玻璃钢(GFRP)螺旋锚护坡关键技术及其成套工艺装备

1、附件1重大科技项目（课题）征集表项目（课题）名 称玻璃钢（GFRP）螺旋锚护坡关键技术及其成套工艺装备研究所属领域及方向装备制造工业领域/社会发展承担单位名称河南省水利第一工程局；河南省水利科学研究院；武汉大学联系人李东森手机电话9电子邮件传真9通讯地址郑州市黄河路与安平路交叉口邮编450000主要参加人员姓名出生年月学历职称专业姚 斌1963.6本科高工水利水电工程于存洋1956.8大学教高水利水电工程杨东1966.10本科高工水利水电工程李东森1966.1本科高工水利水电工程邹维列1970.9博士研究生教授/博导岩土工程崔国明1972.2本科高工水利水电工程计划研发投入150万元计划产业建

2、设投入150万元项目起止年月2012年01月起 2014 年12月止 研究开发的意义（300字以内）膨胀土被工程界称为“隐藏的灾害”、 “难对付的土”、“问题多的土”，有“逢堑必崩，无堤不塌”之说，给工程建设造成巨大的经济损失。我国针对南水北调渠坡稳定问题进行了大量的处理技术研究，正是在这一背景下，本项目申请单位多年来致力于采用具有自主知识产权的新型玻璃钢（GFRP）螺旋锚护坡技术稳定非饱和土坡，尤其是膨胀土渠坡研究，并已在河南邓州刁北干渠膨胀土渠道滑坡修复（2006年）和大秦铁路路基边坡加固（2011年）中初步得到成功应用，产生了良好的示范效应和社会效益。鉴于其广阔的应用前景，本项目拟对该技

3、术所涉及的GFRP螺旋锚头、螺旋锚专用下锚机等进行产学研联合攻关完善，凝练集成，使之形成可靠的成套技术、工艺与装备，保障供水安全与可靠性。主要研究内容及科技创新点（300字以内）（1）膨胀土一维固结后浸水膨胀的应力应变关系；探求膨胀土边坡变形失稳机理；（2）探求膨胀土基质吸力随温度变化的规律，得到基质吸力的温度修正关系，并改进膨胀土变形与强度计算公式；（3）不同密度和厚度的土工泡沫（EPS）板减载及保温防渗性能；（4）以河南省水利第一工程局承建的南水北调新乡试验段为依托，反复试验，改进和完善研制的玻璃钢螺旋锚，研制车载式专用下锚机；（5）提交一种不腐蚀、无蠕变、不老化、后期维护费用低的稳定土坡

4、尤其是膨胀土渠坡的成套技术、工艺与装备：应用GFRP螺旋锚加固膨胀土渠坡、应用EPS减小膨胀力和保持土中吸力，结合混凝土板+EPS稳定渠道水下坡；结合混凝土框架梁稳定渠道水上坡（或一般土坡）。项目实施的预期目标和科研成果（经济和社会效益、专利、成果、论文）（300字以内）(1) 非饱和土吸力随温度变化的规律与吸力温度修正关系；改进的膨胀土变形与强度计算公式；(2) 获得膨胀土一维固结下弹性模量E与H；适于膨胀土渠坡变形及稳定计算的本构模型；(3) 用含水率变化和温度变化引起吸力变化解释膨胀渠坡尤其冻土区土坡的变形和失稳机理；(4) 不同密度、板厚的EPS板的应力应变关系及密度和板厚对EPS板保

5、温效果的影响；EPS板同时发挥减小膨胀土坡变形、减小温度和含水率变化保持吸力作用的效果；(5) 一种新的土坡尤其是膨胀土渠坡加固结构型式和成套技术、工艺与装备，可以在水利、公路、铁路、矿山等领域得到广泛应用，产生良好的社会经济效益。取得发明专利和实用新型专利6项；发表高水平学术论文610篇。其中三大检索4-6篇。该项目的研究开发基础（项目前已做的工作，产 学研结合状况）（300字以内）（1）已承担完成国家自然科学基金项目“非饱和土坡变形机理和GFRP螺旋锚护坡技术的研究”、交通部西部课题：“公路非饱和路基土的力学特性研究”、河南省水利厅项目：“膨胀土渠道滑坡治理新技术试验及应用研究”等，对非饱

6、和土特性、膨胀土渠坡的变形失稳机理及处理技术有较为深入的研究。（2） 已研制出第三代玻璃钢螺旋锚和螺旋锚专用下锚机，并在水利、铁路等工程领域应用成功，初步形成了玻璃钢螺旋锚护坡技术与工艺。（3）多年来，联合申请本项目的3个单位通过产学研结合，一直保持着良好的合作关系。如上述河南省水利厅项目就是河南省水利科学研究院与武汉大学联合完成的；螺旋锚下锚机就是河南省水利第一工程局与武汉大学联合研制的。科技成果应用前景和市场分析（300字以内）土坡受气候变化影响深度一般仅为几米，因此工程中常见的滑坡往往局限于浅层，且由降雨诱发较多。膨胀土边坡破坏机理与一般土坡不尽相同，一般土坡的稳定措施如放缓边坡对膨胀土

7、坡的效果不佳。玻璃钢螺旋锚护坡技术作为锚杆技术的扩大应用，可以适应多种土质边坡的加固要求：在膨胀土坡应用中，框架护坡锚固力的确定不取决于土压力的大小，主要由膨胀土边坡表层土体的潜在膨胀力和允许膨胀变形决定；而在黄土坡的应用中，框架护坡不但可以起到隔离外部渗水、加快排除坡面水流的作用，还能在坡体发生湿陷后，通过在锚尾施加预紧力使框架护坡结构紧压坡面，防止因湿陷引起的坡面坍塌和坡体滑坡。因此，随着我国工程建设规模的扩大，应用前景和市场是广阔的。承担单位具备的条件（设施、人才、资金）（300字以内）河南省水利第一工程局拥有高级职称的68人，拥有各类主要施工机械设备2240台（套），注册资金11000万元，是一家以承建国内外水利工程为主的大型施工企业，自行研制改进多种特殊施工设备，目前正承建南水北调工程多个标段。河南水利科学研究院是以应用基础研究为主的科研机构。其岩土力学研究所在膨胀土滑坡治理等领域具有特色和优势，完成的“南水北调（中线）工程膨胀土性质及其渠坡稳定的防治措施的探讨”获河南