摘要: 近年来，随着社会的不断发展进步，交通车辆的不断增多，公路负荷剧增，交通拥堵成为人们普遍关注且亟待解决的一个社会问题。因此，对高速公路进行扩建改造，提高通行能力，已成为当前我国交通工程建设面临的难点问题。 高速公路扩建改造过程中面... 展开 近年来，随着社会的不断发展进步，交通车辆的不断增多，公路负荷剧增，交通拥堵成为人们普遍关注且亟待解决的一个社会问题。因此，对高速公路进行扩建改造，提高通行能力，已成为当前我国交通工程建设面临的难点问题。 高速公路扩建改造过程中面临的首要难题是地基的不均匀湿陷引起的新老路基的差异沉降及相关的附加问题。尤其是在西北大厚度湿陷性黄土地区开展高速公路改扩建项目时，黄土地基的湿陷性评价、处治深度、桩基础的作用机理等是设计施工中的重难点。本文以高速公路拓宽工程中管桩复合地基在浸水湿陷时的受力性状与作用机理为研究目标，借助长安大学60gt离心模型试验系统，构造与实际应力相符的拓宽路基相似模型，开发并升级离心试验浸水降雨装置，采用光纤光栅、激光位移计等应力位移监测系统，在黄土地基不同的湿陷工况下，探究管桩桩侧摩阻力、轴力、桩间土压力等分布方式和变化规律；并利用有限元软件Midas模拟分析地基湿陷时对地基沉降和管桩受力的影响。本文主要得出以下研究成果： （1）进行了室内离心模型试验，模拟拓宽路基的施工与运营，全程监测试验过程中路基沉降、管桩受力及桩间土压力的变化。对比分析了拓宽地基处治与未处治条件下路堤和地基的沉降变形规律，明确管桩基础对新老路基差异沉降的控沉效果，并分析了管桩桩侧摩阻力与轴力等一系列受力特性。 （2）采用改良升级的离心试验浸水装置，进行了黄土地基上部浸湿、内部浸湿与整体浸湿三种不同工况下的浸水试验，监测并分析拓宽路基荷载下新老路基沉降变形规律和管桩基础受力特性。进一步，将拓宽路基未湿陷时与湿陷后的沉降变形规律、受力特性等进行对比分析，研究黄土地基湿陷对拓宽路基的影响。 （3）利用有限元软件Midas，建立拓宽路基三维模型，模拟分析拓宽路基在地基未处治、地基管桩处治与地基浸水湿陷三组工况下路基路面的沉降变形规律、管桩受力特性等，并与离心模型试验结果进行相互对比、相互印证，确定试验结果的可靠性。 （4）针对试验中黄土地基湿陷时管桩上部出现的桩侧负摩阻力，为减小其对拓宽路基的不良影响。通过数值模拟分析桩间距、桩侧、布桩方式等因素对桩侧摩阻力的分布与大小变化的影响，提出减小桩侧负摩阻力的拓宽地基处治优化措施。 收起