在西部大开发和“一带一路”国家战略中,公路交通基础设施建设处在先导的地位。涵洞作为公路工程中的重要组成部分,无论是在工程数量上还是工程造价上,都占有很大的比重。早期在湿陷性黄土地区修建的涵洞,由于所处地形地貌、地质条件复杂,湿陷性黄土物理力学性质特殊,如地基处理不当,浸水后地基产生显著沉降及不均匀沉降,将导致涵洞出现不同程度的病害,严重影响公路正常运营。因此,选用合适的方法进行湿陷性黄土地基处理显得尤为关键。对于湿陷性黄土地区涵洞地基处理,《公路桥涵地基与基础设计规范》(JDG D63-2007)要求的处理深度不大于3.0m。对于强湿陷性陇西黄土,工程实践表明这种地基处理方式强度偏弱,建议根据黄土场地湿陷性特征来确定。本文以新建青海东部民和至小峡一级公路Ⅲ级(严重)自重湿陷性黄土地区的两座公路涵洞为实际工程背景,采用室内土工试验、现场试坑浸水试验、复合地基沉降监测和有限元数值模拟等方法,探讨了湿陷性黄土地区公路涵洞复合地基的沉降特性。在上述研究的基础上,提出涵洞复合地基优化设计方案。主要研究内容及结果如下:(1)阐述湿陷性黄土地区涵洞地基沉降特征,总结了公路涵洞发生病害的原因。归纳湿陷性黄土地基处理常用方法,分析了灰土换填法和灰土挤密桩法的加固机理和适用条件。(2)在试验基础上定量分析了涵洞试验工点场地湿陷性黄土的压缩性、湿陷性和渗透性:(1)通过室内土工试验得到两座公路涵洞试验工点场地不同深度处原状黄土的压缩系数,判定两座涵洞试验工点场地土均呈中等压缩性。(2)现场试坑浸水试验采用直径为20.0m,深度为50cm的试坑,并在试坑底部铺设15cm厚的卵砾石。现场试坑浸水试验停止注水后,测得试坑的自重湿陷性黄土层厚度为15.0m,试坑地表发生明显湿陷并呈漏斗形,且不同位置沉降变形量大小不一。(3)通过在试坑不同位置和深度埋设TDR水分探头,分析水分在试坑竖直方向和水平方向的入渗过程。试验发现场地黄土在竖直方向的渗透速率处于1.7~5.9×10-4cm/s之间,在水平方向的渗透速率处于1.2~4.6×10-4 cm/s之间。(3)涵洞场地地基处理及处理效果试验研究:(1)分别采用地基处理深度为3.0m的灰土换填法和地基处理深度为6.0m的灰土挤密桩法对涵洞地基进行处理。(2)现场监测复合地基的沉降变形,对比分析湿陷性黄土地区涵洞地基处理效果。(3)采用双曲线法、三点法和Asaoka法预测两座涵洞复合地基最终沉降。(4)涵洞场地复合地基数值模拟对比研究:(1)采用MIDAS/GTS软件对灰土换填复合地基和灰土挤密桩复合地基进行数值模拟。(2)对比分析现场监测得到的复合地基沉降结果与数值模拟结果,验证数值模拟的合理性与有效性。(3)选择灰土挤密桩复合地基有限元模型,分别考虑桩长、桩径、桩间距对灰土挤密桩复合地基沉降的影响。(5)基于两座涵洞复合地基的沉降特性和现有设计规范要求提出湿陷性黄土地区涵洞复合地基优化设计方案:在湿陷性黄土地区修筑涵洞工程时,建议在相应设计规范要求的基础上加大地基处理深度,建议处理深度在5.0m及以上,同时要求提高涵洞排水功能和涵洞地基防渗性能。研究成果可为设计规范相关条文的修订提供工程实例参考。