沙漠地区地处祖国北方，自然环境十分恶劣，夏季炎热，地表最高温度高达70℃左右，冬季严寒，地表温度降至-30℃以下。道路处在这样的环境中，路面结构会产生诸多破坏；寒冷潮湿地区，路基冻胀造成的路面变形破坏更加严重，这些病害发生与路基路面热状况直接相关。为了尽量避免道路运营过程中病害发生，在设计和修建沙漠高等级公路时就应充分地考虑路基路面热状况分布。本文结合西部交通建设科技项目，全面系统地研究了持续变化的自然环境因素与路基路面温度场之间的关系，并得到以下主要结论： 基于Harlan热质迁移模型和Darcy定理推导出冻结条件下风积沙土路基二维水热耦合迁移数学模型。根据地表能量平衡原理建立了水热耦合迁移问题边界条件，利用现有资料回归分析出路基水热参数随土质含水量和干密度的关系式。应用系数效应滞后的全隐式有限差分格式并在每段时间采用线性迭代法来处理非线性水热耦合迁移方程。本论文建立的自然条件下水热耦合数学模型，相对Harlan模型而言，考虑了温度梯度对水分迁移的影响；综合各种气候环境因素的影响，采用了第三类边界条件；针对道路层状体系特点，计算模型区分了路面材料冻结和未冻结时的热物参数，建立的数学模型比较接近实际情况。通过对试验路温度和最大冻深计算，验证了水热耦合模型的正确性。利用该模型最终能够根据气象资料和路基水热参数准确预估出路基水热状况和最大冻深以及冻胀情况。为季节性冻土地区在路基设计中减少病害，制定相应的防治措施提供参考依据。 利用本文建立的水热耦合数学模型研究了内蒙古锡林浩特地区沙漠公路207国道K135+000处冻融期间道路水热状况分布规律。比较了水热耦合效应和未考虑水分影响单场两种计算方法分别计算的道路温度值，结果显示了水分对路基温度的影响。该地区道路冻结深度随时间线性变化，平均冻结速度达到2～3cm／d，最大冻结深度为3m左右，整个冻融期大约为180天。风积沙土路基在冻结过程中水分迁移主要发生在冻结锋面处，冻结前后在路面基层底部和最大冻深位置下含水量变化较大。 为了探索沙漠地区路面结构温度场的分布规律，提供路面工作环境温度指标。本文从气候学和传热学基本理论出发，研究沙漠地区路表和大气之间传热机理，将对流换热和辐射换热结合在一起提出路表复合换热系数概念，采用级数形