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震灾环境下公路支挡防护关键技术及工程应用
Source Publication2019 年度四川省科学技术进步奖(科技进步类)
Award Level二等奖
Subtype省部委奖
何云勇1; 向波1; 李新坡2; 曲宏略3; 邬凯1; 孙璐1; 周立荣4; 吴永2
2020-01-22
Contributor四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 ; 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 ; 西南石油大学 ; 西南交通大学
Contribution Rank2
Abstract我国西部山区地震活动强烈,十余年来先后发生了汶川特大地震、芦山及九寨沟等强烈地震,造成公路基础设施大量损毁。公路支挡结构有效抗(减)震、地震次生地质灾害减灾防护是保障艰险山区公路生命线安全畅通的关键瓶颈。近10年来,在交通运输部和四川省科技计划支持下,项目通过现场调查、理论分析、试验研究等手段进行了技术攻关,取得了五项创新成果: 1、创新发展了地震边/滑坡支挡工程抗震设计理论:基于极限分析上限定理,建立了挡墙、土钉、预应力锚索、抗滑桩、锚索桩等支挡结构加固边坡的地震屈服加速度与永久位移预测理论,提出了考虑地震时程响应的动土压力计算方法及基于位移控制的支挡结构抗震设计方法,为边/滑坡抗(减)震提供了科学、安全、经济的解决方法。 2、研发了高烈度地震区边坡耗能减震防护技术:针对地震峰值荷载的瞬态性、不可控性,研发了耗能减震挡墙/抗滑桩、耗能减震锚索柔性防护结构,通过EPS减震层或减震器装置主动变形吸收地震波能,实现了作用在结构上地震荷载的安全控制,提出了新型耗能减震结构的设计方法,破解了超强地震波峰巨大瞬时作用力难以防治的难题。 3、研发了基于冲击能量分析预测理论的滚石防护关键技术:揭示了地震诱发岩体崩塌的断裂力学机理,建立了滚石法向、切向回弹系数的弹塑性接触计算方法,构建了滚石坡面运动轨迹和冲击能量分析预测理论。研发了“覆盖土层+EPS复合垫层结构”、“聚氨酯泡沫复合垫层结构”、“耗能式滚石防护系统”、“基于金属耗能器的新型滚石防护棚洞”等新型防护关键技术,显著降低了主体防护结构的损伤水平。 4、创新发展了震后泥石流失稳机制及防护关键技术:揭示了沟床基质在泥石流剪切和渗流水压耦合作用下的失稳机理,构建了基于物理机制的震后泥石流启动的临界雨量指标计算模型,提出了泥石流对沟床侵蚀临界深度的计算方法,建立了泥石流大块石对桥墩的冲击力计算方法。研发了微型钢管桩+宾格柔性拦挡结构、微型钢管桩+框架+宾格拦挡结构等泥石流组合防治新技术,实现了震后泥石流的快速、安全防治。 5、集成创新了公路应急抢通保通技术:基于“因地制宜、安全快捷、经济合理”的抢通保通原则,提出了公路灾后应急调查及评估方法,集成创新了柔性防护网、耗能锚杆/锚索/挡墙、钢管桩组合结构、耗能棚洞等应急抢通保通关键技术,解决了强震后公路快速恢复通行的重大技术难题。 本项目获国家专利19项(8项发明,11项新型),3项软件著作权,发表论文92篇(17篇SCI、48篇EI),出版专著4部,发布行业手册1部,研究成果总体达到国际领先水平。 项目研究成果已成功应用于高烈度地震区公路建设,及汶川、芦山、九寨沟地震1000余公里公路灾后重建,大幅提升了公路防灾抗灾能力,保障了高烈度地震区交通生命线的安全畅通,并直接节约建设投资7.75亿元。研究成果还可推广应用于铁路、轨道、市政建设等行业,对于西部山区实施“交通强国”战略和“一带一路”建设具有重要的引领和示范作用。
Other Abstract我国西部山区地震活动强烈,十余年来先后发生了汶川特大地震、芦山及九寨沟等强烈地震,造成公路基础设施大量损毁。公路支挡结构有效抗(减)震、地震次生地质灾害减灾防护是保障艰险山区公路生命线安全畅通的关键瓶颈。近10年来,在交通运输部和四川省科技计划支持下,项目通过现场调查、理论分析、试验研究等手段进行了技术攻关,取得了五项创新成果: 1、创新发展了地震边/滑坡支挡工程抗震设计理论:基于极限分析上限定理,建立了挡墙、土钉、预应力锚索、抗滑桩、锚索桩等支挡结构加固边坡的地震屈服加速度与永久位移预测理论,提出了考虑地震时程响应的动土压力计算方法及基于位移控制的支挡结构抗震设计方法,为边/滑坡抗(减)震提供了科学、安全、经济的解决方法。 2、研发了高烈度地震区边坡耗能减震防护技术:针对地震峰值荷载的瞬态性、不可控性,研发了耗能减震挡墙/抗滑桩、耗能减震锚索柔性防护结构,通过EPS减震层或减震器装置主动变形吸收地震波能,实现了作用在结构上地震荷载的安全控制,提出了新型耗能减震结构的设计方法,破解了超强地震波峰巨大瞬时作用力难以防治的难题。 3、研发了基于冲击能量分析预测理论的滚石防护关键技术:揭示了地震诱发岩体崩塌的断裂力学机理,建立了滚石法向、切向回弹系数的弹塑性接触计算方法,构建了滚石坡面运动轨迹和冲击能量分析预测理论。研发了“覆盖土层+EPS复合垫层结构”、“聚氨酯泡沫复合垫层结构”、“耗能式滚石防护系统”、“基于金属耗能器的新型滚石防护棚洞”等新型防护关键技术,显著降低了主体防护结构的损伤水平。 4、创新发展了震后泥石流失稳机制及防护关键技术:揭示了沟床基质在泥石流剪切和渗流水压耦合作用下的失稳机理,构建了基于物理机制的震后泥石流启动的临界雨量指标计算模型,提出了泥石流对沟床侵蚀临界深度的计算方法,建立了泥石流大块石对桥墩的冲击力计算方法。研发了微型钢管桩+宾格柔性拦挡结构、微型钢管桩+框架+宾格拦挡结构等泥石流组合防治新技术,实现了震后泥石流的快速、安全防治。 5、集成创新了公路应急抢通保通技术:基于“因地制宜、安全快捷、经济合理”的抢通保通原则,提出了公路灾后应急调查及评估方法,集成创新了柔性防护网、耗能锚杆/锚索/挡墙、钢管桩组合结构、耗能棚洞等应急抢通保通关键技术,解决了强震后公路快速恢复通行的重大技术难题。 本项目获国家专利19项(8项发明,11项新型),3项软件著作权,发表论文92篇(17篇SCI、48篇EI),出版专著4部,发布行业手册1部,研究成果总体达到国际领先水平。 项目研究成果已成功应用于高烈度地震区公路建设,及汶川、芦山、九寨沟地震1000余公里公路灾后重建,大幅提升了公路防灾抗灾能力,保障了高烈度地震区交通生命线的安全畅通,并直接节约建设投资7.75亿元。研究成果还可推广应用于铁路、轨道、市政建设等行业,对于西部山区实施“交通强国”战略和“一带一路”建设具有重要的引领和示范作用。
Document Type获奖成果
Identifierhttp://ir.imde.ac.cn/handle/131551/34609
Collection山地灾害与地表过程重点实验室
Affiliation1.四川省公路规划勘察设计研究院有限公司
2.中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所
3.西南石油大学
4.西南交通大学
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GB/T 7714
何云勇,向波,李新坡,等. 震灾环境下公路支挡防护关键技术及工程应用[Z]. 省部委奖.二等奖,2020.
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