粗粒土材料由于其良好的力学表现及优良的透水性能被大量用于路基填筑工程。道路路基作为传递交通荷载的关键结构,在道路长期服役过程中有着举足轻重的作用。随着当前交通荷载呈现出高速化、重载化和高流量化的趋势,准确把握路基材料在长期交通荷载作用下的动力响应规律以及预测其沉降变形显得尤为重要。粗粒土在自然界分布广泛,不同地区粗粒土的颗粒级配也不同,同一地区,存在随着深度的增加风化作用逐渐减弱,块石（粗粒）含量逐渐增多。此外,路基填料服役期限内,车辆重载引起粗粒土破碎,以及降雨入渗水力坡降作用都会导致路基填料粗粒含量产生变化。这些变化势必会影响粗粒土填料的内部性能与级配,进而影响路基填料在承受道路长期循环荷载作用下的路基强度、动力参数与变形特性。P₅含量作为反映粗粒土粗粒含量与级配特性的重要参数,其对路基粗粒土填料的长期动力特性影响不容忽略。此外路基材料在服役过程中不止承受单向的循环荷载,过往的车辆也会引起动态围压的改变。因此亟需展开基于路基填料真实应力水平对不同P₅含量的路基填料进行动力特性研究,并分析不同P₅含量下路基填料的特性变化,揭示P₅含量对粗粒土路基填料长期动力性能的影响规律。本文针对粗粒土中粗粒含量的不同,以试验研究为主要手段,基于GDS大型粗粒土动、静三轴试验系统,进行了一系列静态、单向动态和双向动态三轴试验,具体成果有以下几个方面:1.通过颗粒分析和粗粒土大型击实试验分析了 P₅含量对级配参数、最大干密度、最优含水率的影响规律。研究表明随P₅含量增加,土样不均匀系数先增大后减小,曲率系数随粗粒含量变化规律不明显,加权平均粒径和几何平均粒径随P₅含量增加逐渐增大。土料的最大干密度随P₅含量先增大后减小,在P₅含量为70%时最大干密度达到最大值。2.为研究P₅含量对粗粒土抗剪强度参数的影响。利用GDS静态三轴试验系统在不同P₅含量下对公路路基粗粒土填料开展静态三轴试验。试验表明:随P₅含量增加内摩擦角φ先增大后减小,在双对数坐标中内摩擦角φ与径径比的线性关系良好,两者的关系可用幂函数来进行描述;切线模量随围压的增大而增大,同一围压条件下,切线模量随P₅含量增加先增大后减小。模量基数K随P₅含量增加先增大后减小,模量指数n随P₅含量增加规律不明显。3.为研究P₅含量对路基填料在道路循环荷载下动力特性的影响,对不同P₅含量的路基填料开展一系列大型动态三轴试验研究。研究表明:不同P₅含量的试样其动弹性模量均随动应变的增加而减小;当P₅=10%～70%时,增加P₅含量能显著增大试样最大动弹性模量,当P₅含量从70%增至90%时,最大动弹性模量降低10.3%;最大阻尼比随P₅含量增加先减小后增大,拐点为P₅=70%。试样最终轴向累积应变随P₅含量增加先减小后增大,以第四级荷载为例,当P₅含量从10%增至70%时,轴向累积应变减小67.8%,当P₅含量从70%增至90%时,轴向累积应变增大111.5%。4.移动的交通荷载也会引起循环变化的动态侧向应力,为研究动态围压与P₅含量对粗粒土路基填料的耦合影响,对不同P₅含量的路基填料开展一系列大型双向动态三轴试验研究。研究表明:双向循环加载下试样的动弹性模量、阻尼比随轴向应变的变化趋势与单向循环加载下试样的动弹性模量、阻尼比随轴向应变的变化趋势类似,具有明显的非线性特征;最大动弹性模量、最大阻尼比随P₅含量变化的拐点均在P₅=70%处。相同P₅含量的试样,双向循环加载试样的动弹性模量衰减曲线始终位于单向循环加载试样动弹性模量衰减曲线的下方,双向循环加载试样的阻尼比变化曲线始终位于单向循环加载试样阻尼比变化曲线的上方。双向动态加载的滞回曲线为弓形,单向循环动态加载的滞回曲线为梭形;单向循环加载与双向循环加载的轴向累积应变发展曲线形态基本相似,均表现出先快速增长,后增长速率逐渐变小,最终变形趋于稳定的态势。且试样的变形大部分在前1000个循环内基本完成,此外相同P₅含量,相同循环应力比的条件下,双向循环加载下试样的最终应变量比单向循环加载下试样的最终应变量大。5.基于不同P₅含量下路基填料的轴向累积应变数据,对路基填料大次数循环累积变形预测模型HCA模型（High-cycle Accumulation Model）进行改进。引入P₅含量影响因素fp5,通过对试验数据进行拟合,获fp5的表达式和参数,提出了可考虑P₅含量影响的轴向累积应变预测模型,最终通过验证试验,证明改进后的HCA模型可准确预测不同P₅含量的公路路基在道路循环荷载下的长期累积变形,为更加全面的预测和控制道路在长期服役过程中的沉降变形提供了新的方法。