自上世纪以来,随着社会经济发展的需要,我国在大兴安岭、青藏高原等多年冻土地区进行了大规模的工程建设。由于全球气候变化,以及大规模的寒区工程建设,打破了多年冻土地区原有的地表能量平衡,导致地温升高,冻土上限逐年下降,高温冻土层厚度不断扩大。几十年来我国对多年冻土地区冻土融化引起的沉降问题一直深有研究,然而,融沉并非引起寒区工程地基沉降的唯一原因,研究表明,青藏铁路路基高温冻土层的蠕变变形也是主要病害之一。因而,研究青藏铁路的长期蠕变变形,对于寒区工程的建设维护及灾害预防具有重要的现实意义。最早研究人员对寒区工程地基的沉降分析一般采用经验方法,如经验蠕变理论等。这种方法简单直接,在实际工程中应用广泛,然而,其预测效果与土的含冰量、干密度和温度等多种因素有关,对于实际工程其适用性较差,也难以反映沉降涉及的复杂水热迁移过程。数值分析手段为解决该问题提供了新思路。为了更好地研究路基蠕变变形,本文选取了青藏铁路多年冻土地区主动降温措施中使用最为广泛的块石基底路基,主要研究的内容包括以下几方面:1.分析归纳了几种块石路基的断面形式,并总结块石层降温机理,分析了前人所常用的多孔介质模型和块石模型,其特点都是参数过多,在数值模拟中涉及到多场耦合。因此本文采用变换等效导热系数法来综合考虑块石通风区的换热性质,使之能够更好的适合用于数值模拟。2.选取青藏铁路多年冻土区典型路段,对其普通路基和块石路基的中心和左右路肩天然地面处温度、原冻土天然上限变化和下部土体地温进行对比,分析块石路基相较于普通路基对地基的冷却效果。基于有限差分软件FLAC 3D对多年冻土区块石路基路段温度场进行模拟计算。分别模拟其运行通车后1年、2年和4年的路基温度场情况,数值模拟结果与野外地温规律吻合较好,后进行其10年、20年和30年的温度场预测,分析其温度场变化情况。3.分析了冻土蠕变机理以及实际工程多年冻土层的蠕变特点,结合常规土力学总蠕变模型辨识方法,通过弹性、塑性和粘性力学元件的组合,并考虑温度和时间效应。采用顺序耦合方法计算块石路基蠕变变形过程,即先进行热分析,再进行力学分析。通过FLAC 3D数值软件内嵌蠕变模型,模拟其运行通车后5年路基变形情况,数值模拟结果与野外变形规律吻合较好,后进行其10年、20年和30年的温度场预测,分析其蠕变情况。