炭质泥岩-土分层填筑路堤结构是现阶段炭质泥岩分布地区广泛使用的形式之一。然而,经过长期现场监测表明,上述路堤填筑方法所取得的效果并不理想,由降雨入渗导致的炭质泥岩-土分层填筑路堤失稳现象仍然时有发生。因此,对炭质泥岩-土分层填筑路堤在降雨入渗条件下的含水特征进行研究,具有重要的工程实用价值。本文在前人研究成果的基础上,通过设计室内降雨试验模型,对降雨入渗条件下炭质泥岩-土分层填筑路堤入渗规律与含水特征进行了分析,同时分析了不同压实度情况下的差异；针对广西六寨地区极端降雨条件,对炭质泥岩-土分层填筑路堤包边层厚度以及浅层排水系统进行了研究。本文取得的主要研究成果如下：(1)通过设计不同的试验工况,验证了本文室内模型试验的试验方法、试验模型及相关试验设备的可行性；对于炭质泥岩-土分层填筑路堤而言,不同压实度情况下,路堤内部雨水的入渗规律是一致的；路堤压实度越大,相同位置特征点含水率变化的响应时间与达到饱和所需的时间越长,横向入渗速度与纵向入渗速度均越小；路堤内部含水率变化情况与其位置密切相关；降雨过程中,雨水入渗的主要影响区域集中在路堤边坡以下,路面以下土体基本不受降雨入渗的影响。(2)对于广西六寨地区在极端降雨(连续降雨21天)条件下,炭质泥岩-土分层填筑路堤边坡受降雨影响深度在2.5m-3.0m之间；通过综合分析,最终确定炭质泥岩-土分层填筑路堤的包边层厚度应≥2.6m。(3)通过对不同边坡浅层排水方案的分析结果表明：在包边层设置浅层排水系统能够有效的改善路堤内部含水率的分布情况；排水管的长度越长排水效果越好；针对广西六寨地区极端气候(连续降雨21天)条件下,路堤边坡浅层排水系统的布置推荐使用工况七(排水管长均为4.0m)的布置形式。最后,设计了一种适用于炭质泥岩-土分层填筑路堤边坡浅层排水的“边坡双壁自流排水管”与“边坡浅层排水系统”。