重载铁路运输是我国大宗货物运输的主要渠道之一。在运营期间,重载铁路路基会长期经受重载列车的循环荷载作用,加之在降雨、冻融及其他季节性气候变化下,会使得水体浸入路基,在列车循环荷载和浸水的共同作用下,路基土体极易发生刚度软化,并随着列车运行对软化部位的持续冲击,使得软化范围进一步扩展,从而严重影响列车轨道平顺性,威胁行车安全。本文以重载铁路路基为研究对象,设计应力组合序列下的动三轴试验和考虑浸水的动三轴试验,主要创新点及结论如下:(1)土体刚度特性具有强烈的应力依赖性,主要由围压和偏应力决定。当仅变化单一变量时,动回弹模量随动应力幅值的增大而减小,随围压的增大而增大。此外,对于不同含水率和干密度的土体,较大干密度的土体具有较大的动回弹模量,含水率较大的土体则动回弹模量较小。(2)根据不同的影响因素可以建立不同的动回弹模量预估模型。基于本文应力组合序列下的动三轴试验数据,对三种动回弹模量复合预估模型进行拟合,得到较好的拟合结果。通过模型比选发现,Ni模型在多个序列下的拟合效果较优,可用其预估重载铁路路基动回弹模量值,评价低液限黏土路基性能。(3)动回弹模量在动力稳定阶段呈现前100次循环加载迅速增长,之后逐渐趋于稳定的现象。压实系数越大的土样,在此阶段的动回弹模量稳定值越高。而含水率越小的土样,对应的动回弹模量稳定值越低。(4)滞回曲线随着浸水过程的进行而发生明显地倾倒现象,表征土体发生了刚度软化。在滞回曲线倾倒过程中,压实系数为0.96的土体滞回曲线斜率明显大于另外两种压实系数土体的滞回曲线斜率。对于压实系数分别为0.9和0.93的土体,在动力湿化阶段的加载次数超过10 000次后,滞回曲线的倾斜差异逐渐明显。(5)动力湿化阶段发生了动回弹模量的衰减,压实系数分别为0.9、0.93和0.96的土体动回弹模量分别衰减22%、32%和42%。虽然压实系数为0.96的土体衰减程度最大,但其衰减后的动回弹模量仍明显高于其余两种压实系数的土体;而压实系数为0.93的土体,虽然在动力稳定阶段的动回弹模量稳定值大于压实系数为0.9的土体,但在浸水后的衰减过程中,动回弹模量逐渐低于压实系数为0.9的土体。(6)针对考虑浸水作用的动力湿化阶段动回弹模量衰减规律,以动回弹模量构建土体软化指数,并以此为基础建立土体刚度软化模型。经验证,该模型可以较好地预估土体刚度。