郑健龙的学术贡献

长期从事特殊土路基稳定与加固、路面结构设计理论与方法、沥青混合料力学性能等教学和科研工作。主持国家、省部级科研项目50余项,出版《公路膨胀土工程》等学术专著5部,发表学术论文140余篇,获国家专利8项。获国家科技进步一等奖1,省部级科技进步一等奖1,一等奖2,二等奖12,三等奖6。在以下方面做出了突出贡献,在国内外同行业中享有较高声誉:

(1)主持完成国家西部交通建设科技计划重大项目“膨胀土地区公路建设成套技术研究”,提出了膨胀土平衡含水率理论,发展了膨胀土路堑边坡柔性支护综合治理技术和路堤物理处理技术,发展了公路膨胀土工程理论和技术。

(2)首次提出了沥青路面表面弯沉衰减演化模型和沥青路面结构极限状态设计方法,提出了以设计弯沉为指标的沥青路面设计标准和方法以及大中修强度沥青路面设计新方法,完善了我国沥青路面设计理论和方法,研究成果全部纳入行业规范。

(3)在国内外首次研究了沥青混合料的粘弹性损伤特性,提出了基于损伤力学中真实应力确定疲劳试验应力水平的新方法,并建立了相应的疲劳方程,建立了沥青混合料的非线性疲劳损伤理论和分析方法,为沥青路面设计规范的修订奠定了基础。

此外,郑健龙教授还在路基变性控制技术、公路土工合成材料应用技术、沥青路面抗裂设计、沥青混合料改性技术、路面养护管理技术、复合板壳非线性理论等方面取得了丰硕成果。

攻克“路癌”这一世界性难题膨胀土技术获2009年国家科技进步一等奖。

普通地方高校获得国家科技进步一等奖在湖南尚属首次。

这一奇迹的创造者是长沙理工大学校长郑健龙教授及其研究团队。从65438年到2005年,郑健龙教授带领来自全国25个单位的380多名科技人员,针对公路建设中膨胀土“逢切必滑、路堤必塌”这一“工程中的毒瘤”,终于“治愈”了这一国内外专家长期以来一直在治疗的“顽疾”!直接经济效益达到165438+7500万元。

“癌症”横行,每年损失超过6543.8+05亿美元。

“膨胀土是一种富含膨胀性粘土矿物的特殊土,在环境干湿交替作用下,体积膨胀收缩明显,强度衰减迅速。”郑健龙教授解释说,膨胀土遇水膨胀,天晴开裂,是公路建设最大的克星。世界上有46个国家,中国有26个省区,这种特殊土壤大量存在。用这种土筑路时,会出现边坡坍塌、路基沉陷、道路损坏、结构坍塌等现象,损坏反复多次。此外,对铁路、房屋建筑、水利设施等浅层轻型结构也有很大危害。对中加合作的研究表明,中加合作每年造成的经济损失高达6543.8+0.5亿美元。过去常采用化学改良、换土、刚性支护等方法,不仅成本高、工期长、施工难度大,而且造成严重的水土流失和生态环境破坏。

我们做什么呢早在1992,在长沙交通大学任教的郑健龙就开始关注这个问题。1993年申请比利时博士后基金,成为比利时路研究院访问学者,开始系统思考和研究这个课题。那些年,膨胀土几乎成了郑健龙每天都会想到的一个词。

放弃“刚性治理”,选择“柔性治通胀”

处理公路膨胀土的主要问题其实就是一个:如何让这种看似普通的土在任何天气条件下都不膨胀不开裂,不塌陷不下沉。因此,郑健龙和他的同事杨和平教授带领学生在实验室和现场做了无数次的测试和实验,创造性地提出了边坡治理中“以软治胀”的新概念。

你什么意思?就是摒弃“刚性处理”的方法来加强围挡,而是对膨胀土进行“消能”、“排水”、“穿衣”,再用阔叶植被稳定表土。1995,他和同事们在云南楚大高速上尝试采用这项技术,收效甚微。

2002年,交通部西部地区建设重大科技项目之一——“膨胀土地区公路建设成套技术研究”面向全国招标,已开展公路膨胀土研究10年的郑健龙一举中标。

在随后的几年里,郑健龙联合许多施工单位,对公路膨胀土的性质及其处理方法再次进行了深入的研究。为了研究膨胀土与土工合成材料的相互作用机理,郑健龙与课题组成员一起论证了几十次,与设备厂家反复讨论了10多次,最终研制出国内规模最大、性能最好的数控拉拔试验系统。为了真实评价膨胀土填料的路用性能,课题组对设备方案进行了10多次修改,成功发明了改进的CBR试验装置及其试验方法。为了证明直接用膨胀土做路堤填料的可行性,他不仅进行了大量的室内试验,还亲自带领课题组成员无数次到施工现场采集数据,不分寒暑,夜以继日,跟踪多年。

新技术在应用中很重要。修路是项目经理负责制,有严格的预算和时间规定。之前花费大量金钱和时间难以攻克的“癌症”现在怎么样了?记者在实验室里看到,除了在里面做排水沟,在外面种植阔叶植被,最重要的是郑健龙穿上了一件可以随着气候变化而变化和膨胀的“衣服”——特制的塑料格栅。每隔50厘米厚的膨胀土,穿上这样一件特制的衣服,就像一个瘦胖的人穿上了一件弹力毛衣。这样,无论天气如何,膨胀土都不会因为“肥瘦”幅度过大而塌陷。

对于公路回填,也就是膨胀土的填埋,郑健龙和他的同事们采取的是另一种方法:“包裹法”,即用其他土包裹膨胀土,披上“保温防渗”的外衣,“无懈可击”。

科学探索孜孜以求,集体研究终于成功。

记者获悉,这一新技术已在10个省区的23条高速公路和南水北调工程中得到广泛应用,有力支持了重大工程建设,创造直接经济效益165438+7500万元,节约建设用地16202.5亩,减少燃料消耗3640.6万升,减少废气排放1。由此,课题组衍生出12项国家专利、4项行业规范、3部专著、213篇论文,构建了一套集理论、方法、勘察、设计、施工技术于一体的膨胀土地区公路建设成套技术,使我国公路建设从惧怕膨胀土、回避膨胀土向全面掌握和利用膨胀土转变,从地质灾害频发、环境恶化向人民安居乐业转变。

“没有一个大项目能归功于一个人。”在采访中,从事公路建设科研30多年的郑健龙反复强调了这一点。他如数家珍地向我们介绍:杨和平教授作为该项目的技术负责人,多年来一直驻扎在施工第一线。2003年6月至2004年7月,为了保证实验段的施工质量,杨教授和刘龙武副教授带领两名学生在广西南友路工地住了一年,只为研究生答辩和校务,多次返回长沙。杨教授和研究生们同吃同住,一起早出晚归。他在现场指导施工人员加固膨胀土路堤时,看到民工的土工格栅铺设方法不对。他自己演示,手把手教,回到学校,一头扎进实验室研究测试数据。正是因为这种努力工作的精神,杨教授发表了70多篇项目研究论文,其中近20篇被SCI、EI、收录。

负责物理工程施工和数值模拟计算的副教授魏在广西南油路期间,一年内瘦了20斤。还有张锐博士,生于80年代,他在攻读硕士学位时选择了这个课题,并从那时起围绕这个课题进行了五年的实验。在接受记者采访时,他还带领研究生们为找到课题组的“北京西南六环”项目组做实验,看他和研究生们铲土。记者感叹:这是哪里的医生?明明是一群农民工!

“2020年前,中国将新增高速公路数万公里,普通公路数百万公里。膨胀土的处理具有极其广阔的应用前景。”

这也许是郑健龙的驱动力。