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1、大学生研究性学习和创新性实验计划项目结题报告书项目名称锚固支护弱化和实效性研究项目编号82项目主持人陈 抒 录所在学校及院系能源工程学院项目级别国家级 省级 校级立项年份2011年指导老师何 利 文联系电话18667178536填表日期2013-3-20湘 潭 大 学 教 务 处 制一、基本情况项目名称锚固支护弱化和实效性研究立项时间2011年完成时间2013 年 项目主要研究人员序号姓 名学号专业班级所在院（系）项目中的分 工1陈抒录201092002229测绘工程1002班能源工程学院数据分析2宋志强201092002208测绘工程1002班能源工程学院收集资料及数据二、研究成果简介项目成
2、果类型产品 系统软件 论文 专利 其它项目成果名称论文：公路边坡支护工艺研究（1） 项目研究的目的、意义：边坡失稳是工程中的常常遇到的问题，但是随着高等级公路的发展，在道路修建过程中，必然会出现大量的深挖路堑与高填路堤边坡，这些道路边坡的稳定性影响工程建设的安全状况，因此，为了增强道路的安全性能和降低工程造价以及保护生态系统的平衡，需要对道路的支护防护技术进行全面系统的研究，无论是从经济还是环境的角度这个问题都是必须解决的。本项目总结了边坡失稳的原因以及工程中一些常用的支护工艺。（2） 研究成果的主要内容、重要观点：课题成员通过对文献资料的分整理并结合模型的分析对公路边坡失稳原因及其治理方法进
3、行了总结，形成了一篇论文公路边坡支护工艺研究。该论文主要阐述了国内外公路边坡支护的现状，公路边坡破坏的形式及原因，边坡的防护方法。该论文重点介绍了三种支护工艺：锚杆支护、挡土墙、植草防护。锚杆支护是在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下硐室施工中采用的一种加固支护方式。用金属件、木件、聚合物件或其他材料制成杆柱，打入地表岩体或硐室周围岩体预先钻好的孔中，利用其头部、杆体的特殊构造和尾部托板（亦可不用），或依赖于黏结作用将围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬吊效果、组合梁效果、补强效果，以达到支护的目的。具有成本低、支护效果好、操作简便、使用灵活、占用施工净空少等优点。挡土墙是指支承路基填土
4、或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。挡土墙依靠墙身自重支撑土压力来维持其稳定。一般多用片(块)石砌筑，其坊土数量较大，但形式简单，施工方便，可就地取材，因而被广泛采用。植物防护是在边坡上种植草或植树，以减缓边坡上的水流速度，利用植物根系固结边坡表层土壤以减轻冲刷，从而达到保护边坡的作用。植物防护不仅可以美化公路环境，调节边坡的湿温，起到固结和稳定边坡的作用，而且又比较简单、经济。（3） 成果的特色：针对高速公路中常见的边坡失稳情况，从理论上对其原因进行了系统性总结；在实地进行了大量的观察，通过对边坡受力分析，以及对边坡沉降变形的数据进行分析，结合国内外相关理论，总结出实地工程项目出现的
5、问题；总结出了三种施工方便、环保、效益良好的施工工艺。（4） 研究方法：资料分析法，通过在网络以及图书馆查阅及下载的相关资料；模型分析法，通过在网络上查找分析公路常见问题的模型，在前人的基础上研究公路问题。三、项目研究总结报告（1） 预定计划执行情况：项目初期主要通过查阅文献的方法来研究锚固支护弱化和实效性，主要是研究高等级公路支护工艺的现状。项目中期则是通过项目组内的讨论归纳总结高等级公路中常见的支护弱化的原因及其相应的应对措施。项目尾期则是整理前期收集的文献资料以及组内讨论的结果形成论文。（2） 项目研究和实践情况：项目开始阶段主要文献检索法来了解公路支护弱化的研究现状，查阅文献百余篇。中
6、期项目组在组内进行数次讨论会议，主要讨论了课题研究的重点方向，讨论了公路地质灾害原因及其治理方法并进行了实际案例的收集和分析。后期主要是资料的整理以及论文的形成。在项目立题之初，针对以什么方向为重点进行数次讨论，最终在老师的指导下确定了当前的研究方向。然后根据这一方向查阅了大量的相关书籍，并进行了论文收集以及一些其他资料的整理，遇到不理解的问题就与指导老师进行沟通。由于实际条件的限制，我们缺乏实地研究，大部分资料都来自于网络和相关书籍。（3） 研究工作中取得的主要成绩和收获：在本次的课题研究中，我们通过组员之间的相互协作并充分利用互联网以及图书馆的相关资料，在于指导老师的指导下，形成了一篇论文
7、公路边坡支护工艺研究。通过本次课题研究，对公路支护弱化的类型、原因以及治理方法有了一定的了解，在研究方面，最深的体会就是要善于勤于思考，主动动手动脑。创新实验不是基础生物课上的实验，只要按着老师讲的步骤做就行了。做的课题对于我们来说，可能是一个没有接触过的新领域，没有人告诉我们一步步该怎么做。需要自己去找文献查资料，去弄明白实。论文见附件1.（4） 研究工作中的不足之处：研究深度不够：对于我们来说，本次课题是一个没有接触过的新领域，缺乏了相应的理论基础，导致我们只能研究一些本课题的表面现象；缺乏实践研究：这是由于时间以域以及项目成员的知识水平所限制的，整个项目的研究局限于文献、资料中一些模型的
8、研究；研究范围不够：公路边坡的支护工艺包含许多种类，在本次课题中，由于课题组成员知识水平的限制，仅研究了一些常见的支护工艺。四、经费使用情况经费合计1200 元，其中，学校配套资助1200 元，学院（所）配套资助 0 元，其他经费 0 元。经费支出情况：1、资料购买费：50元；2、资料打印：40元；3、相关文具器材：20元；4、差旅费：300元； 共计：410元五、指导教师及学院（系）审核意见在本次创新性实验课题中，项目成员在近两年的时间里，利用在图书馆下载的资料以及翻阅相关文献，整理了大量公路施工中边坡支护技术的理论方法。项目组成员还在多个施工施工地对相关的理论进行了比较分析。在综合了当前该
9、领域的先进理论和实地检验的基础上得出了几种经济、环保、高效的技术，并撰写了论文。基于现有的知识水平，以及研究经验，能够在实践中得出这样的成果，基本达到了项目研究的目标。负责人签章： 年 月 日项目主持人所在学院（系）对结题的意见，包括对项目研究工作和研究成果的评价等。负责人签章： 年 月 日六、学校结题审核意见学校对项目研究的任务、目标、方法和研究成果水平等进行评价，是否结题。年 月 日附件1.公路边坡支护工艺研究陈抒录，宋志强 (1.湘潭大学能源工程学院，湖南湘潭411000)何利文 讲师摘 要 边坡失稳是工程中的常常遇到的问题，无论是从经济还是环境的角度这个问题都是必须解决的。本文主要介绍
10、一些工程中常用的边坡支护工艺。关键词 锚杆支护；挡土墙；植草防护前言公路边坡的防护与治理是公路工程中一个非常普遍的技术问题，由于以往公路等级低，车速慢，这个问题在工程中未得到充分认识和注意。随着我国道路工程的迅猛发展，截至2009年年底，全国公路总里程达到386万公里，其中高速公路总里程约6.5万公里，在世界上排在第二位，仅次于美国。但是随着高等级公路的发展，在道路修建过程中，必然会出现大量的深挖路堑与高填路堤边坡，这些道路边坡的稳定性影响工程建设的安全状况。公路的高陡边坡如果处理不当，往往导致边坡失去稳定性，从而形成滑坡和塌方，不仅影响行车安全，甚至掩埋公路阻塞交通，造成巨大的经济损失，如沈
11、大高速公路鲅鱼圈所以南180km长的路段，后期的工程防治费用占整个工程防治费的80%、京石高速公路在1997年遇到洪水冲击后，很多路段出现路基垮塌，路面悬空的现象，再如众所周知的昆禄路等。据交通部统计，仅1991年因水毁冲毁路基1577km，冲毁路面43733km，冲毁桥梁3606座、涵洞40343道，塌方4171万方，直接经济损失16.86亿元，因排水防护不当使基层与路基含水量增加引起公路整体强度下降造成的损失更是无法统计。因此，为了增强道路的安全性能和降低工程造价以及保护生态系统的平衡，需要对道路的支护防护技术进行全面系统的研究。1 国内外研究概况国际上有关道路防护与加固技术的研究，多年来
12、一直是广大道路工作者关注的焦点之一。有的研究已开始将水对边坡的侵蚀冲刷定量化。根据降水侵蚀力系数，土固有的侵蚀性参数、地形分类及侵蚀控制参数等计算边坡上的平均流失，从而更科学地选择合适的边坡防护措施。Eillison提出击溅板得出雨滴的击溅侵蚀公式8：GKV4.22d1.07i0.05(G：侵蚀量；V：雨滴下降速度；d雨滴直径；i：降雨强度；K：系数)，开创了植物防护定量研究的先河，以后经多人的努力，如50年代美国学者Wischmeiere.W.H和simithD.D等人利用美国35个土壤保持试验站8250个休闲小区的降雨侵蚀实测资料，进行了降雨量、降雨动能、最大时段降雨、前期降雨以及各种复合
13、因子与土壤流失量的回归分析，最后得到一个通用土壤流失方程式，至今在国际上广泛采用。同时许多国家都针对各自国家或地区的不同情况，确定最佳参数，推导土壤流失方程式，取得了丰硕的成果。 随着我国公路等级和人们生活水平的提高，路基边坡防护日渐引起公路部门的重视。在我国多年的道路工程实践中，积累了不少防护与加固技术的经验。水是公路边坡上土壤侵蚀的主体，公路部门对水流的力学研究都是以明渠均匀流为研究对象，如曼宁流速公式等，利用这些公式进行排水构造物的设计取得了较满意的效果，但如果以此来描述边坡冲刷则有不妥。如我国公路排水设计规范(JTJ018-97)中推荐的沟管近似流速公式V20i1/2，即流速与坡角的平
14、方根成正比，而在公路边坡中，随边坡坡角的增大，径流流速确有增大的趋势，但坡角增大导致汇水面积减小，必然使流速减小，所以边坡径流流速应是产流降压强度、坡长、坡度、坡面粗糙系数的综合函数；在圬工防护理论计算方面，库伦理论，朗金理论被广泛应用。2 边坡破坏形式及原因 形式原 因溜方由于少量土体沿土质边坡向下移动所形成，即边坡上薄的表层土下溜，通常是由于降水、降雨等流动水冲刷边坡或施工不当而引起的。滑坡一部分土体在重力作用下沿边坡的某一滑动面滑动，主要是因土体的稳定性不足引起的。路堤边坡发生滑坡的主要原因是边坡坡度过陡或坡脚被挖空，或填土层次安排不合适等，路堑边坡发生滑坡的主要原因是边坡高度和坡度与天
15、然岩土层次的性质不相适应。剥落、破碎边坡风化岩层表面，在各种外界环境的影响下使表层岩石从坡而上剥落下来的破坏形式。崩塌边坡风化岩层表面，在各种外界环境的影响下使表层岩石从坡而上剥落下来的破坏形式。3 路基边坡防护方法1.锚杆支护。目前对于道路工程中常出现的滑坡、基坑破坏、边坡失稳等地质破坏。锚杆支护是一种新型、有效的防治方式。锚杆支护有许多优点：（1）工程造价低；（2）施工方便，工期短；（3）基坑变形小；（4）施工简单，安全性好。锚杆支护有许多种类，比较常用的有土钉支护与锚喷砼。1.1土钉支护。在基坑开挖坡面，用机械钻孔或洛阳铲成孔，孔内放钢筋，并 注浆，在坡面安装钢筋网，喷射C20厚8010
16、0mm的混凝土，使 土体、钢筋与喷射混凝土面板结合，成为深基坑。土钉支护亦称土钉墙。其施工过程为：（1）先锚后喷：挖土到土钉位置，打入土钉后，挖第二步土，再打第二层土钉，如此循环到最后一层土钉施工完毕。喷射第一次豆石混凝土厚50mm，随即进行锚固，然后进行第二次喷射混凝土，厚50mm。（2）先喷后锚：挖土到土钉位置下一定距离，铺钢筋网，并预留搭接长度，喷射混凝土至一定强度后，打入土钉。挖第二层土方到第二层土钉位置下一定距离，铺钢筋网，与上次钢筋网上下搭接好，同样预留钢筋网搭接长度，喷射混凝土，打第二层土钉。如此循环直至基坑全部深度。其施工特点是：施工设备较简单；比用挡土桩锚杆施工简便；施工速度
17、较快，节省工期，造价较低。其适用范围是：地下水位较低的黏土、砂土、粉土地基，基坑深度一般在15m以内。1.2锚喷砼。采用锚杆和喷射混凝土支护围岩的措施，60年代以来，已被广泛采用。锚杆和喷射混凝土与围岩共同形成一个承载结构，可有效地限制围岩变形的自由发展，调整围岩的应力分布，防止岩体松散坠落。它可用作施工过程中的临时支护，在有些情况下，也可以不必再做永久支护或衬砌。根据围岩的地质条件,可以采用多种支护形式：单独采用锚杆，一般只用于局部；单独采用喷射混凝土，有时也只用于局部；锚杆结合喷射混凝土，多用于地下洞室的顶拱和边墙；锚杆和喷射混凝土，加设单层或双层钢筋网,可提高喷层抗拉强度和抗裂能力,从而
18、提高支护能力；锚喷加金属网，并在喷层内加设工字钢等型钢作成的肋形支撑。2.挡土墙。挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。根据挡土墙的设置位置不同，分为路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等。按挡土墙的结构特点可分为：重力式挡土墙、锚定板式挡土墙、锚杆挡土墙、钢筋混凝土悬臂式挡土墙、抉壁式挡土墙，以及加筋土挡土墙等常见形式。路肩墙可以收缩坡脚，减少占地，防止沿河路堤受水流侵害，并能增强路堤的稳定性。路堤墙主要也是约束坡脚，作用与路肩墙相似。路堑墙设置在路堑坡底，用以降低边坡高度，减少山坡开挖，并能防止可能塌落的山坡土体。重力式挡土墙依靠墙身自重支撑土压力来维持其稳定。一般多
19、用片(块)石砌筑，其坊土数量较大，但形式简单，施工方便，可就地取材，因而被广泛采用。3.植草防护。植物防护则是在边坡上种植草或植树，以减缓边坡上的水流速度，利用植物根系固结边坡表层土壤以减轻冲刷，从而达到保护边坡的作用。植物防护不仅可以美化公路环境，调节边坡的湿温，起到固结和稳定边坡的作用，而且又比较简单、经济。植草防护应选择根系发达、茎矮叶茂耐旱草种，严禁采用生长在泥沼地的草皮。直接植草护坡方法如下：其一，在土质坡面上用草籽、肥料、水拌和，直接喷洒在坡面上，优点是方法简单、施工方便、成本较低，但易受风雨的侵蚀；其二，在修整好的坡面上，将粘土、种子、肥料、水等混合物用喷浆机直接喷射于坡面，与原土壤粘合，种子发芽后便会植根于边坡土壤中，形成整体保护。上述两种方法在植草初期，应免受风雨的侵蚀，可覆盖纤维网，由于坡面没有任何的加筋处理，在暴雨和径流的冲蚀下极易导致坡面破坏，因此一般应在每年3-5月进行。参考文献1杨航宇,颜志平,朱赞凌,罗志聪.公路边坡防护与治理M.北京:人民交通出版社,20012赵明阶,何光春,王多根.边坡工程处治技术M.北京:人民交通出版社,20073罗斌.路基边坡冲刷研究D.西安:长安大学,2002。4王晓东，刘桦.边坡绿化喷播技术应用J.公路,2002,10(4):12-185 陈忠达. 公路挡土墙施工M.北京:人民交通出版社,2005