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高液限粘土是一种不良土质，在我国南方多雨地区非常常见，在库区地区采用高液限粘土填筑路基是公路建设过程中经常遇见的技术问题之一。高液限粘土孔隙比大，固结性和透水性差，水敏感性高，在水作用下土体压缩强度变化大，路基沉降量变大，路基稳定性降低。对库区高液限粘土改良试验和路基沉降控制进行研究有着重要意义。本文以潭邵高速水府庙连接线改造项目为工程依托，通过实地调研，取现场路基填筑土样进行室内改良试验，研究石灰和T.O.P改性剂改良机理，得出石灰和T.O.P改性剂对高液限粘土改良效果良好；同时对不同改良方案进行技术经济比选，得出一种适合于库区高液限粘土路基的填筑方案。高液限粘土在库区水干湿循环效应下强度大幅度衰减，本文采用自主研发的大型压缩仪进行室内压缩性能试验，研究在干湿循环作用下，高液限粘土和石灰改良土的压缩强度衰减规律；对石灰改良土和原状土压缩特性进行对比，研究在干湿循环作用下石灰改良对高液限粘土压缩性能的影响。库区高液限粘土路基在水的干湿循环作用下，产生较大的路基沉降，路基稳定性降低；选取私家坝水库一断面埋设沉降板，进行现场沉降观测，控制路基填筑期质量。对现场观测的沉降数据进行分析，应用非等时距灰色预估模型对路基沉降进行预测，通过预测沉降值和实测值对比和预估模型精度检验，验证了非等时距灰色模型对库区高液限粘土沉降预测的准确性；采用预测模型预估路基填筑完成后沉降量，得出路基稳定期，确定面层施工时间。对高液限改良土路基施工工艺进行控制，控制路基填筑质量。本文的研究成果，直接应用于潭邵高速水府庙连接线改造项目。通过室内改良试验和路基沉降控制对同类库区高液限粘土路基施工控制研究提供参考。