为满足列车高速、安全、平顺、舒适的行驶,轨道结构应具有高度的平顺性和稳定性,因此要严格控制路基的工后沉降变形。由于高速铁路路基沉降变形主要来源于长期路堤荷载作用下的地基变形,那么对地基沉降变形的控制显得非常重要,尤其是砂类土、全风化岩、(半固态)硬塑黏土等中低压缩性土地基,对土的基本物理力学特性、地基沉降变形规律及合理的加固处理措施等缺乏相关的系统试验研究和工程经验。出于工程安全考虑,对中低压缩性土地基按目前方法计算沉降变形,选择加固处理措施,不同程度地表现出加固偏深、工程数量偏大和成本偏高等问题,而通过实测反映的地基沉降普遍偏小,表明现有的地基沉降变形计算已难于满足高速铁路高标准的要求。如何合理确定中低压缩性土地基的压缩层厚度、选择合理的加固处理深度及措施,是完善我国高速铁路中低压缩性土路基沉降计算技术、满足高速铁路工后沉降变形快速收敛、有效控制工后沉降变形、保证高速铁路长期服役性能的技术核心,也是实现高速铁路优化设计、达到技术和经济统一的前提,具有重大的现实意义。在分析、总结和吸取已有研究成果的基础上,以均匀化制备三轴试样为基础,以土体在不同应力水平下长期静载作用的时效性变形状态特征为核心,开展了中低压缩性粉质黏土重塑试样的常规三轴试验及试样制备均匀性、中低压缩性重塑粉质黏土在长期静载作用下变形状态特征及关键控制参数、土体变形时效状态强度指标、地基压缩层厚度计算方法等方面的研究。主要工作和成果如下：(1)基于土体承受冲击荷载时力学响应方面的研究和静力平衡理论,分别对单向分层击实法和对称分层压样法制样过程中试样的受力特点进行了分析。采用对称分层压样法和单向分层击实法分别制备最佳含水率状态下100%压实度的粉质黏土重塑试样并进行常规三轴试验,试验分析表明：对称分层压样法可提高试样制备的均匀性；采用对称分层压样法制备的试样,其破坏位置随机发生于上、中、下各部位,单向分层击实法则基本发生在相对软弱的试样上端；且前者较后者,在最佳含水率状态下峰值偏应力有所提高,饱和状态下差异不明显,而两种状态下峰值偏应力对应的应变均增大,延性提高,变形模量均降低；对试样进行饱和会削弱试样不均匀对土体极限状态强度(σ1-σ3)max产生的影响。规程规定用单向分层击实法制备三轴试样,因制样的不均匀性使所测变形模量偏高,这一结果对进一步提取本构模型参数有较大影响,采用对称分层压样法制样可为工程设计提供更可靠的参数。(2)在土体变形发展状态已有研究成果的基础上,分析不同应力水平下长期静载作用的时效性变形基本规律,根据土体时效性变形呈现出收敛与否、收敛或发散快慢的特点,可将土体不同应力水平下长期静载作用的时效性变形划分成快速稳定、长期稳定、长期破坏和快速破坏四个状态类别。开展了长期静载作用下变形时效性特种三轴试验,通过负幂函数拟合不同应力水平下的应变与时间的历程曲线,得出幂指数P值与不同应力水平的关系曲线,得到区分快速稳定、长期稳定、长期破坏、快速破坏四个时效性变形状态的三个应力水平表达的偏应力阈值,及其对应于极限状态强度(σ1-σ3)max的折减系数K；由折减系数K并结合Mohr-Coulomb强度理论,推导出了变形时效状态强度指标与抗剪强度指标间的理论公式,依据该公式可以求得不同变形时效状态强度指标。(3)结合现有沉降计算理论及地基压缩层厚度的确定方法,基于长期静载作用下土体时效性变形状态特征,提出了时效性变形状态控制地基有效压缩层厚度的概念,建立了土体变形时效状态强度指标表达的摩尔-库伦变形状态控制方程,确定了有效压缩层厚度的计算方法。依据路基荷载简化的力学模型及半无限空间弹性体的Boussinesq和Flamant解,求取了路堤荷载下地基中附加应力分布。以高速铁路无砟轨道双线路堤下的中低压缩性地基土层为例,对时效性变形状态特征确定的地基有效压缩层厚度和按应力比法确定的地基压缩层厚度进行了对比分析。表明：在路堤填土容重γ0、边坡坡率i和路基面宽b等均一定的情况下,按无时间效应变形状态控制地基工后沉降(即K=7%)时,地基有效压缩层厚度随路堤高度的变化规律与应力比法一致,近似呈线性增长,但所得有效压缩层厚度比应力比法按0.1时的压缩层厚度要小,且比应力比法按0.2时的要大,即介于两者之间,表明应力比法按0.1确定的地基压缩层厚度偏于安全。