根据青藏高原多年观测资料,运用ANSYS有限元计算软件对多年冻土区铁路路堤的合理高度进行研究。结果表明:路堤临界高度与多年冻土区大气年平均温度有密切的关系,随着大气年平均温度的升高,路堤的下临界高度逐渐增大,而上临界高度逐渐减小;路堤的上临界高度恰好等于下临界高度时的临界大气年平均温度为-3.43℃,高于此温度时,多年冻土区铁路的路堤不存在临界高度;当大气年平均温度分别为-3,-4,-5和-6℃时,对应的路堤下临界高度分别为5.88,3.83,3.12和2.60 m,而路堤上临界高度分别为4.59,5.20,6.29和6.97m;计算值与实测值基本吻合,验证了采用有限元计算方法是合理的,计算结果能够反映实际情况。

根据青藏高原东部地区高温多年冻土地段的自然地理及地质水文条件,利用部分试验路段的实测资料,对该区在分别修建不同高度的沥青、水泥混凝土、砂砾路面后路基的热稳定性进行了模拟分析,根据计算结果就不同路面类型在该区高温冻土地段的适用性进行了探讨。

青藏高原多年冻土区铁路路堤的修建,改变了原有天然地表的热平衡条件,从而引起了路堤下多年冻土上限位置的变化.为了确保铁路路堤完成后,在考虑全球气温升高的条件下,未来50a中多年冻土上限不发生下移,采用有限元的分析方法,对青藏高原多年冻土区粗颗粒填土路堤的临界高度进行了数值模拟计算.得到了不同年平均气温条件下路堤的上下临界高度值,并从中找到以铁路正常运营50a为限,路堤临界高度存在与否的年平均气温临界值为-3.5℃.分析发现,无论是修筑高路堤,还是低路堤,地温均呈上升趋势,冻土处于退化状态.

青康公路运行３５ａ后，经沿线调查与钻探表明，在多年冻土区内，凡路堤高度低于０８ｍ的富冰地段，历年均有不同程度的热融、翻浆病害发生；凡路堤高度大于０８ｍ的路段则基本保持稳定．在全面分析路堤下冻土上限的升降规律基础上，并考虑目前区内冻土明显退化的现实与高级路面对路基变形的要求，提出高原多年冻土区修筑道路时，砂砾路面路堤高度应为１６ｍ，水泥混凝土路面路堤高度应为２０ｍ．

根据青藏公路和青藏铁路多年的研究实践 ,对青藏高原多年冻土区路堤的临界高度进行了分析和讨论 .在青藏高原多年冻土区 ,由于各地年平均气温不相同 ,因而各地空气的融化指数和冻结指数不相同 .在同一地区 ,路堤表面材料特性不同 ,其表面的融化指数和冻结指数也就不同 .如果在某一地区 ,路堤表面的融化指数和冻结指数相等 ,则该地路堤的融化深度和冻结深度也应相等 (忽略路堤及基底土体融化状态和冻结状态下导热系数的差异 ) .在这种情况下 ,该路堤临界高度等于路堤融化 (冻结 )深度减去天然上限埋深 ,该地区的年平均气温即该路堤临界高度的年平均气温临界值 .对于一定表面特性的路堤 ,当某地区年平均气温高于临界值时 ,则该地区不存在路堤临界高度 ;只有当年平均气温低于临界值时 ,路堤临界高度才存在 ,且随年平均气温的降低 ,临界路堤高度减小 .在此基础上 ,提出了无临界路堤高度地区路堤的设计原则 ,以及保持路堤下多年冻土上限不变的工程措施 .