近年来,我国高速铁路发展迅猛。高铁建设过程中,路基结构层往往直接铺设在地基上,两者间并不设置隔离层。长期列车荷载作用下,在路基原始结构层与地基之间,路基粗颗粒土与地基细颗粒土的相互内嵌导致了粗-细颗粒夹层的形成。现场调研结果发现,夹层中粗颗粒的含量随深度的增加而降低。该夹层在承受和传递列车荷载方面扮演着重要角色,对其力学特性的研究具有十分重要的意义。粗-细颗粒夹层所含粗颗粒的粒径很大,对其力学特性的研究需要采用大型动力三轴设备。然而,大型测试系统本身十分复杂,且测试费用昂贵。因此,通常考虑将尺寸较大的现场粗粒缩尺成为尺寸较小的模型颗粒。此外,铁路线路不同位置处粗-细颗粒夹层内含粗颗粒的级配曲线往往存在差异。本文通过静、动力三轴和微观扫描试验,系统研究了粗颗粒的粒径和级配对粗-细颗粒混合物静、动力学特性的影响,并基于相关动力学试验结果,建立了能够综合考虑应力水平、振次、粗颗粒含量和不均匀系数影响的粗-细颗粒混合物塑性应变和回弹模量模型。利用上述模型,计算了路基的变形,并根据计算结果和设计中常用的对变形的要求,对路基填料的选用提供了建议。本文开展的主要工作及获得的研究成果如下:（1）为研究粗颗粒粒径的影响,准备了现场粗粒和缩尺粗粒S1两类粗颗粒。现场粗粒的最大粒径选为63 mm,缩尺粗粒的最大粒径选为20 mm。为研究粗颗粒级配的影响,通过降低缩尺粗粒S1中小粒径粗颗粒的比例,设计准备了另外两种缩尺粗粒S2和S3。缩尺粗粒S1、S2和S3的不均匀系数Cu分别为2.72、2.01 和 1.12。（2）利用大型动力三轴设备,对6种粗颗粒体积含量fv（0%、5%、10%、20%、35%和45%）的现场粗粒-细颗粒土混合物（现场粗粒试样）进行了动力加载,获得了塑性应变和回弹模量两个动力学参数。通过将其与Wang etal.（2017,2018a）获得的缩尺粗粒试样（由细颗粒土和利用平行级配法获得的缩尺粗粒制备而成）相应的结果进行对比分析,评价了粗颗粒粒径对动力特性的影响。研究表明,对于现场粗粒和缩尺粗粒试样,当fv=0-20%时,土体结构为细颗粒骨架结构,当fv≥ 35%时,土体结构为粗颗粒骨架结构。相应的,在fv=0-20%和fv≥35%的范围内,塑性应变/回弹模量随粗颗粒含量fv的变化速率明显不同。在细颗粒骨架结构下,现场粗粒试样的塑性应变和回弹模量与缩尺粗粒试样基本相同,表明此时粗颗粒粒径对动力特性的影响很小。在粗颗粒骨架结构下,两个尺寸下的塑性应变和回弹模量总体吻合,同样表明此时粗颗粒粒径的影响很小。两个尺寸下的微小差异由粗颗粒的不规则滑动和细颗粒的分布导致。（3）对不同粗颗粒含量fv（5%、10%、20%、35%和45%）、不同粗颗粒不均匀系数Cu（2.72、2.01和1.12）的缩尺粗粒试样进行了小型静力三轴试验,研究了粗颗粒级配对静力特性的影响。研究结果表明,在三个不均匀系数（2.72、2.01和1.12）下,低粗颗粒体积含量fv的试样（fv=5%、10%和20%）对应细颗粒骨架结构,高粗颗粒体积含量fv的试样（fv=35%和45%）对应粗颗粒骨架结构。随不均匀系数Cu的减小,划分这两种土体结构的特征粗颗粒含量fv-cha增大。在粗颗粒骨架结构下,不均匀系数Cu的减小导致了大粗颗粒数目的增多,引起了峰值剪应力、内摩擦角、泊松比和剪胀角的增大。在细颗粒骨架结构下,不均匀系数Cu的减小导致了粗颗粒总数的减少,引起了峰值剪应力、内摩擦角、泊松比和剪胀角的减小。杨氏模量和黏聚力随不均匀系数Cu的变化在两种结构下呈现出相同的规律:不均匀系数越大,杨氏模量和黏聚力越小。（4）对粗颗粒骨架结构下（fv=35%和45%）不同粗颗粒不均匀系数Cu（2.72、2.01和1.12）的缩尺粗粒试样进行了小型动力三轴试验,研究了粗颗粒级配对动力特性的影响。与小型静力三轴试验相比,该试验并未考虑细颗粒骨架结构对应的粗颗粒含量（fv=5%、10%和20%）,原因是根据静力三轴试验的结果,当试样处于与路基现场相当的围压下时（σ3=30 kPa）,细颗粒骨架结构下不均匀系数Cu对力学特性的影响很小。动力特性的研究表明,大粗颗粒数目随不均匀系数Cu的减小而增多,加大了外荷载作用下粗颗粒错动的难度,引起了塑性应变的减小。粗颗粒总数随不均匀系数Cu的减小而减少,削弱了颗粒间的相互作用,导致了弹性变形的减小和能量消耗的减小,引起了回弹模量的增大和阻尼比的降低。（5）基于相关动力学试验结果（塑性应变和回弹模量）,在细颗粒骨架（0%、5%、10%和20%）和粗颗粒骨架（35%和45%）两种结构形式下分别扩展了 Gidel et al.（2001）塑性应变模型和修正Uzan（1985）回弹模量模型,扩展后的模型可综合考虑应力水平（Δp和Δg）、粗颗粒含量fv、不均匀系数Cu等因素的影响。通过对比模型预测值和相应的试验值,发现模型具有很好的预测能力。利用上述模型,计算了由不同fv和Cu的粗细颗粒混合物填筑而成路基的变形,并根据计算结果和路基设计对变形的要求,建议使用fv=35%和45%的粗-细颗粒混合物（粗颗粒骨架结构）作为路基结构层的填料。