主要成果和创新点.pptx
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1、新新 疆疆 交交 通通 科科 学学 研研 究究 院院新新 疆疆 交交 通通 科科 学学 研研 究究 院院内内蒙蒙古古交交通通设设计计研研究究院院内内蒙蒙古古交交通通设设计计研研究究院院西西西西 安安安安 公公公公 路路路路 研研研研 究究究究 所所所所等等等等报告人:陈晓光报告人:陈晓光 20082008年年5 5月月沙漠地区公路建设成套技术研究沙漠地区公路建设成套技术研究死亡之海死亡之海 大漠变通途大漠变通途 汇汇 报报 内内 容容立项背景立项背景1 1总体思路和技术路线总体思路和技术路线2 2成果应用情况成果应用情况4 4经济社会效益及作用经济社会效益及作用5 5 结束语结束语6 6主要成
2、果和创新点主要成果和创新点3 3沙漠地区公路建设成套技术研究沙漠地区公路建设成套技术研究沙漠地区公路建设成套技术研究沙漠地区公路建设成套技术研究1、立项背景、立项背景地球上沙漠面积地球上沙漠面积15351535万万kmkm2 2,占陆地面积,占陆地面积10%10%。主要分布在。主要分布在非洲、亚洲、阿拉伯半岛、澳大利亚、美洲个别地区。非洲、亚洲、阿拉伯半岛、澳大利亚、美洲个别地区。1、立项背景、立项背景我国沙漠和我国沙漠和沙漠化土地沙漠化土地总面积约总面积约157157万万kmkm2 2,占国,占国土面积的土面积的16%16%,其中沙漠,其中沙漠总面积总面积80.8980.89万万kmkm2
3、2,主,主要分布在西要分布在西北和华北。北和华北。1、立项背景、立项背景这些地区蕴藏着丰富的资源,但由于路网密度很低,很多地区这些地区蕴藏着丰富的资源,但由于路网密度很低,很多地区不通公路,需要绕行,严重制约了不通公路,需要绕行,严重制约了经济的发展和能源开发及当经济的发展和能源开发及当地群众脱贫致富,迫切需要修筑沙漠公路,完善路网结构。地群众脱贫致富,迫切需要修筑沙漠公路,完善路网结构。石油、天然气、矿产等资源开发石油、天然气、矿产等资源开发 1、立项背景、立项背景冷热剧变:冷热剧变:日温差可达日温差可达4040 最高地温可达最高地温可达8080 异常干热:年降雨异常干热:年降雨0-4000
4、-400mm mm 蒸发可达蒸发可达3000mm3000mm 风沙频繁:风沙频繁:年起沙风可达年起沙风可达300300次以上次以上 塔克拉玛干沙漠素有死亡之海之称塔克拉玛干沙漠素有死亡之海之称 沙漠地区修筑公路十沙漠地区修筑公路十分困难,其原因:沙分困难,其原因:沙漠自然条件极端恶劣漠自然条件极端恶劣1、立项背景、立项背景能见度低能见度低风蚀风蚀风沙流运动,对公路的危害极大风沙流运动,对公路的危害极大,防护困难,防护困难 沙埋沙埋 路面浮沙路面浮沙1、立项背景、立项背景沙丘移动,筑路难度极高沙丘移动,筑路难度极高 地表松软,运输和施工机械难以进入地表松软,运输和施工机械难以进入沙基松散,路基难
5、以压实成型沙基松散,路基难以压实成型 公路建设、运营和养护十分困难,严重制约着公路交通的发展。公路建设、运营和养护十分困难,严重制约着公路交通的发展。缺乏砂石等筑路材料缺乏砂石等筑路材料1、立项背景、立项背景我们从上世纪七八十年代就开始了沙漠公路研我们从上世纪七八十年代就开始了沙漠公路研究,成果在九十年代修筑的塔克拉玛干、库布究,成果在九十年代修筑的塔克拉玛干、库布齐等沙漠公路中得到了应用。齐等沙漠公路中得到了应用。垫杠子方能通行的沙漠路段垫杠子方能通行的沙漠路段垫杠子方能通行的沙漠路段垫杠子方能通行的沙漠路段 沙害调查沙害调查沙害调查沙害调查 输沙量观测输沙量观测输沙量观测输沙量观测 塔克拉
6、玛干沙漠公路塔克拉玛干沙漠公路塔克拉玛干沙漠公路塔克拉玛干沙漠公路 1 1、立项背景、立项背景路线路线穿越穿越高大高大沙山沙山平纵指平纵指标差异标差异大、过大、过渡不合渡不合理理主风向主风向路路线线 路线和主风向直角相交路线和主风向直角相交 过于顺应地形过于顺应地形 指标太低指标太低然而随着路网密度增加和等级提高,遇到的各种沙漠然而随着路网密度增加和等级提高,遇到的各种沙漠条件越来越复杂,安全、环保等问题也日益受到广泛关条件越来越复杂,安全、环保等问题也日益受到广泛关注,在沙漠公路自然区划、设计参数、规范标准及高速注,在沙漠公路自然区划、设计参数、规范标准及高速公路修筑技术等方面出现了许多急待
7、解决的问题。公路修筑技术等方面出现了许多急待解决的问题。无沙漠高速公路修筑经验无沙漠高速公路修筑经验无沙漠高速公路修筑经验无沙漠高速公路修筑经验 1 1、立项背景、立项背景因此,研究解决长期以来沙漠公路建设中存因此,研究解决长期以来沙漠公路建设中存在的重大工程技术难题,对加快沙漠地区公在的重大工程技术难题,对加快沙漠地区公路建设、优化路网结构、提高工程质量、确路建设、优化路网结构、提高工程质量、确保运营安全、保护生态环境,实现可持续发保运营安全、保护生态环境,实现可持续发展具有重要意义。展具有重要意义。汇汇 报报 内内 容容立项背景立项背景1 1总体思路和技术路线总体思路和技术路线2 2成果应
8、用情况成果应用情况4 4经济社会效益及作用经济社会效益及作用5 5 结束语结束语6 6主要成果和创新点主要成果和创新点3 3沙漠地区公路建设成套技术研究沙漠地区公路建设成套技术研究沙漠地区公路建设成套技术研究沙漠地区公路建设成套技术研究2、总体思路及技术路线、总体思路及技术路线基础基础基础基础:风沙运动风沙运动规律和公路特性规律和公路特性 目标目标目标目标:实现适应实现适应各种各种类型沙漠、不同等级类型沙漠、不同等级公路建设的成套技术公路建设的成套技术 手段手段手段手段:调查、风洞模拟、调查、风洞模拟、调查、风洞模拟、调查、风洞模拟、理论分析、依托工程试理论分析、依托工程试理论分析、依托工程试
9、理论分析、依托工程试验、效果观测验、效果观测验、效果观测验、效果观测方法:方法:方法:方法:13131313个个个个分课题研究、分课题研究、成果应用、系统集成创新成果应用、系统集成创新以解决以解决以解决以解决 为主线为主线为主线为主线 流沙危害、流沙危害、筑路材料、筑路材料、安全环保等安全环保等 总体思路总体思路 2、总体思路及技术路线、总体思路及技术路线理论理论 实践实践 沙漠地区公路建设成套技术研究沙漠地区公路建设成套技术研究选线选线路基路基材料材料环境环境图件制作图件制作数据处理数据处理养护养护论文集论文集专著、指南专著、指南研究总报告研究总报告1313个分题总报告个分题总报告资料整理资
10、料整理100100多分报告多分报告风洞试验风洞试验路况调查路况调查 车速调查车速调查勘察设计勘察设计资料收集资料收集 学习借鉴学习借鉴理论分析理论分析依托工程试验依托工程试验效应观测效应观测成果查新成果查新手段手段 方法方法 仪器观测仪器观测多学科结合多学科结合分析研究分析研究其他成果资料其他成果资料路面路面防沙防沙施工施工检测检测技术路线图技术路线图汇汇 报报 内内 容容项目背景项目背景1 1总体思路和主要内容总体思路和主要内容2 2成果应用情况成果应用情况4 4经济社会效益及作用经济社会效益及作用5 5 结束语结束语6 6主要成果和创新点主要成果和创新点3 3沙漠地区公路建设成套技术研究沙
11、漠地区公路建设成套技术研究沙漠地区公路建设成套技术研究沙漠地区公路建设成套技术研究3 3、主要成果和创新点、主要成果和创新点经过经过3232家单位家单位200200多科研人员多科研人员7 7年多技术攻年多技术攻关,在关,在1313个分课题系统研究的基础上,在个分课题系统研究的基础上,在8 8各方面取得了各方面取得了4040余项成果余项成果:(1 1)沙漠公路自然区划)沙漠公路自然区划2 2项成果项成果 (指标方法指标方法.区划图等区划图等)(2 2)沙漠公路选线及线形参数)沙漠公路选线及线形参数6 6项成果项成果 (设计理念设计理念.选线原则选线原则.线形指标线形指标.参数参数.3s.3s技术
12、等技术等)(3 3)沙漠公路路基设计技术)沙漠公路路基设计技术6 6项成果项成果 (阻沙性能阻沙性能.合理断面合理断面.边坡边坡.高度高度.稳定性等稳定性等)3 3、主要成果和创新点、主要成果和创新点(4 4)风积沙路用性能)风积沙路用性能4 4项成果项成果 (强度机理强度机理.回弹模量回弹模量E0.E0.加固等加固等)(5 5)沙漠公路路面结构与材料)沙漠公路路面结构与材料5 5项成果项成果 (温度场温度场.典型结构典型结构.材料参数等材料参数等)(6 6)沙漠公路防沙体系建设与维护技术)沙漠公路防沙体系建设与维护技术6 6项成果项成果 (固沙新技术固沙新技术.防沙体系防沙体系.植被结构植被
13、结构.输沙断面等输沙断面等)(7 7)沙漠地区公路施工技术)沙漠地区公路施工技术8 8项成果项成果 (试验方法试验方法.压实机理压实机理.工艺工艺.压实度压实度.检测方法等检测方法等)(8 8)沙漠地区公路景观环境)沙漠地区公路景观环境4 4项成果项成果 (评价方法评价方法.环保理念等环保理念等)3 3、主要成果和创新点、主要成果和创新点通过集成创新,形成了以沙漠高速公路为主,涵盖一般通过集成创新,形成了以沙漠高速公路为主,涵盖一般公路的公路的设计施工和检测评定技术设计施工和检测评定技术、以、以“行车和防沙双安行车和防沙双安全全”为原则的为原则的路线设计技术路线设计技术、以、以“阻沙性能和性价
14、分析阻沙性能和性价分析”为依据的为依据的路基设计技术路基设计技术,以,以“典型结构典型结构”为基础的为基础的路路面设计技术面设计技术和以和以“可调控固沙可调控固沙”为理念的各种为理念的各种防风固沙防风固沙和养护技术和养护技术,为为沙漠地区公路建设沙漠地区公路建设提供了成套的技术与提供了成套的技术与方法方法。成果在沙漠高速公路修筑技术等方面填补了国际空白;成果在沙漠高速公路修筑技术等方面填补了国际空白;在在沙漠公路自然区划、线形指标、阻沙性能指数、可调沙漠公路自然区划、线形指标、阻沙性能指数、可调控防沙控防沙等等7 7个方面取得了实质性创新;在风积沙筑路技个方面取得了实质性创新;在风积沙筑路技术
15、等术等1010多个方面有重大突破;土壤凝结剂及其制备方法、多个方面有重大突破;土壤凝结剂及其制备方法、土工编制袋沙障、沙障装置土工编制袋沙障、沙障装置等等3 3项技术获国家发明和实项技术获国家发明和实用新型专利;出版专著用新型专利;出版专著2 2部,发表论文部,发表论文6060余篇。余篇。3 3、主要成果和创新点、主要成果和创新点3 3、主要成果和创新点、主要成果和创新点创新创新1 1提出了基于沙漠环境特点的公路提出了基于沙漠环境特点的公路路线设计理论方法,完善了沙漠路线设计理论方法,完善了沙漠公路平、纵线形设计指标体系,公路平、纵线形设计指标体系,实现了沙漠公路设计中为确保交实现了沙漠公路设
16、计中为确保交通安全而采用合理平纵线形进行通安全而采用合理平纵线形进行主动预防行车事故的设计思想。主动预防行车事故的设计思想。轮台轮台且末且末民丰民丰塔中塔中阿拉尔阿拉尔和田和田阿克苏阿克苏喀什喀什库尔勒库尔勒若羌若羌阿和沙漠公路减少绕行450450kmkm塔且沙漠公路减少绕行290290kmkm若羌且末公路减少绕行7878kmkm提出的提出的“双安全双安全”等选线原则方法,改变了过去见沙漠就绕行的观念。等选线原则方法,改变了过去见沙漠就绕行的观念。塔塔 克克 拉拉 玛玛 干干 沙沙 漠漠 地地 貌貌 交交 通通 图图肖塘肖塘沙漠公路选线原则沙漠公路选线原则 穿越塔克拉玛干沙漠的三条路分别缩短里
17、程穿越塔克拉玛干沙漠的三条路分别缩短里程78km78km、290km290km、450km450km沙漠公路合理线形沙漠公路合理线形提出用实际运行速度进行线形设计的理念,确定了平纵面线形指标体系。提出用实际运行速度进行线形设计的理念,确定了平纵面线形指标体系。指标对比举例(不受限路段)指标对比举例(不受限路段)指标 对比内容80km/h60km/h40km/h 平曲线半径(m)设计速度一般最小值 400m200m100m实际运行速度推荐最小值700m600m500m最大纵坡(%)设计速度指标最小值 567实际运行速度推荐最小值556凸型竖曲线半径(m)设计速度一般最小值45002500700实
18、际运行速度推荐最小值1000045004500沙漠公路选线技术沙漠公路选线技术RSRS卫星遥感信息处理卫星遥感信息处理GISGIS地理信息处理分析地理信息处理分析采用采用3s技术实现上述理念和原则技术实现上述理念和原则 3 3、主要成果和创新点、主要成果和创新点创新创新2 2综合应用空气动力学和风沙物综合应用空气动力学和风沙物理学原理,以室内风洞、依托理学原理,以室内风洞、依托工程流场观测为依据,确定了工程流场观测为依据,确定了定量分析路基阻沙性能模式,定量分析路基阻沙性能模式,揭示了阻沙性能指数随路堤高揭示了阻沙性能指数随路堤高度和边坡度的变化规律,有效度和边坡度的变化规律,有效地解决了沙漠
19、路基合理横断面地解决了沙漠路基合理横断面设计难题。设计难题。路基合理断面调查试验路基合理断面调查试验1:i1:i1:i1:iB BHHb bb b积沙平积沙平积沙平积沙平台台台台积沙平积沙平积沙平积沙平台台台台 图3-3 路堤弱风区面积计算示意图阻沙性能指数阻沙性能指数:r=Q/D r=Q/D 调查分析调查分析 风洞试验风洞试验 合理边坡技术经济分析合理边坡技术经济分析 合理高度技术经济分析合理高度技术经济分析 阻沙性能模型阻沙性能模型 合理断面和高度推荐方法合理断面和高度推荐方法 沙漠地区公路路基沙漠地区公路路基沙漠地区公路路基沙漠地区公路路基合理断面型式及高度合理断面型式及高度合理断面型式
20、及高度合理断面型式及高度阻沙性能阻沙性能阻沙性能阻沙性能修正模型修正模型修正模型修正模型工程造价工程造价工程造价工程造价费用模型费用模型费用模型费用模型综合分析综合分析通过边通过边通过边通过边坡稳定坡稳定坡稳定坡稳定性验算性验算性验算性验算沙漠公路沙漠公路沙漠公路沙漠公路调查结果调查结果调查结果调查结果 3 3、主要成果和创新点、主要成果和创新点创新创新3 3提出了提出了“以沙治沙以沙治沙”的公路防沙的公路防沙理念,研究开发了沙袋、土工理念,研究开发了沙袋、土工方格沙障等工程措施为主的可方格沙障等工程措施为主的可调控防沙体系及相应的维护技调控防沙体系及相应的维护技术,开创了术,开创了“以沙治沙
21、以沙治沙”的公路的公路防沙措施先例。防沙措施先例。防沙技术开发与研究防沙技术开发与研究 利用沙袋装满风积沙或利用沙袋装满风积沙或 采用土工格室等其他材采用土工格室等其他材 料形成活动沙障,实现料形成活动沙障,实现 自由调节规格和移动,自由调节规格和移动,在沙障被流沙埋压后可在沙障被流沙埋压后可 以提起,恢复固沙效以提起,恢复固沙效 果,使传统的静态固沙果,使传统的静态固沙 转化为动态固沙。开发转化为动态固沙。开发 的有:的有:有鳍无鳍沙袋沙 障、土工方格沙障。有鳍沙袋沙障有鳍沙袋沙障风洞模拟试验风洞模拟试验 阻固式沙袋沙障防沙体系阻固式沙袋沙障防沙体系 无穗沙障风速流场图无穗沙障风速流场图 有
22、穗沙障风速流场图有穗沙障风速流场图有穗与无穗沙障阻沙能力对比有穗与无穗沙障阻沙能力对比可调控治沙、以沙治沙可调控治沙、以沙治沙不同规格沙障积沙厚度随风速的变化不同规格沙障积沙厚度随风速的变化20%20%土工方格沙障风速流场土工方格沙障风速流场 土工方格风洞模型沙障布置土工方格风洞模型沙障布置 观测内容观测内容沙障规格沙障规格V2m/sV0.5m/sV2处处风速风速降率降率%V0.5处处风速风速降率降率%粗糙度粗糙度Z0cm11m提出提出7.544.6817.528.55.31沙埋沙埋9.156.551.5212m提出提出沙埋沙埋7.649.144.776.3416.424.84.932.052
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