开挖泥质岩路堑路基持续上拱变形已成为影响高铁正常营运的难题,提出长期有效的处理措施,有待于相关泥质岩长期变形特性及其影响因素的系统试验和理论研究。因此,探究泥质岩在水及温度环境因素变化下,以及不同卸荷等级下的长期变形特性,揭示泥质岩在反复浸水失水过程中,因风化及微结构变化引起的膨胀变形与收缩变形过程,总结其变形规律,为后期提出有效的处置措施和供类似工程建设参考,具有理论和实际意义。论文具体的研究工作和获得的成果如下。(1)针对自然环境状态下泥质岩的风化变形特性,对依托工点红层泥质岩进行了侧限作用下的干湿循环风化变形试验。结果表明,干湿循环过程中泥质岩呈现浸水膨胀失水收缩的循环变形特点,每个循环过程中的应变随时间呈现先增加随后逐渐稳定的变形特性;随着循环的持续各试样的最大应变量与试样的初始含水率存在正相关关系。(2)针对泥质岩风化变形特性受载量的影响,对泥质岩在侧向约束、干湿循环风化和轴向应力(模拟工点上覆地应力)下的变形进行了试验。结果显示,泥质岩的变形过程特性与无上覆应力作用下的变形特性类似,但变形量值不同,并且每个循环下最大应变量的变化趋势随上覆应力的增大而减小,与试样的初始含水率的相关性并不明显。某一干湿循环中,浸水膨胀应变量和失水收缩应变量,均随轴向应力卸载剩余值的增大而减小,说明轴向应力对泥质岩上述条件下的变形具有明显的抑制作用。(3)基于试验数据,对泥质岩试样有、无轴向应力下的浸水膨胀和失水收缩下的应变-时间过程(一个干湿循环周期内)曲线进行了分析,结果表明浸水膨胀应变-时间曲线与Logistics函数具有较强的吻合性,并且相关参数均能体现泥质岩试样在浸水膨胀变形过程中的变化特性。采用回归分析对各循环下试样失水收缩应变和最大应变试验数据进行统计分析,建立了相应的经验关系式,可用于泥质岩膨胀变形趋势的预测。(4)对泥质岩试样风化破碎物进行了筛分试验。结果表明,泥质岩的微裂隙发育程度决定了泥质岩试样整个干湿循环过程中的变形量,微裂隙越发育泥质岩最终变形量越大,试样最大应变值与其风化破碎物不均匀系数呈正相关关系。