在深季节冻土区,涵洞的设置改善了该地区路基横向排水条件,优化了交通路线,但同时也改变了路基原有的水、热平衡状态,对路基的热稳定性有一定的影响。本论文基于已有的现场监测资料,采用数值模拟的技术手段,围绕涵洞段温度场变化特征和涵底最大冻结深度展开分析研究,对比监测数据和模拟结果,提出了合理的参数选取方案,探讨了涵底基础的热对流效果、地基土含水量和涵洞尺寸与涵底最大冻结深度之间的关系,最后针对涵底最大冻结深度过大的问题,提出了解决方案,并从多个方面对铺设方案进行了优化设计,具体表现在：(1)结合哈大线四平公主岭市附近某试验涵洞监测数据,收集了试验涵洞所在地区大量气象、水文、地质资料,对涵洞热状况进行简要分析。涵洞侧壁和涵底冻结层最大厚度均大于2.5m,约为当地天然地层最大冻深2倍。(2)基于已有的试验涵洞现场监测资料以及收集的试验涵洞所在区域自然条件的资料,运用Geo-Studio软件中TEMP/W(地下热传递分析软件)模拟了涵周温度场的变化情况,并对模拟结果进行分析以验证模型的可靠性,结果表明：模拟寒区工程热状况时,当遇到碎石等对流传热明显的填料时,需要将其对流效果列入考虑范围,不能一概论之,在考虑涵底基础的对流效果后,本文计算结果与实测数据吻合较好,并且能够准确的反应温度变化情况,相对于现场监测,数值模拟更加简单、直观,而且有一定的前瞻性。(3)基于己建立的试验涵洞热状况数值计算模型,通过改变材料参数和模型尺寸,进行不同情况下的数值计算,对影响季节冻土区高速铁路涵底冻深的几个因素进行了分析研究,结果表明：(a)对流传热对于季节冻土和多年冻土产生的影响不同,忽略对流影响在季节冻土区是基于一种有利的情况进行的计算,由此指导的工程安全系数就会打折扣,在季节性冻土区涵洞设计工作中,冷季涵底基础的对流传热不容忽视,应该避免一般涵洞设计中,涵底基础统一用片石混凝土或浆砌片石,需要采用新工艺,减少碎石中的孔隙,或者减少孔隙连通性,减少对流传热对涵底冻深发展的影响,使得涵底碎石基础在稳固路基的同时,还能够起到很好的保温效果；(b)在试验涵洞工况情况下,涵底最大冻结深度随着含水量变化规律呈三段式：当含水量W<17.5%,冻深随着含水量的增大而减少；当17.5%<W<27.5%时,冻深减小速度减缓,接着稍稍有些加深；当W>27.5%时冻深随着含水量的增加而减小,整体上是一种减小的趋势,这也就合理解释了涵底最大冻深远大于天然地层冻深,据此做出以下判断,在隔、排水措施完善的区域,人为冻深相较更深,尤其当区域地基土为冻胀敏感性土时,需要给予更多关切；(c)寒区涵洞的尺寸对涵底冻结深度有一定的影响,但强弱有别,相对于涵洞净高,涵底冻深对涵洞内径变化敏感,在涵洞结构设计过程中,满足强度、稳定性和功能性等一系列要求后应该优先考虑内径,而净高则可以不考虑。(4)针对季节冻土区涵洞在试验和数值研究过程中所体现出来涵洞基础冻结深度远大于天然场地冻结深度的问题,本文首先讨论了采用常规加深涵底基础的方法解决此问题的可行性,结果表示不合理(采取加深涵底基础来减小冻胀量,则需要将加深涵底基础到2.75m,显然,这在工程中会有很多不方便)；然后提出了在涵底铺设隔热层的防冻措施,以达到防护工程的目的,采用等效厚度换算法,计算比较现阶段最常用的三种隔热材料,结果显示,泡沫混凝土是在涵底铺设隔热层的理想材料；最后,结合试验涵洞的实际工况,通过计算对隔热层的铺设方案进行设计,结果表明,我们应当在涵洞基础最上端,铺设厚度为38cm,比基础宽10cm的泡沫混凝土作为隔热层,这样可以大大减少涵底最大冻结深度,满足寒区工程需求。通过以上研究,为深季节冻土区涵洞工程的设计、建设和维护提供参考。