桩承式路堤目前广泛的应用于高速公路、高速铁路以及水利工程中，由于路堤垫层与上部填料的颗粒属性，其变形与传力机理较为复杂。目前各类计算方法所基于的分析模型主要可以分为三类：一类是以太沙基Trapdoor理论为代表的等沉面模型；第二类是以北欧规范为代表的刚性楔形体模型；第三类是在圆（穹顶）拱模型基础上发展的极限平衡计算模型。采用不同模型计算结果差别较大，现有的研究缺乏对这些模型的相互联系、应用条件以及演化规律的研究。 本项目将桩承式路堤简化为多陷阱门（Multi-trapdoor）系统，制作了平面应变试验装置。选取桩体宽度a、桩间净距(s-a)、路堤高度H和填料粒径d为影响因素，开展了一组砂填料正交模型试验。试验采用粒子图像测速技术（PIV）和土压力盒测试颗粒位移与路堤应力。通过PIV位移图像揭示了未加筋桩承式路堤变形演化过程：桩间土下沉时路堤填料均首先出现对称的三角形剪切面，不同尺寸参数组合的桩承式路堤剪切面随下沉量增大出现了三种模式，分别称为三角扩展模式、塔形升高模式和等沉面模式。三种不同演化模式的桩土应力比曲线也呈现出各自不同的特征。三角扩展模式的适用条件为H/(s-a) ≤ 1.75，塔形升高模式的适用条件为 H/(s-a) > 1.75，(s-a)/a < 2.5，等沉面模式的适用条件为H/(s-a) > 1.75，(s-a)/a ≥ 2.5。 采用颗粒DEM数值方法对砂填料大尺寸平面应变试验曲线进行了标定，利用异形颗粒组合成集合体，并采用标定参数进行了砂填料桩承式路堤模型试验的模拟，模拟结果与试验结果较好的吻合，验证了桩承式路堤的三种演化模式。利用DEM计算结果分析了变形演化过程与力链网络结构的对应关系。 根据宏观土拱的演化模式分别提出了三种演化力学模型，推导了对应的桩土应力比计算公式。确定了三种模型描述演化的参数，通过模型试验和数值模拟结果统计得到了演化参数与桩土相对位移量之间的关系，最终建立起基于桩承式路堤宏观土拱演化的荷载传递计算方法。 项目研究不仅证明了桩承式路堤不同尺寸组合下的路堤填料的变形模式存在差异，确定了三种宏观土拱演化模式及其适用条件，而且给出了随桩间土下沉的演化力学分析模型与计算方法，是对目前桩承式路堤设计理论的丰富与发展，对于类似的颗粒荷载传递理论与计算方法研究都具有显著的科学意义。 2100433B