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青藏铁路的成功修建和运营，得益于前期充分的地质调查、先进的设计理念、高质量的施工过程以及完整的全程监测。青藏铁路冻土区长期监测系统的建立，实现了对工程自设计至完成及运营的全程实时监测，同时也为开展气候变化背景下青藏铁路路基稳定性动态变化的研究提供了坚实的基础。及时开展青藏铁路冻土区路基稳定性动态变化的监测研究，不仅为青藏铁路的运营和维护提供了科学依据，同时也为冻土区其它工程的建设和运营提供了重要参考。本文基于青藏铁路长期监测系统，开展了气候变化背景下青藏铁路沿线多年冻土变化，普通路基热状况及块石路基冷却降温过程及效果，铁路路基变形特征及机理的监测研究，同时针对目前高温高含冰量路段普通路基变形的主要来源及机理，开展了阴阳坡效应下普通路基蠕变变形的数值模拟研究，得出了以下主要结论:
(1)气候变暖背景下青藏铁路沿线多年冻土变化监测研究方面
在气候变暖背景下，青藏铁路沿线多年冻土正在经历着明显的升温过程，主要体现在活动层厚度增加，冻土地温升高两个方面。在低温冻土区（年平均地温低于-1.0℃），活动层厚度增加速率相对较慢，而深部冻土地温升温较为显著。监测期间，低温冻土区断面8m、15m深度冻土地温年均升温速率分别为0.025℃/a、0.02℃/a。而在高温冻土区(年平均地温高于-1.0℃)，活动层厚度增加速率相对较快，而下部冻土地温升温速率缓慢。监测期间，年平均地温低于-0.5℃的断面8m、15m深度冻土地温平均年升温速率分别为0.015℃/a、0.01℃/a。而年平均地温高于-0.5℃的断面，8m深度冻土地温平均年升温速率只有0.01℃/a，而15m深度则不足0.01℃/a。
(2)普通路基热状况动态变化监测研究方面
不同的冻土类型条件下，普通路基修筑后路基下部多年冻土热状况的变化存在一定的差异。在季节冻土区和多年冻土区融区，普通路基修筑后，阴阳坡路肩下最大季节冻结深度存在一定差异，阴坡路肩下明显大于阳坡路肩下。由于路基高度较大，阴坡路肩下并未形成冻土隔年层。在低温冻土区，普通路基修筑后，路基下部人为上限有明显的抬升。当路基高度较小时，人为上限附近地温较低，上限较为稳定，且上限抬升导致的下部冻土升温不显著。而当路基高度较大时，冷季时冻结锋面无法穿透路基本体抵到原天然上限处，因此人为上限的抬升主要依靠下部多年冻土的回冻，容易在新旧多年冻土上限间形成高温冻土层，同时下部冻土升温较为显著。在高温冻土区，普通路基存在合理路基高度的年平均地温临界值约为-0.6～-0.7℃。当年平均地温低于该临界值时，路基下部人为上限有一定的抬升。而当年平均地温高于该临界值时，人为上限出现了一定程度的下降，尤其是在阳坡路肩下。与低温冻土区相比，高温冻土区路基下部人为上限温度较高，且存在缓慢的升温趋势，人为上限将进一步下降。
(3)块石路基冷却降温过程及效果监测研究方面
块石路基修筑后，人为上限较天然上限均有显著的抬升。在低温冻土区，人为上限平均抬升幅度接近3m，多数断面下人为上限已经抬升至路基体内。而在高温冻土区，人为上限平均抬升幅度在2.5m左右，路基体下部仍然存在一定厚度的活动层。人为上限的抬升主要集中在路基铺设完2～3年，之后基本保持不变。由于阴阳坡效应及主导风向的作用，右路肩下人为上限抬升幅度普遍较左路肩下大。在低温冻土区，块石路基新近形成的人为上限地温较低，冷季时“负温积累”较为显著，人为上限较为稳定。同时，上限以下浅层冻土地温经历了明显的降温过程，且已明显低于天热孔地温，块石路基整体冷却降温效果显著。而在高温冻土区，人为上限地温较高，上限以下浅层冻土地温无明显降温过程，而深层冻土存在一定的升温过程，冷却降温效果不显著。高低温冻土区块石路基的冷却降温效果差异性由块石路基的冷却降温能力及冷却降温对象所决定。就路基结构而言，U型块石路基冷却降温效果普遍好于块石护坡及块石基底路基。
(4)青藏铁路路基变形特征及机理监测研究方面
在整个青藏铁路沿线冻土区，超过85％的路基变形监测点的累积变形表现为沉降变形，其余15％表现为冻胀变形。这一比例与青藏公路冻胀及融沉病害比例大致接近。冻胀变形主要发生在季节冻土区普通路基、低温冻土区块石路基以及挖方换填路基。对于冻胀变形而言，其累积变形量均小于5cm，年均变形速率小于1cm/a。对于沉降变形而言，90％的监测点累积沉降变形量小于10cm，年均沉降速率小于2cm/a，块石路基断面均位于该区间。其余10％的监测点累积沉降变形大于10cm，均为普通路基断面，其中5个变形监测点的累积沉降变形大于25cm，超过了Ⅰ级铁路规定的工后沉降速率标准，而这些监测点均位于高温冻土区。青藏铁路沿线冻土区路基左右路肩差异性沉降变形较为显著，接近30％的路基变形监测剖面左右路肩差异变形超过2cm，而这其中85％的剖面位于高温冻土区。从量值分布上看，60％的剖面左右路肩差异变形小于5cm，块石路基断面均位于该区间，其余接近40％的剖面大于5cm，且均为普通路基断面。
在季节冻土区及多年冻土区融区，路基冻胀及沉降变形、左右路肩差异性变形量值均较小，铁路路基整体稳定性较好。在低温冻土区，块石路基冻胀变形相对较大，而沉降变形较小，左右路肩差异变形不显著，路基整体稳定性较好。普通路基沉降变形及左右路肩差异性变形同样较小，但当路基高度较大时，高温高含冰量冻土的压缩变形较为显著，且仍在持续发展中，必须引起足够的重视。在高温冻土区，块石路基累积沉降变形均小于10cm，年均沉降速率小于2cm/a。除个别断面外，左右路肩差异性沉降变形均小于2cm，因此路基总体稳定性良好。普通路基沉降变形特征与冻土的含冰状态及阴阳坡效应有密切的关系:在低含冰量地段，路基沉降变形相对较小;而在高含冰量地段，高含冰量冻土层的压缩变形和融化固结变形共同作用，导致路基沉降变形显著，尤其是阳坡路肩。
通过对变形监测剖面路基中心枕木上的变形发展过程的监测，可以很好地分析填渣次数、（累积）填渣厚度等参数，且结果与上述左右路肩累积变形发展有很好的对应性，有助于路基变形及稳定性的分析。
(5)高温高含冰量路段普通路基蠕变变形数值研究方面
高温高含冰量冻土层蠕变变形引起的路基沉降变形，自路基修筑后开始发展，且随时间的发展，蠕变变形速率逐渐减小，3年后达到最小值后保持稳定，蠕变变形基本稳定。与现场监测结果相比，数值模拟结果中蠕变变形稳定所需时间过短，这主要是由数值模型中蠕变参数的选取及现场路基沉降变形的多源性所导致。总的来看，在气候变暖背景下，保证路基下部人为上限稳定且仅考虑富冰冻土的蠕变变形时，30年路基沉降变形量值不超过20cm，满足路基稳定性要求。因此，对于冻土区铁路路基稳定性而言，由于冻土上限下降导致的高含冰量冻土融化固结变形是导致路基产生破坏性沉降变形的主要来源。