近年来，高速公路建设中，高填方路堤下设置涵洞工程的情况越来越多，然而对涵洞的设计与计算理论至今仍不完善，导致计算结果和实际相差较大，引起涵洞病害不断发生，涵洞施工过程中由于施工工艺不当等导致涵洞结构体尚未运营而人为破坏的实体工程亦很多，严重影响到了高速公路的正常运营和人们对高等级公路的综合评价。因此，系统开展涵洞的涵土作用机理和设计理论、施工方法等研究非常必需。 论文针对山区高填方路堤涵洞结构特征，基于大量的实体工程调查分析，结合依托工程大规模的原位实测，通过有限元仿真计算与室内土性参数试验和土工离心模型试验模拟分析，对山区高填路堤涵洞应用中的病害特征，受力性状、变形特性、减荷性状等进行了系统深入的研究，主要取得以下6个方面的进展。 1.揭示了高填方路堤涵洞的荷载变化规律。全面阐述了高填路堤涵洞涵底、涵侧、涵顶、减荷材料上以及涵顶以上土体中的荷载变化规律，借用优良的测试手段跟踪研究了EPS减荷材料随填高增大而变化的减荷性能，并通过多工况对比对减荷措施进行了效果评价。 2.总结了高填方路堤涵洞的病害特征。基于西北地区大量的实体工程调查分析，结合依托工程大规模的原位实测，分析总结了高填土路堤涵洞的病害发生频率、病害分布特征及病害影响程度，并提出了相应的病害处治对策。 3.完成了涵-土变形性状与受力特性的土工离心模型试验。借助自主开发的土工离心试验夯土压实工具、土体内部位移测试和数据与图片处理方法，首次应用土工离心机对涵土受力变形性状进行了动态分析，提出了运用土压力集中系数K值进行涵-土-地基相互协调作用的分析思路；阐述了涵底及涵底以下、涵顶及涵顶以上各土体随填土高度变化由荷载转化为受体的过程。 4.开展了EPS泡沫减荷材料的物理力学性能研究。通过室内压缩试验和静三轴试验，结合工程实际对多种密度EPS材料在有、无侧限影响下的应力应变、蠕变及压缩性能开展了试验研究。 5.进行了涵洞结构数值分析。采用有限元方法分别对常用几何尺寸不同填土高度下的拱涵、圆管涵、盖板涵和箱涵进行建模计算，分析了不同工况下各种结构型式涵洞的受力性状及其相关参数。 6.归纳出一套EPS减载优化设计思路。深入分析了影响EPS泡沫塑料减荷的七种主要因素，对其影响机理进行剖析，提出了EPS泡沫塑料减荷的设计思路。 这些成果不仅对上埋式涵洞理论的完善有积极意义，而且在工程设计、工程评价及工程优化方面具有应用价值。