近年来,高速公路发展非常迅速,由于我国的地质地貌条件较为复杂,在山区修建高速公路已经成为趋势。对于在山区修建高速公路,肯定会遇到大量的高路堤,由于粗粒土的广泛应用,粗粒土高路堤边坡已成为广大学者研究的重点。本论文以国家自然科学基金项目“极端降雨条件下粗粒土高路堤边坡暂态饱和区时空演变规律及致灾机理研究(51508042)”为依托,首先自行研制室内降雨模型,自行调制不同级配的土样,通过模型试验,研究粗粒土级配和密度的变化对其渗透特性的影响。然后利用室内试验获得的参数,进行数值模拟分析,研究高路堤边坡渗流场的变化规律和边坡稳定性状况。研究过程中得到了以下结论:(1)通过室内降雨模型试验,发现不均匀系数和密度越大,渗透系数越小,土样初始含水率和饱和含水率越小,土样达到饱和所需的时间越长。随着脱水过程的进行,不均匀系数和密度越大,土样含水率下降越慢,脱水结束时最终含水率反而大于不均匀系数和密度较小的土样。对于基质吸力,不均匀系数和密度越大,其初始基质吸力和最终基质吸力都变大。(2)无论是不均匀系数增大还是密度增大,其土水特征曲线呈相似的变化规律,即进气值增大,脱水速率减小,曲线初始含水率减小,残余含水率增大。用VG模型对土水特征曲线进行拟合,通过对比拟合参数,发现其呈现的规律与实测土水特征曲线呈现的规律相同。(3)将不同土样的强度参数和室内降雨模型试验得到的参数结合起来,利用Geostudio软件中的Seep/w和Slope/w模块对高路堤边坡进行渗流分析和稳定性分析。发现不均匀系数和密度越大,降雨结束后入渗深度越大,安全系数越大,而孔隙水压力线和滑动面的形状的变化不明显。本文研究粗粒土级配和密度的变化对高路堤边坡降雨入渗的影响,对粗粒土高路堤边坡的设计、施工、养护都具有积极的意义。