1、黃土的基本性質研究

　　為全面了解國道312線沿線黃土的基本性質，先后在會寧縣雞兒嘴（K105+150）和青江驛（K54+740）取代表性黃土土樣，在界石鋪到青江驛段K54+680的U形黃土沖溝內取飽和軟黃土土樣，及在國道309線王源峴子及雷家峴子內取夯填黃土土樣，現(xiàn)場測定了含水量和容重，在室內進行了微觀結構觀測和礦物成份分析及物理力學特性試驗，并進行了飽和及非飽和黃土力學性質的本構關系研究。從試驗中可以看出，對非飽和的黃土填土，采用Daniel方式的E—μ非線性彈性模型，可以較滿意地描述材料的應力應變特性。而對于飽和軟黃土，其不排水應力應變及孔隙水壓力發(fā)展規(guī)律，具有特征階段性。材料的應力應變特性，若用E—μ模型表達，當應力水平S＞0.5時，破壞比Rf的微小變化將引起彈性模量Et的很大變化，即放大倍數(shù)β對Rf非常敏感。對此研究提出了適合飽和軟黃土的一個新的K—G模型及相應的參數(shù)確定方法。

　　實驗表明，上述模型已能很好地描述飽和軟黃土的應力應變特性。

　　隨著施工的機械化程度的提高及振動碾的采用，填土的干容重已遠遠超過過去人工夯實及非振動式壓路機所能達到的水平。為此，由重型擊實標準確定的最大干容重達到18.72kN/m3，最佳含水量降至12.5%.填筑干容重由過去的15.7～16.7kN/m3提高到17.64kN/m3.這對高路堤的性態(tài)產(chǎn)生深遠的影響。首先干容重的提高使擊實土的濕陷系數(shù)降至遠小于0.015，變?yōu)榉亲灾貪裣菪渣S土。此外，土的壓縮系數(shù)在P=200kPa、300kPa、和600kPa時，而一般天然黃土的壓縮系數(shù)為2.0～20.0×10-4kPa-1，這意味著路堤的沉降比過去有所降低，預留沉落量也可相應減小。

　　2、高路堤的離心模擬試驗方法

　　離心模型試驗是根據(jù)重力場與離心力場等效的原則，利用離心機所提供的離心力場來模擬土工建筑物的重力場。使模型中的應力和應變與原型中對應的數(shù)值完全相等。從而客觀地顯示原型在各個時期和各種受力情況下的性態(tài)。它可以在仿真的應力場中模擬土體及結構物，以便揭示其未知性態(tài)，或收集積累土體及結構物的性態(tài)資料，實現(xiàn)了室內試驗和野外試驗的完美結合。具有比普通的1.0g模型試驗，如土工槽和振動臺試驗有不可比擬的優(yōu)點。

　　3、高路堤的平面離心模型試驗研究

　　對應于路基頂寬12m的路堤，共進行了12組平面應變模型的離心試驗研究（模型比為1∶200）。路堤高度從30m至63.8m，邊坡從1∶1.75變至1∶0.5.試驗土體干容重分γd=16.17kN/m3和17.64kN/m3兩種。重點模擬了路堤在施工過程中、完工時刻、路堤擋水時三種情況下路堤的性態(tài)。模擬的固結變形期為2.3～7.2年，試驗時對整個剖面布置了變形觀測網(wǎng)，并安裝若干位移傳感器和土壓力盒，測定堤頂沉降和堤內土壓力。試驗結果表明，當填土干容重γd=16.17kN/m3時，建在天然新黃土上的46m高的黃土路堤，當邊坡為1∶1.5時，路堤建成7.2年后，堤頂沉降為100cm；而建在板巖（接近剛性）上的路堤，當邊坡比1∶1.5時，建成7.2年后，擋水20m深堤頂沉降為143.7cm，即壓實度為86%時，沉降比達3.1%～3.2%.當填土干容重達17.64kN/m？3，即壓實度達94%時，30m高路堤的沉降比，在不擋水時為0.3%～1.3%，擋水時為0.34%～1.39%.高63.8m的路堤不擋水時，邊坡降至1∶0.5時，仍能穩(wěn)定，且沉降比只為0.60%.但不斷擋水和坡面浸水時，邊坡1∶1.2為臨界邊坡，當坡比n≥1.2時，沉降比僅為0.62%，而坡比n降至1.0時，沉降比升至1.25%，當坡比降至0.63時，路堤邊坡將整體滑移。

　　根據(jù)試驗結果，對于60m以下高度的路堤，從變形角度看，在擋水、坡面沖刷等不利組合下，邊坡取1∶1.2是合適的，而從穩(wěn)定角度看，邊坡還可以陡一些。

　　老黃土或紅色黃土地區(qū)的路塹邊坡情況，也接近上述結果。

　　4、高路堤的三維離心模擬試驗研究

　　三維離心模型試驗特點在于考慮沖溝岸坡對路堤的影響，真實地再現(xiàn)高路堤的實際工作狀態(tài)，研究中共進行了3組試驗，模擬了高為30m，γd=17.64kN/m3的路堤，沖溝岸坡分別為1∶0.6和1∶1.0，路堤邊坡為1∶1.5，路堤不擋水及擋水時（水位高度為11m）的工作狀態(tài)，同時還比較了分層填筑與一次填筑的差別，進行了多層填筑，多次運轉的三維模型試驗。

　　試驗指出，在路堤不擋水時，其沉降僅為堤高的0.22%～1.2%.其中路堤部份壓縮量占總沉降的約50%，地基沉降又約占50%.三維模型獲得的路堤最大沉降量發(fā)生在0.5～0.7堤高的附近，堤頂沉降在施工剛結束時，僅為2cm，而在15m深的水作用1.6年后，堤頂沉降增加40cm.為此建議在正式鋪設柔性路面前，讓路堤經(jīng)受1～2個雨季的變形調整是必要的。

　　沉降沿路中心線的分布規(guī)律具有十分重要的意義。雖然沉降在沖溝兩端交界附近及中心點較大，而在兩側較小，但在數(shù)值上相差并不大，這與一般沉降與填土高度成正比的認識相差很大。因此，若預留沉落量沿軸線以填高成正比布置，則路堤沉降后的形狀必然為類似的中部突起而兩端下陷的不利情況。這種情況后來已在G312線車道嶺段的若干路堤上被證實。為此，建議新黃土地區(qū)預留沉落量應均勻布置。兩端的起點應在沖溝邊緣前5m左右。