超高指的是列车在圆曲线上行驶时，受横向力或离心力作用会产生滑移，为抵消车辆在圆曲线路段上行驶时所产生的离心力，保证列车能安全、稳定、满足设计速度和经济、舒适地通过圆曲线，在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡 。

定义

当圆曲线半径小于不设超高的最小半径时，为抵消一部分横向力，将行车道绕旋转轴旋转，逐渐形成外侧高内侧低的单一横向坡度，这种设置称为超高。

计算

超高i=（V*V）/(127R)-u

i：超高

R：平面曲线半径

V：汽车车速

u：横向力系数

进展与应用

超高韧性水泥基复合材料名称由来、分类、基本性能、材料设计方法及其在实际工程中的应用情况。在基本性能部分， 详细地介绍超高韧性水泥基复合材料高于混凝土的受压变形能力、在直接拉伸荷载作用下表现出显著的准应变硬化特征和产生多条细密裂缝的能力、在弯曲荷载作用下表现出的超高韧性和产生多条细密裂缝的能力、在剪切荷载作用下表现出具有明显延性特征的破坏模式、与钢筋的变形协调性能。

实际工程应用

1 提高钢筋混凝土结构耐久性：

在钢筋混凝土结构中， 氧气和水穿越裂缝到达钢筋表面是钢筋发生锈蚀的必要条件， 而侵蚀性物质则一般是随着水迁移到钢筋混凝土构件内部的。

2桥面板的耐久性修补：

在荷载和环境作用相同的情况下， 使用 ECC 材料修补路面比较使用混凝土材料从浇筑完成开始便显得优越， 并且随着时间的推移， 这种优势也变得越来越明显， 这表明 ECC 是一种耐久的建筑材料。

3 使用 ECC 维修大坝。

4 ECC 在铁路高架桥维修中的应用。

5 无伸缩缝桥面板。

6 ECC 在输水渡槽维修中的应用。

ECC 的工程应用前景

超高韧性水泥基复合材料具有几百倍于混凝土的拉应变能力，无论是在拉伸还是弯曲荷载作用下都具有显著的应变硬化特性，即使是在剪切荷载作用下也可表现出明显的韧性特征，在压力荷载作用下具有较混凝土高的变形能力，它具有优异的裂缝控制能力，通过产生稳定的多条细密裂缝将裂缝宽度控制在很细的范围内，它具有非常高的断裂能，具有对缺口的不敏感性，具有与钢筋的变形协调性；超高韧性水泥基复合材料的加工工艺灵活多变，可工厂预制，可现场浇筑，可挤压成型，可自密实，亦可喷射，此外又有早强和轻骨料 ECC 等多种类型。

国内研究现状

超高韧性水泥基复合材料的抗压强度可在 20~60 MP之间进行有效的调整，对应弹性模量在 12～21 GP范围内变化，超高韧性水泥基复合材料还具有良好的抗冻融性能和良好的抗碳化性能，将其用作修补材料能够与原有旧混凝土发生良好的黏结，用作混凝土结构永久性模板可以对混凝土裂缝进行有效地无害化分散，从而极大地提高结构的耐久性。

需要深入研究和解决的问题

虽然已经可以配制出拉应变能力稳定超过 3% 的超高韧性水泥基复合材料，但由于研究工作起步较晚，所以仍然有大量的研究工作急需开展：

(1) 超高韧性水泥基复合材料本地化的研制工作，需要投资生产优质的PVA 纤维；

(2) 超高韧性水泥基复合材料基本力学性能，需对直接拉伸性能、弯曲性能、抗剪性能、抗疲劳性能、断裂韧性等性能研究；

(3) 超高韧性水泥基复合材料的测试标准，需要建立超高韧性水泥基复合材料直接拉伸性能标准化的测试方法；

(4) 超高韧性水泥基复合材料的收缩性能以及在限制收缩条件下的抗裂防裂特性；

(5) 超高韧性水泥基复合材料在工程环境条件下的耐久性能，包括抗渗、抗冻、抗冲耐磨，以及在日照、淡水、海水及其他有害离子作用下的抗腐蚀性能和老化机理研究；

(6)高腐蚀环境下钢筋混凝土结构的维修加固新方法研究；

(7) 输水渡槽、碾压混凝土大坝、面板坝及其他水工建筑防裂抗渗技术研究；

(8) 大体积混凝土结构温度裂缝防治应用研究；

(9) 桥梁耐久性、防裂防水新技术研究；

(10) 飞机跑道、高等级公路路面耐久性新方法研究；

(11) 高层建筑抗震新技术应用研究。

超高水充填材料在采矿工程中的应用与展望

为解决“三下”压煤开采、工作面过空巷和煤炭自然发火等问题，对超高水材料充填开采技术、预充空巷开采技术和注浆防灭火技术进行研究。超高水材料充填开采技术能保证采空区充填率达到 85% 以上； 采用超高水材料预充空巷开采技术后，工作面回采过空巷期间未出现矿压显现剧烈现象。

超高水材料充填开采技术及应用

1）超高水材料充填开采技术

超高水材料采空区充填方法有开放式充填法、袋式充填法和混合式充填法等，可根据现场条件选取不同的充填方法。超高水材料充填开采技术包含充填工艺系统和采空区充填方法。超高水材料充填工艺系统由材料储运、浆体制备、浆液输送和混合、采空区充填等 4 个子系统组成。

2）超高水材料充填开采覆岩控制原理

超高水材料充填开采就是要在延滞期内尽可能地把采空区域全部充满并尽量胶结形成一个整体，从而使已垮矸石不再被压实，采空区顶板不再垮落，覆岩中的裂隙不再扩张，并在短时间内稳定控制上位岩层的活动。通过对冒落带及裂隙带空隙的密实充填，使弯曲下沉带没有继续下沉的空间和机会，从而使地表下沉量满足要求。

3）应用情况及效果

在开放式充填开采条件下，超高水材料能将采空区及其顶底板中几乎所有导通的裂隙充填密实。地表观测表明，充填开采后地表建筑物没有出现明显裂纹，其破坏程均在国家规定的Ⅰ级破坏范围之内。另外，超高水材料充填开采技术能保证采空区充填率均在 85%以上。可见，充填开采取得了良好效果。

超高水材料预充空巷开采技术及应用

工作面过空巷是整合矿井和老矿井煤炭开采中常见问题，也是煤炭开采中未能解决的技术难题。当工作面推进到空巷附近时，巷道原有支护难以承受工作面超前支承压力，易导致巷道与工作面之间的煤帮片帮，甚至发生基本顶断裂，进而引发端面冒顶，使工作面不能正常推进。工作面过空巷都是采用传统的加强支护方法，不仅维护成本高、工作量大，而且效果也不大理想。

超高水材料注浆防灭火技术及应用

超高水材料注浆防灭火技术是一种集注浆、注水、凝胶、阻化剂于一体的新型防灭火技术，同时克服了浆液易流失、不凝结、流动性差及工艺复杂、成本高等缺点。

研究方向与展望

进一步改善充填开采工艺，提高准备工作效率和机械化程度，缩短准备时间。为今后超高水材料与矸石等工业废弃物的胶结充填做准备。应加强这方面的理论研究和应用推广工作。使工艺设计与技术参数选取更加合理。使工艺设计与技术参数选取更加合理。

研究与应用

超高水材料袋式充填开采采场覆岩结构的特点，得出了工作面支架需控岩层范围及其变化特征，揭示了长壁充填开采“支架 － 围岩”关系，提高充填率是超高水材料袋式充填开采覆岩下沉控制的关键因素。超高水材料袋式充填开采工作面矿压显现缓和、采场围岩破裂范围较小且能有效控制地表下沉。

袋式充填工作面覆岩控制关键技术

隔板布置优化、采空区埋管补注浆充填以及离层区打钻补注浆充填等 3 种袋式充填工作面覆岩控制关键技术。

1）隔板布置优化

充填浆液是在支架的隔板、充填包共同作用下成型。隔板位置初始设计于隔板架一侧，此时未充填范围为 3 m( 即两架支架间距) ，为提高充填率，需优化支架隔板位置，缩小未充填范围；确定将隔板固定于隔板架中部，未充填范围仅为隔板厚度( 0.15 m) 。

2）采空区埋管补注浆充填

充填支架尾梁具有一定厚度，使得充填体与顶板之间存在欠接顶距离。采用埋设注浆管方式对充填体进行补注浆充填，以期减小欠接顶区域。采空区埋管补注浆充填技术时，充填体欠接顶区域大大减少，充填体有效充填高度得以提高，保证了工作面充填效果。

3）离层区打钻补注浆充填

利用超高水材料打钻补注浆充填方法将岩层离层带、冒落裂隙带内部裂隙充满浆液，待充填体凝固后可达到补注浆充填减沉效果。

应用效果

实施隔板布置优化、采空区埋管补注浆充填以及离层区打钻补注浆充填等袋式充填开采工作面覆岩控制技术，取得了良好的充填效果。

1）巷道围岩变形特征

沿 2515 工作面推进方向，在轨道平巷( 沿空留巷) 内布置测站监测巷道围岩变形。工作面轨道平巷围岩变形整体较小，巷道围岩变形主要集中在顶底板变形。轨道平巷顶板基本完整，超高水材料袋式充填工作面围岩活动得到有效控制。

2）采场围岩破裂特征

采用 KJ551 高精度微地震监测系统对工作面进行围岩破碎进行观测得出，袋式充填工作面覆岩结构稳定，运动范围受到限制，结构比较完整，低位破裂岩层被压实，高位岩层得到控制，覆岩下沉得到有效抑制。

3）地表变形特征

在 2515 工作面上方沿工作面主断面布设走向与倾向两条观测线进行地表变形观测得出，地表下沉波及范围减小，地表下沉得到了有效控制。