膨胀土问题是工程地质和非饱和土力学领域中最为复杂的研究难题之一。由于膨胀土的强胀缩性、多裂隙性以及干湿循环后强度降低等不良工程特性经常导致膨胀土边坡的各种失稳破坏以及膨胀土地区的路面出现开裂、不均匀隆起等病害,在路面中产生较大附加应力,从而影响路面结构的长期稳定性。而降雨,特别是历时长、强度大的暴雨,改变了路堑中的渗流水压力和湿度场分布,更是导致边坡失稳破坏和路面破坏,对公路工程造成极大的经济损失。本文根据南友路典型地质特点,针对K133+900km处路堑段建立了相应的计算模型;以施工完成时的状态作为初始状态,运用非饱和土渗流理论,采用有限元分析软件对膨胀土路堑进行了降雨条件下的瞬态渗流分析;得到降雨不同时刻后路堑中的压力水头分布和压力水头增加值分布。根据渗流分析的结果,运用湿度应力场理论计算了膨胀土路堑的不均匀增湿变形,本文得到膨胀土路基顶面的不均匀竖向变形以及路堑边坡坡面侧向位移,并计算了路面结构对膨胀土路基顶面不均匀竖向变形的力学响应。计算的结果表明,路面结构的面层顶面和基层顶面均受到了拉应力的作用,会对路面结构造成破坏作用,降雨时间越长对路面结构的影响越大。通过对路面结构各层的弹性模量和层厚进行调整,获得了较为合理的路面结构。最后利用膨胀土路堑不均匀增湿变形分析得到的应力、应变结果,以及Mohr-Coulomb强度准则对膨胀土路堑边坡的稳定性进行了分析;根据有限元软件ANSYS的单元表功能进行计算分析,获得了边坡内安全系数的等值线分布,从而获得了膨胀土路堑在降雨条件下可能出现的边坡破坏状况。