黄土是在当下基础设施不断建设和完善的过程中经常遇到的独特地质载体,具有疏松、多孔等特点,是工程师亟需解决的工程问题之一[1].近年来,随着黄土地区经济的快速发展和对交通基础设施的进一步要求,现有的高速公路存在其运载能力达设计极限的状况,能有效解决问题的高速公路改扩建应运而生,但改扩建作为一种新生工程活动,受到较多约束条件的限制.作为本世纪初公路建设领域所面临的重要问题,不可避免的涉及到新老路堤的融合稳定性等问题,并且新老路基相互作用甚至有可能出现道路横坡突变、新填路堤的整体垮塌[2]等工程病害,给工程中的构筑物及人民生命财产安全造成极大的危害,因此,有关黄土地区扩宽路堤处治技术[3-5]的研究备受关注.
黄土地区有关地基的常见处理方式有很多,玄武岩纤维灰土概念的提出为地基处理提供了新的选择.前人就此展开了大量研究,杨广庆等[6-7]对石灰、粉煤灰、二灰及水泥改良土的力学性能进行了研究,得出了满足高速公路铁路路基要求的最优配比,为石灰改良土的研究提供了理论参考.贺建清等[8]在荷载作用下石灰改良土道路路基的变形进行了研究.胡斌等[9]对纤维类材料进行室内试验和数值模拟研究,认为纤维类材料能较好地提高土的力学性能.被誉为21世纪绿色环保的高性能玄武岩纤维[10],具有优良的力学性能且具有价格低、耐腐蚀性强、抗老化等诸多优点.但纵观现有研究[11-12],针对传统加固材料和环保改良材料联合应用于改良路基方面的研究较少,尤其是采用玄武岩纤维灰土进行路基处理方面的研究.
鉴于此,本文采用玄武岩纤维、石灰对豫西湿陷性黄土进行改良处理,采用正交设计研究土样含水率、压实度、纤维掺量、纤维长度等四个因素对纤维灰土的抗剪强度影响,进行了三轴(CU)试验; 并基于最优水平组合进行纤维掺量这一因素对纤维灰土抗剪强度的影响规律进行研究,开展了一系列直剪试验,研究纤维掺量、灰土龄期对改良土的抗剪强度指标的影响,并基于试验结果利用ABAQUS对扩宽路堤新老路堤的拼接进行模拟,对改良处理前后的路堤稳定性进行分析,并对扩宽路堤进行不同坡比、坡高等工况下的对比研究,为新老路基的拼接处治对策的选择和优化提供理论数据支撑,并为路堤拼接处理时工程稳定性病害问题的防治提供合理防护建议.