湿陷性黄土地区拓宽路基差异沉降控制研究

黄土湿陷性是导致高速公路改扩建工程新老路基差异沉降的主要原因之一，拓宽工程新老路基拼接带处理方式和拓宽路基荷载下黄土地基处治方式都是设计和施工中所面临的技术瓶颈。本研究针对关键问题,通过实际调研、理论分析、室内试验、数值模拟等研究手段对湿陷性黄土拓宽路基的病害、差异沉降特性及新老路基横向差异沉降控指标进行深入系统的研究，揭示了黄土地区拓宽工程路基病害的成因机理和变形规律，明确了黄土地基在降雨或浸水入渗条件下地基土体的强度特征、破坏模式和控制因素。本研究所得建立交通荷载下考虑路面功能性和结构安全性双重指标的新老路基差异沉降的控制标准，填补研究空白，完善行业设计施工规范，并基于横向差异沉降控制标准，寻求更具针对性、更为经济有效的新老路基差异沉降控制技术，得出处治技术优化设计参数，为高速公路改扩建工程设计施工提供理论依据和技术支撑。

本项目依据原申请书申请内容及研究计划，针对拟解决的关键问题，通过依托工程调研、理论分析及数值计算、室内常规及模型试验等研究手段对湿陷性黄土拓宽路基的病害、差异沉降特性及新老路基横向差异沉降控指标进行了深入系统的研究，揭示了黄土地区拓宽工程路基病害的成因机理和变形规律，明确了黄土地基在降雨或浸水入渗条件下地基土体的强度特征、破坏模式和控制因素。建立了考虑路面功能性和结构安全性双重指标的新老路基差异沉降控制标准，并基于差异沉降控制标准提出了更具针对性、更为经济有效的差异沉降控制技术，为高速公路改扩建工程设计施工提供理论依据和技术支撑。研究的主要成果如下：(1)通过黄土地区高速公路拓宽工程的调研工作与相关文献的收集，选取典型拓宽路基纵向破坏案例，分析其地基应力分布、差异沉降诱发原因以及新旧路路基拼接部的变形扩展特征，归纳出黄土地区拓宽路基差异沉降的影响因素及其变形破坏的特点。(2) 针对不同路面结构形式，建立拓宽路面结构层底脱空计算模型，利用数值分析方法对不同路面形式在交通荷载作用下各结构层的响应进行分析，根据路面横坡、纵坡和平整度要求探讨路面功能性要求，得出了更具针对性的拓宽路基纵向差异沉降控制标准，并与已有工程实践进行对比分析，同时结合大型比例模型试验，验证了标准的合理性，对行业规范相关标准进行补充与完善。(3)结合湿陷性黄土特性，以控制标准为准绳，对拓宽路基拼接带和拓宽新路地基常用处治措施适应能力大小进行分析，寻求具有针对性的差异沉降处治技术，并借助数值分析手段，对黄土地区拓宽工程差异沉降处治技术设计参数进行优化，使其更合理、更经济、更有效。