土工合成汇报材料在高速公路工程中的综合应用

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1、湖南省交通厅科技发展基金项目土工合成材料在高速公路工程中的综合应用技术研究长沙理工大学周志刚教授、博导一、项目的目的与意义1、路基稳定性问题在局部软土地基、半挖半填路基、软硬地基交界处、桥头和人工构造物台背、山间沟谷填挖交界处等路段容易出现路基过大的沉降或非均匀沉降、边坡失稳问题，造成路面结构破坏、桥头跳车等病害，影响交通和行车安全。2、土工合成材料的工程应用新型岩土工程材料成功地解决土体稳定、加固路基边坡、处治软弱地基、加筋土挡墙以及解决桥头跳车等问题交通部颁发《公路土工合成材料应用技术规范》需要进一步完善土工合成材料

2、设计方法及技术规范3、工程背景耒阳-宜章高速公路地处湘南山岭重丘区，地形地质条件复杂，不良地质地段、高填深挖路段比较多，为土工合成材料综合应用提供了广阔的场地。填挖交界：路基非均匀沉降及路基失稳。填石路堤：填石料下部难以压实、石料级配不良，易引起局部非均匀沉陷。地质不良地段：采空区、岩溶，可能使路基塌陷。涵洞通道台背：路基土压实差异、非均匀沉降，加上结构支承刚度差异，导致路面结构破坏和跳车现象。4、目的⑴通过土工合成材料在耒阳-宜章高速公路上大范围的综合应用，解决路基非均匀沉降与稳定性问题，保证公路开放交通后的正常运行

3、。⑵通过土工合成材料加固路基实体工程的修筑，进一步完善已有的设计理论和施工技术。二、研究内容⑴土工合成材料处治路基填挖交界处非均匀沉降的应用研究⑵土工合成材料综合处治填石路堤的应用研究⑶土工合成材料加固地质不良路段的应用研究三、主要研究成果㈠对耒宜高速公路全线的地质、路基填挖交界等状况进行了系统调查，采集填土、石料等原材料，并系统地总结了填挖交界路基、不良地质等资料，为课题研究工作的进一步开展提供了基础。1、土工合成材料处治路基填挖交界处非均匀沉降的应用研究纵横向填挖交界路段情况原坡度低于1:51:5～1:2陡于1:2合计406

4、处纵向填挖交界142处205处59处其中262处填筑高度超过8m183处横向填挖交界3处71处109处其中95处填筑高度超过8m2、土工合成材料综合处治填石路堤的应用研究填石路堤主要集中在第九合同段。其中有一段长达400多米的填石路堤，具有典型性。3、土工合成材料加固地质不良路段的应用研究耒宜高速公路的主要不良地质为采空区及岩溶，另有专题对采空区路段进行加固处理研究。㈡进行了加筋土原材料（地基土、填料、土工合成材料）及土工格网与填土界面性能试验研究，获得了理论研究所需的模型参数等资料，为应用土工合成材料处治路基提供了设计依据。1

5、、填挖交界试验工程地基土及填土物理力学指标试验含水量、塑指、液指、最大干容重、最佳含水量、压缩指标、抗剪强度、颗分及级配等。2、填石路堤试验工程填石料物理力学指标试验填石料的颗粒级配、强度等。3、土工合成材料物理力学指标试验CE131土工格网的拉伸变形特性及抗拉强度，以及土工布材料的单位面积密度、抗拉强度、渗透特性等。拉伸试验：试件宽度对试验结果有较大的影响。因试件的各根筋变形不同步，较宽试件的拉伸试验强度比较窄试件的拉伸试验强度小。图1不同宽度土工格网试件的直接拉伸试验结果比较4、填土-土工格网界面摩擦性能试验大型直剪试验：两

6、种土类，不同压实度，不同压力τ(kPa)200耒宜路现场土K=95%300kPa160200kPa120100kPa8050kPa400123456789101112S(mm)图2不同正应力下的τ-S曲线（压实度95%的耒宜高速公路填土）通过式（1）进行模拟界面摩擦性能曲线，有关参数见表2。S1Rf.S(1)nK1.w.n/PaCn.tg表2双曲线模型计算参数（直剪试验）土类压实度K（%）格网类型RKnC(KPa)φ(°)f1无筋材45.919.3耒宜土95CE1310.6133210.2540.523.5无

7、筋材53.122.485CE1310.6468560.1852.730.6长沙土无筋材65.935.795CE1310.9423250.1763.136.2结果发现：⑴大型直剪试验中，压实度对剪切劲度模量、抗剪强度指标等影响较大，对破坏比影响尤为显著。随着压实度的减小，土与土工格网界面抗剪强度更接近于其极限强度值。在较低压实度条件下，将反映出一种剪胀现象。⑵在剪切摩擦破坏行为中，CE131土工格网具有良好的界面摩擦性能。此时，在抗张拉强度适宜的情况下，采用土工格网较为理想。㈢在多方调研论证的基础上，提出土工合成材料处治填挖交界路

8、基、填石路堤、采空区、涵洞通道台背填料等设计方案，并确定了有关的试验工程和实施方案，进行现场施工。1、土工合成材料处治路基填挖交界处非均匀沉降⑴纵向填挖交界①铺设方案：填方高度低于4m：上部埋设2层土工格网；填土高度高于4m：分层铺设土工格网；原地面坡度缓于1: