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煤矸石是工业采煤、洗煤过程中产生的废弃物，日渐增多的煤矸石被堆积在矿区周边的山川和平地，占用了大量的有用土地，同时也引起环境污染、地质灾害问题。世界上多个国家和地区已经开始着手探求煤矸石综合利用的途径，并取得了初步的成果。本文结合湖南省交通科技项目（项目编号:200908），以安邵高速公路沿线的沙坪煤矿煤矸石为原材料，通过室内试验得出煤矸石物理力学参数，并在此基础上结合文献调研，用理论研究、现场试验、数值分析相结合的方式研究了煤矸石路堤沉降与边坡稳定性等问题，取得了以下研究成果: (1)对安邵高速公路煤矸石填筑路堤施工段进行现场调研，并收集沿线水文、地质及气象资料。选择沙坪煤矿煤矸石作为样本进行室内试验，得到煤矸石天然密度、颗粒级配、天然含水率、液塑限、抗剪强度、加州承载比等参数及化学成分。 (2)开展文献调研工作，对煤矸石的矿物组成、分类命名、自燃现象、化学活性、环境污染等问题进行归纳和总结。 (3)采用FLAC3D软件对煤矸石填筑路堤施工进行模拟，得到煤矸石路堤的应力场和位移场;以压实度、填筑高度及包边土厚度等作为变化参数，分析煤矸石路堤的应力和沉降变化情况;采用动力计算模块研究煤矸石路基在交通荷载作用下的动力响应情况。 (4)基于煤矸石路堤的实测沉降值，采用曲线拟合法、灰色系统理论法对沉降进行了预测。此外，模糊随机可靠度理论的评价结果表明:沉降预测曲线的拟合结果较为理想，模糊失效概率在合理的范围之内。 (5)在简化Bishop计算理论和非饱和土强度理论基础上引入渗流力的概念，推导出考虑降雨渗流作用的煤矸石路堤边坡安全系数计算表达式，经过初步验算证明该计算式的适用性。