炭質泥岩路塹邊坡濕化變形機理與生態穩固技術研究

《炭質泥岩路塹邊坡濕化變形機理與生態穩固技術研究》是依託長沙理工大學，由劉新喜擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：炭質泥岩路塹邊坡濕化變形機理與生態穩固技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉新喜
• 依託單位：長沙理工大學

項目摘要

隨著我國高速公路建設的迅速發展，在炭質泥岩地區修建高速公路已無法避免。然而，炭質泥岩遇水軟化風化崩解使得路塹邊坡失穩和生態防護失效問題已成為制約高速公路建設的一個主要瓶頸。為此，本項目通過掃描電鏡、偏光顯微鏡、能譜分析、X射線衍射等手段分析炭質頁岩微觀結構、礦物成分，探討水岩作用微結構損傷演化機制；利用濕化變形試驗與CT機同步掃描技術，藉助於圖像分析和CT數據（CT數、方差）研究複雜應力下（偏應力）炭質頁岩微結構損傷演化規律，建立炭質泥岩濕化損傷演化方程及本構模型；模擬炭質頁岩路塹邊坡濕化變形與破壞機理。通過研製炭質泥岩固化劑和土壤穩固劑，改變炭質泥岩自身滲透性和崩解特性、增強生態護坡土壤的水穩性和抗沖刷能力，構建軟岩邊坡固化與生態防護理論、技術方法。其成果對軟岩邊坡防治具有重要的理論價值和工程套用價值。

結題摘要

炭質泥岩遇水軟化易崩解並逐漸成泥土狀帶來的邊坡崩塌和滑坡等地質災害已成為高速公路建設中的主要瓶頸。項目以廣西宜州至六寨高速公路和株洲市迎賓大道為工程依託，通過工程地質調查、室內試驗、現場試驗、數值模擬等手段，開展炭質泥岩路塹邊坡濕化變形機理與生態穩固技術研究，研究取得以下成果：引入分形理論，建立炭質泥岩崩解分形理論模型。根據濕化變形試驗，提出了修正的雙線法，建立了炭質泥岩濕化變形與軸向偏應力 數學模型。利用三軸儀濕化變形試驗與CT機同步掃描技術，通過圖像分析和CT數據（CT數、方差）研究複雜應力下（偏應力）炭質泥岩微結構損傷演化規律。建立了炭質泥岩濕化變形鄧肯—張模型，在FLAC3D平台上二次開發，通過數值模擬研究炭質泥岩路塹邊坡濕化變形破壞機理。研製出聚合物水泥新型固化劑和土壤穩固劑(羥丙基甲基纖維素醚和可分散乳膠粉合成)，確定了高分子穩固劑的最佳摻量為2%，並在改性土中添加聚丙烯纖維6‰將大大提高客土的水穩性和抗沖刷能力。構建了炭質泥岩邊坡生態防護架構:坡面格構梁（錨桿）加固——邊坡表面固化——客土加入土壤穩固劑噴播植草。其成果為易風化崩解類軟岩邊坡防護提供了全新的思路與方法。