路基工后沉降主要来自地基在路堤自重荷载和上部结构自重作用下产生的长期变形。因此,为了确保路基的工程质量,需要对地基进行准确的沉降预测。重载铁路运能大、效率高、成本低,尤其对铁路大国来说,其已成为发展现代化货运的重要标志。但重轴载和高行车密度,也会使路基承受更大的动载及疲劳作用,因此重载铁路路基需要有更高的强度和稳定性。目前,国内外关于路基沉降预测方法的研究多针对高压缩性的软土和松软土地基,且以高铁或客专为主要对象,关于重载铁路路堤作用下的中等压缩性土地基沉降变形的研究较少。因此,结合重载铁路地基沉降实测数据,探索易操作且高准确性的预测方法,具有重要的科研价值和实用价值。基于最终沉降量、沉降半衰期及半衰期沉降速率表征的沉降-时间关系曲线的数学特征方程,分析了传统两参数双曲线和指数曲线模型存在的缺陷,构建了一个三参数的幂函数型沉降预测模型。依托浩吉重载铁路试验段的现场沉降观测数据,验证了三参数幂函数模型的可行性,并结合兰武二线等铁路工程的沉降实测数据,对三参数幂函数模型的适应性进行了探讨。最后,针对路堤采用分级填筑的情形,基于三参数幂函数模型,提出了一种新的路基沉降预测方法。本文研究的主要内容和成果如下:(1)通过沉降-时间关系曲线的数学特征方程发现,工程上应用最广泛的两参数双曲线和指数曲线模型在最终沉降量、沉降半衰期一定时,半衰期沉降速率也随即为定值,使得模型的适应性差;三参数幂函数模型克服了两个传统模型的不足,其特征方程的三个量之间相互独立,因而曲线形态更加丰富。(2)结合浩吉重载铁路岳吉段路堤下地基工后沉降观测数据,以均方差、关联度和偏离度为检验指标,开展了预测模型的准确性评价。结果表明:三参数幂函数模型较两个传统模型不仅拟合精度更优,预测准确性也更高;以满足规范要求的工后256 d观测数据预测地基528 d沉降,三参数幂函数模型的平均偏离度仅为5.99%,而传统两参数模型分别增大至14.38%和22.46%。(3)进一步对兰武二线等铁路工程的路基进行沉降预测分析发现,对于工后沉降变形量级较大、数据有一定波动的断面,三参数幂函数模型在监测时间较短时,预测准确性较差,但当监测时间增加时,其预测准确性有明显的大幅度提升;对于变形量级小且波动相对较大的情形,在表征预测有效性的检验指标方面,三参数幂函数模型表现更佳。因此,三参数幂函数沉降预测模型具有一定的适应性,可以作为一种参考方法。(4)针对中等压缩性土地基上采用分级施工填筑路堤的情形,基于三参数幂函数模型,提出了一种新的路基沉降预测方法。核心思想是将某一时刻的累计沉降看作是由各级荷载增量在这一刻引起的沉降叠加而成,其不仅考虑了土体的非线性变形特性,还分析了分级施工下历史荷载对变形产生的影响。该方法不但可以充分利用各级加载期的全部实测数据,而且只需要最后一级较短恒载期内的少量数据就可以得到较准确的沉降预测值。结合浩吉重载铁路岳吉段路堤下地基累计沉降实测数据,对本方法的可行性进行了验证。