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红黏土广泛分布于我国中部和西南地区，它是一种呈褐红、棕红及黄褐等颜色的高塑性粘土体，作为一种特殊土，其物理力学性质与一般粘性土不大一样，我国有大量高速铁路通过红黏土分布地域，其承载变形特性是否满足高铁工程的需要是一个亟待研究的技术难题。
采用室内试验、理论分析与建模，及数值模拟的方法，开展了高铁列车荷载作用下重塑红黏土地基动力响应研究。针对重塑红黏土，开展了系统的物理特性试验、不排水三轴试验、共振柱试验、分级短时动强度试验和疲劳动强度试验，详细分析了重塑红黏土的静力特性和动力特性，提出了基于双曲线临界状态线的改进剑桥模型和改进边界面动力本构模型，并在FLAC3D软件中开发了相应的程序，进而利用提出的本构模型，开展了红黏土地基动力响应数值模拟研究，分析了列车荷载在路基中的传递规律及影响路基沉降的因素。论文的主要工作和成果如下:
(1)开展了重塑红黏土不排水三轴剪切试验，研究了不同围压条件下不同压实度土样的应力应变特性和强度特性。试验表明，重塑红黏土具有高强度和低压缩性的特点，其应力应变关系具有应变硬化的特征。基于试验结果，提出了可考虑压实度和围压的重塑红黏土强度和弹性模量经验公式。
(2)考虑在p-q空间中，重塑红黏土临界状态线为一条双曲线，提出了基于双曲线临界状态线的改进剑桥模型。模型验证表明，改进剑桥模型可反映土体拉压强度不等的性质，可较好地描述重塑红黏土强度和塑性流动特性。
(3)开展了共振柱试验，研究了不同围压条件下不同压实度土样的动剪切模量和阻尼比随动剪应变的变化规律。发现，动剪切模量随动剪应变的增大而减小，阻尼比随动剪应变的增大而增大。据此发展了描述动剪切模量和阻尼比随动剪应变的改进Davidenkov模型。
(4)考虑压实度、围压、固结比和振动频率等4个条件，开展了分级短时动强度试验，研究了不同条件下重塑红黏土动应力应变骨干曲线及动模量的变化规律。试验表明，重塑红黏土动应力应变骨干曲线符合双曲线函数;土体短时动强度和最大动弹性模量随压实度、围压、固结比和振动频率的提高而提高;土体动模量随动应变的增加而衰减较快，动应变达到1.0％后，动模量衰减趋于稳定，其关系曲线可用改进Davidenkov模型很好地描述。根据试验数据，提出了考虑压实度、围压、固结比和振动频率的重塑红黏土短时动强度和最大动弹性模量的经验公式。
(5)考虑压实度、围压、固结比和振动频率等4个条件，开展了重塑红黏土疲劳动强度试验，研究了不同条件下重塑红黏土疲劳动强度及累积塑性应变的发展规律。试验表明，土体疲劳动强度随压实度、围压和振动频率的提高而提高，随固结比的提高而减小;随着动应力的增大，土体达到破坏所需要的振次减少，其关系可用衰减双曲线模型描述;土体累积塑性应变发展曲线可分为稳定型、发展型和破坏型;累积塑性应变与循环振次的关系曲线可用三参数的双曲线模型描述。根据试验数据，提出了重塑红黏土临界动强度的经验公式，该公式可反映压实度、围压、固结比和振动频率的影响。
(6)提出了可反映重塑红黏土动力特性的改进边界面模型。改进边界面模型放弃了预先假定边界面的做法，提出了卸载条件下边界面的收缩规则，克服了单面边界面模型对边界面选取较难和不能反映塑性卸载的缺陷。模型验证表明，改进边界面模型可较好地反映重塑红黏土在动荷载作用下的动应力应变特征。
(7)利用改进边界面模型程序，开展了激振条件下红黏土地基动力响应数值模拟研究，并与原位激振试验进行了对比。对比发现，改进边界面模型程序可较好地模拟红黏土地基的动力响应规律;动应力和振动速度等动力参数在红黏土地基中衰减较快，沿深度方向，在深度为1.5m处，动应力幅值衰减了90％左右，可认为动应力作用的主要区域在0～1.5m的范围内;水平方向上，在距激振中心1.0m处，动应力幅值衰减了90％，可认为其主要作用区域在0～1m的范围内。但振动速度相对于动应力，无论沿深度还是水平方向上都衰减得略慢。沿深度方向上，在深度为1.5m处，速度幅值衰减了80％;而水平方向上，距激振中心1.0m处，速度幅值衰减了60％。
(8)开展了高速列车荷载作用下重塑红黏土地基动力响应数值模拟研究。计算结果表明，列车荷载在路基中的衰减速度较快，提高路基高度可有效降低传递至地基上的动应力，进而可降低地基引起的沉降量。当路基本体高度大于1.0m时，压实度为0.95的红黏土的动力附加沉降即可小于5.0mm，满足规范对于高铁路基动力附加沉降的要求。此时压实度为0.95的红黏土作为高铁回填地基是足够的，不需进行其他处理。