目前我国西南山区正在大量修建高填方工程,通常会遇到土石方工程量巨大、顺坡填筑稳定和变形等挑战。其中以变形问题难度最大,尤其是工后沉降预测与控制。本文通过室内试验、现场试验与实测、本构模型和数值模拟等方法,系统地研究了高填方地基的长期变形特性,并提出一套系统的参数反分析方法用于山区高填方地基的工后沉降预测。取得的主要研究成果如下:(1)通过比选确定了接近砂岩力学特性的3D打印方法,并提出了模拟天然粗粒料变形特性的可行试验方法。3D打印技术能制作性质均一且形状统一的类砂岩颗粒,而且能设定颗粒尺寸、预设颗粒内部的裂缝以及给颗粒上色,这些优势可以帮助研究者更好地开展关于蠕变过程中颗粒破碎细观机理的研究。(2)基于3D打印技术开展了两类室内试验:1)通过对3D打印圆盘形状颗粒进行两点加载试验,研究了颗粒应力水平、预设裂缝长度、力与裂缝夹角对其蠕变特性的影响,进而提出颗粒聚合体中蠕变变形的简化计算方法;2)通过对预设裂缝与不预设裂缝3D打印天然形状颗粒试样、以及天然石灰岩碎石试样进行侧限压缩蠕变试验,发现在研究的竖向应力范围内,这三种试样均展现出相似的颗粒破碎模式,即颗粒整体破碎并不显著,而占主导的是颗粒边角破碎及表面磨损。(3)通过分析不同粗粒料大型三轴蠕变试验结果,揭示了应力状态(围压与偏应力水平)对Burgers模型主要参数的影响,进而提出能够考虑应力状态对粗粒料蠕变特性影响的修正Burgers模型;同时基于Kachnov损伤理论,提出能反映粗粒料加速蠕变特性的非线性弹性损伤体,并在模型中实现。通过对比粗粒料蠕变实验结果,验证了所提模型的有效性。(4)提出了一种针对高填方工后沉降预测的两阶段反分析方法。该方法的第一阶段是通过改进加权平均法来快速确定精确解大致所在的区域;该方法的第二阶段采用自适应响应曲面法搜索满意解,并能够自动实现探测域移动、收缩或扩展。通过构建两个已知精确解的算例,并且与其他反分析方法进行对比,验证了两阶段反分析方法具有更高的计算效率。该方法进而被用于茅台机场高填方及贵州盘县大型原位蠕变试验的工后沉降预测与分析。