作为在道路建设中时常遭遇的一种不良地质条件,膨胀土路基边坡具有安全系数小,位移变形大等特点,在荷载作用下会出现沉降过大,局部不均匀变形的危害,特别是在地下水与降雨入渗情况存在时,水的浸入会使路基产生较大的位移变形,甚至导致边坡的滑坡破坏。工程中常见的膨胀土路基边坡处理方法包括换填与掺灰改性法、有机大分子溶液改良法、石灰桩或灰土桩加固法,而使用土工材料对路基设置防水增强层的办法还较为少见,因此本文在现有膨胀土路基与土工材料研究基础上,针对该方法做了以下几点研究:对广西百色地区的膨胀土样进行了详细的基础参数试验研究,分别对它的自然密度、天然含水率、比重、颗粒级配、最佳含水率、液塑限、不同含水率下的粘聚力与内摩擦角、自由膨胀率、渗透性进行了相关试验研究,确定此土样为微膨胀土。采用室内路基缩尺模型试验对膨胀土路基进行研究,分别讨论了干土、地下水与降雨情况、干土时设置土工材料、地下水与降雨设置土工材料等工况下膨胀土路基的应力状态与位移变形情况,得到了有关变形位移与土压力两个方面的试验数据,发现降雨会使路基模型的变形位移增大,而土工格栅与复合土工膜的加入可以使其位移变形显著降低,因此采用设置土工材料防水增强层的方法来改善膨胀土路基是可行的。运用有限元软件ABAQUS对室内路基模型试验进行数值模拟,针对试验所进行的五种工况分别进行模拟计算,分析发现引入地下水与发生降雨均会使膨胀土路基的最大水平位移与最大竖直沉降增加,竖直应力也有所变化,路基稳定性下降;而土工格栅在干土时能使膨胀土路基的最大水平位移减小23.6%,复合土工膜则能减小边坡降雨入渗与地下水的上升高度,从而降低地下水与降雨对路基的影响。然后将其与试验观测结果进行对比验证,发现数值模拟计算的结果基本都能表现出与实验结果相同的变化趋势,且两者之间的误差在15%以内,最终证明了该路基数值模型的可靠性。将此模型应用到实际膨胀土路基路面结构中,针对在行车荷载作用下,分别从土工材料的模量、布设位置、布设层数、渗透系数等方面研究讨论设置土工材料防水增强层路基结构的稳定性与位移变形情况,探索出合理的土工材料搭配铺设方式,能有效增加膨胀土路基结构稳定性,减小其水平变形。分析降雨工况对路基路面结构的影响,采用路表最大弯沉值与路基顶部最大竖向压应变两个指标,对路面变形应力进行评定,发现降雨会使两者分别增大60%与28.7%,而设置复合土工膜后,又下降了16.9%与15%,说明在道路结构中设置土工材料对控制应力变形有效。