全球气候变暖加剧了青藏高原气候暖湿化，威胁着高原铁路路基及下伏多年冻土的热稳定性，但以往研究缺乏综合考虑铁路沿线气候、多年冻土及路基稳定性的系统分析。针对这一研究的不足，基于铁路沿线气象和多年冻土路基地温监测数据，分析铁路沿线多年冻土区气温降水、天然场地年平均地温与天然上限、路基人为上限及路基左右路肩沉降变化，揭示气候暖湿化背景下铁路多年冻土路基热稳定性变化，为多年冻土区铁路建设和维护提供参考。结果表明：近20年来，铁路沿线年均气温和年均降水量的平均值分别增加了1.2℃和80mm；相较于2007年，2020年铁路沿线天然场地多年冻土年均地温平均升高0.1℃，多年冻土天然上限平均下降0.58 m，路基人为上限平均抬升2.34 m，路基左路肩平均沉降大于右路肩，存在阴阳坡效应。整体而言，铁路多年冻土路基状态稳定，运行状态良好，建设运营期间采取的一系列工程措施有效，但面向未来气候加剧变化趋势，应提前谋划多年冻土保护新技术。
为研究多年冻土区铁路桥梁桥台冻胀倾斜病害的形成机理，并分析其变形规律，针对这一病害建立桥台-路基有限元模型，分析桥台后路基温度场特征及桥台冻胀倾斜规律。基于非饱和土渗流和热传导理论，联立冻土水热微分方程，并使用含冰量计算变形场从而实现水热力三场耦合。利用COMSOL软件建立三维桥台-路基水热力耦合模型，通过室内冻融试验验证该模型的有效性。最后以某多年冻土区铁路桥台为例，对桥台后路基未来30年间冻土上限、桥台冻胀倾斜展开研究分析。结果表明：在未来30年桥台后路基多年冻土上限呈现持续下降趋势，但桥台横截面冷空气的持续输入影响了路基不同位置处的冻土上限下降深度。在距离桥台4 m处路基多年冻土上限阳坡坡脚未来30年下降0.99 m、路基中心处下降0.92 m。在距桥台16 m处路基冻土上限阳坡坡脚未来30年下降1.6 m、路基中心下降1.81 m。在未来30年间，桥台后路基持续发生差异性水平冻胀，顶端累计水平位移155.6 mm、底端累计位移23.6 mm,桥台整体发生倾斜。
基于高温不稳定多年冻土区保温护道路段地温监测数据，分析了天然场地及左右路肩下地温、年平均地层温度、热收支及多年冻土上限变化等，探讨了气候变暖及阴阳坡效应下路基不同位置不同深度热状态变化特性及其与天然场地的差异。结果表明：左右路肩阴阳坡效应显著，左路肩下多年冻土最大融化深度为右路肩的2倍，最大融化深度降低速率为右路肩的5倍，且左路肩下多年冻土上限下降速率为右路肩的1.5倍；右路肩处在阴坡且保温护道可能对其多年冻土维持稳定起到了一定积极作用，抬升了其人为冻土上限并减缓了上限下降速率。不同位置年平均地层温度均呈上升趋势，且增长速率随深度逐渐降低，然而左路肩的路基与天然场地交界面附近温度增长速率大于2.5 m深度处，表明此特殊位置土层在多因素作用下可能受到更强的热扰动影响。一般情况下，冻土吸热放热量均随深度降低逐渐减少，但多年冻土上限处在0℃等温线的特殊位置，可能出现吸热量突然增大的现象；多年冻土上限处由于深度较深，热收支增长速率已不受阴阳坡效应影响，该断面左路肩多年冻土上限处年平均热收支为右路肩的2.92倍，但其热收支增长速率几乎相等。
文章结合俄罗斯远东地区多年冻土路基处治前期研究实例，通过收集俄罗斯地区多年冻土路基处理方法，对俄罗斯地区现状道路多年冻土路基病害进行调查。借鉴俄罗斯多年冻土地区成功实践经验，并吸取多年冻土处治失败案例的教训，进一步研究和优化多年冻土处治措施。结合项目所在区域特点，在对楚科奇地区多年冻土特性研究基础上，以提高冻土上限为目的，提出符合楚科奇地区的多年冻土处治方案。
为揭示岛状多年冻土区高速铁路路基热状态，提出合理有效的制冷结构，在新建哈尔滨至伊春高速铁路某车站试验段开展现场监测，获得岛状多年冻土的地温数据；基于实测地温数据，采用冻土水热耦合理论，对将在试验段实施的两侧双排普通热棒路基、两侧双排+中心单排全季热棒路基、两侧单排+基底横向通铺全季热棒路基3种制冷路基结构进行数值模拟，对比了3种制冷路基结构的地温分布特征及对下伏岛状多年冻土的降温效果。研究结果表明：铁力地区年均气温和降水呈增大趋势，天然场地岛状多年冻土地温在-0.3℃左右，属于高温极不稳定多年冻土。3种制冷路基结构中，两侧单排+基底横向通铺全季热棒对岛状多年冻土保护及降温效果最优，两侧双排普通热棒最差。普通热棒路基的多年冻土上限呈“两侧凸，中间凹”形态，抬升不明显；全季热棒路基的多年冻土上限呈“上凸缓斜平顶”形态，抬升显著。研究成果可对多年冻土区高速铁路路基建设和结构优化提供技术支撑。
针对工程扰动引起的多年冻土退化与路基热稳定性问题，基于光伏发电技术与制冷技术，开发一种用于防治多年冻土退化的光伏直驱压缩式制冷装置，并开展现场应用测试与数值模拟研究。研究结果表明：新装置能够适应多年冻土地区的严寒环境，实现自动化运行，且装置运行期间，制冷管管壁热流密度随太阳总辐射量的增大而增大，平均热流密度为-4.1～-6.3 W/m2。与普通路基相比，制冷路基的热学稳定性得到显著提升，其中，冻土人为上限随着制冷管长度与管壁热流密度的增大而提高，随着制冷管埋置深度的增大先提高后降低，而冻土升温速率则随着制冷管长度、埋深与管壁热流密度的增大而降低。基于灰色关联理论分析可知，制冷功率对人为上限影响最显著，制冷管长度的影响次之，埋置深度的影响最小；而冻土升温速率对制冷管埋置深度最敏感，制冷功率次之，制冷管长度最小，建议设计施工时优先选择更为显著的因素加以调控。
利用2006—2020年青藏铁路沿线多年冻土区长期地温监测资料，选取高温多年冻土区内三类典型路基结构（普通路基、U型块石路基、块石护坡路基）对应的长期监测断面，对15年间路基下20 m深度范围内温度场、年平均地层温度及年最高地层温度的演化规律进行分析和研究。监测和分析结果表明：普通路基左右路肩下冻土层的年平均地层温度增长速率高于天然场地同深度冻土层的增长速率。U型块石路基下年平均地温始终低于天然场地年平均地温并保持一定差值，且左右路肩下的地温差异不可忽视。块石护坡路基左路肩的年平均地温与天然孔相差不大，而右路肩的年平均地温始终低于天然孔，左右路肩下的地温差异要小于U型块石路基。普通路基下人为多年冻土上限始终低于天然多年冻土上限。U型块石路基和块石护坡路基左右路肩的人为多年冻土上限均已抬升至路基本体内，左右路肩的融深差值为1.0～1.5 m，块石护坡路基融深差值略低于U型块石路基。综合来看，由于工程及气候变暖等热扰动的影响，高温多年冻土区内的普通路基已不能维持其下多年冻土的热稳定性，需采取一定的主动降温补强措施。U型块石路基及块石护坡路基对其下多年冻土具有一定的主动降温效果，但左右路肩的...
在寒区公路路基边坡坡度的设计中，在考虑路基土的力学特性之前，首先应该考虑的因素是保护冻土，保证冻土的上限不下移或者保证冻土上限下移至可以允许的范围。针对相同高度路堤在不同坡度时，对冻土上限的变化进行了数值分析，得到冻土上限随路堤边坡坡度变化的一般规律。
多年冻土区构筑物桩基的热稳定性是影响构筑物安全运营的核心因素。针对电力塔基的施工过程水化热对冻土的扰动进而降低桩基承载力的问题，通过对钻孔灌注桩桩周地温进行监测，分析桩基运营过程中不同位置温度变化规律。研究结果表明，热棒对桩周冻土回冻时间影响明显，约为未设置热棒桩基的60%～70%；热棒可以增加地基冷储量，抬升冻土上限，有效保护冻土以增强地基承载力。
基于有限元理论构建数值仿真模型，研究了高原多年冻土区室内采暖场景下大跨度建筑物基础周围的冻土上限演化规律。结果表明：建筑物周围的冻土上限呈漏斗状分布，且随着时间的推移漏斗的范围逐渐扩展；与室内无采暖场景相比，室内采暖时的漏斗范围明显偏大；随着时间的推移，建筑物基础周围的冻土上限最大值呈递增趋势，但采暖场景下的最大冻土上限较未采暖时明显偏大；采暖温度越高，建筑物周围的多年冻土上限越低；对沉降敏感的大跨度结构应采取对应的措施减小或消除其冻土上限变化对建筑物的影响。