纵观国内外多年冻土区的各种工程现状，片石气冷路堤作为主动降温，保护多年冻土的工程措施，在不同国家和不同地区、不同工程领域的不同冻土条件下进行过一些应用和研究，但都仅限于在路堤边坡上铺设片(碎)石护坡的工程实体和试验模型基础上进行的。在路堤本体内倾填一定高度的片石，使片石堆积体作为热传导和热对流的介质，主动调控地温场，达到冷却地基的效果，并进行冻融循环科研试验，用现场实测数据作为初始和边界条件进行冻土温度场模拟计算和未来变化趋势预测，在国内外尚属首创。 在青藏铁路清水河高温不稳定，高含冰量区域铁路线位上设计修建了完全相同的地形、地温、地质、水文条件下的片石气冷路堤和普通填土路堤对比试验段。本文对该试验段片石气冷路堤、普通填土路堤结构断面和测试方案进行了设计，对不同位置和不同深度三个冻融循环的温度特性进行了分析，对工程效果进行了研究。研究结果表明，片石气冷路堤降低地基温度效果明显，有利于抬升多年冻土上限，有利于减小阴阳面地温的不均匀变化对路堤稳定性的影响。根据试验工程路堤断面结构，本文运用ADINA有限元分析软件，建立了冻土路堤温度场有限元模型并进行了温度场数值模拟计算，用现场实测地温数据作为初始条件和边界条件，确定施加的温度荷载，对路堤修筑后的温度场进行计算和分析，计算结果与实测结果吻合较好。在此基础上，对片石气冷路堤和普通填土路堤修筑后20年在气候不变和气候变暖两种条件下的温度变化趋势进行了预测。研究分析结果和预测结果表明，片石气冷路堤调控地温场效果较好，能缩小路堤阴阳面地温差值。但在气候变暖条件下若要保证未来20年路堤不融沉，还需采取其它补强措施。最后，利用建立的冻土路堤温度场有限元模型计算分析了不同片石层厚度对片石气冷路堤温度场的影响，提出了经济合理的片石层厚度。