本文主要依托淮南矿业集团采煤沉陷区铁路专用线和公路路堤迫切需要解决的技术问题,采用室内试验、反演计算、理论分析、数值模拟相结合的研究方法,系统研究了煤矸石路基填料在自然因素作用下物理力学参数衰变特性,获得了煤矸石填料力学参数衰变特性和衰变后设计参数。基于路基填料煤矸石衰变特性,研究在自然因素、不良地基和采动影响共同作用下路基稳定性演化规律,提出不同工程条件下路基合理断面形式和煤矸石路基加固处理关键技术方法,对确保煤矸石路基安全稳定,有着重要的工程意义。主要研究成果及结论如下:（1）基于不同风化时间煤矸石路基现场筛分试验结果进行了室内静三轴试验,获得了煤矸石经历不同风化饱水时间的力学参数衰变规律,通过实际工程反演计算得到了煤矸石长期浸水力学参数。结果表明:随着风化时间的增加,煤矸石填料的黏聚力逐渐增加,内摩擦角逐渐减小。随着饱水时间的增加,黏聚力急剧衰变减小,内摩擦角变化较小,在30°～32°之间。长期浸水后煤矸石填料的黏聚力衰变为0,内摩擦角衰变为27°。（2）进行了煤矸石路堤经历不同风化时间、不同饱水时间以及在风化饱水共同作用下、不良地基及受采动影响和高水位复杂工程条件下煤矸石路堤稳定性演变规律研究。结果表明:公路煤矸石路堤,施工结束后安全系数最大,稳定性最好。随使用时间增加,煤矸石填料风化衰变和降雨浸水影响,路基稳定性逐渐降低,在路基高度大、边坡坡度较陡条件下路基稳定性降低幅度大,安全系数小,稳定性差,存在安全隐患。铁路煤矸石路堤,在暴雨季节煤矸石填料力学参数折减的条件下,其稳定性不能够满足铁路路基规范要求的最小安全系数1.3的要求,需要对沉陷区铁路路基进行加固设计。（3）进行了复杂工程条件下（高路堤、高水位、软土地基、不稳定填料、超重交通荷载、受采动影响）沉陷区煤矸石路堤稳定性演化规律的数值模拟研究。结果表明:当公路路堤高度为9m时,边坡坡度为1:1.5或1:1.75,满足公路路基设计规范中正常工况最小安全系数1.2,非正常工况最小安全系数1.15的要求。铁路路基高度小于5m时,煤矸石衰变对铁路路堤安全影响小。随开采下沉路堤高度增大和煤矸石衰变,路基的稳定性逐渐降低,路基高度为10m时,煤矸石填料为风化降雨工况,若水位高度为5m,地基为受开采影响的软弱地基,其路堤安全系数小于铁路路堤最小安全系数1.3的要求,需要采取针对性加固处理措施。（4）基于煤矸石路堤稳定性演化理论分析和数值模拟计算结果,结合张集矿中央区和北区铁路专用线软土地基维护加固工程应用,提出不同采动下沉条件和地基条件下路基合理断面形式和煤矸石路基加固处理关键技术方法,确保了煤矸石路堤安全稳定。经稳定性验算,张集矿北区铁路专用线反压护道宽度为10～16m。对高填方、高水位的沉陷区受采动影响的张集矿中央区铁路煤矸石路堤,创新性的提出了可滑移超宽反压护道软土地基加固方法,超宽宽度为15m。该论文有图190幅,表107个,参考文献169篇。