我国冻土分布面积广阔,且主要集中在北方以及青藏高原等地区。在冻土地区建设高速公路和铁路的过程中,冻土路基病害时有发生,因此进行路基冻胀融沉变形预测和可靠程度评价对减少路基病害和风险评估具有重要的意义。本论文以青藏铁路北麓河路段冻土路基为例,开展了该冻土路基的变形预测和可靠度研究。论文的主要研究内容及结论如下:(1)基于BP神经网络方法,建立了以月平均地温、路基高度和冻土上限深度为输入,路基顶部变形为输出的神经网络模型。此外,编制MATLAB程序对北麓河路基30年内的变形进行了预测。预测结果表明,与直觉经验相符,即负温条件下温度越低冻胀量越大,正温条件下温度越高融沉量越大。(2)建立了基于冻土路基水热场的变形分析模型,并采用COMSOL数值模拟软件进行二次开发。将该模型应用于冻土路基实例,获得30年内冻土路基的水热场和变形场,将分析结果与BP神经网络的结果进行了对比,验证了后者的合理性。(3)分析并拟合了随机有限元法分析所得的温度场标准差的变化规律。发现温度场标准差随着土层深度的加深而呈逐步减小的趋势;温度标准差与变异系数和时间分别呈线性关系和对数函数关系;(4)提出了一种新的改进神经网络响应面法(简称为INNRS法),并编制了MATLAB程序。INNRS法中,BP神经网络与改进的响应面法相结合,只需形成一次响应面便可计算出较准确的可靠指标。将所提出的INNRS法应用于冻土路基工程实例,获得了 30年内冻土路基变形的可靠指标和失效概率。本文重点围绕冻土路基的变形和可靠度开展研究,以期为冻土路基的建设、服役性能和风险评价提供参考。