在全球气候转暖的大背景下,多年冻土区路基的稳定性问题是青藏铁路建设和安全运营必须解决好的首要技术难题。在铁路通车运营后,受施工条件的制约,一些工程措施无法采用,而片(碎)石层护坡具有保温效果显著、布设施工灵活的特点,是多年冻土区路基补强和病害整治的首选措施。本论文从青藏铁路工程建设,尤其是运营期维护多年冻土路基稳定性的应用实际出发,利用现场原型试验及理论计算的方法研究了片(碎)石层护坡路基的温度场特性及变形特征。研究证实,除了终年的遮阳作用,片(碎)石层护坡的可变热传导性能(热二极管效应)使得片(碎)石层在暖季能有效地减少外界传入路基的热量,在寒季则有利于充分利用大气冷能,总体上增加了路基和基底多年冻土的冷量储备。试验还表明,在路基边坡上铺设片石层护坡,不但能更大幅度地抬高多年冻土的上限埋深,还可以调整路基阴、阳侧人为上限形状的不对称性,减小路基阴阳侧的差异变形,有利于线路的安全运营。片(碎)石层的可变热传导特性源自于石层结构孔隙中空气在温度梯度作用下形成的自然对流,在给定环境(空气参数、表面温度振幅和地层条件等确定)条件下,影响自然对流作用的因素主要是片(碎)石层的厚度、粒径、孔隙率及其热学性质等。青藏高原野外季风的强迫对流作用对片(碎)石层的厚度、粒径选取有一定影响。论文在总结分析现有研究成果基础上,还提出了片(碎)石层结构的应用条件、使用方法和优化设计建议。