炭质泥岩存在湿化变形大、遇水易崩解、软化等诸多不良特性,在用于实际路堤填筑时易受降雨影响发生路面沉降、边坡滑塌等工程问题。因此很多研究人员提出采用炭质泥岩-土分层的填筑方法修筑路堤,其目的在于利用渗透系数较小的土隔离雨水,减少渗入路堤内部的雨水,防止内部炭质泥岩发生进一步崩解,提高路堤稳定性。本文依托湖南涟源地区龙琅高速公路工程在路堤填筑时采用的是炭质泥岩-粉质粘土分层填筑的方式,但由于湖南地区降雨量大且降雨持续时间长,多处路堤受降雨的影响仍然发生失稳破坏。因此本文通过室内试验与数值计算的方法对预崩解炭质泥岩-土分层路堤在降雨条件下的渗流特性与稳定性进行研究,得到如下结论:(1)针对预崩解炭质泥岩基本物理力学性质试验,得到其天然质量含水率为8.79%,不均匀系数Cu为5.63,曲率系数Cc为2.17,预崩解炭质泥岩的饱和渗透系数与压实度成反比,粘聚力、内摩擦角和土体压实度成正比,不同压实度预崩解炭质泥岩体积含水率、渗透系数均随着基质吸力的升高逐渐减小。(2)降雨使边坡内部土体体积含水率增大,同时在坡面位置还会形成暂态饱和区;降雨停止后边坡土体含水率逐渐下降。降雨期间,位于同一水平面上的土体,越靠近坡面其含水率增加时刻与进入暂态饱和状态的时刻越早,同时缓慢升高阶段持续的时间越长;降雨停止后,靠近坡面的土体含水率开始依次降低,靠近坡面的土体含水率下降幅度越大。(3)在试验过程中,边坡土体基质吸力呈现先下降后上升的变化趋势。同一水平面的土体,包边土中的粉质粘土基质吸力在降雨开始时迅速下降,离坡面越远的土体基质吸力的响应时刻越晚,在降雨停止后,基质吸力升高的幅度也与距坡面的距离成正比。(4)坡脚推力在降雨期间随时间的增加而逐渐增大,且降雨停止后2小时达到最大,其增大幅度与增加速率均与高程成正比。坡顶土体在降雨期间沿竖直向下和坡体内部水平指向坡面的方向同时产生位移,且在降雨同一时刻,水平位移始终大于竖向位移。(5)采用数值模拟分析方法,模拟降雨条件下炭质泥岩-土分层路堤的渗流过程,得到计算结果与模型试验结果进行了对比,结果表明:数值模拟与模型试验两种方法得到分层路堤在降雨条件下含水率与基质吸力变化趋势基本一致,但变化幅度与变化时间存在一定的差异。(6)降雨期间分层路堤安全系数随降雨时间的增加而逐渐降低,降雨前8小时路堤安全系数下降速度缓慢;在降雨8到16小时路堤安全系数迅速下降并达到最小;降雨停止后,路堤安全系数开始缓慢增加。且炭质泥岩-土分层路堤安全系数受降雨强度、分层填筑厚度及压实度的影响,其中受压实度的影响最大。