基本介紹
- 中文名：超高
- 外文名：superelevation
- 特性：道路工程術語
定義,計算,進展與套用,研究與套用,套用效果,
定義
當圓曲線半徑小於不設超高的最小半徑時，為抵消一部分橫向力，將行車道繞旋轉軸旋轉，逐漸形成外側高內側低的單一橫向坡度，這種設定稱為超高。
超高方式圖計算
超高i=（V*V）/(127R)-u
i：超高
R：平面曲線半徑
V：汽車車速
u：橫向力係數
進展與套用
超高韌性水泥基複合材料名稱由來、分類、基本性能、材料設計方法及其在實際工程中的套用情況。在基本性能部分， 詳細地介紹超高韌性水泥基複合材料高於混凝土的受壓變形能力、在直接拉伸荷載作用下表現出顯著的準應變硬化特徵和產生多條細密裂縫的能力、在彎曲荷載作用下表現出的超高韌性和產生多條細密裂縫的能力、在剪下荷載作用下表現出具有明顯延性特徵的破壞模式、與鋼筋的變形協調性能。
實際工程套用
1 提高鋼筋混凝土結構耐久性：
在鋼筋混凝土結構中， 氧氣和水穿越裂縫到達鋼筋表面是鋼筋發生鏽蝕的必要條件， 而侵蝕性物質則一般是隨著水遷移到鋼筋混凝土構件內部的。
2橋面板的耐久性修補：
在荷載和環境作用相同的情況下， 使用 ECC 材料修補路面比較使用混凝土材料從澆築完成開始便顯得優越， 並且隨著時間的推移， 這種優勢也變得越來越明顯， 這表明 ECC 是一種耐久的建築材料。
3 使用 ECC 維修大壩。
4 ECC 在鐵路高架橋維修中的套用。
5 無伸縮縫橋面板。
6 ECC 在輸水渡槽維修中的套用。
ECC 的工程套用前景
超高韌性水泥基複合材料具有幾百倍於混凝土的拉應變能力，無論是在拉伸還是彎曲荷載作用下都具有顯著的應變硬化特性，即使是在剪下荷載作用下也可表現出明顯的韌性特徵，在壓力荷載作用下具有較混凝土高的變形能力，它具有優異的裂縫控制能力，通過產生穩定的多條細密裂縫將裂縫寬度控制在很細的範圍內，它具有非常高的斷裂能，具有對缺口的不敏感性，具有與鋼筋的變形協調性；超高韌性水泥基複合材料的加工工藝靈活多變，可工廠預製，可現場澆築，可擠壓成型，可自密實，亦可噴射，此外又有早強和輕骨料 ECC 等多種類型。
國內研究現狀
超高韌性水泥基複合材料的抗壓強度可在 20~60 MPa之間進行有效的調整，對應彈性模量在 12～21 GPa範圍內變化，超高韌性水泥基複合材料還具有良好的抗凍融性能和良好的抗碳化性能，將其用作修補材料能夠與原有舊混凝土發生良好的黏結，用作混凝土結構永久性模板可以對混凝土裂縫進行有效地無害化分散，從而極大地提高結構的耐久性。
需要深入研究和解決的問題
雖然已經可以配製出拉應變能力穩定超過 3% 的超高韌性水泥基複合材料，但由於研究工作起步較晚，所以仍然有大量的研究工作急需開展：
(1) 超高韌性水泥基複合材料本地化的研製工作，需要投資生產優質的PVA 纖維；
(2) 超高韌性水泥基複合材料基本力學性能，需對直接拉伸性能、彎曲性能、抗剪性能、抗疲勞性能、斷裂韌性等性能研究；
(3) 超高韌性水泥基複合材料的測試標準，需要建立超高韌性水泥基複合材料直接拉伸性能標準化的測試方法；
(4) 超高韌性水泥基複合材料的收縮性能以及在限制收縮條件下的抗裂防裂特性；
(5) 超高韌性水泥基複合材料在工程環境條件下的耐久性能，包括抗滲、抗凍、抗沖耐磨，以及在日照、淡水、海水及其他有害離子作用下的抗腐蝕性能和老化機理研究；
(6)高腐蝕環境下鋼筋混凝土結構的維修加固新方法研究；
(7) 輸水渡槽、碾壓混凝土大壩、面板壩及其他水工建築防裂抗滲技術研究；
(8) 大體積混凝土結構溫度裂縫防治套用研究；
(9) 橋樑耐久性、防裂防水新技術研究；
(10) 飛機跑道、高等級公路路面耐久性新方法研究；
(11) 高層建築抗震新技術套用研究。
超高水充填材料在採礦工程中的套用與展望
為解決“三下”壓煤開採、工作面過空巷和煤炭自然發火等問題，對超高水材料充填開採技術、預充空巷開採技術和注漿防滅火技術進行研究。超高水材料充填開採技術能保證採空區充填率達到 85% 以上； 採用超高水材料預充空巷開採技術後，工作面回採過空巷期間未出現礦壓顯現劇烈現象。
超高水材料充填開採技術及套用
1）超高水材料充填開採技術
超高水材料採空區充填方法有開放式充填法、袋式充填法和混合式充填法等，可根據現場條件選取不同的充填方法。超高水材料充填開採技術包含充填工藝系統和採空區充填方法。超高水材料充填工藝系統由材料儲運、漿體製備、漿液輸送和混合、採空區充填等 4 個子系統組成。
2）超高水材料充填開採覆岩控制原理
超高水材料充填開採就是要在延滯期內儘可能地把採空區域全部充滿並儘量膠結形成一個整體，從而使已垮矸石不再被壓實，採空區頂板不再垮落，覆岩中的裂隙不再擴張，並在短時間內穩定控制上位岩層的活動。通過對冒落帶及裂隙帶空隙的密實充填，使彎曲下沉帶沒有繼續下沉的空間和機會，從而使地表下沉量滿足要求。
3）套用情況及效果
在開放式充填開採條件下，超高水材料能將採空區及其頂底板中幾乎所有導通的裂隙充填密實。地表觀測表明，充填開採後地表建築物沒有出現明顯裂紋，其破壞程均在國家規定的Ⅰ級破壞範圍之內。另外，超高水材料充填開採技術能保證採空區充填率均在 85%以上。可見，充填開採取得了良好效果。
超高水材料預充空巷開採技術及套用
工作面過空巷是整合礦井和老礦井煤炭開採中常見問題，也是煤炭開採中未能解決的技術難題。當工作面推進到空巷附近時，巷道原有支護難以承受工作面超前支承壓力，易導致巷道與工作面之間的煤幫片幫，甚至發生基本頂斷裂，進而引發端面冒頂，使工作面不能正常推進。工作面過空巷都是採用傳統的加強支護方法，不僅維護成本高、工作量大，而且效果也不大理想。
超高水材料注漿防滅火技術及套用
超高水材料注漿防滅火技術是一種集注漿、注水、凝膠、阻化劑於一體的新型防滅火技術，同時克服了漿液易流失、不凝結、流動性差及工藝複雜、成本高等缺點。
研究方向與展望
進一步改善充填開採工藝，提高準備工作效率和機械化程度，縮短準備時間。為今後超高水材料與矸石等工業廢棄物的膠結充填做準備。應加強這方面的理論研究和套用推廣工作。使工藝設計與技術參數選取更加合理。使工藝設計與技術參數選取更加合理。
研究與套用
超高水材料袋式充填開採采場覆岩結構的特點，得出了工作面支架需控岩層範圍及其變化特徵，揭示了長壁充填開採“支架 － 圍岩”關係，提高充填率是超高水材料袋式充填開採覆岩下沉控制的關鍵因素。超高水材料袋式充填開採工作面礦壓顯現緩和、采場圍岩破裂範圍較小且能有效控制地表下沉。
袋式充填工作面覆岩控制關鍵技術
隔板布置最佳化、採空區埋管補註漿充填以及離層區打鑽補註漿充填等 3 種袋式充填工作面覆岩控制關鍵技術。
1）隔板布置最佳化
充填漿液是在支架的隔板、充填包共同作用下成型。隔板位置初始設計於隔板架一側，此時未充填範圍為 3 m( 即兩架支架間距) ，為提高充填率，需最佳化支架隔板位置，縮小未充填範圍；確定將隔板固定於隔板架中部，未充填範圍僅為隔板厚度( 0.15 m) 。
2）採空區埋管補註漿充填
充填支架尾梁具有一定厚度，使得充填體與頂板之間存在欠接頂距離。採用埋設注漿管方式對充填體進行補註漿充填，以期減小欠接頂區域。採空區埋管補註漿充填技術時，充填體欠接頂區域大大減少，充填體有效充填高度得以提高，保證了工作面充填效果。
3）離層區打鑽補註漿充填
利用超高水材料打鑽補註漿充填方法將岩層離層帶、冒落裂隙帶內部裂隙充滿漿液，待充填體凝固後可達到補註漿充填減沉效果。
套用效果
實施隔板布置最佳化、採空區埋管補註漿充填以及離層區打鑽補註漿充填等袋式充填開採工作面覆岩控制技術，取得了良好的充填效果。
1）巷道圍岩變形特徵
沿 2515 工作面推進方向，在軌道平巷( 沿空留巷) 內布置測站監測巷道圍岩變形。工作面軌道平巷圍岩變形整體較小，巷道圍岩變形主要集中在頂底板變形。軌道平巷頂板基本完整，超高水材料袋式充填工作面圍岩活動得到有效控制。
2）采場圍岩破裂特徵
採用 KJ551 高精度微地震監測系統對工作面進行圍岩破碎進行觀測得出，袋式充填工作面覆岩結構穩定，運動範圍受到限制，結構比較完整，低位破裂岩層被壓實，高位岩層得到控制，覆岩下沉得到有效抑制。
3）地表變形特徵
在 2515 工作面上方沿工作面主斷面布設走向與傾向兩條觀測線進行地表變形觀測得出，地表下沉波及範圍減小，地表下沉得到了有效控制。
