曲阳至黄骅港高速公路是河北省“东出西联”的高速通道之一,该高速公路项目沿线土场填料复杂多样,包括山皮土、砂砾、粉土、特细砂、黏土、粉质黏土等,易于压实的非耕地土场稀缺,因此在施工时不可避免地采用了多填料组合填筑。与此同时,降水入渗对非饱和土填方路基边坡稳定性影响很大,主要表现为通过雨水入渗改变土体内的孔隙水压力,其在组合填筑路基中尤为复杂。本文依托于曲港高速公路项目,采用理论分析、试验研究和数值模拟结合的研究方法,制备不同填料分层组合试样,开展单轴压缩试验,利用GeoPIV技术获得压缩试样全场位移,分析不同填料组合试样与单一填料试样变形及破坏的差异性和机理;结合数值模拟研究降雨条件(降雨强度、降雨历时、降雨量)对非饱和路基边坡稳定性的影响规律。通过研究获得以下主要结论:(1)粉土、黏土、山皮土三种单一填土试样中,峰值应力和破坏应变各有差异。单轴压缩时全场位移特征基本相似,最大横向变形出现在两侧边缘,向土样中心线逐渐减小,试样上表面竖向位移最大,向下逐渐减小。(2)三种填料两两组合试样中,各试样峰值应力近似于较软弱的填土试样的峰值应力,破坏应变居于两种填料单一试样中间。填土上下顺序变换对峰值应力和破坏应变影响并不明显。单轴压缩全场位移特征也基本相似,最大横向变形出现在两侧边缘,向土样中心线逐渐减小,其中较软弱填土一侧位移较大,试样上表面竖向位移最大,向下逐渐减小。(3)各工况边坡安全系数均满足规范要求,其中粉土路基边坡在48小时暴雨条件下边坡安全系数最小,为1.21。各工况在不同历时的暴雨条件下安全系数变化曲线基本相似,安全系数都随降雨而逐渐减小,在降雨结束时达到最小;随着降雨停止,边坡内雨水入渗,边坡土体基质吸力增长,孔隙水压力降低,土体强度增长,边坡的稳定性安全系数也随之增长。