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针对公路工程处治中的三大难题,以广东省广韶高速公路和粤肇高速公路工程科技研究为依托,以模型试验为基础,结合数值模拟,探讨了填土路堤的变形特性及其病害加筋处治方法.研究中,共进行了21组模型试验,每组模型试验平均历时2月.限于篇幅和论文要求,这里仅对桥头跳车问题给出相应研究成果.论文从四个方面进行了相应研究:台背填土路堤室内结构模型模拟试验研究;对模型和现场工况的非线性有限元数值模拟分析和预测研究;台背填土路堤及地基稳定性分析;台背填土路堤工程加筋优化设计方法及现场工程实施.一.台背填土路堤模型模拟试验分析根据研究,论文首次提出,台背路堤产生过大不均匀沉降的原因,按路堤填土位移方向概化为两点:由于填土水平位移引起的"泊松效应"和填土自身的固结沉降."泊松效应"按填土水平位移方向与公路前进方向的关系,分为"纵向泊松效应"和"横向泊松效应",前者主要由台背路堤局部密实度较小引起,后者由台背路堤边坡的横向位移引起,用"泊松效应影响率"和"位移泊松效应比"两个指标来表示沉降增量和垂直位移增量的大小.论文首次定量研究了台背填土路堤内土体的微观位移特征,得到了由于台背填土水平位移引起沉降增量的定量表述.二.台背路堤工程特性数值模拟分析在本项研究过程中,除对室内试验模型进行非线性有限元数值计算外,还对典型研究工程实际现场进行计算,并把模型计算结果与模型观测结果进行比较、把现场计算结果与现场监测结果进行比较.这两者之间的相关关系,对工程的优化设计具有积极的意义.三.台背路堤及地基稳定性分析考虑到台背路堤可能遇到的情况,偏于安全角度,选取了3种计算方案,对每种情况均进行了BISHOP、SWEND和NUOWEI三种方法的刚体极限平衡稳定性计算,并进行敏感性分析.四.台背路堤加筋设计方法研究本研究课题以弹性理论为基础,在路堤为半无限弹性体的假设条件下,通过土体内部水平剪应力作用时地表变形计算公式的推导与分析,认为土工合成材料减小士体差异沉降的机理为:竖向应力的减小和合成材料-土界面剪应力作用导致的地表变形与差异沉降的部分抵消作用,由此得出土工织物的最佳埋置深度仅与土的泊松比及有效长度有关的表达式.加筋台背路堤破坏形式与外部稳定性有关,也与加筋体内部稳定性有关.为避免发生破坏,保证加筋台背路堤发挥应有的作用,设计时要进行内部稳定性计算和外部稳定性计算.内部稳定性计算包括筋材的强度验算和抗拔验算;外部稳定性计算包括沿基底滑动验算、基底承载力验算、加筋体与地基的整体滑动验算以及必要时的地基沉降量计算.论文通过研究,提出了对台背路堤加筋设计的理论设计方法和综合处治对策,并应用于粤肇高速公路和广韶高速公路等实体工程.现场监测数据显示,研究成果为此类填土路堤的相关应用提供了科学依据,具有重要的理论与应用意义,具有广泛的应用前景.