高速铁路作为一种新型的铁路形式,具有安全、快速、舒适、环保等优点,已成为当代中国最重要的一种交通基础设施。随着我国经济及交通建设的快速发展,我国在季冻区建设的高速铁路也越来越多。在我国西北的陇东地区,由于总体气候较为干旱,铁路防排水等方面的构造措施相对于东南沿海地区较为简单。但由于近年来西北地区雨雪相对增多,冬季又非常寒冷,导致大气降水（雨水及雪水）易渗入铁路路基内造成路基冻胀、轨面不平顺等问题,给铁路的安全运营及管理养护带来诸多麻烦,不但在很大程度上降低了列车的运营质量,而且大大增加了铁路的管理与养护成本。本文以银西高速铁路为背景,首先对冻胀严重区段的上下行K298+700～K299+140路段开展冻害现场踏勘及路基冻胀监测,并通过室内模型试验的方法探究了该区段填料的冻胀特性及其冻胀机理,探明了引起路基冻胀的重要因素及导致轨面不平顺的根本原因。在此基础上,用理论数学计算模型与数值模拟相结合的手段研究了标准路基断面在受水分-温度-应力耦合场作用下的变形特征,进而对路基在运营期内的长期变形进行了预测;利用ABAQUS有限元软件建立了车辆-轨道-路基振动系统耦合模型,研究了路基冻胀变形条件下系统的动力学效应,研究结果能为季冻区高速铁路建设发展及安全运营提供支撑,具有重要的理论价值与实际意义。主要研究工作如下:（1）调查了冻胀区段路基所处地理环境,分析了路基冻害的影响因素并对路基及构筑进行了变形监测。针对冻胀区段路基的地理气象特征、水文地质特征及银西高速铁路工程特点,从填料自身因素和外界环境因素两方面出发探讨了路基冻害因素;采用人工测量的方法对导致区段内路基及构筑物展开冻胀变形监测,初步了解了路基的冻胀变形规律,统计并分析了各时段内路基及构筑物的冻胀量及冻胀范围。（2）揭示了严寒季冻区高速铁路路基基床表层粗粒土填料的冻胀特性及其冻胀机理。依据现场踏勘分析结果,通过室内模型试验的方法探究了粗粒土填料的温度变化特性及水分迁移规律,分析了粗粒土填料的冻胀因素并对冻胀因素的敏感性进行了探讨。得出细粒土含量对粗粒土的冻胀敏感程度大于水含量对粗粒土的冻胀敏感程度,水含量对粗粒土的冻胀影响依赖于细粒土含量。（3）探明了冻胀区段典型路基断面的冻胀变形规律,并对路基的长期变形进行了预测。结合该路段气象资料和现场踏勘相关数据,合理确定了路基的两类边界条件并建立了路基受水-热-力耦合作用的二维平面数值模型,分析了路基的冻胀变形特征;在此基础之上对路基在20年运营期内的变形进行了预测,得出路基中心沉降值与路基高度、路基宽度及年平均地温有着密切关联。（4）探究了车辆-轨道-路基振动系统耦合模型在路基冻胀变形条件下系统的动力学效应。结合车辆-轨道-路基系统动力学的原理和分析方法,考虑了车体的二系悬挂、浮沉与点头及车轮的浮沉振动特性,建立了简化后的动力学模型,分别从轨道系统与车辆系统两方面展开,分析了在路基冻胀作用下轨道动力响应的频域特性、路基冻胀作用下轨道各部件刚度对轨道振动的影响及路基冻胀变形下车辆系统的动力学响应。（5）提出了一些针对性的冻害防治补强措施。围绕影响路基冻胀的关键因素,借鉴目前应用于季冻区铁路路基冻胀防治的一系列措施,结合冻胀区段环境特点、路基冻害程度及路基形式,提出了用于整治路基基床表层冻胀变形的措施。