轨道交通荷载作用下路基的累积沉降是一个复杂而亟待解决的实际工程问题,路基沉降会引起上部轨道结构不平顺性,增大轮轨动力相互作用,影响乘客舒适性以及列车运行安全,更是会引起路基本体劣化,降低其长期服役性能。目前,国内外对该问题的研究一直在持续而深入地进行中。本文从该实际工程问题出发,结合文献调研以及土体的静动力单元体试验,探讨了轨道交通荷载引起土体累积沉降的产生原因及发展规律,建立了土体累积变形计算理论,提出了简单实用的经验模型;同时,结合数值模型计算、物理模型试验以及现场实测结果,对计算模型进行了验证,并结合该模型针对我国高速铁路路基提出了基于长期服役性能的M-E设计方法。本文具体开展的研究工作及得到的研究成果如下:（1）通过对轨道交通引起路基累积变形的文献调研和分析,明确了引起土体产生循环累积变形的主要原因及影响因素,归纳了土体循环累积变形计算方法的发展脉络,总结了当前在土体累积变形计算理论以及路基设计方法上存在的不足:现有的力学-经验模型仍无法全面刻画土体循环累积变形的机理,高速铁路路基设计一般采用基于弹性理论的经验化设计方法,无法体现长期交通荷载下土体塑性不可逆变形引起的基长期服役性能变化。（2）列车移动荷载作用引起的下部路基土体动应力是导致土体产生循环累积变形的直接原因。通过建立高速铁路车-轨道-路基三维有限元数值模型,对高速铁路路基内动力响应进行了研究,分析了路基内动应力沿横向分布及沿深度衰减规律,并结合已有的现场实测结果整理进行了对比验证。揭示了路基内部动应力的分布规律及与列车速度的相关性。（3）开展了针对散粒体道砟材料的室内静力剪切试验以及不同压实度不同围压下的循环三轴试验。试验表明土体静力剪切内摩擦角随围压的增大而减小;在循环荷载作用下,土单元体受到的围压越大,土体产生的轴向累积应变越小;而对比较低压实度土单元体,压实度的提高会使土体产生的轴向累积应变明显减小。试验结果为土体循环累积变形力学-经验模型的建立以及模型参数的校正提供了依据。（4）基于土体循环压密硬化理论以及单元体试验结果建立了考虑土体应力加载路径影响的计算土体循环累积变形的力学-经验模型。该模型抛除了既有的传统经验模型中描述土体循环累积变形发展趋势的关于循环加载振次N的表达式,创新地以描述土体压密硬化过程的表达式代替,使模型更具有可靠的理论基础。新提出的模型中相关参数物理意义及确定方法明确,试验结果与计算结果具有较好的一致性。（5）开展了全比尺高速铁路有砟轨道物理模型试验,重点分析了道床层的循环累积沉降。发现在较低列车车速下,由于土体压实度较高,经过20万周次的加载沉降发展仅有0.45 mm,而当车速提高到300 km/h时,虽然道床层底部动应力幅值相比于216 km/h下的动应力幅值增幅仅有10.2%,但道床层累积沉降却出现了明显的发展,是上一阶段沉降的8.9倍。当列车轴重增大到22 t时,道床底部动应力幅值相较于17 t轴重明显增大。但动应力幅值随车速的提高同样不明显,沉降发展在各速度下的变化也相对有限。应用提出的模型对道床层的循环累积沉降进行了分析预测,通过试验结果对模型参数进行了校正,使模型能够考虑列车移动效应的影响。（6）应用所建立的土体循环累积变形力学-经验模型提出了基于长期服役性能的高速铁路路基设计方法,该方法通过车-轨耦合模型以及数值分析方法确定列车移动加载产生的轨枕接触应力以及路基沿深度动应力的衰减,相对于现有的偏经验的基于弹性理论的设计方法更具有理论基础。该设计方法能够对不同路基结构型式、压实度以及加载工况下路基的循环累积沉降进行分析,使路基结构设计能更精确考虑长期列车荷载下的服役性能。（7）基于简化的车辆-轨道-路基垂向耦合模型,分析了不同沉降曲线和列车速度工况下,车辆、轨道的动力响应特性。沉降曲线深度Hs越大,沉降曲线宽度Ls越小,车速越高,列车移动产生的轮轨力以及车体振动加速度越大。提出了基于列车运行安全以及乘客舒适性要求的弯折系数Hs/Ls随列车速度变化的控制线。与高速铁路设计规范中的控制线相比,提出的控制线可以更灵活地随车速的变化而调整弯折系数的控制限值,从而能够在保证乘客舒适性以及列车运行安全的同时使高速铁路轨道路基的设计更加智能和经济。（8）开展了系列软土原状样及重塑样室内三轴试验,获得了软土静力剪切强度特性、循环累积变形以及孔压的发展规律;对提出的循环累积变形力学-经验模型进一步改进应用于结构性软土循环累积变形的计算;通过该模型重现了软土单元体循环累积变形以及孔压试验结果,充分检验了模型的有效性,拓展了其适用性。同时,为了将理论模型应用于实际工程,对宁波地铁一号线邱隘站至出地面U型段区间隧道管片进行了为期2年的沉降监测,并开展了宁波软粘土原状样以及重塑样的室内试验,获得了力学-经验模型所需的相关参数,提出了考虑土体扰动程度的轴向累积应变的计算方法。根据该方法实现了宁波地铁隧道现场实测沉降结果的验证和推演,计算结果对现场实测结果有较好的预测效果。