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土工合成材料在黄土地区公路工程中的应用
一、项目概况
根据宁夏××公路工程建设指挥部与交通部签订的《西部交通建设科研项目合同书》，本项研究计划于2001年8月开始。宁夏古王公路盐兴公路工程建设指挥部与北京工业大学的合作、湿陷、渗水、收缩、抗剪强度各向异性等）和黄土地区特殊的气候特征的影响，在各种自然营力，尤其是雨水侵蚀作用下，极易引发和加剧路基及边坡的水毁病害，引起公路路基、路面产生不均匀沉降、沉陷和开裂，影响公路的正常使用。
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黄土地区公路病害严重影响了公路的使用功能，甚至导致公路结构的破坏。借鉴国内外的先进经验，利用土工合成材料所具有的抗拉强度高、弹性模量大、熔点高等优良的力学性能，防治公路病害是行之有效的途径之一。目前，在新建、改建公路中，虽然土工合成材料已得到比较广泛的应用，加筋补强、排水防渗等方面在理论和实践中都取得了很大进展。但应该看到的是对于黄土地区土工合成材料的理论方面的研究几乎是空白，过去的实践经验也有待进一步总结。
土工合成材料在西部黄土地区虽有应用，并取得一定的经济和技术效益，但也有不少失败的教训，如西部某省的一处加筋高路堤坍塌后，一直没有很好总结原因，致使这一先进技术没有得到进一步的推广。由于缺乏总结和提高，理论远落后实践，设计上存在盲目性。因此，系统开展土工合成材料在黄土地区公路工程中应用的理论研究，对于提高西部地区交通工程技术人员的设计、施工和管理水平具有指导作用。
宁夏地区黄土分布广泛，因路基湿陷、边坡滑坍等引起的公路病害时有发生。结合宁夏黄土地区公路工程建设，开展土工合成材料在黄土地区公路工程中的应用研究，形成综合防治技术，对防止黄土地区公路病害、提高黄土地区公路修筑质量，具有重要的现实意义。本课题正是在这种背景下提出的。
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四、主要研究内容及实施方案

本项目主要开展了以下几个方面的研究工作：
⑴黄土地区公路病害及其成因研究；
⑵土工合成材料及其路用适宜性；
⑶土工合成材料防治路基病害的应用研究；
⑷土工合成材料防治路面病害的应用研究；
⑸土工合成材料防治公路边坡及排水构造物病害的应用研究；
⑹经济、社会、环境效益及推广应用前景分析。
、技术路线
本项目涉及面广、内容多，根据研究内容和研究目标，将本项目分解为五个子课题。各子课题在内容和进度上相互关联和依托，具体实施方案和技术路线如下：
⑴黄土地区公路病害及其成因研究
对选定的宁夏境内业已建成的公路开展调查，主要收集公路设计、施工的基本情况和运营后出现的各种病害，以及沿线的工程地质条件、水文地质条件和气候情况。分别建立不同线路的病害数据库，通过整理分析，总结出病害的类型和成因，为进一步对病害进行整治奠定基础。
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⑵土工合成材料及其路用适宜性
广泛收集国内外土工合成材料方面的研究成果、工程实例和生产厂家的现状，总结土工合成材料在公路工程中的应用范围和形式，根据黄土地区公路病害的类型和成因，提出利用土工合成材料治理病害的方法、应用机理、选材和选型原则。
⑶土工合成材料防治路基病害的应用研究
在试验和现场调查的基础上，掌握试验路段黄土的物理、力学和水理特性，用理论方法和极限平衡理论分析加筋路堤的变形、破坏和稳定性，在此基础上，提出加筋路堤的加固方案，选择加筋材料，并付诸实施。同时，制订详细的现场试验方案，对加筋和未加筋的试验路段的变形演化、应力分布等进行系统的观测，以评价加固效果、认识加固机理，为改进设计和防治路基病害提供依据。
通过对试验路段的系统研究，充分认识加筋体的变形和性态，提出加筋高路堤的设计方法和施工工艺。
⑷土工合成材料防治路面病害的应用研究
详细调查黄土地区典型路面病害并建立数据库，总结出路面病害的类型和成因。用数值分析方法研究沥青路面温度收缩裂缝的发生、发展过程及其规律。同时开展室内试验，考察不同的土工合成材料对路面的加固效果，筛选出效果明显、经济技术合理的土工合成材料。在现场开展试验，评价防治裂缝、车辙和路面变形的效果，进而提出路面加固的设计方法和施工工艺。
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⑸土工合成材料防治公路边坡及排水构造物病害的应用研究
在野外调查和室内试验的基础上，揭示黄土的浸水破坏机理及其对黄土地区公路破坏的影响，提出公路边坡坡面防护和排水构筑物病害的防治方法。

本项研究的依托工程为银（川）—古（窑子）—王（圈梁）高速公路、中（宁）—郝（家集）高速公路、盐兴二级公路、国道109线、黑（城）—海（原）二级公路、惠（安堡）—预（旺）三级公路以及在建和即将开工建设的其它黄土地区公路。由于实际的施工计划和