我国高速铁路采用无碴轨道型式。无碴轨道与有碴轨道相比对路基沉降变形的要求更为严格。控制路基变形已成为高速铁路路基的最大特点。我国高速铁路的建设刚刚起步,京津客运专线是我国第一条全线铺设无碴轨道并且开通运营的高速铁路,该工程的线路轨道设计参数,所采取的路基沉降控制措施和效果,对我国大规模建设客运专线有很强的借鉴作用。基于此,本文以京津客运专线工程路基试验段为研究对象,通过理论分析、数学模型预测和数值仿真等方法对路基结构的沉降变形及动力响应进行了探索性研究。具体如下：(1)根据京津客运专线试验段实测的沉降量—时间数据的特点,分别采用二次曲线拟合法和灰色Verhulst模型对段内不同断面进行沉降预测。结果显示该方法具有预测精度高、使用简便、可靠性好的特点,对推进我国路基信息化施工具有较高的参考价值。(2)在考虑列车和轨道两方面因素的基础上,将传统的列车荷载数值模拟理论推广到高速动车组领域,完成了适用于ANSYS软件的高速列车荷载的模拟和施加,并且研究了高速列车轮载对路基的影响范围。(3)在考虑桩土相互作用,扣件的弹性支承作用和路基土体材料本构模型的基础上建立了路基结构的三维实体有限元模型。并利用该模型分析了京津客运专线试验段在自重荷载和列车荷载作用下路基各结构层的沉降变形特征和受力变化规律,对京津客运专线轨道路基设计参数进行评价。(4)利用建立的车辆—轨道—路基三维有限元模型分析了基床表层刚度、基床底层刚度、CFG桩弹性模量、桩体间距和列车速度对路基稳态沉降变形和动力响应指标影响,并进一步提出了相应的设计参数建议值。整个研究对完善我国高速铁路无碴轨道路基的的设计理论以及后期大规模的客运专线建设具有很好的指导意义和参考价值。