目前半刚性基层水泥混凝土路面在日渐严峻的交通运输需求形势下，功能性和结构性的破坏严重影响着道路的服务水平与使用寿命，道路车辆超载现象屡见不鲜，尤其是在大型厂矿地区重交通条件下水泥混凝土路面主要发生基层冲刷脱空破坏而导致水泥面板失去均匀支撑而发生唧泥、断板等破坏现象。路面结构发生早期破坏，将严重影响道路通行能力、交通安全以及经济效益。因此，本文从改善基面层间工作状态角度出发，提出在基层顶部加铺黑色下卧层的层间处治措施，以缓解乃至消除基层冲刷脱空现象，并且改善路面结构受力状态，以达到提高路面结构疲劳性能以及使用寿命的目的。本文以内蒙古准兴运煤重载高速公路为依托工程，主要展开以下几方面的研究：（1）通过调查分析准兴高速交通特点，分析水泥混凝土路面破坏机理及影响因素，建立路面结构ABAQUS有限元模型，确定重、超载作用对于有无冲刷脱空以及加铺黑色下卧层的不同层间工作状态下路面结构力学性能的影响，为本文奠定研究基础。（2）分析黑色下卧层材料抵抗水损害的性能，研究封水抗渗性能的影响因素，建立渗流计算模型，计算不同条件对黑色下卧层材料封水性能的影响，研究了黑色下卧层内部孔隙水压力状况及材料微观冲刷破坏理论，分析不同因素条件下黑色下卧层抗冲刷性能，以及板底动水压力状况与防唧泥性能。（3）建立黑色下卧层疲劳寿命预估模型，计算不同厚度及模量黑色下卧层疲劳寿命，研究其抗疲劳性能以及黑色下卧层对路面结构整体疲劳性能的影响。（4）提出冷拌冷铺黑色下卧层材料的质量技术指标，及其施工质量控制指标及验收标准，对为具体工程施工提供依据具有实际意义。