[01433215]膨胀土边坡新型柔性支护结构研发与智能光纤安全监测关键技术

1.项目立项背景 膨胀土因吸水和失水反复胀缩变形而引发的强度衰减特性对工程设施存在长期潜在的破坏作用。新修公路经过膨胀土地区,路堑开挖的侧向卸荷效应引发土体向开挖临空面膨胀变形,雨季吸水膨胀,旱季失水开裂而产生浅层坍塌破坏非常普遍,膨胀土路堤填方以及构造物基础处理不当等都会对工程的安全构成了严重的威胁。因而,膨胀土路堑边坡稳定与防护已成为工程实践中普遍感到棘手而又无法回避的问题。 2.研究目的与意义 本项目针对江西省宜春地区膨胀土工程特性,对该区域修建高等级公路膨胀土路堑边坡的稳定性以及支护结构进行研究,并以万载至宜春高速公路为依托工程,研究干湿循环作用下膨胀土路堑边坡滑坡形成机理,并根据膨胀土滑坡形成机理,针对膨胀土滑坡特征和膨胀土工程特性,研究开发新型支护结构体系,通过该新型支护结构体系的研发与工程应用,以达到对膨胀土路堑边坡的有效工程防护,同时利用光纤传感技术,建立膨胀土路堑边坡光纤在线安全监测系统,实时在线监测膨胀土边坡在运营期间的变形发展状况,对滑坡进行安全预警,从而为该区域高速公路膨胀土路堑边坡稳定和安全运营起到有效的保障作用。 3.项目主要研究内容及创新点 （1）项目主要研究内容有：①膨胀土工程特性的综合判断与结构效应研究;②膨胀土边坡滑坡灾变机理研究;③研究开发膨胀土路堑边坡新型支护结构系统;④建立了高陡边坡智能光纤在线安全监测系统,实现对滑坡的智能预警。 （2）项目的创新之处有：①首次采用国内外先进的光纤传感技术对膨胀土路堑边坡的变形等参数进行实时监测,实现对高边坡土体参数的自动监测。②针对目前膨胀土路堑边坡刚性支护存在的问题,根据膨胀土滑坡机理,研发了一种新型柔性支护结构加固膨胀土路堑边坡;③研究开发了一种光纤光栅测斜仪,通过该仪器可以实现对边坡变形的智能光纤安全监测和数据的自动采集。 4.项目社会经济效益,存在的问题。 （1）项目对宜春地区高速公路膨胀土的路用性能进行了研究,对膨胀土路堑边坡支护设计参数进行优化,得出适合江西省宜春地区万宜高速公路膨胀土路堑边坡加固方案和施工设计参数,为该区域膨胀土边坡设计与施工提供了理论依据和技术支持,具有重要的科学意义。 （2）通过本课题的研究,对万宜高速公路膨胀土路堑边坡采用新型刚柔支护体系等综合处治措施,不仅可以通过植被储蓄和蒸发水分调节边坡土体中的湿度,减少和降低干湿循环作用效应,增加坡面的防冲刷、防变形能力,节约工程造价,还可以控制汽车噪声和空气污染,恢复边坡附近区域的生态系统,有效地保护环境,从而为万宜高速公路高膨胀土路堑边坡稳定和安全运营起到有效的保障作用,产生出极大的社会经济效益和环保效益,项目成果应用前景十分广阔。 （3）项目在研究过程中未考虑重型交通荷载动力效应对膨胀土路堑高边坡安全的影响,没有考虑地震荷载对高陡边坡安全性的影响,下一步项目组将开展这方面的研究工作。