随着交通运输量日益增加,为满足黄泛区域经济发展需求,黄泛区的连霍高速、济青高速、滨莱高速淄博西至莱芜段、G30高速等都开展了扩建工程。但是,高速公路扩建是一项繁冗的工程,运行期的新老路基在行车荷载作用下会发生较大差异沉降。若不加以控制,将使得高速公路路面产生纵向裂缝,严重影响行车安全。因此,本文依托滨莱高速公路淄博西至莱芜段扩建工程,开展了室内土工试验,研究了黄泛区高速公路路基填土物理力学特性;设计了黄泛区新老路基土动态三轴试验,研究了行车荷载作用下路基土动态响应演化规律;根据滨莱高速扩建工程实际,建立了新老路基三维数值计算模型,研究了行车荷载作用下新老路基变形特性。本文主要工作及结论如下:(1)开展了室内颗粒分析试验、界限含水率试验、击实试验和三轴压缩试验,确定了该黄泛区路基填土土质、强度指标等物理指标,获得了路基土应力-应变、孔压比-应变以及应力路径变化规律。(2)分析了黄泛区高速公路行车荷载特性,对其频率、轴载进行量化,系统开展了新老路基动力特性三轴试验,研究了路基土动力响应的时程演化规律、空间分布规律以及行车荷载幅值影响规律,获得了动模量衰减曲线以及动模量-动应变拟合公式。基于动态三轴试验,通过弹性模量、剪切模量、粘聚力、内摩擦角测定试验,研究了新老路基在力学性能差异。(3)结合室内三轴试验,验证了数值模型和计算方法的准确性,建立了实际工程尺度的新老路基数值计算模型,引入了试验获得的黄泛区路基土动模量衰减规律,研究了行车荷载作用下新老路基差异变形规律。