目前,中国现行高速公路交通安全设施设计及施工技术规范对护栏立柱地基土的压实度没有给出明确的规定,使得多高速公路中央分隔带内护栏立柱的防撞能力因为种植土和回填土的存在得不到充分发挥,导致很多恶性事故的发生.这一问题已成为普遍影响中国高速公路安全运营的隐患.因此交通部结合规范的修订,立项来解决这一困扰中国高速公路安全设施建设的问题.该文以解决这一工程实际问题为目的,通过对其中的科学问题进行多方面的深入研究,提高了对它的认识.作为研究成果,给出了保证立柱达到设计承载力时基础土应满足的条件,并对不满足条件的情况给出了有效的加固措施,这些成果将被纳入行业规范(交通部行业规范074修订本).该文在解决这一问题的过程中,从三个方面进行了一系列试验、数值及理论研究.这三个方面是:粉质粘土中的静力蟹探;静载作用下立柱与土的相互作用;横向载荷作用下刚性桩与土的相互作用.主要成果包括:●研制了一种适用于浅层地基土的新型微型触探仪,并对粉质粘土中的触探曲线特性进行了研究.发现锥头阻力存在临界深度现象,并用临界深度对应的锥头极限阻力来表征土的强度.●通过粉质粘土中的横向受载刚性桩模型试验发现,在大位移情形下,桩后土体中剪切破坏面的出现是刚性桩失稳的根本原因.并通过对刚性桩失稳过程的分析解释了载荷-位移曲线各阶段的物理意义.●用有限元法和有限差分法对横向载荷作用下的桩土运动规律、桩上土反力分布规律以及刚性桩承载力随各种参数的变化规律等进行了三维数值分析.●根据试验中观察到的土体破坏现象,建立了合理的破坏机构及速度场,提出了一种求c-φ土中刚性桩横向承载力上限解的方法.●定义护栏立柱横向荷-位移曲线上某一特征载荷为容许载荷.试验发现容许载荷与静力触探锥头极限阻力之间有近似的线性关系.假设了一种容许载荷对应的合理的简化土反力分布模型,由经验关系反算得到了模型中的参数.提出了用钢板加固立柱的方案,并根据反力模型确定了加固板的尺寸.