当在地质条件较差的地基上建设高度公路时,由于地基透水性差、压缩性高、强度低且含水量高,在工程建设时需要采用必要的方法进行处理。在软弱地基上采用桩承式路堤能充分利用地基土体的抗剪强度,减小总沉降以及差异沉降,提高路堤稳定性并减小侧向变形,其原因在于桩的抗压刚度大于桩间土,因而两者之间会产生沉降差,在沉降过程中,路堤填土通过剪应力将部分自重传递到桩上,使得压应力相对集中地分布于桩上,此即路堤中的土拱效应。过去对土拱效应的研究主要是通过路堤中应力分布揭示,对桩承式路堤沉降的研究较少。且由于土体是非透明的,传统的摄影测量方法一般只能测量土体表面的变形,无法观测到土体内部变形。若要测量桩承式路堤内部变形,则需要通过在路堤中埋设位移测量装置来获取变形数据,而很多模型试验本身尺寸较小,埋入土中的测量装置和线缆等会严重干扰土体的承载性能,得到的数据也只是几个特征点的零散数据,未能揭示土拱形成过程中路堤真实的位移场。本文针对软土地基上公路的变形问题,采用粒子图像测速技术和摄影测量方法,开展了透明土模型试验研究,并通过ABAQUS软件模拟验证,揭示了桩承式路堤内部沉降分布规律,得出路堤宏观变形规律以及随桩距等影响因素的变化,主要工作和结论包括:(1)对软土地基上的桩承式路堤开发了测试土拱效应的可视化模型试验装置和试验方法,给出了透明土制备方法及模型试验步骤,并分析了本文模型试验所采用的双模型槽法的优点。(2)基于自主开发的试验装置和方法开展模型试验,对桩承式路堤在桩间软土下沉过程中的沉降变化规律进行了分析,试验结果表明:桩承式路堤中的变形是三维问题,桩上土体几乎不产生变形,越靠近桩间土中心,路堤沉降越大,桩顶平面路堤土体产生盆状沉降。(3)两桩之间存在明显的拱形分界线,根据拱形分界线路堤可按沉降分布分为3部分,分界线之上路堤沉降几乎不变,分界线以下路堤沉降显著增大,以桩顶中点作为圆心,模型桩边长作为直径作半圆,该半圆围成范围内的路堤几乎不产生变形。(4)靠近路堤底部位置,桩顶截面正上方沉降曲线为倒―几‖字形,随着Z坐标增大,桩上土体沉降逐渐增大,桩间土以上土体沉降逐渐减小,同一高度处沉降差减小,路堤土拱拱脚位于桩顶,形状接近抛物线。随着桩间距增大,路堤最大沉降和稳定沉降均增大。路堤沉降随排水量呈非线性增加,路堤沉降有逐渐稳定的趋势。(5)提出了相对差异沉降,并将相对差异沉降作为等沉面的量化判别标准,即以其上不同高度处相对沉降差均小于5%的平面作为等沉面。等沉面高度随桩距增大而增大,约为√2?2倍桩距。(6)数值模拟得到的沉降分布结果与模型试验规律相符,在路堤底部,桩顶截面正上方沉降曲线为倒―几‖字形,跨中截面为两波峰间的正弦曲线的形状,随Z坐标增大,同一高度处路堤沉降差减小,由桩体荷载分担比可知桩承担了加固范围内大部分荷载。路堤最大沉降及稳定沉降随模型桩边长、填土模量、桩间土模量的减小以及路堤填土高度、桩距的增大而增大,桩体荷载分担比则随模型桩边长、填土模量、路堤填土高度的减小以及桩间土模量、桩距的增大而减小。土拱效应发挥程度对桩距、桩边长的变化比较敏感,而填土高度、填土模量对路堤土拱效应发挥的影响较小。