con base en los objetivos de investigación anteriores, el trabajo de investigación sistemático ha logrado los siguientes resultados principales:
(1) Enfermedades de la carretera en áreas de loess y su causa
A través de una gran cantidad de investigaciones in situ y una extensa recopilación de datos, se ha demostrado que las características especiales de ingeniería del loess conducen a la aparición de enfermedades de las carreteras en las áreas de loess. , la colapsabilidad del loess es el principal factor que causa daños a la calzada, y La colapsabilidad del loess y la posible erosión del agua (aguas superficiales y subterráneas) provocan el colapso de la calzada, lo que es extremadamente perjudicial para las carreteras.
Se resumen los principales tipos de enfermedades del loess en las carreteras, a saber, daños al pavimento, daños a la base de la carretera y daños por corte de terraplenes y pendientes. El hundimiento de la subrasante, la resistencia insuficiente o el asentamiento excesivo, los cambios de temperatura y otras razones provocan grietas, surcos y deformaciones del pavimento. Debido a un diseño y construcción inadecuados y a un mantenimiento inoportuno, la plataforma de loess se hundirá, la plataforma se asentará e incluso la superficie de la carretera se agrietará longitudinalmente, dañando la estructura de la carretera. Una fuerte erosión, denudación y ajustes inadecuados de impermeabilización y drenaje pueden provocar deslizamientos de pendientes, deslizamientos de tierra de terraplenes locales, deslizamientos de tierra en general y enfermedades de los puentes del suelo. El fuerte efecto de socavación del agua de lluvia provocó que el loess de la superficie del talud del terraplén colapsara y los escombros de la lechada se hundieran parcialmente, lo que provocó que la protección del talud del estribo del puente se volviera inestable y colapsara, y que se dañara la alcantarilla.
(2) Materiales geosintéticos y su aplicabilidad
Recopilar extensamente datos nacionales y extranjeros, estudiar los tipos y propiedades de los materiales geosintéticos y proponer la aplicación de materiales geosintéticos en proyectos de carreteras en loess. Aplicando los principios de selección de materiales y mecanismos, y basándose en las características y causas de las enfermedades de las carreteras en zonas de loess, se optimizan los métodos básicos de excavación de materiales sintéticos para prevenir y tratar las enfermedades de las carreteras en zonas de loess.
⑶Tecnología de aplicación de materiales geosintéticos para prevenir y controlar enfermedades del lecho de la carretera
En la sección de pruebas, se llevó a cabo una investigación detallada sobre la prevención y el control de enfermedades del lecho de la carretera. Con base en pruebas detalladas de loess en interiores en la sección de prueba, se propuso un esquema de refuerzo de geomalla de terraplén de loess y tecnología de observación en el sitio basada en el análisis de elementos finitos, y se llevó a cabo un monitoreo detallado en el sitio que incluyó la deformación, el asentamiento y la presión del suelo. Dominó las características de deformación y las características de distribución de tensiones internas del terraplén de loess reforzado, así como el mecanismo de refuerzo de la rejilla. Sobre esta base, se llevó a cabo un análisis teórico de los terraplenes altos reforzados y se propusieron los métodos de diseño, ámbito de aplicación, tecnología de observación, tecnología de construcción y cuestiones a las que se debe prestar atención. Sienta las bases para el diseño y la construcción racionales de refuerzos de terraplenes altos en zonas de loess.
Al colocar una geomembrana compuesta y combinarla con la estructura del suelo Panax notoginseng, se puede mejorar la capacidad de carga de los cimientos y se puede evitar que el agua superficial se infiltre, evitando así de manera efectiva el asentamiento y el colapso. Las geomallas se utilizan para reforzar y ampliar secciones de relleno de carreteras antiguas y pueden controlar eficazmente el asentamiento diferencial de los firmes nuevos y antiguos.
⑷Tecnología de aplicación de materiales geosintéticos para prevenir y controlar enfermedades del pavimento
Se realizó una investigación detallada de las enfermedades del pavimento en áreas de loess y se resumieron los tipos y causas de las enfermedades del pavimento. Se utilizó el método de elementos finitos para analizar la ocurrencia, proceso de desarrollo y regularidad de grietas por contracción térmica en pavimentos asfálticos con o sin rejillas de fibra de vidrio. Al mismo tiempo, a través de pruebas en interiores, se investigaron las propiedades de compresión, baja temperatura y fatiga de la mezcla asfáltica con la adición de rejilla de fibra de vidrio y sin la adición de geotextil chamuscado con filamentos de poliéster, demostrando que el efecto de agregar rejilla de fibra de vidrio es obvio. Se realizaron pruebas a gran escala en el lugar y se suprimieron eficazmente grietas, surcos y deformaciones de la superficie de la carretera. Se proponen los principios de colocación, métodos de diseño y técnicas de construcción de rejillas de fibra de vidrio y geotextiles chamuscados con filamentos en ingeniería de pavimentos.
⑸Tecnología de aplicación de materiales geosintéticos para la prevención y control de enfermedades de taludes de carreteras y estructuras de drenaje.
Basándonos en estudios de campo y experimentos en interiores, hemos dominado el mecanismo de daño del loess y su impacto en los daños a las carreteras en áreas de loess, y hemos propuesto métodos de protección de pendientes y prevención de enfermedades para estructuras de drenaje.
La combinación de geoceldas y geotextiles tridimensionales no solo puede proteger la superficie de la pendiente de la carretera de la erosión por lluvia, ralentizar los efectos de las diferencias de temperatura y los cambios de temperatura, sino que también previene la inestabilidad de la pendiente y protege la carretera. Estabilidad global de la pendiente, teniendo en cuenta los efectos de embellecimiento de la calzada y armonización del entorno natural.
El estudio encontró que los daños por colapso causados por fugas locales de agua superficial son la principal causa de daños en la entrada y salida de las estructuras de drenaje de las carreteras en zonas de loess. Por lo tanto, la clave para prevenir daños a las estructuras de drenaje de las carreteras es la impermeabilización. La práctica ha demostrado que se pueden lograr buenos resultados de prevención y control colocando materiales geotécnicos impermeables en áreas propensas a la erosión e infiltración de agua superficial, y utilizando polvo de Panax notoginseng para tratar los cimientos de la estructura cuando sea necesario.
2. Tecnologías clave
Sobre la base de los objetivos de investigación anteriores, se ha llevado a cabo un trabajo de investigación sistemático y se han logrado los siguientes resultados principales de investigación y tecnologías clave:
(1) Enfermedades de las carreteras y sus causas en zonas de loess
La colapsabilidad del loess y la potencial erosión y erosión del agua (aguas superficiales y subterráneas) son las principales causas de daños a las carreteras de loess. Los principales tipos de enfermedades del loess en las carreteras incluyen hundimiento de la subrasante, resistencia insuficiente o asentamiento excesivo, agrietamiento del pavimento causado por cambios de temperatura, surcos y deformación del pavimento. Debido a un diseño y construcción inadecuados y a un mantenimiento tardío, la superficie de la carretera se ha hundido, asentado e incluso agrietado longitudinalmente, y la estructura de la carretera ha resultado dañada. Una fuerte erosión, denudación e impermeabilización y drenaje inadecuados han provocado deslizamientos de pendientes locales; deslizamientos de tierra en el terraplén y deslizamientos de tierra en general, enfermedades de puentes de suelo, etc. Debido al fuerte efecto de socavación del agua de lluvia, el loess en la superficie del talud del terraplén colapsó y los escombros de la lechada se hundieron localmente, lo que provocó que la protección del talud del estribo del puente perdiera estabilidad y colapsara, y que la alcantarilla se dañara.
⑵Investigación sobre el comportamiento y aplicación de materiales geosintéticos.
Se propone el mecanismo de aplicación y principios de selección de materiales geosintéticos en la ingeniería de carreteras con loess.
De acuerdo con las características y causas de las enfermedades de las carreteras de loess, se propuso el método básico de selección de materiales geosintéticos para prevenir y tratar las enfermedades de las carreteras en zonas de loess.
⑶Tecnología de aplicación de materiales geotécnicos para prevenir y controlar enfermedades del lecho de la carretera
①Tecnología de refuerzo de geomalla de subrasante baja;
②Método de diseño de refuerzo de terraplenes altos;
③Método de análisis numérico del mecanismo de refuerzo loess;
④Diseño y tecnología de construcción de refuerzo de la plataforma de carretera Loess;
⑤Tecnología de prevención de colapso y asentamiento de carreteras Loess;
⑥La tecnología de refuerzo de geomallas es Se utiliza para controlar el asentamiento diferencial de las plataformas nuevas y antiguas en el tramo de relleno ampliado de la carretera antigua.
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