(一)所屬領域
剛果(金)南部地區濕陷性土研究,屬于土地資源調查利用領域,整合巖土工程學、礦山地質學等,對研究區域濕陷性土的形成和濕陷機理進行分析研究,并基于研究成果,結合當地社會經濟條件,形成濕陷性土處理方法。研究成果應用于礦山建設、房屋建設等領域。
(二)立項背景
濕陷性土是指非飽和、結構不穩定的土,在一定壓力作用下受水浸漫后,其結構迅速破壞,并產生顯著的附加下沉。濕陷性土在我國北方分布廣泛,除常見的濕陷性黃土外,在我國的干旱及半干旱地區,特別是在山前洪、坡積扇中常遇到濕陷性碎石土濕陷性砂土等。處于熱帶草原氣候區的剛果(金),在特殊的氣候條件下,形成了廣泛覆蓋地表的濕陷性土。
在國內,對濕陷性土特別是濕陷性黃土的研究程度較高,2004年制定了《濕陷性黃土地區建筑標準》,2018年又對標準進行了修訂改版。從成因、時代、工程地質分區、評價、建筑措施等方面均有深入的研究。剛果(金)的濕陷性土與國內的濕陷性黃土在形成原因、濕陷機理等方面均有較大差別,因現階段該地區尚沒有進行大規模的開發建設,濕陷性的問題沒有凸現,對這一方面的研究尚處于空白狀態。
(三)主要技術內容
(1)通過調查、匯總、分析濕陷性土的地區發育情況與氣候、地形地貌等之間的關系,總結分析其分布規律。
(2)對其物理、力學性質進行室內試驗,與國內濕陷性黃土的特征數據進行對比,分析其異同點。
(3)通過對其物理力學性質的深入了解,從鉆探、制樣、試驗等方面提高濕陷性土的勘探效率。
(4)采用電子顯微鏡和巖礦分析等手段,對其微觀結構和礦物組成進行分析,從微觀結構和礦物性質上尋找其發生濕陷的原因。
(5)采用激光法粒度分析儀,對其顆粒組成進行詳細分析,從滲透變形的角度分析其濕陷變形。
(6)采用雙比重計法,測得濕陷性土樣的分散度,以分散性土的角度研究其濕陷發生機理。
(7)進行浸水載荷試驗,研究濕陷性土樣在壓力及浸水條件下的濕陷變形特性。
(8)匯總以上試驗,結合濕陷性土分布于氣候、地形地貌之間的關系,研究其濕陷變形機理。
(9)結合當地經濟技術條件,提出適用性強的地基處理方法,指導工程建設。
(四)主要經濟指標
(1)應用該成果,累計新簽合同額 約165萬美元;
(2)SCM二期建設項目節省地基處理成本約650萬美元。縮短基建周期約80天。
(3)CML生產系統完善建設項目節省地基處理成本約320萬美元。縮短基建周期約30天。
(五)授權專利情況
(1)用于提高濕陷性土等粗顆粒土鉆探效率的“一種巖土勘察用的打孔裝置”獲國家實用新型專利,專利號2022213355651;
(2)用于濕陷性土鉆探護壁的“鉆孔護壁裝置”獲國家實用新型專利,專利號2022228574153;
(3)用于提高欠密實樣開樣成功率的“一種用于蠟封盒裝原狀土樣開盒裝置”獲國家實用新型專利,專利號2021227284286;
(4)用于評價濕陷性土壩基下水文地質條件的“一種工程勘察用的地下水位流向測定裝置”獲國家實用新型專利,專利號2023200887113;
(5)用于當地濕陷性土等粗顆粒土剪切試驗的“一種粗顆粒土兩用直剪儀”獲國家實用新型專利,專利號2022213930865;
(六)應用推廣及效益情況
通過在剛果(金)南部地區開展工程勘察和巖土咨詢等業務,實現該課題研究成果的推廣應用。在SCM二期礦建項目中,通過對濕陷性土發育深度和性質的正確判斷,針對不同等級的磨礦、破碎等建構筑物提供經濟適用的地基處理措施,減少了地基處理費用約650萬美元。縮短基建周期約80天;在CML生產系統完善建設項目,基于對新建尾礦庫壩基濕陷性土性質的深入研究,提出局部處理+整體防滲的地基處理措施,節省了地基處理成本約320萬美元。縮短基建周期約30天。同時,因應用該成果的業主良好反響,我公司在當地形成濕陷性土的技術優勢,促進當地勘察等業務的拓展,累計新簽合同額約165萬美元。