我国的高等级路面结构主要以水泥稳定碎石半刚性基层沥青路面为主,且水泥稳定碎石的疲劳寿命直接影响着整个道路结构的质量与寿命。目前,对水泥稳定碎石疲劳性能研究主要通过室内试验为主,如拉伸疲劳试验、压缩疲劳试验、弯曲疲劳试验和劈裂疲劳试验,由于试件的受力模式、试件形状、成型方式、搅拌方式及尺寸差异,得到的试验结果也截然不同。普遍用于分析水泥稳定碎石疲劳试验结果的S-N疲劳模型往往不能消除应力状态、试件形状及尺寸等对试验结果产生的影响,因此往往同一种水泥稳定碎石材料在不同疲劳试验方法下得到不同的疲劳特征。同时,半刚性材料在实际路面中同时承受拉、压应力,但现行室内试验方法鲜有考虑材料拉、压模量差异性。因此,何种方法能更准确、科学地揭示水泥稳定碎石疲劳性能仍存在很大争议。为此,本文的主要目的在于发展一种新的基于屈服面概念的疲劳分析方法,并通过不同搅拌方式下的单轴压缩、间接拉伸及四点弯曲水泥稳定碎石强度与疲劳试验以验证此方法。结果表明基于屈服准则思想的疲劳特性分析新方法可以减小甚至消除试验类型、试件尺寸对试验结果的影响,实现了对不同受力模式下水泥稳定碎石疲劳特性统一表征;并提出一种对不同受力模式下水泥稳定碎石疲劳性能的统一模型,通过引入新的参数△作为某应力状态下“抗破坏安全”的指标,为今后沥青路面安全设计理论提供一定的参考依据。结合损伤力学,定义了水泥稳定碎石模量衰减初始值与临界值的取值方法,根据Chaboche提出的疲劳损伤模型对不同受力模式下水泥稳定碎石疲劳损伤规律进行研究。将不同受力模式下得到的水泥稳定碎石疲劳试验结果进行拟合分析,据此建立了不同受力模式下水泥稳定碎石模量衰变方程;同时对比了不同搅拌方式不同受力模式下的水泥稳定碎石疲劳过程的模量衰变规律。结果表明:振动与无振动的水泥稳定碎石的模量衰变规律均可用推导的模量衰变方程表征;振动与无振动的水泥稳定碎石在不同受力模式下表现出相似的刚度衰变规律,振动条件下的水泥稳定碎石抗疲劳性能较好。基于拉压模量差异性,对弯曲模式下梁的受力进行分析得到其拉、压模量计算公式,研究发现,水泥稳定碎石疲劳试验过程中的弯曲-拉伸与弯曲-压缩模量衰变规律差异较大,但是弯曲拉伸模量衰变规律与劈裂模量衰变规律、弯曲-压缩模量衰变规律与抗压回弹模量衰变规律却存在相似之处。试验结果表明了,水泥稳定碎石在不同受力模式下的疲劳过程中拉、压模量衰变规律截然不同,但是拉模量之间的衰变规律、压模量之间衰变规律却有着相似性。本文通过将水泥稳定碎石疲劳特性与强度屈服准则之间建立联系,得到一种新的疲劳关系。与传统疲劳曲线相比,该研究成果对减小水泥稳定碎石疲劳试验过程的尺寸效应、受力模式之间的试验结果差异,实现了不同应力状态下材料疲劳寿命的统一表征,进一步完善我国半刚性基层沥青路面结构设计方法的发展、提高半刚性基层沥青路面的设计精度,以达到延长整体沥青路面使用寿命。