降雪会降低道路摩擦系数,增加车辆油耗,引发车辆碰撞、刮擦事故,影响道路通行能力,甚至威胁人民生命财产安全。为了及时除雪、保障道路通畅,高效除雪技术不断被提出,这些除雪技术中,循环流体加热路基融雪系统可根据天气条件主动除雪,系统可控性强、节能高效、热源广泛、安装简便,具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。但是系统仍存在能耗设计不合理、缺乏系统特性评估等问题,因此,本文结合实验和数值模拟,深入研究严寒地区基于循环流体加热的路基融雪特性,为融雪能耗的准确计算、融雪系统的高效运行提供指导。本文搭建严寒地区路基融雪特性实验台,研究埋管深度（60～100 mm）、环境温度（-14.25～-5.70 oC）、雪层密度（50～150 kg/m~3）和雪层厚度（14～90 mm）对路面平均温度、路面无雪率、阶段持续时间和系统平均能耗的影响。结果表明,埋管深度80 mm的融雪特性较好,可以减少路基开裂,保护管道;当环境温差小于1.5 oC或雪层密度在100～150 kg/m~3范围内时,融雪特性相近;当雪层厚度为43 mm时,融雪系统运行高效。采用蒙特卡洛法随机生成混凝土的非均质多孔结构,构建路基传热模型,分析不同骨料和孔隙下混凝土传热特性的变化规律,引入水分对热物性的影响改进模型,并采用响应曲面法比较混凝土组分因素的影响显著性。结果表明,骨料占比和孔隙占比对路面温度有显著影响,可以增加骨料占比、降低孔隙占比来提高路面加热速率;提出新的混凝土组分参数组成的热物性预测公式;对于导热系数、比热容和热扩散系数,混凝土组分参数中影响最大分别为砂灰比、水灰比和砂灰比。基于路基传热模型,耦合雪层热物性经验公式,建立静态融雪相变模型。采用雪层厚度（10～90 mm）、环境风速（1～5 m/s）、环境温度（-25～-5 oC）、埋管深度（60～100 mm）、埋管间距（100～180 mm）和供热温度（25～45 oC）对路面平均温度和融雪率进行比较和分析。结果表明,当目标为最大融化速率和最终路面温度时,影响程度最大的变量分别为埋管深度和供热水温度;埋管深度应为80 mm,埋管间距应为140 mm;节能控制策略是在加热时间0～1 h内供热水温度应该为25 oC,然后在1～4 h内逐渐增加到35 oC,最终4～6 h内下降到25 oC。在传热模型的基础上,耦合混凝土中水分渗透模型,构建水分-传热耦合新模型,比较不同供热水温度（30～50 oC）、环境温度（-25～-5 oC）、降雪速率（0.1～1.0 mm/h）和环境风速（2～4 m/s）下能量消耗（Ea）和能量利用率（η）。结果表明,当供热水温度从30 oC增加到50 oC时,Ea增加599 W/m~2（57%）,对能耗的影响最大;当降雪速率从0.1 mm/h增加到1.0 mm/h时,Ea增加50 W/m~2（4%）,对能耗的影响最小。融雪的能量利用率随着融雪过程逐渐减小,不同影响因素下整个过程的平均η在50%～58%之间。基于土壤源热泵路基融雪实验台,探究不同设定供热水温度和流量下的路基加热性能、静态融雪下的融雪性能和不同热泵控制策略下的系统特性,获得系统供热量、耗电量和COP的变化规律。结果表明,当设定的供热水温度从25 oC增长到35 oC时,平均系统COP从3.01减少到1.92,整个静态融雪过程中的平均热泵COP和系统COP分别为2.49和2.04;提出了路面平均温度和融雪时间、系统COP和供热量的拟合关系式;变频控制平均系统COP提高19.8%。