我国西南山区地形复杂，路堤填料多为土石混合体，在该地区修建高速公路不可避免的会遇到高填方路段。为保证公路顺利通过沟谷不妨碍交通，并迅速排除公路沿线地表水，在高填方路堤下设置的涵洞数量越来越多。目前，有关高填方土石混合体路堤涵洞顶部的土拱效应与路堤—涵洞相互作用机理的研究不够深入，致使高填方土石混合体路堤涵洞出现的病害较多。为完善高填方涵洞土压力计算理论，寻求最优最合理的涵洞减载方案，提高高填方涵洞结构的安全性，减小涵洞工程产生病害的机率，结合室内模型试验、数值模拟与理论推导三种方法，研究了土石混合体填料的力学特性与涵洞结构参数变化对涵顶上方填料内部土拱效应的影响，提出了高填方土石混合体路堤涵洞的土压力计算方法，研究了涵洞顶部垂直土压力的减载方式以及涵-土接触参数与减载区形状对涵洞顶部垂直土压力减载效果的影响，具体的研究工作如下：
　　（1）研究了五种含石量土石混合体的力学特性。通过对现场路基所用的土石混合体填料进行颗粒筛分、击实试验、粗粒土直剪试验，研究了土石混合体的颗粒破碎特性、剪切破坏特性，揭示了土石混合体在标准重型击实试验Ⅱ-1下的颗粒破碎特性、在粗粒土直剪试验下土石混合体的剪切破坏特性与力学特性变化规律。
　　（2）通过室内土石混合体路堤-涵洞模型试验，研究了涵洞受力特性随填土高度的变化规律。结果表明，随着涵洞顶部填料高度的增加，模型试验与土柱法计算的垂直土压力随之增加，两者的差值也在增加；当涵顶上方填料达到一定高度时，涵顶上方填料内部产生了土拱效应，由于涵顶附加压力的影响，高填方土石混合体路堤涵洞顶部的垂直土压力明显高于柱法计算的垂直土压力。
　　（3）研究了不同结构参数时涵顶上方填料内部土拱效应的变化规律。通过数值模拟方法研究了涵洞顶部填料含石量、填料高度、填料泊松比、盖板涵顶板厚度、地基刚度、涵洞宽度与涵洞高度比值等参数对上埋式盖板涵顶部上方填料内部土拱效应的影响。基于上述参数影响下涵洞顶部垂直土压力的计算结果，建立了土压力设计图表和拟合方程，用于评估同类型盖板涵顶板上的垂直土压力值和弯矩值。
　　（4）提出了能考虑填料含石量与非极限应力状态的涵顶垂直土压力修正方程。通过对数值模拟得到的计算结果进行非线性回归分析，提出能考虑填料含石量与非极限应力状态时的涵顶中心垂直土压力修正方程。修正后的理论模型能更准确的计算出高填方土石混合体路堤-涵洞顶部的垂直土压力集中系数，结果表明，修正后的计算结果与数值模拟结果的差异小于5%。
　　（5）研究了减载条件下涵顶垂直土压力的变化规律，完善了涵顶垂直土压力减载的设计方法。探讨了涵顶铺设可发性聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）板厚度与涵顶EPS板密度变化时，涵顶垂直土压力与涵顶垂直土压力减载率两个变量随填土高度的变化规律，结果表明，涵顶EPS板厚度增加时，涵顶垂直土压力随之减小，涵顶垂直土压力减载率随之增加；涵顶EPS板厚度超过0.6m时，涵顶垂直土压力减小的不明显。通过考虑地基刚度对涵洞减载特性的影响，对现有的涵顶EPS板减荷简明设计方法进行了补充与修正；同时，将“中性点”理论应用到减载条件下涵洞顶部垂直土压力的计算过程中，并对“中性点”理论计算得到的涵顶垂直土压力集中系数与涵底垂直压力的精确性进行了验证。
　　（6）研究了涵-土界面参数与减载区几何形状对涵洞土压力贡献率的影响。讨论了涵洞未减载与减载条件下，接触界面参数、涵洞上方填土高度对盖板涵侧墙与侧填土间竖向摩擦力的影响程度；分析了各工况下侧墙所受竖向摩擦力的方向与竖向摩擦力分布曲线的变化规律；计算了侧填土压实和未压实时竖向摩擦力对底板垂直荷载的贡献率。结果表明，减载条件下，涵洞竖向摩擦力对底板总垂直压力的贡献率大于涵洞未减载的情况。此外，对比了不同减载区几何形状时，涵侧竖向摩擦力、涵顶垂直土压力和涵底垂直土压力减载率的情况，提出了一种最优的减载区几何形状。
　　（7）研究了涵-土界面参数与减载区几何形状对涵洞土压力减载率的影响。基于最优减载区几何形状，分析了侧填土压实与未压实两种情况下，涵顶与涵底垂直荷载减载率随轻质减载材料弹性模量和涵-土接触面上摩擦系数的变化规律。结果表明，涵侧填土在压实条件下，随着轻质减载材料（EPS板）弹性模量的增加，涵顶垂直土压力减载率随之减小；对比涵侧填土未压实的情况，涵侧填土压实情况下的涵顶垂直土压力减载率更大；建立了减载条件下涵顶与涵底垂直荷载减载率的预测方程与垂直土压力集中系数的计算方程。