一、成果简介
近年来我国公路建设突飞猛进，随着交通工程和城市建设的快速发展，公路工程建设中暴露的问题越来越多。路基是路面的基础，是整个道路结构的重要单元体。服役中的路基承受长期交通循环荷载作用和自然环境条件侵蚀，加之车辆超载和交通量日益增大，不均匀沉降、路表开裂、路面板脱空、路基边坡垮塌等灾害现象日益频发。追其根源是人们对路基长期服役性能的认识不足和现有的设计体系不能适应新时期的发展要求造成的。为保障路基的长期服役性能稳定，亟待解决的关键科学技术难题表现在四个方面：一是温度、湿度、车辆荷载等因素作用下服役路基力学响应机制分析技术，二是服役路基在气候变异和交通循环荷载等多因素耦合作用下的性能衰变量化评估技术，三是考虑路基服役性能衰变和路基路面协调作用的路基动力学设计方法，四是提高路基长期服役性能的工程控制技术。项目围绕上述四个关键科学技术难题，历经11年产学研联合攻关，通过系统的理论研究和技术攻关，形成了复杂气候与荷载作用下公路路基服役性能衰变规律及其动力学设计的分析理论、设计标准、建造与处治技术，研究成果在实体工程中得到广泛的推广应用。
项目获授权专利28项（发明专利13项）、软件著作权8项、发表论文96篇（SCI/EI收录89篇），成果写入3项国家行业标准，并在全国6省市10多项工程中推广应用，研究成果促进了行业科技进步和学科发展，对于我国“一带一路”基础设施建设具有重要引领和示范作用。
二、技术创新
创新一：揭示了温度、湿度、车辆动力荷载等因素作用下服役路基的力学响应机制。发展了求解层状路基结构的传递-反射矩阵法和动力刚度矩阵法，建立了考虑温度效应的路基热-流-固耦合动力响应(THMD)模型，解决了反映路面不平整对路基动力特性影响的车辆-道路大系统耦合振动问题，创建了路基动力响应的拟静力学分析理论与技术。
介绍：建立的考虑湿度和分层影响的路基传递-反射矩阵和动力刚度矩阵方法，同时具有单个矩阵尺寸小、矩阵单元无正指数项两个优点，使得高频振动、厚层下的路基动力学精确模拟成为现实。成果发表在本领域权威期刊《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》上；服役路基热-流-固耦合动力响应（THMD）模型的建立，实现了复杂条件下路基动应力、动变形的计算和评估，填补了国内外的空白，成果发表于国际著名岩土力学期刊《Computers and Geotechnics》；创造性地提出了服役路基动力响应的拟静力学分析技术，弥补了以往采用静力经验公式粗略估算的不足，实现了路基附加动荷载和路基工作区深度的定量计算，该方法已经写入交通部行业标准《公路低路堤设计指南》。
创新二：攻克了服役路基在气候变异和交通循环荷载等多因素耦合作用下的性能衰变量化评估难题。研发了路基土体干湿循环和冻融循环试验装置，揭示了服役路基长期性能演化机理与规律，从传统的宏观力学研究到宏细观相结合，提出了路基损伤的宏细观多尺度评价方法和多因素耦合作用下服役路基长期变形预测技术。
介绍：充分考虑路基真实的服役状态，全面深入地研究了气候变异、交通动荷载等长期耦合作用的影响，突破了以往主要从某单一方面进行路基性能研究的局限，提出了粉土和粘土填筑路基性能衰变的折减系数值，成果写入国家规范《公路路基设计规范》；创造性地提出了多因素耦合作用下服役路基长期性能的量化评估技术，实现了对路基长期强度和变形的实时预测和评估，具有很强的实用性；首次从宏细观多尺度提出了多因素耦合作用下路基损伤的评价指标和评价方法，为服役路基长期性能控制技术参数的确定奠定了理论基础。
创新三：解决了考虑路基服役性能衰变和路基路面协调作用的路基设计技术难题。构建了以动变形控制、动模量验算的路基结构设计框架体系，提出了基于动力设计法的路基动模量、含水率和压实度控制技术，从传统的经验设计到力学设计，创造性地建立了基于路基路面协调的路基动力学设计方法。
介绍：首次考虑交通荷载和气候环境的长期作用，将力学分析与路基设计挂钩，提出了新时期保障路基长期服役性能的动力学设计方法，实现了从传统的经验设计到力学设计的平稳过渡；提出了基于动力设计法的路基动模量、含水率和压实度控制技术，将新设计方法与实际施工紧密衔接起来，可操作性强。本成果提出的考虑服役性能衰变和路基路面协调作用的路基动力学设计框架体系和方法已写入国家行业规范《公路路基设计规范》和《公路低路堤设计指南》，为全面推进我国公路、铁路路基动力学设计和施工有重要指导和借鉴意义。
创新四：解决了服役路基长期性能控制技术难题。提出了路基湿度控制、变形控制和稳定性控制标准和技术措施，研发了具有保温、保湿和抗变形的路基结构型式及防排水技术，从传统的短期作用到长期性能研究，提出了提高路基长期服役性能的成套技术。
介绍：从影响路基长期服役性能的控制性因素入手，综合考虑路基的湿度、变形和稳定性，制定了提高路基长期服役性能的动回弹模量、含水率、压实度和动应力控制标准及技术措施，实现了路基的湿度控制、变形控制和稳定性控制，成果写入《公路低路堤设计指南》。针对季节性冰冻地区路基，研发了一种新的防治冻融病害的路基结构；在非冰冻地区，通过深入开展理论研究和大型模型试验，揭示了路基湿度分布及其随气候的波动规律，提出了节地、节能、环保的路基防排水试验系统和试验方法，开发了一种不损伤路面的平孔注浆加固路基的结构以及加固填土路基边坡的预应力锚索桩板墙结构，并给出了具体的施工方法，成果被《公路滑坡防治设计细则》采纳。针对软土地区路基，发明了一种人造复合硬壳层加固软土路基的方法，在保障工后沉降满足要求的同时，节约地基处理成本约30%。针对现有路基性能监测方法的不足，改进了路基变形、应力、孔压等性能指标的观测技术，构建了服役路基长期监测和健康诊断系统，实现了全自动数据采集，为复杂气候与荷载作用下服役路基维护、运营和健康评估提供了第一手信息。
