随着我国“一带一路”和“西部大开发”战略的不断推进,高速铁路建设的步伐日益加快,建设的规模、难度也随即加大。在东北、西北等严寒地区开展的高速铁路建设,面临着严寒恶劣条件下的高铁基础建设和维护问题,其中冻土路基的建设和维护问题尤为重要。本文以哈（哈尔滨）-大（大连）高铁路基为工程背景,针对环境温度的变化、外界荷载和土体材料参数的空间变异性所导致的路基不均匀沉降变形进行研究。通过理论分析和数值模拟建立了环境温度、太阳辐射等因素影响下的路基土体温度场和变形场。基于概率有限元方法分析了各随机因素对路基沉降变形的影响规律,最后提出针对寒区高铁路基结构工程服役性能的评价体系,以期能为后期开展寒区高铁路基的维护运营工作提供一定的指导作用。本文研究内容及结论如下:（1）全面考虑了路基土体所处的环境温度、太阳辐射、地面有效辐射、风速等实际情况中影响热传导的因素,通过理论分析和数值模拟建立路基服役30年内的温度场。结果表明,随着时间的推移,环境温度逐渐升高,路基冻融深度逐渐变浅。进而将温度场导入对应的渗流固结场中,计算冻土路基在水热力耦合作用下的变形,并充分考虑高铁路基运营时列车荷载的影响,预测了未来30年的路基变形。（2）建立了基于概率有限元的分析高铁路基变形的可靠度分析方法。基于可靠度理论知识,确定路基土体的随机参数概率分布形式和取值,确定抽样方法,模拟土体材料参数的空间变异性。通过结合ABAQUS-Python二次开发和MATLAB编程,建立随机场模型。计算结果揭示了各随机参数对冻土路基沉降变形以及路基可靠度的影响规律。研究得出存在最差相关距离使路基沉降均值和失效概率达到最大值,土体参数中泊松比对沉降均值的影响比弹性模量和土体密度更显著。（3）系统建立了寒区高铁路基的服役性能评价体系,基于前文的研究结果建立更符合实际的参数模型。通过对路基沉降变形的计算分析,预测了路基的长期服役性能,并提出相应的改善措施。