随着经济的飞速发展,城市的扩张需要修建越来越多的高速公路。高速公路不可避免的会穿越许多地质条件不明的区域。此类区域内尚未存在有关于土体工程性质等的研究。土体的工程性质一直是本领域内较难以研究的问题之一,如果只是经过简单的类比推理而没有深入研究土体工程性质,则会在其应用的过程中产生一系列的问题。本文依托潍北平原高速公路修建过程中遇到的特殊土质及其在应用过程中出现的一系列问题,开展了详细而深入的研究。具体研究工作如下:(1)依托实体工程项目,实地调查了路线穿越场区自然地理环境和水文、工程地质条件。根据该工程项目路基填料指定取土场的区域地质条件,确定了现场土体的取样方案。(2)针对从取土场获取的土样,开展了较全面的室内试验,首次深入全面地研究了该地区土体试样的工程性质并按照规范标准确定了其名称为低液限粘土。在路基填筑施工期开展了现场试验,埋设了电子监测设备,研究了低液限粘土用作路基填料时的力学特性和变形规律。(3)研究了亚塑性理论的起源,重点分析了其限制条件。以Gudehus-Bauer亚塑性本构模型为主线,首次引入受含水率影响的粘聚力变量并依据室内土工试验和现场试验的试验成果,研究了适用于压实状态下低液限粘土的亚塑性本构模型。(4)参照现场使用的路床区改善低液限粘土方案,并结合室内试验得出的低液限粘土工程性质,分析了不同外加材料对低液限粘土的改善机理,制定了改善低液限粘土对比试验方案并进行了室内力学性能试验,对比分析了不同方案的改良效果,提出了满足规范要求的新型低液限粘土改良方案。(5)整理室内改良试验得到的成果,在现场选取路基试验段进行加固土的路用力学性能试验,包括路面弯沉试验及堆载试验。选用原方案的路基试验段并按照新型改良方案铺设路床区改善土层,按照规范标准进行了弯沉试验,试验结果表明改善土层的短时强度能满足要求。选取现场原位试验中埋设电子监测设备的路基区间为试验段,一部分铺设改善土层而另一部分不进行处理以进行对比试验,首次开展了现场路基堆载观测试验以研究路床区改善土层的长期稳定强度。首次结合前期高速公路路堤承载特性的模型试验的研究成果,对室内试验得出的改善土现场试验方案进行了整体评价。本文对于该区域土体工程性质的研究,填补了该区域关于低液限粘土工程性质资料的空白,能够为将来研究该区域地质条件的研究人员提供一定的参考和借鉴,具有一定的理论意义;本文对于低液限粘土开展的改善试验研究,研究成果能为将来在该区域需要进行低液限粘土改善处理的工程项目指明了方向,具有一定的经济价值和社会价值。