目前，青藏铁路部分块石路基在高温冻土区降温效能不足，导致其在气候变暖背景下的长期安全运营难以得到保证。此外，随着国家高速公路的规划，以宽幅沥青路面为特征的高等级公路相比铁路路基存在明显的吸热本质差异，其显著的吸热效应和更高的技术标准，使得其对在青藏铁路运用较为成熟的块石路基这一冷却措施的降温效果提出了更高的要求。因此针对以上问题，如何改进块石路基的结构形式，探索具有更好降温效果的新型块石路基，是当前迫切需要解决的问题。本文在充分分析青藏铁路已有块石路基在实际使用中的优缺点及其长期降温效果的基础上，出于进一步提高块石层对流换热和降温效果的目的，提出了3种新型路基结构，主要包括基于遮阳挡风和强化坡面对流的新型块石护坡结构、以及强化宽幅路基中部对流制冷的倒T型块石层宽幅结构、块石层+竖向通风管宽幅结构。通过实体工程现场监测并结合数值模拟，对所提出的新型路基结构的降温效能、降温机理、适用性以及长期效果进行了系统的研究，以期为多年冻土区道路工程的稳定性维护和潜在病害防治以及青藏高速公路的建设提供科学依据和关键技术支撑。得到以下主要结论:　　(1)基于青藏铁路长达11年(2003～2014)的现场地温监测数据，对现有的块石路基和普通路基的长期热稳定性进行了分析与评价。结果表明采用冷却措施的块石路基的降温效果明显优于普通路基，充分验证了主动冷却措施的长期有效性。然而，在热稳定性较差的高温冻土区，部分块石路基存在降温效能不足的问题，其中尤以块石护坡结构显著，应采取一定的补强措施进行维护，从而保证路基的长期安全运营。　　(2)为提高传统块石护坡结构的降温效果，提出了基于强化坡面对流和遮阳挡风的新型护坡结构，并在青藏铁路沱沱河段开展了现场试验，对其降温效果及机理进行了研究。结果表明:新型护坡结构由于形成了坡面封闭，项底开放的通风系统，有利于护坡块石层内形成“虹吸效应”、“狭管效应”以及冷季的“烟囱效应”，形成了冷季显著的强化块石层对流降温的效应，块石层内的强迫对流沿坡而向上呈明显流速增大趋势;而在暖季，新型护坡结构发挥较好的隔热保温作用，块石层上部土层，一方面避免了外界热空气被风吹入块石内破坏热屏蔽性，同时也起到一定遮阳效果。监测期间，新型护坡结构的坡面平均温度比青藏铁路现有块石护坡结构低近2.0℃，表明新型护坡结构在降低路基坡面温度方面具有明显优于青藏铁路现有传统块石护坡结构的效果。　　(3)鉴于所提出的新型护坡结构可在一定程度防止风积沙填堵块石孔隙进而影响对流降温效果，因此，考虑外界风的作用，建立开放块石路基的数值计算模型，对风积沙影响下新型护坡结构对青藏铁路传统块石护坡结构的补强降温效果进行了数值模拟研究。结果表明:在气候变暖的背景下，新型护坡结构对青藏铁路传统块石护坡路基具有显著的补强降温效果。而传统块石护坡路基由于自身降温能力相对有限，如果再受风积沙对护坡块石层的填堵覆盖，降温效能将进一步减弱，导致路基下部多年冻土升温显著，使路基的长期安全运营存在潜在威胁。因此，推荐将部分高温冻土区降温效果不理想的传统块石护坡结构路基改造为新型护坡结构，以提高青藏铁路冻土区，尤其是高温冻土区路基的长期稳定性。　　(4)现场试验结果表明新型护坡结构在公路路基中也体现了降温效果，但降温强弱与路面结构存在较大关系。在砂砾路面下，该结构降温效果明显。路基修筑1年后，左右路肩及路基中心下人为上限均得到明显抬升。但受护坡降温范围的限制，路肩下部的降温效果要好于路基中心处。此外该结构表现出削弱阴阳坡效应的效果，路基阴、阳坡面年平均温差值仅约1.0℃。而当路面结构改为沥青路面时，路基中心部位的降温效果得到明显削弱，导致中心部位升温显著，但对路肩下部地温影响相对较小。表明沥青路面的强烈吸热效应严重影响了自路基边坡开始向中心区域传递的降温过程。数值模拟结果表明，在气候变暖的影响下，新型护坡结构在砂砾路面公路路基中的降温效果明显优于传统护坡结构，可以保证路基的长期热稳定性。而传统块石护坡结构降温效果较弱，尤其是路基中心部位升温显著，不利于长期热稳定性。　　(5)为实现宽幅高等级公路中心部位的有效制冷，提出了2种基于强化路基中部对流的宽幅路基结构。通过现场试验并结合数值，对其对流特征、降温特征及长期热稳定性进行了研究。现场试验1年的观测结果，初步表明倒T型块石层宽幅路基能够抬升多年冻土人为上限，路基中心部位抬升幅度约0.45 m。并且路基中心下部深层高温冻土中出现-1.0℃低温核，初步表明了该宽幅结构对路基中心部位的冷却作用。然而块石层+竖向通风管宽幅路基自修筑后短期内处于明显的工程热扰动所致的升温过程中，人为上限维持在原天然上限附近，未得到有效抬升。数值模拟结果表明，未采取针对路基中部降温的单纯的块石基底结构，在宽幅路面和沥青强烈吸热的影响下，降温效果自路基中心开始向背风一侧呈明显减弱趋势，导致地温场存在明显不对称性，且下部多年冻土升温明显，无法适用于宽幅路基。然而，在宽幅基底块石层中部布设竖向开放块石层或竖向通风管，不但有利于提高宽幅路基中部的对流过程，而且整个基底块石层的对流速度也将得到增大，其中迎风侧尤为显著，对流速度可提高约2～3倍，明显改善了宽幅路基的通风状况。两种宽幅路基降温效果明显，尤其是对路基中心区域的降温尤为显著，并且中心部位人为上限也得到了有效抬升，抬升幅度明显高于左右路肩处。在路基修筑后的30年内，该结构可以克服沥青路面以及气候变暖的影响，维护宽幅高等级公路的长期热稳定性。