2017年度湖南省科学技术进步奖推荐项目情况简介煤矸石路基绿色建造关键技术及工程应用一、项目名称煤矸石路基绿色建造关键技术及工程应用二、推荐单位意见项目依托部省联合攻关课题，历时8年，取得了丰硕成果，包括专著2部、论文62篇（SCI/EI收录44篇）、专利7项、行业标准1部、省级工法2项、软件著作权3项。项目构建了煤矸石剪应力与剪切位移关系模型，推导了降雨渗流作用下煤矸石路堤边坡安全系数计算公式，发明了一种格宾网绞边强度试验装置，揭示了3种典型格宾网绞边拉伸破坏模式，提出了新型煤矸石柔性支挡设计方法，获得了污染物迁移动力学模型，研发了电动力学/聚丙乙烯腈纳米纤维膜及改性壳聚糖渗透性反应墙的地下水调控新技术，创建了煤矸石填料路用性能评价体系，攻克了煤矸石路基绿色建造关键技术，填补了国内外同类技术空白。成果总体达到了国际先进水平，部分达到国际领先水平。成果已在湖南、山西、贵州、江西、福建等省15个近1200km的公路、铁路及市政道路中推广应用，节约土地522亩，节省造价24519万元，取得了显著的社会、经济和环境效益，推广应用前景十分广阔。经初步审查，申报材料真实有效，经公示无异议，同意推荐该项目申报2017年度湖南省科学技术进步奖，建议等级：湖南省科学技术进步一等奖。三、项目简介作为我国积存量和年产量最大、占用土地最多的工业固体废弃物，煤矸石占工业总固废72%，全国堆存量达62亿多吨，占地2万公顷。煤矸石不仅大量压占土地，影响自然景观，而且严重影响生态环境——煤矸石淋溶水会污染土壤和地下水，煤矸石自燃时排放的有害气体会污染大气环境，煤矸石堆场极易产生二次扬尘影响空气质量，且极易诱发滑坡和泥石流等自然灾害。如何加强资源综合利用，使煤矸石变废为宝，实现环保与资源的双赢，成为世界范围面临的棘手难题和建设美丽中国的当务之急。我国煤矸石资源化利用量不到产出量的一半，如何将煤矸石应用于公路、铁路和城市道路的绿色建造，仍然存在压实工艺难以实现、路基稳定不易保证、污染控制缺乏手段等技术难题。在交通运输部、科技部和省交通运输厅资助下，项目以湖南省安邵高速公路为依托,采用现场调研、理论研究、室内外试验及数值分析相结合的方式,在煤矸石路用性能及路堤稳定理论、路基填筑技术及相关材料装备研发、路基环境特征及地下水调控等方面，取得了一系列创新成果。在煤矸石路用性能及路堤稳定理论方面，建立了反映应变软化和残余强度的煤矸石剪应力与剪切位移关系模型，基于Bishop计算方法和非饱和土强度理论推导了降雨渗流作用下煤矸石路堤边坡安全系数计算式。在煤矸石路基填筑技术及相关材料装备研发方面，发明了一种格宾网绞边强度试验新装置，提出了新型煤矸石柔性支挡设计方法，制定了两种不同加筋结构的煤矸石路基施工工法。在煤矸石路基环境特征及地下水调控方面，揭示了开发了电动力学/纳米纤维膜渗透性反应墙地下水调控新技术。项目先后出版专著2部、发表论文62篇（EI和SCI收录44篇）、获专利7项行业标准1部、省级工法2项、软件著作权3项，项目研究成果已在湖南、山西、贵州、江西、福建等省15个近1200km的公路、铁路及市政道路中推广应用，仅以依托工程安邵高速公路为例，直接节约工程建设资金1.48亿元，减少煤矸石弃渣45万立方米，节约弃渣征地118亩，严格落实了国家土地保护政策，减少了水土流失，环境效益显著。四、客观评价项目经过湖南省交通运输厅和交通部科技司进行成果鉴定，以郑健龙院士、廖朝华大师为代表的多个专家团队对研究成果得到充分肯定：（1）项目组提交的技术文件齐全，内容完整，数据翔实，符合鉴定要求。（2）项目采用理论分析、试验研究等方法，对高速公路煤矸石路基填料工程应用进行了系统研究，取得了如下创新性成果：1)系统研究了煤矸石、掺土煤矸石和加筋煤矸石的应力应变软化特征，建立了反映应变软化和残余强度的剪应力与剪切位移关系模型，获得了煤矸石填料的强度和变形特性；2)考虑渗流力的影响，在bishop算法的基础上,提出了一种降雨渗流作用下煤矸石路堤边坡安全系数计算公式；3)发明了一种格宾网绞边强度试验装置，提出了格宾网三种典型绞边拉伸破坏模...
