为解决目前寒区路基冻胀病害难以根除和缺少冻胀灾后抢险措施的难题，设计了一种寒区路基地源热泵系统。结果表明：路基热泵宜采用直接膨胀式换热形式，实体装置可以自动化地输出40、 50、 60℃等不同水平供热温度，制热系数大于3.0,实现对地热能的高效收集、转化与传递。热泵运行第1、 5、 10 d的热作用半径分别达到0.76、 1.64、 2.30 m。案例模拟表明，在天然条件下路基中心冻结深度为0.89 m;而在人工供热条件下，冻结深度减小至0.2 m以内，土体升温幅度和热扩散范围随供热温度的提高而增大。实际应用中，面向冻胀快速解冻与应急抢险时，热泵沿路基纵向间距宜取2.0～4.0 m,供热容量设计为1.0～2.0 kW。
现有的路基冻胀防控措施局限于填料改良、水分控制和隔热保温，仅能延缓季节冻土区路基冻胀发展以及削弱冻胀变形程度，缺乏有效性和主动性。本文基于主动地温控制的理念，结合季节冻土区铁路路基特征，提出了一种由太阳能供电、压缩机做功和浅层地热能利用组合的主动供热方法，在冬季为路基主动供热以补偿过度热量损失，进而消除冻胀。基于主动供热方法，研发了实现该方法的人工供热管，并构建了相应的理论计算模型。试验结果表明，人工供热管的散热管能够在较短时间内达到较高的恒定温度，其间歇运行模式有利于集热管周围地层地热能的补给，同时对散热管管壁温度影响较小。散热管管壁与周围地层的热交换效应使得地层温度快速上升，并能够维持在较高的恒定温度，有效补偿了冬季地层的过度热量损失。在粗粒土地层中，人工供热管的有效供热半径大于1.0 m，与季节冻土区铁路路基冻结深度具有较高的匹配度，验证了人工供热管在季节冻土区铁路路基中应用的可行性。
