本文以某拟建公路采空区段路堤设计为依托，运用理论分析法对采空区地表稳定性进行了综合分析与评价，运用数值模拟法对采空区上方路堤结构及稳定性进行了研究。相关的研究工作及所取得的成果如下：
　　（1）综合分析与评价了拟建公路下伏采空区的地表稳定性。根据拟建公路下伏采空区的地质资料，运用概率积分法、停采时间评价法和采深采厚比评价法，对拟建公路下伏采空区的地表稳定性进行了综合分析与评价。结果表明，拟建公路下伏采空区的地表稳定性等级介于基本稳定至不稳定之间。
　　（2）求解了采空区深层岩体的力学参数。基于Hoke-Brown强度准则及其与Mohr-Coulomb强度准则的相关关系，综合考虑采空区深层岩体的结构、应力状态、强度等多方面因素，求解得出了采空区各深层岩体的弹性模量、体积模量、剪切模量、粘聚力和内摩擦角。
　　（3）研究了拟建公路下伏采空区的覆岩破坏规律和沉陷规律。在拟建公路采空区段的特殊地质条件下，运用Rhino6.0和Gridle建立了六种不同采深的采空区模型，采用FLAC3D对模型进行了计算分析。结果表明，地表最大沉降同采深之间呈以e为底的指数型减函数变化规律，且随着采深的增大，采空区地表最大沉降趋于相对恒定，近地表覆岩的屈服体积减小，深层岩体的沉降形态由“柱状”逐渐显现为“漏斗状”。
　　（4）研究了不同高度土路堤下伏采空区响应的临界采深。在不同采深的采空区表面填筑大小相同、材料相同的土路堤进行数值分析，求解得到了高度为4~8m的土路堤下伏采空区响应的临界采深及其预测公式，并据此界定出了拟建公路采空区段的临界工况和最不利工况。
　　（5）研究了采空区段不同路堤的稳定性。基于所界定的临界工况和最不利工况，结合化归思想，将拟建公路采空区段的路堤稳定性问题转化为函数最极值问题进行了研究。结果表明，素黏土路堤和素粉煤灰路堤分别与加筋三层的9%剂量石灰改良土地基的组合结构方案，为临界工况和最不利工况下的最佳方案；在同等地基条件下，相比于填筑土路堤，填筑粉煤灰路堤后的地基沉降减小了约20%，路堤顶面的最大沉降减小了约60%，因此采用粉煤灰填筑路堤有利于减小采空区段公路的地基和路堤沉降；加筋处治不能有效减小采空区段公路的地基沉降，但能有效抑制路堤的边坡滑移。