铁路层状复合地基在工程中经常见到。随着铁路建设的高速发展，高填方路基和特殊地区特殊地基不断出现。目前国内外针对普通层状复合地基沉降的研究相对较多，但对高填方路基较大地基附加应力作用下层状复合地基的研究相对较少。高填方路基地段地基附加应力大，地基上部结构路基边坡较高，工后沉降对路基影响更大，研究该种类型地基沉降具有现实意义。目前研究层状复合地基沉降最常用的方法是通过理论结合实验或者通过经验公式来预测沉降。本文通过实验和计算机软件模拟的方法对粘土、泥岩和煤岩组成的复合地基在高填方路基较大的地基附加应力作用下地基施工完成后至列车正式运营期间地基竖向沉降变形进行研究。本文首先对高填方路基和层状复合地基的特殊性进行了介绍，对目前层状地基、粘土地基、泥岩地基及煤夹层的工程性质和研究现状进行了简述。通过对粘土的击实实验和三轴实验确定其最优含水率、压缩模量和摩擦角等物理参数。测定泥岩的主要组成成分和泥岩在不同含水率下的膨胀力，为泥岩作为地基填料提供了数据支持；通过泥岩的击实实验和三轴试验测定了其压缩模量、摩擦角等物理参数；通过对泥岩的现场碾压实验确定了泥岩摊铺厚度、压实度和碾压遍数的关系，给出了泥岩最佳摊铺厚度和碾压遍数。通过相关假定建立几何模型，利用实验测得地基各层填料的参数，分别建立了考虑围压作用、不考虑围压作用下的计算机模型，确定地基在不同基底附加压力作用下地基的沉降变形和煤层的存在对于地基沉降的影响。本文的研究结果表明地基在填筑完成后至列车正式运营期间会发生一定程度的的竖向变形。在无围压工况下地基沉降较大，随着路基边坡高度的不同路基中心线处地基沉降介于0.091m至0.126m之间；考虑围压下路基中心线处地基竖向沉降介于0.071至0.107m之间。地基水平刚性约束对地基变形起到了一定程度的约束作用。煤夹层存在在一定程度上起到扩散应力的作用，对地基沉降起到了积极的作用。