边坡稳定性是路堤边坡设计优化的重要依据。在重载铁路运输提高列车轴重发展趋势的背景下,开展大轴重重载铁路路堤边坡设计优化工作,以细粒土、碎石土、硬块石土三种常见路堤填料分别填筑的路堤为研究对象,针对路堤正常服役及浸水软化两种工况,采用瑞典条分法分析45t轴重及以下列车荷载对边坡稳定性影响规律,从路堤高度、边坡坡度、路肩宽度三个角度对大轴重重载铁路路堤边坡进行设计优化。此外,为保证高速铁路长期安全稳定运营,须控制边坡在长时重力荷载作用下具有时间效应的变形,在土体变形时间效应试验成果基础上,提出边坡土体变形时间效应分析方法,利用ABAQUS有限元软件建立分析模型,基于不同等级线路的长期变形状态控制目标,针对斜坡地基下高速铁路路堤长期稳定性问题进行分析,并提出设计优化方法。主要结论如下:(1)路堤边坡安全系数对列车荷载敏感性受填料种类影响显著,其原因为,首先,随路堤填料强度的提高,滑床能为滑体提供更大抗滑力,由列车荷载引起的下滑力对安全系数影响程度减弱;其次,路堤标准断面高度随填料强度提高而增加,与列车荷载相比,路堤自重对边坡稳定性影响权重升高;再者,当路堤填料内摩擦角较高时,路堤内滑动面位于应力较低的坡面附近,列车荷载同滑体上部相交区域较小,导致边坡稳定性受轴重影响程度较低。(2)在大轴重列车荷载下,需保证路堤填料浸水软化时边坡稳定安全系数Fs≥1,在正常服役时Fs≥1.25,据此计算路堤临界高度、临界坡比、临界路肩宽度随轴重变化规律。临界高度同轴重接近线性的负相关关系,其规律受路堤填料种类影响不显著。临界坡比与临界路肩宽度同轴重接近线性的正相关关系,且两因素对轴重敏感性因填料而异,随填料强度升高,轴重对临界坡比及临界路肩宽度影响程度降低。在25～45t轴重列车荷载作用下,分别以细粒土、碎石土、硬块石土作为路堤填料时,路堤高度阈值变化范围分别是8～5m、12～9m、20～17m,边坡坡比阈值为1:1.5～1:2、1:1.5～1:1.75、1:1.5～1:1.75,路肩宽度阈值为 1～3.5m、1～2m、1～2m。(3)提出了通过整体剪应力比代表土体变形时间效应的分析方法,并针对山区多斜坡地基条件,利用该方法对不同地基坡度下边坡土体变形时间效应进行了分析,根据有砟轨道边坡达到缓慢稳定状态、无砟轨道边坡达到快速稳定状态两个原则指导路堤设计,对路堤填料以及工程措施提出了相应的要求:对于无砟轨道,在地基坡度低于或等于1:5时,压实的A、B组填料即可达到控制目标;在地基坡率陡于1:5时,需在压实的A、B组填料基础上控制路堤高度;在地基坡率达到1:2.5时,除使用压实的A、B组填料外还需采取增稳措施。对于有砟轨道,当地基坡率达到1:2.5时,需进行整体检算或采取增稳措施。