高填方路堤在山区通过难免会阻碍原有水道及交通路线的正常发展,在遇到不良地质、水道和交通路线时,通常采用涵洞的形式通过。高填方路堤涵洞上覆荷载较大,对涵洞区土压力及受力影响因素缺乏研究,会使得后期高等级公路使用过程中部分涵洞受到不同程度的损伤,极大增加了修复费用。而模型试验具有效率高、直观性强等特点,并且可以在单因子控制条件研究不同工况,因而广泛用于室内研究,本文即基于室内模型试验对高填方路堤涵洞区土压力进行研究。本文以莆炎高速公路高填方路基涵洞为研究对象,根据实地调查、取样试验和现场监测的结果,利用相似原理构建了高填方路堤涵洞室内模型试验,并结合现场监测和理论计算的方法,研究了高填方路堤涵洞区土压力分布规律,分析土拱效应产生的边界条件及影响因子。首先以莆炎高速公路高填方路堤涵洞区工程为背景,对涵洞区土压力和变形特征进行现场实测,得到了16m填方高路堤下涵洞周围土压力分布规律。分析了涵洞的受力特性及土压力影响因素。发现研究区填土达到一定高度后土压力随填土高度呈非线性增长,涵洞上方产生了土拱效应,洞顶土压力比理论值偏小,而拱形结构自身为剪切带,两侧应力集中表现明显。由此分析产生土拱效应的临界条件。随后基于现场涵洞及路堤原型,利用相似原理开展了涵洞区土压力室内模型试验,在静载荷作用下,监测了12、16、18、20、24m不同高度以及93%、90%压实度条件下的土压力变化规律。并改变涵洞两侧土体压实度再次进行试验,分析了涵洞两侧压实度变化对周围土压力的影响。结果表明涵洞土压力随着填土高度增加先呈现线性增加趋势,达到一定高度后增大填土高度,二者呈现非线性关系增长。涵洞顶面土压力随着距离涵顶中心距离增大呈抛物线型分布,侧向土压力也具有不均匀分布的规律,侧面中心压力值分布最小,涵洞顶角存在应力集中现象。对于相同填土高度的涵洞,增大涵洞两侧填土压实度可明显降涵洞顶部的土压力集中现象,因此为涵洞区减荷机理提供支持。最后在考虑应力集中和土拱效应作用下,推导并优化了土压力计算理论,利用室内试验与现场监测数据验证计算模型并分析其适用条件,提出了符合施工现场的洞顶土压力及侧向土压力计算理论,并对解析表达式的边界和适用条件进行了优化及补充。通过以上研究,得到了高填方路堤涵洞土压力的分布和变化规律,明确影响涵洞受力的各种因素,并结合实际对涵洞采用合理的减载措施,可以避免涵洞病害产生,提高高等级公路的使用寿命;另一方面极大降低高填方涵洞的建设成本,避免了保守设计产生的资源浪费和施工难度增加。具有重要的理论和工程实际意义。