重庆智造③丨这项关键技术 实现了山区高速铁路路基变形“智能化控制”

科研项目:山区城际高速铁路路基变形控制及加固关键技术与应用
牵头单位:重庆大学
荣获奖项:2020年度重庆市科学技术奖科技进步奖一等奖
随着新时代国家推进西部大开发战略的实施 , 我国高速铁路建设正快速向中西部山区推进 , 而山区城际高速铁路路基的变形问题 , 成为急需攻克的关键难题 。
重庆智造③丨这项关键技术 实现了山区高速铁路路基变形“智能化控制”
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来自重庆大学土木工程学院的项目团队通过多年时间 , 研发出了一套山区城际高速铁路路基变形控制及加固关键技术 , 实现了路基变形全过程“智能化”控制 , 构建了山区城际高速铁路路基动力变形计算方法 , 为山区城际高速铁路变形控制提供了重要理论支撑 。
11月19日 , 重庆市科学技术奖励大会召开 , 2020年度重庆市科学技术奖揭晓 , 该项技术荣获科技进步奖一等奖 。
模拟山区高速铁路路基
所有高速铁路路基都有变形的问题 , 但山区和平原不同 , 平原地貌平坦 , 路基以沉降变形为主 。但山区地形地貌复杂 , 地质条件多变 , 路基变形更加复杂 , 可以称之为三维式的 。
如何才能控制路基变形 , 为了攻克这一难题 , 从2010年起 , 丁选明就带领重庆大学土木工程学院的项目团队着手开始研发 。
“攻克这一难题的关键 , 是搞清楚路基变形是怎么发生的?”丁选明说 , 经过多次研究讨论 , 他们决定通过试验模拟山区高速铁路路基 , 以此观察路基内部的变形情况 。
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有了明确的目标 , 困难却接踵而至 。既然要模拟试验 , 就得有路基的模型 , 如何建模成了团队遇到的一大难题 。首先 , 要想通过试验清楚看到路基的变形 , 路基材料必须是透明的 。为此 , 丁选明和团队进行了大量的试验和探索 。最后 , 研发出山区路基变形透明可视化岩土体模型试验系统 。
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模拟实验时 , 当一束光打到岩土体上 , 液体材料和固定材料的折射率必须保持一致 , 这样光线才能穿透岩土体 , 看清路基内部的变形 。一旦折射率不一致 , 光线就无法穿透岩土体 , 透明度达不到 , 就无法看清路基变形 。
要达到这一效果 , 两种材料的折射率一致性精度要达到小数点后4位以上 , 为此 , 他们用了几年时间 , 不断调试和实验 , 才达到预期效果 。
路基变形全过程智能化控制
“通过模拟实验 , 我们掌握了路基变形演化的全过程 , 看到变形的发生机理和关键部位 。”丁选明说 , 随后团队就开始研发相应的技术 。
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具体来说 , 一是在建设过程中 , 提前对地基土体进行加固 , 提高地基土的强度 , 控制变形 。二是在运营期 , 通过一体化的智能检测、监测及预警等技术 , 实现了路基变形全过程监控的智能化 。构建了山区城际高速铁路路基动力变形计算方法 , 为山区城际高速铁路变形控制提供了重要理论支撑 。
这一成果已经在成渝高铁、渝贵铁路、渝万铁路、兰渝铁路、商合杭高铁等50余条高铁、城际和快速线路上应用 , 累计应用里程达7000余公里 , 产生了数亿元的直接经济效益 。