中国公路学报

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中国公路学报. 2024, 37(6): 2-0.

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封一/四

中国公路学报. 2024, 37(6): 3-0.

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路基加固与长期性能保持技术专栏导语

中国公路学报. 2024, 37(6): 4-0.

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    在“交通强国”“一带一路”等国家重大战略与合作倡议持续推进实施的背景下，公路基础设施建设亟需由快速发展向高质量发展转变。路基作为支撑公路健康运行的基础，在服役期长期承受着复杂的交通和环境荷载，易发生变形沉降，这将对交通安全运行构成威胁。路基的稳定性及其长期服役性作为影响道路安全、服役质量和全寿命周期成本的关键，已成为行业发展的重要关注点。近年来，围绕路基土固化、路基结构性加固及路基性能保持等重点研究方向，新理论、新材料、新技术与相应装备不断涌现，有效提升了路基服役寿命，对其长期服役性能保持形成了重要支撑。
    为充分展现我国路基加固与长期性能保持技术领域的最新研究成果，引领路基高质量建造方向，推动路基固化与加固新材料、新结构及新工艺的发展与创新，《中国公路学报》编辑部联合重庆大学崔新壮教授（我刊编委）、长沙理工大学张军辉教授（我刊路基方向副主编）共同策划了“路基加固与长期性能保持技术”专栏，并邀请北京交通大学李旭教授、东南大学庄妍教授、长沙理工大学顾凡教授（我刊青年编委）、上海大学刘飞禹教授、东南大学邓永锋教授、河北工业大学肖成志教授、长安大学包含教授（我刊青年编委）、中南大学肖源杰教授（我刊青年编委）、西南交通大学刘凯文教授、重庆大学周航教授（我刊青年编委）、湖北工业大学李丽华教授等作为组稿专家，共同向该领域的知名专家学者约稿，出版本期“路基加固与长期性能保持技术”专栏。本专栏共收到相关论文50余篇，最终录用19篇，研究内容主要集中于以下3个方面：
    （1）复杂条件下路基长期服役性能演化机理与控制技术。主要内容包括：路基湿度测量方法、演化规律及调控技术研究进展、循环荷载下路基黏土永久变形特性及力学模型、循环荷载下筋材对桩承式低路堤荷载传递机制的影响试验、湿化作用下高速公路红黏土路基动力特性现场试验、软土中XCC刚性桩复合地基承载特性时效性研究、毛细屏障在黄土路基干裂防控中的应用及设计参数影响分析。
    （2）特殊土路基加固关键技术。主要内容包括：矿渣-白泥固化黄土的力学性能与微观机理、生物胶-纤维固化黄土的三轴剪切特性研究、淤泥质钻渣土碳化造粒方法及强度增长机理试验、聚醚胺-230处治膨胀土的膨胀-压缩-收缩试验、浮泥-流泥路基中防淤堵排水板排水行为、碳化复合桩透水混凝土-MgO固化土界面摩擦特性试验、考虑颗粒破碎影响的隧道宕渣循环动载累积变形特性试验、CFB灰-钢渣粉-矿渣-脱硫石膏全固废公路下伏采空区注浆材料特性研究。
    （3）路基边坡稳定性分析及生态防护技术。主要内容包括：地震及降雨作用下路堤边坡变形破坏特性研究、膨胀土路堑边坡柔性加固方法及现场监测、红黏土裂隙湿化自愈行为及强度影响机制、黄土边坡典型护坡植被的根系加固力学效应演化分析、不同含水率下残积土-织物界面动力剪切特性研究。
    在此特向专栏组稿专家、审稿专家、论文作者的辛勤付出致谢！希望本期专栏的出版可以进一步推动我国交通基础设施中路基加固与长期性能保持技术的不断发展与创新。《中国公路学报》将持续关注该领域的国内外最新研究进展，以期为广大专家、学者及工程技术人员提供学习、交流的平台，促进我国交通基础设施建设事业的高质量与可持续发展。由于水平及时间有限，专栏中的不足之处在所难免，恳请各位专家不吝指出。

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路基湿度测量方法、演化规律及调控技术研究进展

崔新壮, 张小宁, 王艺霖, 曾浩, 高上, 曹天才, 吕伟, 韩柏林

中国公路学报. 2024, 37(6): 1-33. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.001

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路基湿度状态是影响道路工程全寿命周期服役性能的关键因素之一。准确测量路基湿度、揭示路基湿度演化规律、提出合理的路基湿度调控技术一直是道路工程的重点问题。近年来，随着科学技术的不断发展，在路基湿度调控的相关研究中涌现出了大量新理论、新方法和新技术。聚焦路基湿度测量方法、演化规律以及调控技术3个方面，系统阐述了国内外有关路基湿度的研究现状。综合分析表明，在路基湿度测量方法上，传统破坏性路基湿度测量方法逐渐被低扰动和非扰动测量方法替代，时域反射技术(TDR)、频域反射技术(FDR)和探地雷达技术(GPR)等新技术为路基湿度测量提供了新方法，但在原位、无损、精准和快速测量方面仍有提升空间。在路基湿度演化规律研究上，理论计算、数值分析和缩尺模型试验是揭示路基湿度演化规律的主要研究手段，并从水-力-热多因素耦合下的非饱和土渗流、多孔介质的流动传热、缩尺模型的搭建等方面对路基湿度演化规律进行了研究与分析。然而路基湿度演化受复杂环境的直接影响，具有明显的时空效应，目前的研究成果尚不足以全面、精确地反映路基湿度演化规律。在路基湿度调控技术上，传统的路基内外部排水系统和以粒料隔离层为代表的路基结构在路基湿度调控方面具有显著效果，但由于无法阻隔路基内部的水汽迁移，其调控效果随着服役时间的增加逐渐减弱。以高性能吸疏水材料为代表的新型调控技术可实现路基湿度的主动调控，但尚未实现路基湿度的精细化、智能化调控，未来可向低成本、高效率和高实用性的路基湿度调控技术方向发展。

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循环荷载下路基黏土永久变形特性及力学模型

张军辉, 张安顺, 彭俊辉, 胡惠仁

中国公路学报. 2024, 37(6): 34-45. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.002

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为了合理表征路基土的永久变形特性，用分数阶Abel黏壶替换黏塑性模型中的整数阶牛顿黏壶，在此基础上串联一个范德普模型，构建了路基土的非线性黏弹塑性元件模型。根据黏弹塑性力学理论，推导了循环荷载下路基土永久变形的力学模型，并使用该模型对长沙典型黏土的永久变形试验结果予以辨识。研究结果表明：分数阶黏弹塑性力学模型能够与永久变形试验曲线很好吻合；荷载的作用时间增长及间歇时间缩短均会导致路基黏土永久变形增大，间歇时间的影响存在临界值，超此临界值永久变形基本不变；循环应力幅值增大或围压减小时，永久变形均随之增大，且累积变形速率变快；永久变形受湿化作用影响显著，含水率小幅增长即可使永久变形成倍增加，且当含水率由中低水平升高至较高水平时，永久变形由塑性安定型转变为塑性蠕变型，发展状态不再收敛。对力学模型参数进行敏感性分析发现，黏弹性参数G₁和η₁对各个影响因素的敏感性极低，黏塑性参数β和η₂与荷载作用时间、荷载间歇时间、循环应力幅值、围压以及含水率等具有较强的相关性，进而建立了参数β和η₂的多元回归方程。验证结果显示推导的力学模型可较为准确地描述路基黏土的永久变形，以用于循环荷载下黏性土路基永久变形的数值计算与分析。

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碳化复合桩透水混凝土-MgO固化土界面摩擦特性试验

张超哲, 刘宜昭, 刘松玉, 张莹, 江臣, 陈光伟

中国公路学报. 2024, 37(6): 46-56. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.003

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碳化复合桩是由透气管桩(内芯)和MgO搅拌桩(外芯)组成，通过对插入透气管桩的MgO固化土进行碳化形成的复合桩技术。内外芯界面的摩擦特性是影响碳化复合桩荷载传递规律的重要因素，为了研究碳化复合桩内外芯界面的剪切特性，开展了不同法向应力条件下透水混凝土-MgO固化土的直剪试验，分析了碳化时间T_c、MgO掺量w_m和初始含水率w_w对接触面剪切特性的影响，并采用多元线性回归方法建立界面剪切强度的预测模型。试验结果表明：随着碳化时间的增加，曲线类型由“理想弹塑型”向“剪切软化型”转化，最佳碳化时间为6 h的试样剪切强度可达到311 kPa，过长的碳化时间会使土体内部产生裂隙，使得整体强度下降；MgO最优掺量(w_m=20%)下的试样其剪切强度相比于w_m为10%的试样可提高37%；最优含水率为25%的试样其剪切强度可达到257 kPa，低含水率不利于水化反应和碳化反应，会影响试样的界面剪切强度，而当含水率较高(w_w=28%)时，会因水分子填充孔隙造成气体运移速率降低，且水分子会在颗粒表面形成水膜，从而降低固化土的黏聚力和强度；界面剪切强度与法向应力和碳化固化土无侧限抗压强度呈近似线性关系，界面的剪切破坏符合摩尔-库仑准则。

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不同含水率下残积土-织物界面动力剪切特性研究

刘飞禹, 何江荟, 曾威翔

中国公路学报. 2024, 37(6): 57-65. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.004

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降雨和动荷载作用下花岗岩残积土路基边坡极易发生失稳，采用加筋土技术能够有效增强路基的强度和稳定性。为反映土工织物加筋花岗岩残积土路基边坡在含水率和动荷载影响下的界面动力剪切特性，利用室内大型直剪仪，通过水平循环直剪试验研究了含水率(12%、16%、20%、24%)、竖向应力(50、100、150、200 kPa)和剪切幅值(1、3、6、9 mm)对花岗岩残积土-土工织物界面动力剪切特性的影响，分析了3个因素作用下筋土界面剪应力、竖向变形和剪切模量的变化规律，并对筋土界面剪应力规律进行回归分析。结果表明：循环剪切过程中，高含水率(20%、24%)、大剪切幅值(6、9 mm)下筋土界面呈现剪切软化的发展趋势；不同竖向应力下，12%含水率的筋土界面在循环直剪过程中呈现剪切硬化规律，而24%含水率的界面呈现剪切软化规律，竖向应力的增加能够减缓界面随含水率增加而剪切软化的趋势；含水率为16%时竖向变形最小；界面剪切刚度随含水率和剪切幅值的增加而减小，在循环剪切作用下降幅增大；以Kondner双曲线为基础，根据修正Masing曲线法建立了与含水率相关的滞回圈表达式，计算所得滞回圈曲线与试验结果拟合较好。

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循环荷载下筋材对桩承式低路堤荷载传递机制的影响试验

徐传堡, 贾亚飞, 郑俊杰, 郑烨炜

中国公路学报. 2024, 37(6): 66-75. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.005

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软土地区路基在长期交通荷载作用下，容易出现路面开裂、不均匀沉降等问题。桩承式路堤是软土地区最常用的路基加固方法之一，研究其在循环荷载下的动力特性，对于指导交通荷载下路堤的长期沉降控制具有重要意义。然而，现有的研究主要集中于静载下的高路堤，对循环荷载下低路堤工作性能的研究较少。为此,开展了2组模型试验探究循环荷载下筋材对桩承式低路堤荷载传递机制的影响,分析了路堤沉降、荷载传递效率、应力应变分布等的变化特征。研究结果表明：桩承式低路堤在动载作用下产生较大的累积变形，筋材的加入有利于减小累积变形的发展。在所提试验条件下，加筋低路堤的累积变形减小了24.5%；在动载作用下，桩承式低路堤荷载传递效率随着循环次数的增加而逐渐降低，随后保持稳定；加筋增大了荷载传递效率，减小了荷载传递效率的降低幅度。在较大的循环次数和动载幅值下，未加筋低路堤的荷载传递效率持续下降，而加筋路堤缓慢增大；未加筋低路堤在静载作用下较早地形成部分土拱，随着动载的施加，土拱逐渐弱化；加筋低路堤的应力重分布现象有所改善。基于试验结果，提出了动载作用下桩承式低路堤的界定方法，并基于荷载传递效率降低系数，对模型试验中低路堤的工作性能进行了评价。

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地震及降雨作用下路堤边坡变形破坏特性研究

徐佳伟, 蒋玮

中国公路学报. 2024, 37(6): 76-86. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.006

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为了探究地震和降雨耦合作用下路堤边坡稳定性演化以及变形破坏特性，基于离心模型试验和有限元数值模拟方法，针对降雨、地震后降雨、考虑初始降雨的地震后降雨等不同工况下边坡渗流、变形及失稳破坏过程进行了研究，并将试验结果与模拟结果进行对比，分析了地震动力荷载作用对路堤边坡变形的影响以及地震后降雨过程中路堤边坡孔压发展特点、变形演化规律与失稳破坏特征。研究结果表明：地震导致路堤边坡土体不连续变形以及表面张拉裂缝产生，滑移面上土体变形在下部最为明显和集中，且随着土体高度的增大而逐渐减小；与均质路堤边坡相比，含地震裂缝的路堤边坡在地震后降雨下，坡内孔压的发展更为迅速、增幅更大，且土体变形受地震裂缝的影响较大，主要沿着坡肩附近裂缝发展，而均质路堤边坡在降雨中的变形延伸至距离坡肩较远位置；前期降雨增湿作用造成路堤边坡土体饱和度增大和有效应力降低，地震作用下边坡变形明显，地震后降雨导致路堤边坡失稳启动时间提前且变形破坏更为迅速。

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膨胀土路堑边坡柔性加固方法及现场监测

张锐, 凌时光, 郑健龙, 周豫, 王欢

中国公路学报. 2024, 37(6): 87-97. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.007

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为了提出一种用于新开挖膨胀土路堑边坡加固的方法并揭示其作用机理，设计了一种柔性面层+土钉加固结构，并建立了相应设计方法；依托云南某高速公路弱膨胀土路堑边坡加固工程，进行了加固结构设计计算及现场试验；开展了加固结构的受力及变形监测，探究了加固结构的作用机理。研究结果表明：当柔性面层允许边坡法向发生3.0%的膨胀变形时，所受到的法向膨胀应力可较不允许发生膨胀变形时下降61.1%，设计的柔性加固结构可满足稳定性的要求。一年内，在雨季土钉中部轴力普遍出现增长，在旱季离坡面较近的土钉端头轴力显著减小；土钉轴力沿土钉长度方向总体呈现“中间大，两端小”分布，与锚杆框架梁相比，受力更为均匀；柔性面层网面的最大拉应变均出现在阶段性停雨后，具有明显的滞后性，且远小于材料极限伸长率；坡面土压力变化与高强加筋三维网应变变化规律基本一致，雨季呈波动增长，旱季缓慢回落，坡面土压力增值与计算所得膨胀力接近；随着土体雨季增湿膨胀、旱季干燥收缩，钢缆绳轴力变化呈现出缓慢增长、持续衰减及逐渐稳定3个阶段；3个监测点位中边坡坡顶水平位移最大，为5.4 mm，边坡整体稳定。监测结果综合反映了柔性加固结构“以柔治胀”的作用机理。所得结论可为新开挖膨胀土边坡的加固设计和施工提供参考。

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黄土边坡典型护坡植被的根系加固力学效应演化分析

包含, 敖新林, 高月升, 兰恒星, 郭冠淼, 郑涵

中国公路学报. 2024, 37(6): 98-110. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.008

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植被防护是增强边坡浅层力学稳定性，恢复路域生态环境的重要手段。为了研究草本植物对黄土边坡的加固效应，以典型护坡植被高羊茅为例，获取其各发育阶段根系的形态参数指标，并进行拉伸试验，得到根系力学特性演化规律。此外，通过直剪试验获得了原状根土复合体的抗剪强度参数，采用响应面法分析了各因素对根系加固力学效应的影响程度，并将植物生长状况的跟踪应用于土体强度的演化解释，进而分析根系发育周期内边坡浅层力学稳定性的变化。研究结果表明：根系的形态参数指标均随发育时间而显著增大，根土间的相互作用得到提升，根系对土壤的加固效应逐渐增强，沿土层深度方向呈现出依次减弱的空间差异性；根系的抗拉力、极限延伸率、抗拉强度以及弹性模量均随发育时间呈现正相关关系，且上层根系所能提供的抗拉力最大，对复合体的力学加固效应也最强；根系可以改变土体剪切力学行为特征，增大剪切峰值强度，延长剪切峰值位移，在边坡受到剪切破坏时，能够抵抗更大的极限剪应力，并延长破坏时间，且加固效果随着坡度的提升而显著增大，法向应力、含水率、根面积比对土体的力学效应逐次增强；基于高羊茅根系，优化了Wu-Waldron-Model根土复合体模型中的固土修正因子k，建立了更加精确量化根系固土效应的计算方法。

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聚醚胺-230处治膨胀土的膨胀-压缩-收缩试验

邱煜, 卢正, 颜廷舟, 李剑, 丁新胜, 胡海翔, 姚海林

中国公路学报. 2024, 37(6): 111-121. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.009

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基于高效、快速、大面积处治膨胀土的工程需求，以聚醚胺-230作为水溶性膨胀土稳定剂并成功实现对膨胀土的快速处治。模拟常规路基施工中配制含水率后的压实填筑方法，讨论聚醚胺水溶液代替水按照掺入配比的方法处治膨胀土的效果与土壤特性变化。通过膨胀、固结与收缩试验比较了膨胀土与不同聚醚胺-膨胀土质量比对应处治土的膨胀、压缩与收缩特性。结果表明：聚醚胺的迅速吸附能抑制并调控膨胀土的膨胀与收缩劣害性，同时使压实处治土展现出土壤结构的强化特性。处治土的膨胀、压缩和收缩指标均显著降低；样品制备为干密度1.62 g·cm^-3时，膨胀土可被处治为低膨胀性、低收缩性、中压缩性的处治土。基于吸附机理，聚醚胺的掺入量主要影响着处治效果，但存在处治极限即无法完全抑制膨胀与收缩特性。主要处治机理通过对扫描电子显微镜图像与膨胀土中黏粒部分的X-衍射分析进行表征，干燥的提取黏粒中蒙皂石层间距1.49 nm变化为处治后的1.36 nm，可解释为聚醚胺的插层效应导致蒙皂石矿物层间的离子水化受到抑制。聚醚胺单层平铺吸附于蒙皂石矿物层间，层间钙离子无法水化至2层水分子以上扩大层间距。土壤颗粒表面水敏性显著降低，土壤微观结构图像直观地揭示了聚醚胺在膨胀土中的吸附导致的水化抑制与土壤结构强化效应。

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生物胶-纤维固化黄土的三轴剪切特性研究

贾卓龙, 晏长根, 包含, 杨晓华, 石玉玲, 李怀鑫

中国公路学报. 2024, 37(6): 122-131. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.010

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为了研究生物胶-纤维固化土护坡材料在三维受力下的剪切强度特性，以瓜尔豆胶为胶凝材料，以聚丙烯纤维为增韧筋材，在控制胶-筋配比条件下对黄土开展了一系列三轴压缩试验，分析了应力-应变曲线特征，抗剪强度参数变化规律以及主要破坏形式，并讨论了瓜尔豆胶、聚丙烯纤维对黄土的协同固化机理。试验结果表明：瓜尔豆胶能有效提升小应变时的偏应力值，聚丙烯纤维能有效改变应力-应变曲线形状，当两者同时加入黄土时，不同围压下的应力-应变曲线均表现为持续硬化型，具有良好的破坏韧性及较高的偏应力值，且不受应变大小的影响；瓜尔豆胶和聚丙烯纤维混合有利于提高土体的抗剪强度，随着生物胶含量或纤维含量增加，抗剪强度先增大后减小或逐渐增大，当瓜尔豆胶含量为1.0%，聚丙烯纤维含量为0.5%时，固化黄土的抗剪强度达到最优，相较于素黄土，黏聚力提升了230.6%，内摩擦角提升了24.8%；瓜尔豆胶-聚丙烯纤维搭配可有效抑制土体的侧向变形，最优胶-筋配比下的土样破坏形态为轻微的鼓胀破坏。在瓜尔豆胶的凝胶作用、聚丙烯纤维的拉筋作用及其互促作用的协同下，土体的三轴剪切特性得到全面提升，可为路基边坡防护工程设计参数的选取提供重要的理论依据。

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软土中XCC刚性桩复合地基承载特性时效性研究

周航, 亓戈平, 陈荣淋

中国公路学报. 2024, 37(6): 132-143. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.011

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XCC刚性桩复合地基作为处理软土地基而开发的一种新型刚性桩复合地基，相较于传统的刚性桩复合地基具有承载力高、经济效益好等优势，但目前大部分研究未考虑其受荷时桩、土和垫层随时间变化的影响。针对该问题，开展了软土中XCC刚性桩复合地基承载特性时效性模型试验研究，重点测量和分析了表面沉降变化规律、超孔压消散规律、路堤竖向土压力分布、格栅应变、桩土应力比和桩身轴力变化规律等随时间的变化规律，并分析了不同布桩情况下XCC刚性桩和圆形刚性桩复合地基试验结果的差异性。结果表明：截面形状和布桩方式对刚性桩的固结速率并无影响，而XCC刚性桩和梅花形布桩会减少沉降幅度；荷载施加后，不同刚性桩复合地基的路堤竖向土压力会急剧增加到最大值，然后随时间逐渐减小并趋于一个稳定值，土拱高度也会随时间和荷载的增加而逐渐增大并趋于稳定。相同条件下，XCC刚性桩的桩顶土压力要大于圆形桩，梅花形布桩的桩顶土压力略小于矩形布桩；桩顶上方的格栅应变要明显大于桩间土上方的格栅应变，且随时间的增加应变增速逐渐降低，XCC刚性桩和矩形布桩的格栅应变相对较大；不同类型刚性桩复合地基的桩土应力比随时间和荷载的变化曲线皆呈现出先增大然后下降并趋于稳定的趋势，且XCC刚性桩的桩土应力比要相对于圆桩高出约25%；XCC刚性桩的桩身轴力均随时间增加而逐渐增大直至稳定，且随时间的增加，其桩侧摩阻力逐渐增大，中性点位置逐渐下移。

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考虑颗粒破碎影响的隧道宕渣循环动载累积变形特性试验

谢志伟, 马一跃, 张艳, 徐柯锋, 杨峰, 吕玺琳

中国公路学报. 2024, 37(6): 144-156. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.012

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为促进交通基础设施建设的绿色低碳化，隧道宕渣常作为路基填料资源化利用。通过开展大型循环动载三轴试验和颗粒单轴压缩试验，探讨了长期交通荷载下不同含水率宕渣的力学特性演化规律，并分析了宕渣的颗粒破碎及主要母岩成分颗粒的特征强度特性。循环动载三轴试验结果表明：高含水率使得宕渣材料累积塑性变形及体应变显著增加，回弹模量则明显减小；轴向应变累积速率与循环次数关系曲线具有明显的衰减和稳定阶段，且高含水率试样在加载后期累积速率明显提高。由试验前后试样级配特征曲线对比分析可知，循环加载导致宕渣颗粒破碎明显，且破碎程度随试样含水率增大而提高。宕渣中凝灰岩、砂岩及粉砂质泥岩颗粒的单轴压缩试验结果表明：饱和度提高导致单颗粒特征强度降低，且粉砂质泥岩特征强度降低最明显。基于试验结果，建立了宕渣破碎率和最终累积应变关联的表达式，合理预测了长期交通荷载下宕渣材料颗粒破碎的演化规律。

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红黏土裂隙湿化自愈行为及强度影响机制

高乾丰, 吴昕阳, 曾铃, 余慧聪, 余涵

中国公路学报. 2024, 37(6): 157-168. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.013

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许多黏性土在干缩开裂后受湿化作用会呈现裂隙自愈现象。为探究红黏土裂隙自愈行为及其对土体强度特性的影响机制，基于摄影识别与数字图像相关技术，分析湿化过程中红黏土试样顶面裂隙自愈与应变演化规律;并开展单轴拉伸试验与直剪试验，获取不同条件下红黏土的抗拉强度、抗剪强度及指标恢复率。最后采用扫描电镜观察裂隙自愈前后试样的微观形貌，阐明红黏土裂隙自愈及强度影响机制。结果表明：红黏土在湿化条件下表现出裂隙自愈行为，自愈过程中压应变区域不断向裂隙靠近，裂隙率快速减小并趋于稳定，裂隙自愈率可达90%以上；随饱水湿化时间增加，含裂隙红黏土的抗拉强度小幅提升，此时土表裂隙痕迹几乎消失；湿化条件下土颗粒膨胀程度有限，裂隙宽度越大其愈合难度越高，抗拉强度恢复程度也越低；裂隙深度增加后裂隙自愈率小幅提升，抗拉强度与黏聚力的恢复率增加，内摩擦角恢复率先减小后稳定；裂隙自愈主要源于土颗粒膨胀变形后引起裂隙两侧壁相互黏结，以及土颗粒崩解剥落后对裂隙的填充效应；由于细小颗粒与水混合后可能吸附在裂隙内形成假愈合现象，且土颗粒膨胀崩解将影响土体强度，故尽管表观上裂隙愈合程度良好，但抗拉强度与抗剪强度指标仅小幅恢复。

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湿化作用下高速公路红黏土路基动力特性现场试验

冯学茂, 黄轩嘉, 刘维正, 滕继东, 谢治

中国公路学报. 2024, 37(6): 169-180. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.014

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为研究湿度变化下高速公路红黏土路基的动力响应和累积变形特性，依托南湛高速公路试验段开展了不同轴重、车速和路基湿度条件下的行车试验以及不同激振力、振动次数和路基湿化条件下的激振试验，分析路基动应力、动加速度、动位移的变化规律，揭示了动力特性沿路基深度和横向的衰减特征以及路基的累积变形规律。研究结果表明：路基浸水显著减弱路基对动应力、动加速度和动位移的衰减能力，导致动力响应和累积变形增加，含水率增加2.8%和4.2%时，动力响应分别增加7%和13%，累积变形分别增加28%和54%；动应力、动加速度和动位移的增长趋势与轴重、车速和激振力呈正相关，而路基动力响应影响距离沿远离荷载中心的方向呈现指数型衰减，在距离路床顶1.3 m处，动力响应衰减率可达80%；车辆有效影响深度随路基湿度、轴重和车速增加而增大，且轴重对路基的影响明显高于路基湿度和车速的影响程度，轴重分别为10、20和30 t时，有效影响深度分别为1.3、2.3、3.3 m；路基累积变形量随着路基湿度和振动次数的增加呈现快速增加后逐渐稳定的趋势，湿化1次和湿化2次后路基的累积变形量分别为湿化前路基的1.46和1.86倍，相同湿度条件下，前100万次累积变形占比达60%。研究成果可为高速公路改良红黏土路基的服役性能评价提供参考。

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矿渣-白泥固化黄土的力学性能与微观机理

薛志佳, 罗江, 晏长根, 张营, 张英立, 贾小龙

中国公路学报. 2024, 37(6): 181-192. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.015

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为探究矿渣与白泥固废材料应用于黄土路基加固的可行性，并解决传统石灰固化黄土强度较低以及生产污染大的问题，制备了矿渣-白泥胶凝材料，随后使用不同掺量(0%、5%、10%、15%)的矿渣-白泥胶凝材料对黄土进行固化，结合基本物理化学性质，探究了固化黄土的无侧限抗压强度以及耐久性(干湿和冻融)的变化规律，并通过XRD、TG/DTG和SEM揭示了其微观机理。试验结果表明：矿渣-白泥胶凝材料中矿渣占比越高强度增长潜力越大，但矿渣占比超过70%时，会导致试样无法成型；适当增加其中的白泥占比，可以提高pH值以及早期强度，综合成本来看其最佳配比为60∶40；未浸水条件下，10%掺量时矿渣-白泥固化黄土28 d无侧限抗压强度为4.9 MPa，相比于石灰固化黄土提高2.2倍，水稳定系数提高0.45倍，满足路基填料强度要求；矿渣-白泥胶凝材料可以显著提高黄土的耐久性，10%与15%掺量时固化黄土经14次冻融后强度和质量变化均小于2%，固化黄土的强度随干湿循环次数先增加后降低，并且12次干湿循环后强度均高于28 d强度。微观测试表明：白泥能促进矿渣的水化作用，矿渣-白泥胶凝材料的主要水化产物为CSH等凝胶，CSH凝胶的胶结作用是固化黄土强度和耐久性提升的主要来源，而填充效果起到次要作用。

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CFB灰-钢渣粉-矿渣-脱硫石膏全固废公路下伏采空区注浆材料特性研究

肖杰, 刘财壮, 刘志勇, 何建刚, 常锦, 张红日

中国公路学报. 2024, 37(6): 193-206. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.016

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为解决传统水泥基注浆材料成本高、能耗和污染大等问题，基于固废材料协同效应，以CFB粉煤灰(CFBFA)、钢渣微粉(SS)、高炉矿渣(BFS)和脱硫石膏(FGD)为原材料制备新型绿色环保的公路路基及桥隧下伏采空区全固废注浆材料。通过系列室内试验，研究了不同CFBFA掺量(80%、60%、50%、40%、20%)、水固比(1∶1.3、1∶1.4、1∶1.5、1∶1.6)及SS与BFS质量比(8∶2、6∶4)等因素对浆料的密度、流动度、析水率、结石率以及结石体单轴抗压强度(UCS)的影响，并结合XRD、TG、SEM等微观试验，分析了水化作用机理。研究结果表明：水固比相同时，随CFBFA掺量的增加，浆料流动度、结石率增大，而密度、析水率和UCS减小；原材料配比相同时，随水固比增大，浆料析水率增加，流动度、密度、结石率及UCS减小；水固比与CFBFA掺量相同时，随SS与BFS比值增大，浆料密度与析水率增大，流动度、结石率与UCS减小；CFBFA掺量、水固比对浆料工作性能的影响均显著，且CFBFA、BFS掺量对UCS影响大；结石体28 d UCS试件中仅有A₁组的小于0.6 MPa，且最大值达16.71 MPa。综合考虑浆料工作、力学性能，同时结合经济性，提出了公路路基、桥隧下伏采空区注浆材料的施工建议配合比。浆料水化产物主要为C—S—(A)—H、AFt及Ca(OH)₂，减小水固比、增加SS与BFS掺量、提高试件养护龄期均可使水化产物(C—S—(A)—H、AFt)数量增多，试件更密实，UCS更高，且BFS掺量增加有助于Ca(OH)₂二次水化和AFt等水化产物的生成。实际应用中，通过调整CFBFA、SS、BFS与FGD全固废注浆材料配合比，其工作性能及UCS均能满足相关规范的要求，用于采空区注浆是切实可行的。

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毛细屏障在黄土路基干裂防控中的应用及设计参数影响分析

黄沛, 张亚国, 杨西京, 高引龙, 王幼博

中国公路学报. 2024, 37(6): 207-216. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.017

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黏性土路基在长期干旱气候条件下易出现干缩开裂的现象，针对该问题提出利用毛细屏障盖层(Capillary Barrier Cover, CBC)代替防渗土工膜或注浆帷幕等传统工程措施来维持路基水分场的稳定。通过开展黄土路基物理模型试验对该方法的有效性进行验证，并基于非饱和土力学理论对其内在机理进行分析。物理模型试验结果表明：在持续15 d的高温(35 ℃～50 ℃)天气下，无毛细屏障盖层一侧的路基中观测点含水率下降了4.6%～7.9%，且路基顶部和斜坡位置均发生了干缩开裂；与之相比，铺设毛细屏障盖层一侧的路基对应位置处含水率仅下降了1.0%～2.0%，路基水分场均匀且无任何开裂现象；同时，由于细粒土层的隔热保温效应，铺设毛细屏障盖层侧的路基温度场较未铺设一侧总体低5.5 ℃；这说明毛细屏障盖层能够对路基水温场进行调控，有效地抑制路基中水分的蒸发。在此基础上，建立了与路基物理模型相对应的有限元数值模型，分析了毛细屏障盖层主要设计参数对其性能的影响规律。数值模型试验结果表明：随着盖层系统中粗粒土和细粒土厚度的增加，路基蒸发失水量均有所降低，但前者影响更为显著；当粗粒土层厚度增加40 mm时，路基各测点含水率降幅为1.7%～4.5%，而细粒土层增加同样厚度引起的变化不到1.0%；此外，毛细屏障盖层中土体的初始含水状态对路基水分场变化影响不大，实际工程设计中可从土体是否便于压实的角度来考虑其含水率取值。

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淤泥质钻渣土碳化造粒方法及强度增长机理试验

曹志刚, 申昆鹏, 毛天学, 肖力, 庄峻淇

中国公路学报. 2024, 37(6): 217-227. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.018

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为实现淤泥质钻渣土低碳与多样化利用，自主研制了温湿控碳化反应釜，对淤泥质钻渣土造粒碳化方法及其强度增长机理开展了系统试验研究。首先使用熟石灰对桩基施工产生钻渣进行改性，并制成粒径12 mm的颗粒状坯料；在反应釜中充入CO₂气体，在恒温、恒湿(60 ℃，湿度80%)条件下对坯料碳化养护8 h，实现钻渣土高强度造粒。碳化结束后，对颗粒进行热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)、颗粒强度试验，分析了7种不同熟石灰掺量下碳化颗粒强度增长机理。试验表明，碳化颗粒的碳化率能达到80%以上，主要生成物为方解石型碳酸钙晶体，且碳化颗粒强度随熟石灰掺量增加表现为“先缓增-后快增”的两阶段特点；当熟石灰掺量在12%以下时，碳化颗粒强度随熟石灰掺量缓慢增长，当掺量超过12%以后，碳化生成的大量方解石胶黏土颗粒并形成整体骨架，晶粒尺寸也随掺量逐渐减小并膨胀填充孔隙，颗粒强度进入快增阶段；最终颗粒碳化强度可达3.0 MPa以上。此外，水稳定性试验表明，熟石灰掺量达16%以上时，碳化颗粒具备A等水稳定性能。碳排放分析表明本方法制备的碳化颗粒CO₂排放相对陶粒减少了42.7%~52.6%，减碳效益显著。本研究为绿色处置钻渣土，实现其在路基层填料、路基台背填料等场景中利用提供了技术方案。

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浮泥-流泥路基中防淤堵排水板排水行为

鲍树峰, 董志良, 莫海鸿, 张劲文, 江学良, 刘攀, 罗晓晓

中国公路学报. 2024, 37(6): 228-239. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.019

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浮泥-流泥路基真空预压期间塑料排水板易出现严重淤堵，为避免出现该现象，有必要针对浮泥-流泥的物理特性对防淤堵排水板的排水行为进行专项研究。首先基于典型工程的浮泥-流泥试样和典型的防淤堵土工滤膜构成“土-滤膜”过滤排水结构，并综合采用改进的梯度比试验方法、压汞试验方法以及电子显微镜扫描测试方法，分析了分级真空预压下过滤排水结构的过滤排水行为；然后，基于典型的防淤堵土工滤膜和原生料芯板构成典型弯折形态的排水板复合体，采用改进的纵向通水量仪进行了纵向通水能力对比试验，分析了排水板复合体的排水行为，并综合讨论了淤堵评价标准；最后，基于具体工程实例进行了验证。研究结果表明：该类路基分级真空预压设计时，应重点基于等效孔径、渗透系数和孔洞结构特征3项关键技术指标对防淤堵土工滤膜进行选型研究；芯板板槽的压屈强度和排水板复合体的过水断面面积是排水板通水量折减率的关键影响因素，芯板的弯折角和弯折率可作为评价其排水能力的具体控制指标，而排水板的通水量折减率和井阻增幅可作为理论评价指标；该类路基中塑料排水板淤堵评价标准建议定为土工滤膜的梯度比大于4.0，芯板的弯折率大于60%且弯折角小于45°，其理论评价指标可定为弯折状态下排水板的通水量折减率大于90%或井阻增幅大于9。所提出的关于典型弯折形态下排水板复合体室内纵向通水量的试验方法及其数据分析方法，可纳入到《土工合成材料测试规程》(SL-235—2012)以及规范ASTM D6917-16中。

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公交车生态车速引导与信号优先协同优化模型

王雅薇, 李欣, 胡家华

中国公路学报. 2024, 37(6): 240-252. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.020

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由于公交信号优先与节能驾驶的控制目标不一致，导致2种策略难以有效融合以提升公交优先效率和环境效益。针对此问题，提出一种公交车生态车速引导与信号优先协同优化模型，以廊道控制区域内公交车乘客、社会车辆乘客的交叉口延误最小化、公交车燃料消耗最小化以及公交车实际到站时间与时刻表偏差最小化为目标，考虑车辆运动状态约束、公交站点运营约束以及信号灯约束，基于滚动优化框架对公交车生态车速和信号配时方案进行协同优化。通过基于仿真数据、真实场景的数值试验对所提出模型的有效性进行验证，并针对公交车流量和社会车流量进行了敏感性分析。结果表明，所提模型在不同公交车流量、社会车流量水平下均具有明显优势，与信号优化模型相比，公交车平均交叉口延误在不同公交车流量水平下最大下降幅度达到31.99%,在不同社会车流量水平下最大降幅达到23.13%，燃料消耗在不同公交车流量水平下最大下降幅度达到12.66%,在不同社会车流量水平下最大降幅达到9.61%，社会车辆平均交叉口延误最大降幅均为8.23%；重庆市一条公交廊道的真实场景测试结果表明，所提模型相较于信号优化模型能够保障公交准点率并明显减少公交车速波动，燃料消耗、公交车车均交叉口延误、社会车辆延误降幅分别为7.04%、32.61%、4.37%；所提模型能够在保证公交运营稳定性的同时，获得显著的公交优先和低碳效益，并在一定程度上降低公交优先对社会车辆的影响。

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多车型混编公交车队发车时刻及车型联合优化

王晓伟, 吴松屿, 曹恺, 杨彦鼎, 李洋

中国公路学报. 2024, 37(6): 253-266. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.021

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相较于传统燃油公交，电动公交系统在车辆续航里程、车型配置及运营经济性上差异较大，现有公交时刻表优化方法较少考虑时变客流需求、非均匀发车时刻及车型配置等多种因素的影响，难以兼顾乘客出行体验与公交运营成本。面向多车型混编的电动公交运营场景，针对现有两阶段优化模型在灵活性和最优性方面存在不足的问题，提出一种公交发车时刻和车型配置联合优化方法。该方法以最小化乘客平均等待时间和公交运营成本为目标，考虑线路所需车队规模的影响，并以此建立多目标公交时刻表优化模型。其次，采用改进遗传操作的NSGA-Ⅱ(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ)求解该模型，以得到该问题的Pareto最优解集，并从中筛选出代表服务优先、成本优先及均衡模式3种不同效益偏好的时刻表方案。最后，基于实际公交线路验证所提出的时刻表优化模型及其求解算法的有效性和适应性。结果表明：所提方法可得到符合客流需求变化规律且代表不同效益偏好的时刻表方案；与两阶段模型相比，该方法在均衡模式下的优化方案可减少乘客平均等待时间12.8%，降低线路运营成本5.7%，能够综合提升公交服务水平并改善运营经济性。

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大客流干扰下多层公交-地铁网络的韧性评估

马壮林, 程会媛, 邵逸恒, 刘悦, 程泽农, 马飞

中国公路学报. 2024, 37(6): 267-278. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.022

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为评估车站失效对公交-地铁网络结构和服务质量的影响，研究大客流干扰下公交-地铁网络的韧性是十分必要的。提出有向时间加权的多层公交-地铁网络建模方法，采用改进的耦合映像格子模型，从乘客和运营视角分别提出乘客出行效率比和网络服务效率比作为韧性评估指标，采用德尔菲法-熵权法和博弈论综合赋权法确定指标的综合权重。构建以多层公交-地铁网络韧性指标最大化为目标的时序优化模型，采用自适应遗传算法进行求解。以西安市多层公交-地铁网络为例，考虑大客流提出4种干扰情景，对比分析最优恢复策略与随机恢复策略、优先恢复策略在4种大客流干扰场景下对网络韧性恢复效果的差异。结果表明：在4种大客流干扰场景下，仅考虑车站在运营网络中的重要程度无法得到最优策略，应以网络韧性最大化角度构建模型求解最优恢复次序，最大程度地减少网络性能的损失；增加恢复资源可以缩短恢复时间和提高恢复效率，但恢复资源的增加与网络韧性的提升不成正比。研究结论可以为公交、地铁网络的韧性评估与抢修恢复提供决策依据。

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考虑个体偏好异质性的定制公交选择行为

刘锴, 王静, 王江波, 冯涛, 侯悦

中国公路学报. 2024, 37(6): 279-287. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.023

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定制公交需求响应策略往往把出行者看成均一特征群体,忽视了出行者选择偏好异质性。为探究多样化需求下的定制公交选择行为机理,并充分挖掘不可观测变量影响,结合定制公交运营特性,构建了反映便捷性、舒适性和可靠性的心理潜变量,并将其作为解释变量加入Mixed Logit模型形成混合选择模型。在大连市运营的30条定制公交线路开展跟车问卷调查,采用实证数据研究定制公交运营特征,量化分析多类型属性对定制公交选择行为的影响。结果表明：定制公交对中高收入的中青年女性群体更有吸引力；可靠性与行程时间等传统服务水平变量对出行选择具有同等重要的影响,基于大连市数据得到出行者平均认知可靠性的效用与减少6.15 min行程时间的效用等同,出行者感知可靠性评价每提升一个等级,定制公交选择概率将增长为原来的1.09倍。混合选择模型比传统Logit模型对实证数据有更高拟合度,预测结果也更为稳健,出行者对行程时间、等待时间、常规公交是否有座位、定制公交票价折扣和绕行比率都具有偏好异质性；考虑异质性,为保障较稳定的满座率,需至少提供12%的票价折扣才能抵消约90%出行者对绕行10%路径的认知负效用。因此运营商在提供多车型、多模式出行服务的基础上,需要寻找定制公交需求响应式站点和线路调整与车费之间的平衡点。

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接驳地铁的共享自动驾驶汽车动态合乘匹配研究

霍月英, 张越, 李晓娟, 陈国庆

中国公路学报. 2024, 37(6): 288-301. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.024

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为了实现共享自动驾驶汽车(Shared Autonomous Vehicles, SAV)和地铁的整合，提出采用SAV作为地铁“第一公里”(First Mile, FM)和“最后一公里”(Last Mile, LM)的接驳方式。构建了动态合乘匹配系统以厘清接驳地铁的SAV合乘的框架及运行规则，系统输入为路网数据、SAV数据(位置、载客状态等)、出行者数据(起点、终点等)，输出为出行匹配结果、合乘路径。建立了出行路径模型和出行匹配模型来实现系统的合乘匹配功能。出行路径模型考虑出行者绕行时间最小化进行建模，可得到任意2名出行者合乘时的最优出行路径，用于出行匹配模型的参数计算。出行匹配模型协同考虑出行者服务质量和运营商利益以及 SAV与地铁时刻表的联合优化进行建模，可得到最优出行匹配方案，包括人与SAV匹配、人与人匹配。选取纽约曼哈顿地铁进行4种出行需求(2 160、4 320、6 480、8 640 次·h^-1)的算例分析。结果表明：在出行需求2 160、4 320 次·h^-1的FM和LM出行、出行需求6 480 次·h^-1的LM出行中，出行者平均等待时间最大值为1.06 min，出行者平均绕行时间最大值为1.11 min，出行者平均匹配时长最长为46.09 s，每小时最多可为运营商节约877.24 km的车辆行驶里程，匹配率最高可达61.67%，系统平均求解时长最长为2.09 s；表明所建系统和模型具有高效性和稳定性。

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基于网联车辆数据融合的路面平整度评估方法

杜昭, 张文榕, 朱兴一

中国公路学报. 2024, 37(6): 302-316. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.025

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智能网联汽车的快速发展为道路基础设施服役性能的监测提供了更加便捷、高效的全新解决方案。为发挥智能网联车辆优势，提高车载响应类路面平整度检测的便捷性和准确性，首先提出了一种基于车辆振动响应信号的路面纵断面高程反演及平整度估计方法，该方法通过对车辆垂向动力学的合理建模及模型参数辨识，以车身振动响应信号作为测量值，借助增广卡尔曼滤波算法，对路面断面高程进行反演估计，进而求解国际平整度指数。随后，采用高斯过程模型对多车估计结果进行拟合以实现多车结果的融合解析。考虑到智能网联汽车可实现车车互联通信的优势，进一步将前车融合结果纳入当前车辆估计算法，并将其作为伪测量量，实现多车协同估计以提高当前车辆估计结果的准确性。借助数值仿真及实测数据对前述方法进行验证，实测结果表明：所提出的单车估计方法所得国际平整度指数的估计值与实测值相关性可达87%，均方根误差约为0.26 m·km^-1；多部车辆的重复性测试验证了该方法的准确性和可重复性；多车结果融合及协同估计策略不仅可降低单车估计结果的误差，且可在一定程度上提高单车估计算法的稳定性。在算法验证基础上，设计了一套可实现路面平整度在线评估的原型系统，并提出了智能网联环境下路面平整度评估框架，进而对该系统及框架进行了离线验证。基于该框架，不仅可实现路面平整度的单车在线估计，还可对多车感知结果进行融合，并将平台端融合结果用于终端计算中，实现云-端协同估计，从而提高终端反演的准确性和鲁棒性。

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PPA复合改性对沥青-集料黏附及其水稳定性影响研究

周育名, 张凯, 郭云龙, 岳浩, 王迪, 彭竹仪, 刘朝晖, 魏建国

中国公路学报. 2024, 37(6): 317-330. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.06.026

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为探究多聚磷酸(PPA)对沥青-集料之间黏附及其水稳定性的影响，提出了以基质沥青、PPA改性沥青、SBS/PPA和SBR/PPA复合改性沥青与石灰岩、玄武岩和花岗岩集料组合的沥青混合料设计方案。采用分子动力学模拟方法，构建沥青-集料界面模型，并通过原子力显微镜(AFM)、接触角试验、动态剪切流变试验(DSR)以及浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验探究了PPA掺加后对沥青-集料黏附及其水稳定性的影响。结果表明：随着PPA改性剂的添加，沥青表面自由能显著增大，沥青与集料间黏附功提高，交互能力增强，沥青混合料的水稳定性更优；通过3种集料的试验结果对比，发现碱性集料对改性沥青-集料的黏附与水稳定性改善效果更好；PPA加入后，使SBS、SBR聚合物改性沥青与集料间的黏附功略有下降，但综合水稳定性得到明显改善；因此，推荐采用SBS/PPA复合改性沥青及石灰岩集料进行混合料组合设计，此组合可以得到最佳的黏附性及水稳定性。

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2024年, 第37卷, 第6期　刊出日期：2024-06-30

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