本文从路堤的填土改良——粒径级配改良,以及控制大气降水下渗——水平排水板的共同作用,研究一种应用于多年冻土地区的新型路堤结构形式,即级配改良结构性路堤,设计了原位模型试验,分析其作用机理,研究结果表明级配改良结构性路堤,将是一种低成本有效保护冻土的路堤结构形式。1.研究了多年冻土区路基工程的主要冻害类型,成因和有效的防治措施,认为只要合理控制土质、温度、地下水三个因素的作用,就能够有效的控制多年冻土区路基工程的冻害,保护冻土。2.土的导热性能内在因素主要受含水量、孔隙度、干密度以及粒径级配的差异控制,其导热系数大小与土含水量、干密度存在一定的数学关系。3.查明试验段工程冻土地质类型,确定路基设计原则和填土室内物理力学试验基础上,开展了在青藏高原多年冻土区的级配改良路堤原位模型试验。4.成功运用光纤光栅传感技术,对多年冻土路堤的变形进行监测,结果表明,与通风管路堤比较,减少冻胀变形和最大冻胀发生的区域,以及缩短冻胀变形的冻结阶段时间;温度监测结果分析发现,级配改良结构性路堤中,粗颗粒级配砾石层中存在着对流换热,在冷、热条件下具有明显的热开关效应;但碎石中颗粒级配层的导热性能冬夏差异较小,其孔隙率低于粗颗粒层,同时密实度高。5.在级配改良路堤中,细粒土级配层能够形成降水下渗的缓冲层,与水平排水板横向排水共同作用,改变大气降水下渗路径,形成水平向迁移,减少了冻土地下冰的水分来源,减少冻胀量的增加;并且水平排水板具有加筋作用,有利于改善路堤的不均匀变形。6.根据热力学的基本原理,建立了级配改良结构性路堤的数值计算模型,运用非线性有限元方法,分析年增温率为0.04℃/a条件下,级配改良结构性路堤的温度场的发展规律,认为此种路堤形式能够有效的保护多年冻土,延缓多年冻土的退化。