红黏土是在炎热多雨环境下形成的一种典型特殊性黏土，具有失水开裂、吸水软化的典型水敏性特征，在我国贵州、云南、湖南和广西等省区分布广泛。“十二五”期间西部综合交通枢纽全面建设不可能避开红黏土分布区，以红黏土作为路基填料时，填料的处治是需要重点考虑的问题。红黏土路基若严格按照规范进行设计施工，路基初始强度和抗变形能力是足够的，但红黏土对环境的湿热状况非常敏感，自然营力作用下，运营期间路基土的含水率状态及反复变动会对其工程特性产生一定的影响，而且这种危害作用常常具有长期潜在性。对于红黏土地区大量在建和待建高等级公路，为确保工程建设质量，如何提高和改善红黏土填料长期路用性能，就显得十分的重要和紧迫。　　 论文以厦门至成都高速公路湖南郴州段的红黏土及其石灰处治土为研究对象，红黏土及其石灰处治土的路用性能为研究目标，考虑含水率状态及反复变动等因素的影响，采用与实际工况接近的试验方法，开展不同压实度红黏土和石灰处治土的持水特性、强度与变形特性对比试验研究，通过有限元软件ABAQUS建立三维弹性层状体系有限元模型，分析了路基干湿循环效应对不同路面结构的影响。主要研究内容及结论如下：　　 (1)在了解郴州地区红黏土的基本物理力学性质的基础上，对红黏土和石灰处治土的击实特性、不同压实度红黏土的渗透特性进行了试验，结果表明提高压实度与掺入石灰能改善红黏土的工程特性。对不同掺灰比的石灰处治土进行了较为系统的对比试验研究，当掺灰比为7％时，既能较方便地控制施工质量又能达到较好的处治效果。　　 (2)利用压力板仪对比研究了不同压实度的红黏土和石灰处治土的土水特征曲线，发现压实度越高，进气值越高；相同压实度情况下，石灰处治土的进气值较低；相同吸力情况下，石灰处治土的脱湿幅度较大；提高压实度能提高其持水能力，石灰处治土的持水能力比红黏土低；吸力在80kPa～300kPa之间逐渐增加的过程中，石灰处治土的体积含水率下降相对缓和，土水特征曲线(SWCC)接近水平直线。　　 (3)为研究含水率状态对石灰处治土强度特性的影响，开展了常含水率三轴试验。发现当含水率从填筑含水率增湿至饱和时，与红黏土相比，石灰处治土的抗剪强度指标c、ψ衰减幅度较小，表明石灰处治土能有效抑制其水敏性，水稳定性较好。　　 (4)采用两种与实际工况接近的典型增脱湿路径，开展红黏土及其石灰处治土的强度和变形特性对比试验研究。试验结果表明：均匀增脱湿循环作用下，石灰处治土的黏聚力减小，内摩擦角小幅度增大，干湿循环3次后，石灰处治土具有较高的黏聚力和内摩擦角，强度和抗变形能力得到一定的改善；定向增脱湿循环作用下，石灰处治土的收缩裂缝较少，强度和抗变形能力均显著提高，路用性能得到明显改善。　　 (5)考虑压实度和干湿循环的影响，对比研究了红黏土和石灰处治土的收缩变形特性。发现低于最佳含水率3%至塑限含水率是土体发生收缩的主要范围，提高压实度和掺入石灰能有效改善其收缩特性。相同压实度情况下，红黏土的轴向和侧向线收缩率分别是石灰处治土的2倍和1.5倍，红黏土的轴向线收缩率比侧向线收缩率大，而石灰处治土的侧向与轴向收缩率非常接近，表明压实红黏土试样三向收缩不均匀，石灰处治土可视为各向均匀收缩。干湿循环作用下，石灰处治土和红黏土的侧向和轴向线收缩率变化很小，对胀缩特性影响很小。　　 (6)考虑压实度和干湿循环的影响，对比研究了红黏土和石灰处治土的固结变形特性。表明相同压实度情况下，未经干湿循环作用的石灰处治土的压缩模量是红黏土的2～4倍，随着干湿循环次数的增加，试样孔隙比增大，压缩变形也增大。干湿循环3次后，石灰处治土的压缩模量是红黏土的2～3倍，仍然大于未进行干湿循环红黏土的压缩模量，石灰处治土具有较高的抗变形能力。随着循环次数的增加，红黏土和石灰处治土的结构屈服强度衰减模型遵从指数模式。　　 (7)建立了弹性层状体系有限元计算模型，计算结果表明红黏土路基和石灰处治土路基干湿循环效应对半刚性基层和柔性基层沥青路面结构的受力和变形特性均产生较大的不利影响。相同干湿循环作用次数下，石灰处治土路基的路表弯沉、面层弯拉应力、基垫层弯拉应力和路基顶面弯沉较小，路基顶面竖向应力较大，上路床采用石灰处治土填筑能有效改善路面结构的受力状况，减小自然营力对路基路面结构长期稳定性的影响。相同干湿循环次数情况下，半刚性基层沥青路面的路表弯沉、面层弯拉应力、基垫层弯拉应力和路基顶面弯沉等指标增长较快，表明半刚性基层沥青路面结构对路基干湿循环效应较敏感，柔性基层沥青路面结构能更好地适应路基土体强度和变形特性的变化。