课题研究背景
1 课题提出背景：黄土是一种形成于第四纪的陆相粉砂质土状堆积物，颜色呈棕黄、灰黄或者褐黄。
一般具有多孔性和垂直节理特征，其颗粒组成以粉粒（0.005-0.075mm）为主，而粒度成分百分比在不同地区和不同时代有所不同。
在一定的压力条件下浸水产生湿陷的土称为湿陷性黄土，不产生湿陷的称为非湿陷性黄土。
黄土的矿物成分有碎屑矿物、粘土矿物及自生矿物三类，碎屑矿物主要是石英、长石和云母，占碎屑矿物的80%，此外尚有较多含量的碳酸盐矿物，主要是方解石。
粘土矿物主要是伊利石、蒙脱石、高岭石、针铁矿、含水赤铁矿等。
黄土的物理性质表现为疏松、多孔隙、垂直节理发育、极易渗水，且有许多可溶性物质，很容易被流水侵蚀成河谷，也易形成沉陷和崩塌。
黄土颗粒之间结合不紧，孔隙度一般在40％～50％。
具有天然含水量的黄土，如未受水浸湿，则一般强度较高，压缩性较小。
但当管道（或水池）漏水、地面积水、生产和生活用水等渗入地下，或由于降水量较大，灌溉渠和水库的渗漏或回水使得地下水位升高时则容易发生剥落、湿陷、甚至发生坍陷，对工程项目的建设和使用带来很大危害。
黄土分布较广，覆盖全球十分之一以上的面积，主要分布于中国、前苏联、罗马尼亚、保加利亚、新西兰、法国、德国、比利时、匈牙利和波兰的大部分地区。
我国的黄土分布面积比世界上任何一个国家都大，而且黄土地形在我国发育得最为完善，规模也最大。
中国西北
的黄土高原是世界上规模最大的黄土高原，华北的黄土平原也是世界上规模最大的黄土平原。
我国的黄土分布面积为64万平方千米，占国土面积的6.3%，主要分布在甘肃的中部和东部、陕西的北部、内蒙古伊克昭盟的南部和西部、河南的北部及西北部地带以及山西的大部分地区。
黄土在我省以次生黄土为主分布广泛，在地貌上有塬、梁、峁、陡坎、冲沟、阶地、冲积平原、洪积平原等，且有地层、地质年代、产状、成因等方面的区别，其工程性质也与地貌单元，地层类型，地质构造，气候水文等方面的因素紧密相连。
黄土特殊的形成环境和自然条件使得它具有特殊的物理力学性质和水理特性，所以，在黄土地区进行各种工程建设时，如果对黄土的特性不了解，往往给工程建设带来严重的损害，因此黄土的特性很早就引起了科学工作者和工程技术人员的注意并对其研究。
我国黄土研究上的前辈们在20世纪50年代以前曾经随黄河流域的治理对于风沙对环境的影响和土壤农业关系展开过不少工作，50年代以后，随着水土保持和黄土地基处理及地基沉降等研究工作的开展，在黄土研究领域内培养了人才，建立了机构，积累了相当部分的经验，为现代黄土研究奠定了基础。
2 所要解决的主要问题: 从20世纪80年代开始，以“五纵七横”国道主干线系统规划为核心，我国的高速公路建设逐步走上了持续，快速，有序的发展道路，目前高速公路总里程接近3万公里，跃居世界第二位。
山西省高速公路建设从1993年开始起步，它是山西省公路网中层次最高、功能相对独立的子系统，处于山西省国家高
速公路、国道、省道组成的山西省干线公路网的最高层次，完善的高速公路系统可以提高运输效率，保障运输安全，并且将有力地促进区域经济均衡协调发展，增强国家安全保障能力，完善现代综合运输体系，带动山西经济健康持续发展，促进社会全面进步。
随着我省高等级公路的发展，特别是山区高速公路和一级公路建设力度的加强，对于黄土的物理力学性质以及地基承载力提出了更高的要求。
但是由于湿陷性黄土地基在天然状态下含水率较低时具有较高的地基强度，浸水湿润时因湿陷而引起强度急剧下降，在一定压力下出现地基沉降变形。
在自重湿陷场地因水的作用产生土体的沉陷地面下沉而形成蝶形地、陷穴、天生桥等微地貌，黄土冲沟坡岸在雨季也常发生小范围的塌滑、蠕动等物理地质现象，这些现象都是湿陷性黄土路基浸水的结果。
但是公路路基设计中仍缺乏相应的依据，因此，如何如正确区分同一条线路上不同时代、不同成因和不同环境下形成的黄土地基承载力是至关重要的。
在黄土地基基础设计中，必须充分考虑湿陷性黄土场地的湿陷类型和地基的沉陷等级，特别是对湿陷起始压力的分析，通过计算分析不同路段地基的实际应力情况，确定地基承载力，以便采取正确的处理手段。
在黄土地区的高速公路建设中，所要解决的主要问题包括：（1）公路路基黄土地基承载力的评价。
因为现有的规范规定的黄土地基承载力主要用于点工程，对于公路路基这种长线型工程并不完全适用，因此，结合公路工程特点对同一条线路上不同时代、不同成因、不同环境条件下的黄土地基承载力评价具有非常重要的意义；（2）黄土公路路堤黄土地基承载力的测试问题：
由于公路路基线长面广的特点不同于一般的建筑物，所以其建设工程中对黄土地基承载力的测试方法和精度要求也应与建筑部门有所区别，而且更应重视测试手段的便携性和简易性；（3）公路路基黄土地基的处理问题。
通过原位测试与室内试验，基本确定原黄土地基什么情况下需要处理，所采取的处理措施以及处理后的效果评价。
3 课题提出的意义（理论价值和实践价值）：目前黄土公路建设中关于地基承载力的评价仍然缺少可靠的依据，主要是由于广泛用于建筑结构中的黄土地基承载力确定方法并不完全适用于线长面广的公路路基工程。
由于黄土地区地形较复杂，公路建设中出现了较多的高路堤、高填涵洞，数十米高的路堤及填方涵洞已屡见不鲜，要求地基必须满足一定的强度及变形要求，才能满足路面的整体稳定性。
但是迄今为止，我国公路领域尚且没有路基承载力标准。
为了避免由于地基承载力的不足导致的路基路面及相应构造物发生破坏，我们有必要研究黄土路基的地基承载力评价问题，以便为设计和施工中合理解决地基承载力以及地基处理方式等工程问题提出建议。
马兰黄土 Q3及全新世黄土Q4黄土作为第四纪陆相沉积物，在我省分布广泛，且都具有一定程度的湿陷性，对地基承载力构成不利影响。
通过本课题的开展，可以为山西省公路建设Q3、Q4黄土的地基承载力提供评价公式及评价体系，通过对各个路段黄土特性的分析试验为其提供适合山西省内地质特征的地基处理的方法，为设计以及施工参数提出合理的建议，保证公路工程项目的正常建设和安全运营。
4 研究过程设计：本研究项目从准备、实施到结题预备时间
共计三年。
时间划分如下：（1）2009年1月-2009年6月这段时间内主要完成的任务包括:搜集国内外对于黄土的各个研究项目及其成果、测试方法、成果体系的应用；系统整理关于黄土地基承载力的理论体系；并参照资料提出本课题中对于黄土地基所采用的各项试验方法；搜集整理有关黄土地基的处理效果以及沉降方面的工程数据。
（2）2009年7月-2009年12月该段时间内主要完成依托工程的选择，选取代表性地段进行黄土的现场及室内试验。
（3）2010年1月-2010年6月这段时间内主要完成对黄土的各项原位测试以及室内实验数据资料的整理和分析，并利用微观扫描电镜等设备对黄土进行微观分析。
（4）2010年7月-2010年12月在之前原位测试资料，室内试验数据资料以及微观数据资料分析的基础上，形成黄土地基承载力理论体系，并提出黄土地基处理方法的各项建议及现场处理方式，进行工后沉降监测及变形监测。
（5）2011年1月-2011年6月利用变形理论反演黄土地基承载力评价体系的正确性。
（6）2011年7月-2011年12月进行课题总结并撰写研究报告、总结整理研究资料、完成课题报告、提交报告、申请课题评审与鉴定、以及课题鉴定。
5 研究方法设计：传统上对于湿陷性黄土地基的处理多采用垫层法，强夯法，预浸水法，挤密法等。
资料显示近年来随着西部大开发的开展，铁路，公路及其他基础设施建设项目中遇到很多关于湿陷性黄土地基的问题时出现了很多新的湿陷性黄土处理方法，如冲击碾压法、CFG桩法、钢渣处理法、土工合成材料加筋法等。
在该课题研究中，首先为了确定黄土地基承载力不足而导致路基路面发生的关系
和类型，要实地调查过去运行过或现正运行的高速公路、一、二级公路地基的路况及病害情况。
对于公路建设区域存在黄土地基的工程特性和地基承载力测试方法的试验研究，应该选择具有代表意义的试验场地取样和试验。
在现场的原位试验有载荷试验、承载比试验和干容重试验等，室内试验有含水率测定、压缩试验以及控制应变剪切试验等。
通过实验数据资料的整理和分析，提出适合山西省内黄土地质特征的黄土地基承载力的评价方法和评价体系。
通过参考过去运行的或现正运行公路的成功的地基处理方法以及相关行业对黄土地基的处理措施和施工参数，对具有不同物理论力学特征的黄土层提出适宜的地基处理方法。
对在建工程要进行的变形预测、工后沉降及变形监测，采用在地基处理范围、路基荷载受力变形范围及路基变形影响范围内布置监测点、应力盒的方法，收集和整理监测收据，并依此探讨公路工程路基的整体稳定性。
6 预期研究成果：预计通过本课题研究项目的实施，对所得数据资料的整理分析和研究，可以提出适用于黄土地基承载力的评价公式和评价体系，在此基础上可以结合山西省内分布的黄土的特征，提出适合当地黄土地基的处理方法，对黄土地基的处理方法的选择、设计和实施提出一定建议。
在此过程中，预计发表高水平论文3至6篇，培养研究生2名及博士1名。
我们希望在周密的布置及细致、规范的研究下，可以达到预设的目标，取得预期成果。