块石路基作为解决冻土融沉的关键技术，在青藏高原冻土工程得到广泛运用。青藏工程走廊随着线性工程密集程度增加，人类活动和气候变化影响，导致多年冻土区生态环境退化，加剧了土地沙漠化、荒漠化进程，冻土工程的修建改变近地表风速场，使风沙灾害显著加剧。风沙填堵堆积块石层后，改变了其对流换热特征和传热方式，从而影响块石路基降温性能，对冻土块石路基的长期热稳定性不利。同时块石层在风沙填堵后，雨水在高渗透性的风沙中入渗，携带的一部分热量会改变冻土原有温度场和水分场分布状况，水热状况的变化会导致冻土灾害的发生。因此，风沙环境下多年冻土区块石路基的传热特性和风沙块石层的水热变化亟需研究。本文主要采用现场调查、野外现场试验和数值模拟进行分析，为风沙危害区多年冻土块石路基的病害治理和拟建青藏高速公路块石路基设计提供科学依据。　　本文针对青藏高原冻土块石路基风沙堆积填堵状况进行现场调查，结合野外观测和理论分析对风沙填堵块石层后的热物理和渗透特性进行研究，为后文提供参数支撑，然后根据现场长期观测数据，分析风沙填堵块石层后的对流特征和降温效果。采用数值模拟方法，研究风沙填堵堆积情况下封闭和开放块石路基的对流特征、对流强度、降温效果、长期热稳定性，并对不同年平均气温和冻土类型条件下，高等级公路块石路基的长期热稳定性进行评估。最后，针对降雨条件下，建立风沙块石层水热耦合模型分析冻土的水热变化特征。论文主要结论如下:　　(1)现场试验表明:自然环境下风沙填堵开放块石层，使其内部传热由强迫对流变为自然对流，自然对流强度随时间增加而减小。开放块石对下部土层的最大降温幅度达2.66℃，降温性能显著，但在风沙填堵后块石层底部平均温度开始增加，无风沙填堵的封闭块石层底部平均温度持续降低，其长期降温效果优于风沙环境下开放块石层。　　(2)封闭块石层瑞利数随项、底温差的减小而增大，冷季自然对流最强烈，风沙填堵80cm基本不产生自然对流。封闭块石层随风沙填堵厚度的增加，有效自然对流高度减小，自然对流发生和结束的时间推迟和提前，对流强度降低。　　(3)数值分析表明:当块石边界为封闭状态时，风沙堆积对冻土温度的影响程度大于冻土上限，1.0m湿沙工况能降低冻土温度，0.2m干沙则增大。与风沙堆积厚度相比，冻土温度对风沙干湿状况敏感。路基坡脚风沙堆积均能增大下部土层温度，延缓回冻时间。　　(4)升温背景下，随着年平均气温的增加，风沙堆积对路基冻土上限影响程度增强，干沙堆积增大冻土融化深度，湿沙则抬升冻土上限。路基下部冻土温度主要受气候升温影响，而高温冻土区对其不敏感。随着冻土含冰量减小，路基中心冻土上限对气候升温敏感性增加，风沙堆积影响减弱。　　(5)风沙填堵U形块石护坡后，随着孔隙率的减小，路堤基底块石层以强迫对流为主，对流强度减小51.2％，孔隙率大于15％显著影响对流强度大小，路基冻土上限保持在块石层内。孔隙率的减小使路基下部低温区面积缩小或消失，降温效果减弱。随着风沙填堵块石护坡厚度的增加，路堤基底块石层对流强度减小63.4％，冻土上限存在明显突变，冻土温度逐渐抬升。两侧冻土上限向块石层内收缩，护坡下部融化加深，封闭边界下冻土上限抬升明显。　　(6)在自然降雨影响下，风沙块石层和天然土层下部冻土上限前5年抬升速率大，之后趋于平缓增加，20年内冻土上限分别抬升了4.1％和3.7％。冻土温度随时间幅值降低，其20年内降低了37.9％。风沙填堵块石层后，浅表层总等效体积含水量降低，而冻土上限附近增加了30.6％，存在水分累积现象，同时液态水和等效体积冰含量相应增大，但冻土上限以下区域不受降雨影响。天然土层下部水分含量相对小，受降雨影响不大。　　(7)气候升温和风沙堆积条件下，在年平均气温低于-5.5℃时，宽幅沥青路面公路封闭块石路基能够满足降温要求，使人为冻土上限保持在块石层内。在年平均气温较高的区域，降雨影响下，风沙填堵块石层后下部冻土层的水分累积，会引起季节性冻胀融沉病害。因此，路基整体应加强防排水措施，防止路基底部及坡脚积水，对块石护坡结构来说应采取边界隔水封闭措施，同时路基坡脚也应采取防排水处理。