特殊路基大纲

1、特殊地质条件下高速公路路基的设计与施工技术研究研究大纲长沙交通学院路桥工程系耒宜高速公路建设有限公司一九九九年六月六日特殊地质条件下高速公路路基的设计与施工技术研究一、研究的目的意义和国内外概况随着我国高速公路工程建设事业的迅速发展、路线向山岭重丘区的不断延伸，不良地质地段、特殊路基的处理、高填深切路基沉降计算、边坡稳定分析及坡面防护技术等，成了道路工程建设者必须面临和解决的技术难题，并成为路基设计与施工的关键，系统地开展山岭区高速公路路基修建技术的研究已是公路科技工作者的当务之急。耒宜高速公路地处湘南山岭重丘区，现已查明，沿线存在多种不良地（土）质路段，如：高液限、高塑指粘性土、高含水量土、

2、粉性土 ,以及沿线普遍采用的深切、高填路基的边坡稳定与防护的问题。针对这些特殊的不良地质地段进行合理的路基设计，采取切实可行的工程技术处治措施，确保耒宜高速公路的高标准、高质量，是特别值得深入研究和探讨、意义深远的课题。国外为保持生态平衡和道路景观，公路设计很少采用深挖、高填路基和陡边坡，路基沉降处理和边坡加固的问题不突出，特殊地质条件下的路基研究主要集中在对软基和膨胀土的处理。对于边坡防护加固的研究，国内铁道部门支挡加固采用的方法有预应力锚索、高压旋喷注浆、挖孔抗滑桩、锚柱式桩板墙、土钉墙等。但对不良土路基的填筑压实技术研究很少。公路部门对特殊地质条件下高速公路路基修建技术的研究起步较晚，交

3、通部公路科研所在“七五”国家重点科技项目（攻关）高等级公路路基综合稳定技术中对过湿土路基的压实进行了较为系统的研究，提出填料能直接压实的先决条件是土体含水量至少要小于塑限（即稠度不小于 1.0），并提议采用饱和度来控制路基压实 , 但用粉性土填筑路基和粉性土边坡稳定性研究未曾有过报道。对路基边坡的防护与加固因此，针对耒宜高速公路不良地质条件系统开展路基设计与施工技术研究，充分运用国内外科研成果，尤其近年来道路新材料、新结构、新工艺的开发应用，逐个解决耒宜公路路基工程的实际问题是非常有意义的。本课题研究的目的，就是通过现场详细的地质勘探，在室内外试验、理论分析、实体工程试验的基础上提出相应的工程

4、技术措施、路基沉降预报的理论模型与方法、加固工程的设计理论和方法，以保证耒宜路路基的工程质量，并为路面结构选择、设计提供必要的参考资料，同时为本省其他高速公路以及全国类似情况下的高速公路修建提供借鉴，其研究成果将具有显著的经济效益和社会效益。二、项目研究目标2 不良土质路基修筑技术研究的目标：在对高液限、高塑指、高含水量粘土、粉性土的土性试验的基础上，结合现场试验、室内试验及理论分析的结果提出用这些土质作为路堤填料的加固与施工方法，路基封闭措施、以及工后沉降预测模型。 路基边坡防护与加固技术研究的目标：针对现场实际情况，对原设计的边坡稳定性进行检验并采用经济、合理的措施，对不满足稳定性要求的边

5、坡进行有效的处治与加固，系统提出路基加固与防护设计方法；提出边坡稳定分析方法与图表，并开发计算机辅助设计软件。三、项目研究内容 不良土质路基修筑技术研究1、 高液限、高塑指、高含水量粘土用作路基填料的设计、施工方法研究。2、粉性土用作路基填料的设计施工方法研究。 路基边坡防护与加固技术研究1、 不同土质路基边坡稳定性研究2、 不同土质路基边坡防护、 加固设计及施工技术研究3、 不同土质路基边坡防护、 加固方案的技术经济比较4、 不同土质路基边坡防护与加固效果的预测5、 不同土质路基边坡防护与加固的设计方法研究四、项目研究技术路线 不良土质路基修筑技术研究1、高液限、高塑指、高含水量粘土用作路基

6、填料的设计、施工技术研究 进行沿线土质调查，对土样做常规试验 (测定土样的液限、塑性、密度、含水量、孔隙比、压缩系数、饱和度 ) 、蠕变试验 ( 做小试件的有侧限蠕变试验、无侧限蠕变试验、部分侧限蠕变试验 ) 。 按土的天然稠度对高液限、高塑指、高含水量粘土进行分类，“三高土”路基修筑技术路 线 图调查土质,采集土样确定处治办法和压实标准修筑试验路,埋设测试元件试验路稳定和沉降分析提出理论沉降计算方法验证试验路,提出加固技术和设计方法3根据不同的分类组别选择相应的处治办法和压实标准（原则上，Wc 0.9 土样要进行改良才能作为填料；Wc=1.01.3 的土样可采用轻型压实标准）。 通过试验 (

7、室内击实试验、CBR 试验、现场实际的填筑压实试验) ，采用最佳压实理论 ,在保证 ”三高土 ”压实后强度满足路基规范要求的前提下,确定不同土样的压实标准（选定不同的压实机具和碾压遍数）和施工控制方法，特别是施工非均匀性的控制标准。 修筑试验路，高液限、高塑指、高含水量粘土按试验获得的压实控制标准进行施工填筑，并且只用于路堤填料，路床 采用符合设计要求的土质填筑，并在路基顶面以下1.8M 的范围内采用CE131 土工格网加筋以增强路基整体性和均匀性，减少非均匀沉降,路基边坡封闭采用三维网铺草皮。试验路段左右两侧各埋设一组分层沉降仪，进行跟踪观测，为建立沉降预报的理论模型提供验证资料。 室内模拟

8、试验，模拟路基的实际工作状态，分层埋设沉降观测仪器，进行长期沉降观测（ 6 个月 12 个月）。 进行离心模型试验，开展高液限、高塑指、高含水量粘土填方路堤的稳定与变形性态的研究，为沉降分析公式的建立提供定性、定量的依据。 采用粘弹性模型与有限元增量法编制考虑材料粘弹性性质的有限元程序，分析路基填方变形特性，并对模型试验、模拟试验和实体工程进行验证。 结合理论分析、模型试验结果和试验路的长期观测数据提出理论沉降计算方法。 在试验路验证、总结的基础上提出直接用高液限、高塑指、高含水量粘土填筑路堤的设计、 施工方法，沉降预测方法以及对于路面结构受力特性的影响，并提出施工质量控制标准和检测方法，指导

9、施工。2、粉性土路基修筑技术研究技术路线 沿线采集粉性土土样，进行粒径成分、液塑限、毛细水上升高度试验，分析确定0. 3 m0. 5 m 铺 四 层 土 工 网正 常 土2 5 m2 5 m5 0 m高液限高素质高含水量粘土路基边坡采用三维网预制草皮附图一高液限、高塑指、高含水量粘土路基修筑方案示意图4各项试验指标。 进行室内击实试验和 CBR 试验 (CBR 试验分浸水和不浸水两种情况 ), 确定粉性土是否可以作为路堤填料。 对上路堤用掺水泥、掺土方法改良土性 ,分析比较这两种方案的效果和经济性 ,确定改良方法。路基顶面用沥青刷层50c m 粘 土 封闭 层粉 性 土基底铺防水层附图二粉质土

10、路基修筑方案示意图 修筑试验路,一种方案:路床换填好土,路基顶面以下80180CM 采用改良粉性土,180CM 以下直接用粉性土填筑 ,边坡采用骨架护坡铺草皮或三维网铺草皮两种防护方案进行比较;第二种方案 :路堤顶面 50CM 采用粘土填筑 ,其它部分直接采用粉性土填筑 , 边坡形状采用台阶形 ,以减缓边坡坡度 ,基底铺设一防水层 ,边坡采用粘土夯实、包边封闭 ,坡面植草防护。比较这两种处治措施的效果及经济性。在试验路上埋设沉降观测仪 , 进行长期跟踪观测 。 室内离心模型实验,检验粉性土路基的变形特性，对埋设测试元件进行各项指标的检测，为加固与防护措施的采用提供依据。 对粉性土路堑边坡采用土

11、钉墙、骨架护坡铺草皮、护面墙、喷浆措施进行防护 ,分析比较其效 果及经济性 , 提出最优方案。 总结室内外试验、试验路沉降观测数据, 提出粉性土工后沉降预测方法与加固与防护技术措施，并作出施工指南。采集土样,确定土性质填筑试验路,坡面采用粘土封闭,埋设测设元件,进行沉降跟踪观测室内离心模型试验,检验其变形特 性总结试验结果,提出粉质土路基的修筑技术和施工指南粉性土路基修筑技术研究技术路线55 m5 m3 m5 m7 m0 m填 方0 m0 m分层沉降仪附图三试验路段沉降观测仪器埋设方案图 路基边坡防护与加固技术研究技术路线 对沿线可能失稳的边坡逐一进行地质与水文地质调查，采取土样进行物理力学性

12、能试验，测定其抗剪强度指标，以获得可靠的稳定分析计算参数。 利用边坡稳定分析计算机软件，在二勘院重做优化后的边坡设计的基础上，逐一再验算各边坡的稳定性，配合现场调查、工程地质比拟确定各路堑边坡合适的坡度值及边坡形式。 对已经发生滑动或可能发生的不稳定边坡提出加固处治措施。具体处治措施的采用应根据滑坡体土、石质类型、特点及边坡破坏的严重程度，分别采用抗滑桩、各种抗滑挡墙、预应力锚索加固、土工合成材料加固等方案，以及地表和地下排水方法，进行技术经济比较后确定。对路堑高边坡的滑坡等宜采用预应力锚索处治；对小型滑坡，已确切掌握滑动面的形状及标高、地下水较丰富或土体具有一定膨胀性的路段可采用高压喷注浆处

13、理，同时，也可用土工合成材6料分层水平铺设，采用加筋体来支护塌方体并辅以其它措施；一般滑坍可采用抗滑桩和抗滑挡墙处理，也可采用土工加筋体加以处治。 对处治工程布设测试元件，进行边坡位移和变形的长期跟踪观测，检验加固效果，积累经验。 对于深路堑边坡 ,将根据土质、岩质的特性，通过对目前国内外已有处治方法调研、分析和比较后，选择相应的处治方案。如：土钉墙、砼框格预应力锚杆加固、挂网喷浆等。对各种不同方案进行技术经济比较和适应性分析，总结不同方案防护特点及适用场合，并总结配套的施工工艺。 选择几个不同土质、不同坡度与坡高的路堤、路堑边坡试验段，采用三维网铺草皮进行边坡防护试验，并跟踪观测其应用效果及

14、使用寿命，得出不同草籽对不同土质的适应性，推荐不同土质边坡宜采用的草籽种类。调查沿线边坡稳定性,采集土样,通过实验,获取计算参数编制电算程序,对边坡进行稳定性分析,确定合理的边坡坡度加固已滑动的边坡和可能滑动边坡,对处置后边坡的位移和变形跟踪观测对石质路堑边坡,推荐合适的加固防护方案,提出相应的施工工艺对土质边坡采用三维网防护,总结不同草籽的适应范围提出边坡稳定分析的方法与图表,开发计算机辅助设计软件路基边坡防护与加固技术研究技术路线方案图 采用从整体边坡破坏机理入手，直接求出边坡安全系数的方法，开发边坡稳定方法新程序，获得任意形状的临界滑动面，使边坡稳定性验算更符合实际。 通过实体工程、理论

15、分析、试验路检测数据、处治效果综合分析总结提出配套的边坡设计、施工方法和防护工程技术，并进行多方案技术经济比较。五、项目研究技术特征和技术创新1、路基特别是高液限粘土、高塑指、高含水量粘土、粉质土地区的路基沉降预测及其与路面结构受力变形和承载能力的关系在国内既缺乏系统的研究，也无成熟的成果，在我国现行的路基、路面设计规范中均为空白。此项研究成果可为路面结构的选7择提供定量的依据。2、高液限粘土、高塑指、高含水量粘土路基的施工是我国高速公路修筑技术中的一大难题 ,结合一条高速公路全线不良地质地段的工程施工，从设计理论、 施工方法和工艺、质量控制和检测开展系统的研究，一方面解决工程实际问题（不是一

16、、两个实验点的问题） ，为路面结构的选择及设计提供参考资料同时形成系统的理论和方法，亦为本课题研究的一大特征，成果将具有显著的经济效益、社会效益、工程实用价值和理论价值。六、项目研究进度安排99.599.7沿线地质状况调查与探测，进行各种有关试验并收集国内外的研究成果、工程实录等有关资料99.599.8根据地质调查及国内外资料，针对不同情况提出相应的处治方案，提交有关的工程设计与施工文件99.52000.6进行系统的室内试验和理论分析，开发理论计算和工程设计软件，同时参与组织指导现场施工2000.62000.12 分析整理资料，撰写出版研究报告，申请课题鉴定七、项目研究人员安排1、1999年

17、58 月结合路面课题组安排35 名研究人员到路线现场进行调研、收集各种资料。2 、1999年 9 月以后派1 至 2 名课题组成员长驻工地进行现场施工指导主要研究人员名单姓 名性 别工作单位现从事专业职务、职称长沙交通学院郑 健龙男长沙交通学院公路工程交院院长、教授习 应祥男长沙交通学院公路工程教 授杨 和平男长沙交通学院公路工程副 教 授周 志刚男长沙交通学院公路工程副 教 授田 小革男长沙交通学院公路工程讲 师龙 科军男长沙交通学院公路工程讲 师黄 生文男长沙交通学院岩土工程副 教 授姓 名性 别工作单位现从事专业职务、职称8周 德泉男长沙交通学院岩土工程讲 师耒宜高速公路建设开发有限公司

18、吴 亚中男耒宜高速公路公司公路工程罗 刚男耒宜高速公路公司公路工程聂 善文男耒宜高速公路公司公路工程杨 献章男耒宜高速公路公司公路工程9赠送以下资料3D 打印技术课程教学大纲课程名称：3D 打印技术课 程 编 码 ： 1100001120学分及学时：1学分理论学时 18 学时(其中理论课 10 学时)适用专业：物联网应用技术开课学期：第三学期开课部门：计算机与互联网学院10先修课程：物联网技术概论、电子技术、无线传感网、传感器原理及应用考核要求：考查使用教材及主要参考书：作者:高帆3D打印技术著出版社:机械工业出版社出版时间:2015年 10月 1本课程属于设计类的课程一、课程性质和任务走近

19、3D 打印技术课程是根据国家课程改革要求，结合我校学生发展的实际状况，教师的课程开发能力、兴趣、特长及本校的课程资源等要素而开发的设计课 程 。3D 打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。与传统技术相比，三维打印技术还拥有如下优势：通过摒弃生产线而降低了成本；大幅减少了材料浪费；而且，它还可以制造出传统生产技术无法制造出的外形，让人们可以更有效地设计出飞机机翼或热交换器。因此，3D 打印技术今后会在

20、世界上替代大部分制造业；如果我们不能在 3D 打印技术中占有一席之地，就将难以进入发达国家行列。因此，走近 3D 打印技术，了解并学习3D 打印技术，对学生今后的学习与就业有非常重要的现实意义。本课程本着满足学生个性化发展的需要，融合本校办学理念和传统文化。旨在通过学生对世界制造业领域正在迅速发展的“具有工业革命意义的制造技术（3D 打印技术）”的学习与实践；在“挥动想象的翅膀”的过程中，体验创意的神奇和伟大；快速提高学生的空间思维能力和创造力；提高学生参与社会实践活动的积极性与合作、协调能力。同时也初步体会 3D 制造技术将给社会带来的社会伦理困境。二、课程教学目的和要求通过学习，了解 3D

21、 打印技术的现状，开阔学生的视野，丰富学生的生活，发展学生的创意思维，激发学生学习技术的兴趣与热情。形成初步的 3D 制造技术概念以和了解 3D 建模的方法，以及对技术作品的鉴赏能力。学习 3D 建模技能，提高学生的动手能力；实现能力的迁移与拓展。同时培养学生的社会责任感；提高学生的技术素养。营造浓厚的学习气氛，让学生在借鉴中模仿，在模仿中思考，在思考中创新，增强社会，生活，知识产权观念，提高科学理论精神和技术素养。、课程学时分配章 序课程内容（章题）理 论实 验一3D 打印概论1二正向三维工程设计2111三逆向工程设计四3D 打印工艺设计及材料分 析五制作及后处理六桌 面3D 打印机的拆装与维 修3D 打印相关软件的安装第一章 3D 打印概论1 、3D打印的历史2 、3D 打印技术的发展状况3 、3D打印技术的分类4 、3D 打印技