一、成果简介

本研究成果获得2019年度河南省科技进步二等奖。

中国是世界上黄土分布最广、厚度最大的国家，在河南省境内，黄土主要分布在豫西地区。随着我国交通基础设施建设的突飞猛进，高速交通建设开始向西部复杂地质环境地区延伸，许多高速公路穿越黄土地区。从豫西和其他黄土区公路建设和使用情况来看，由于黄土本身工程性质差，加之承受长期气候环境侵蚀和交通循环荷载的反复作用，部分在建和运营期间公路出现了由于黄土性能衰变引起的路基不均匀沉降、路表开裂、路面板脱空、公路沿线黄土边坡失稳等灾害现象，严重影响行车安全性和舒适性，同时导致道路维修周期缩短和维修工作量的增加。因此攻克黄土地区公路路基填筑与性能保障关键技术难题具有重要的理论意义和实际应用价值。

 本项目围绕上述关键科学技术难题，历经近10年产学研联合攻关，通过系统的理论研究和技术攻关，从机理分析、设计计算、填筑保障、评价治理四个方面，最终形成了复杂气候和荷载条件下黄土路基填筑和性能保障成套技术，实现了黄土的填料可用、性能可控和耐久可靠。

二、技术创新

创新一：解决了黄土地区温度、湿度、交通荷载等复杂因素耦合作用下路基力学响应与长期性能演变机制分析技术难题。建立了黄土路基热-流-固多场耦合动力响应模型和求解方法，研制了路基土干湿循环和冻融循环试验系统，揭示了路基长期性能演化机理，提出了路基损伤的宏细观多尺度评价方法和多因素耦合作用下路基长期变形预测方法。

创新二：解决了考虑黄土路基性能衰变和路基路面协调作用的路基设计技术难题。从传统静力学过渡到动力学，提出了黄土路基动力响应的拟静力学分析理论与技术。构建了以动变形控制、动模量验算的路基结构设计框架体系，实现了从传统的经验设计方法到力学设计方法的转变，发展了路基动力学设计方法，并得到了同行的广泛认可。

创新三：解决了黄土路基填筑控制方法和长期性能保障技术难题。提出了基于动力设计法的路基湿度、变形和稳定性控制标准和技术，研发了具有保温、保湿和抗变形的路基结构及防排水技术，实现了从传统的短期质量控制到保障长期性能的转变，提出了保障路基长期服役性能的控制技术。

创新四：解决了豫西黄土地区公路滑坡孕育机制与稳定性控制技术难题。揭示了黄土滑坡滑带土强度演化规律和滑坡孕育机制，提出了非饱和黄土滑坡稳定性控制指标和标准，构建了黄土边坡长期监测和健康诊断系统，提出了公路黄土滑坡综合防治成套技术。

三、应用示范

项目系统解决了复杂气候环境和荷载条件下公路路基设计和长期性能保障的技术难题，优化了工程设计，实现了设计、施工和养护的无缝连接，节省了大量工程投资，研究成果获授权专利25项（发明专利12项）、软件著作权10项、发表SCI/EI收录论文98篇，成果纳入5部标准、规范、手册等行业指导性文件，并在河南省内外10余条高速公路、一级公路建设中推广应用，直接指导了公路路基的设计、建造和维护，获得了同行的认可和推荐。基于该项目的研究成果，主编了《公路路基设计规范》、《公路滑坡防治设计规范》和《公路低路堤设计指南》等多部交通运输部的重要行业规范标准，促进了行业科技进步和学科的发展，对于提高河南省乃至全国道路工程建设水平、保护耕地资源和环境，服务于“一带一路”基础设施建设，具有重要引领和示范作用。