随着高等级公路建设在西部的迅速发展,填石路堤已成为山区高速公路的主要路堤形式。目前,填石料的振动压实特性和压实机理的研究尚需深入探讨;高填石路堤填方高、自重大,沉降机理复杂,沉降量大,高填石路堤的沉降预测也需进一步的探讨;此外,在工后运营过程中,长期车辆冲击荷载作用,对高填石路堤动力响应的分析也提出了相应的要求。本文在土动力学理论基础上,结合西部课题常张高速公路填石路堤试验段的观测资料,设计并完成了高填石路堤室内模型试验,在此基础上获得了振动压实过程中填石体的内应力变化,振动波在填石体中的分布和传播规律,振动压实遍数与沉降量的关系。结合填石料弹塑性本构关系和波动理论,分析了填石料在振动压实中的压实特性和压实机理,并建立了高填石路堤振动压实过程中系统的动力学模型。本文根据填石料的弹塑性及流变性和运营中的荷载工况,深入分析了高填石路堤的沉降机理和沉降发展规律,基于高填石路堤沉降曲线符合灰色模型的灰指数律特性和Markov原理的后无效性,建立了高填石路堤沉降预测的灰色优化-马尔柯夫复合预测模型,以广西某高填石路堤的沉降实测值与该模型预测值相比较,验证了该预测模型的合理性,并与其他几种常规预测方法相比较验证了其优越性。本文在高填石路堤的动力响应模型试验的基础上,获得了模型路堤的自振频率变化规律、动土压力的分布规律、加速度的变化规律等动力反应性状,分析了模型路堤的动力响应特性,建立了模型路堤动力响应的有限元分析模型,通过对计算值与实测值偏差的分析,验证有限元分析中填石料的本构关系、动力参数选取的合理性,分析试验产生误差的原因。