高速铁路运行舒适性和安全性主要取决于轮轨之间的高平顺性和相互动力作用的高稳定性,稳定的路基结构是实现这一目标的前提条件。路基在循环荷载、地下水以及环境因素等共同作用下不可避免会发生不均匀沉降现象,而路基的不均匀沉降会造成高速铁路轨道结构的变形,产生额外的附加应力。而轨道结构的变形会映射到钢轨表面造成钢轨表面的不平顺,对高速列车运行的安全性、平稳性和舒适性产生影响。因此,研究高速铁路路基不均匀沉降具有重要意义。本文以高速铁路无砟轨道路基沉降问题为研究对象,基于温克尔弹性地基耦合梁理论和有限元方法,建立板式无砟轨道梁-体空间有限元模型。充分考虑无砟轨道各层间接触非线性特性,分析在轨道自重荷载和列车动荷载作用下基础的不均匀沉降与无砟轨道钢轨的不平顺之间的映射关系,并在此基础上,对高速铁路无砟轨道线路路基不均匀沉降现有安全限值进行评测分析。研究结果表明:当高速铁路线路基础发生不均匀沉降时,无砟轨道结构在受到自重荷载以及列车动荷载共同影响下,会发生跟随性沉降变形,最上层结构的跟随性沉降变形幅值最小,而越靠近基础沉降的无砟轨道结构的跟随性沉降幅值越接近实际沉降幅值。基础沉降幅值越大钢轨轨面不平顺就越明显,20m沉降波长条件下,沉降幅值超过25mm时轨道结构与路基间易形成脱空;轨面不平顺对路基沉降波长也极为敏感,20mm沉降幅值条件下,当沉降波长超过25m时路基与轨道结构间脱空现象明显缓解,此时轨面不平顺基本可与路基变形保持一致。基于车辆-轨道耦合系统动力学理论,建立车辆-无砟轨道-路基垂向耦合系统动力学实体模型,同时必须考虑层间接触状态和轮轨间接触关系,对不同行车速度、路基不均匀沉降波长和幅值以及路基不均匀沉降位置等参数变化引起的高速车辆运行动力学特性进行分析。研究结果表明:车辆系统动力学响应随高速列车运行速度的增大而增大,随路基不均匀沉降幅值的增大而增大;当高速列车运行速度超过85km/h时,对车辆行驶安全性和乘坐舒适性均产生一定的影响;且30mm路基不均匀沉降幅值为引起车辆动力学响应的敏感幅值;路基不均匀沉降波长对车辆动力学特性的影响呈先增大后减小的变化规律,其中车辆系统动力学响应在20-30m波长范围内呈现出峰值。