煤矿塌陷区在我国分布较广泛,有些高速公路很难绕过矿区。在煤矿塌陷区内能否建设高速公路关键取决于其路基的稳定性及车辆荷载作用下路基残余变形值。根据煤矿塌陷区高速公路上车辆荷载对路基作用的特点,建立了二自由度车辆-路面耦合振动的车辆动荷载模型,并给出车辆荷载的计算公式;建立煤层开挖地表稳定后的地层物理模型,用数值模拟方法分析了车辆载重、车辆速度、路面波长及路面振幅对采空区上方公路路基沉降的影响程度,进而概括了车辆荷载与塌陷区地表残余下沉系数之间关系,并给出了拟合公式;将采动岩体概化为力学结构,建立车辆荷载作用下采空区顶板岩梁突变失稳的力学模型,推导出煤矿塌陷区采动岩体稳定性的判定准则和分析方法;结合工程应用,对晋焦高速公路焦作路段塌陷区路基稳定性进行分析计算,并参考国家高等级公路的安全行车规范和要求,用概率积分法预计了高速公路上允许通过的最大车辆荷载对路基产生的残余变形值,划分路基稳定区域,对公路稳定性作出总体评价。研究成果对煤矿塌陷区土地利用和规划,以及塌陷区上车辆安全行驶具有重要的借鉴和应用价值。