季节性冻土占到我国国土面积的50%以上,其中分布着众多的铁路线路。而目前季冻区路基冻胀防控措施局限于改良路基填料、隔排水和被动保温等方面,有效性和主动性的缺乏导致路基冻胀病害依旧广泛存在,严重影响了列车的行车安全。因此,亟需一种新的措施有效解决路基冻胀病害问题。本文以国家自然科学基金面上项目“严寒地区铁路主动温控路基热学调控机制与供热方法研究”、国家自然科学基金青年项目“基于主被动微波遥感技术的活动层冻融参量季节性变化规律研究”为依托。在充分调研地热能的开发及利用的基础上,研发了可向路基供热,调控路基热量收支平衡,解决路基冻胀病害的“一体式人工供热管”。同时建立了“地气耦合”模型对路基温度场进行仿真分析。通过对“一体式人工供热管”的试验及仿真分析取得了如下研究成果:(1)基于学科交叉,提出了人工供热管设计方法。可针对预应用地区的特点,根据本文所提出的设计流程及方法,对人工供热管的压缩机、散热段、毛细管及集热段及制冷剂进行选型计算。(2)通过对“一体式人工供热管”进行三种模式的试验,发现散热段管壁温度均呈现中间高,两端低的分布特征。散热段管壁温度最高均可达100℃左右,平均温度在80℃左右,对周围土体起到了良好的供热效果,供热半径可达2 m。集热段管壁温度最低在-10℃以下,可有效吸收周围土体的地热能。(3)在充分考虑太阳辐射、风速、环境温度、地热等因素对路基温度场影响的基础上,建立了“地气耦合”模型。相比于众多学者采用“附面层”理论模拟路基温度场的方法,此模型的建立无需对路基断面进行大规模、长期的地温监测,具有更强的工程适用性。(4)针对铁路路基的构造特点,提出了“分离式人工供热管”的构想。通过对“分离式人工供热管”在路基中应用效果的仿真分析,发现相比于“一体式人工供热管”,分离式在铁路路基中供热效果更良好。同时,采用人工供热管主动供热与保温板被动保温的复合措施可更为有效地调节路基温度。