随着国民经济和城镇建设的高速发展,地区之间的交通量急剧增加。近年来,我国一些已建的四车道高速公路已逐渐不能满足日益增长的运输需求。为了能更好的服务国民经济,这些高速公路迫切地需要进行改扩建。在对高速公路进行改扩建的时候,往往会出现路基病害,而其中最主要的路基病害是新老路基的差异沉降。新老路基的差异沉降如果不加处治,轻则影响路基质量和行车安全,重则影响社会经济发展。因此有必要对新老路基的差异沉降特征和处治措施进行研究。虽然拓宽路基的已有研究成果有很多,但是特殊地区或特殊工况的相关研究却较少。本文依托新疆连霍高速中小草湖到乌鲁木齐段的改扩建项目,采用室内试验、数值模拟相结合的方法,对含软弱夹层的天然砂砾拓宽路基沉降特征进行研究,并提出相应的处治措施。最后通过对比现场监测结果与数值模拟结果,对处治措施的效果进行评价。本文的主要研究内容如下:1.通过筛分试验和其它基本土工试验,研究了天然砂砾在不同含石量下的级配、含水率与干密度等特征关系。利用颗粒流软件PFC2D,介绍CBR数值仿真试验的基本步骤,并结合CBR室内试验,提出了一套针对天然砂砾的实用的参数确定方法。2.结合连霍高速扩建项目的实际工况,选取典型路段利用确定好的参数建立模型,并从沉降、水平位移等方面分析含软弱夹层的天然砂砾拓宽路基的差异沉降特性。3.针对拓宽路基中软弱夹层引起的沉降突变问题,选择典型断面并设置不同的处治方案展开研究。通过数值模拟的对比分析,最后确定不同高度路基中针对软弱夹层的最佳处治方案。4.为了减少含软弱夹层的天然砂砾路基的整体差异沉降,从路基填料与压实、台阶开挖和内倾角、土工格栅加筋等各方面进行了研究。在数值计算及工程经验的基础上进行分析,提出相应的建议措施。最后通过现场监测结果与数值模拟结果进行对比,进一步验证了处治措施的有效性。然后根据容许最大差异沉降和容许变坡率确定差异沉降等级。本依托项目的相关研究成果可为西北地区类似工程的设计、施工及规范的编制提供借鉴经验。同时,连霍高速也是连接西北部地区和内地的大动脉,它的改扩建质量势必对我国经济产生深远影响,因此本文的研究内容具有一定的经济和社会价值。