在江西省宜春、萍乡地区分布多个年代的煤系地层,该区域内的煤系土含有蒙脱石、伊利石等次生矿物,其持水性能差,层间胶结能力弱,在连续的降雨作用下此类煤系土边坡经常发生浅层的滑坡破坏,影响道路通行,甚至威胁行车安全。由于煤系土的物理力学特性存在着一定的区域性,在降雨条件下该区域内煤系地层的非饱和土强度变化规律及边坡失稳破坏机理尚不明确。为此,本文以江西万载至宜春高速公路所在区域出露的煤系土为工程背景,开展了煤系膨胀土力学特性及其边坡稳定性研究,主要工作内容如下:(1)煤系膨胀土工程力学特性室内试验研究。通过现场边坡取样,在室内开展了煤系膨胀土物理力学性能室内试验,获得了不同含煤量和不同含水率对煤系膨胀土抗剪强度的影响规律,为该地区煤系膨胀土边坡设计与防护工程提供了参考依据。(2)降雨条件下煤系膨胀土边坡稳定性数值模拟分析。考虑在降雨条件下边坡处于饱和-非饱和的动态变化过程,建立了暂态饱和区与非饱和区煤系膨胀土边坡数值模型,对煤系土边坡的体积含水率变化进行了模拟,分析了在不同土体渗透系数、降雨强度、降雨持时以及不同坡比情况下边坡的渗流场和安全系数的变化规律,为煤系膨胀土边坡工程设计参数提出了合理建议。(3)人工降雨条件下煤系膨胀土边坡模型试验研究。依托实际工程背景,制作了大尺度煤系膨胀土边坡室外模型,采用人工降雨装置系统对煤系膨胀土边坡模型进行了持续降雨试验,对边坡含水率及基质吸力的变化规律进行了监测,观测了煤系膨胀土边坡在持续降雨作用下的变形破坏模式。采用有限元方法对降雨条件下模型边坡的渗流场和剪应力变化情况进行了数值仿真计算,将数值计算结果与模型试验结果进行了对比分析,对煤系膨胀土边坡的失稳破坏机理和演化特征进行了探讨。