煤矸石是采煤过程中产生的一种含碳量较低、质地较为坚硬的岩石，长期以来对于煤矸石的利用率较低，导致大量煤矸石山的形成。露天堆放着的煤矸石，会发生自燃、风化及淋浴等复杂的物化作用，污染大气环境，受到降雨淋浴的煤矸石渗出液中包含许多重金属污染物，对地下水资源造成污染。另一方面高速公路的建设在加快经济发展的同时也加剧了土地矛盾，将煤矸石作为筑路材料进行二次利用，不仅可以节约工程建设成本，还可以减少污染，具有良好的经济和社会效益。本文以河北省邢汾高速公路为依托工程，主要展开如下几方面研究：（1）系统研究了煤矸石填筑路基应满足的技术指标，对邢台矿煤矸石进行室内试验，确定了三种颜色煤矸石填筑路基的可行性；（2）研究不同P5含量的煤矸石的压实特性、承载特性及渗透特性进行室内试验，系统研究了煤矸石的最大干密度、最佳含水率、CBR、浸水膨胀量、渗透系数等参数之间的关系；（3）对煤矸石路基振动碾压及强夯加固两种施工方法进行现场试验，系统研究了不同煤矸石级配、压碎值、压实度、沉降随碾压次数或夯击次数的变化规律；（4）采用有限元方法对邢汾高速公路不同粗颗粒含量、压实度的煤矸石进行台背差异沉降量计算，确定可以用于台背回填用煤矸石的合理压实度及颗粒级配，提出了煤矸石台背回填控制指标；（5）基于保护煤矸石路基沿线水土环境的角度，对煤矸石进行室内淋溶试验，建立有限元耦合模型，对路基污染物溶质迁移规律进行模拟，推荐了邢汾高速公路煤矸石路基合理包边土厚度；（6）从煤矸石路基施工质量控制方法、施工注意事项以及质量验收标准入手，系统提出煤矸石路基的施工技术及质量控制标准。