Водно-тепловым режимом земляного полотна называют изменения влажности и температуры в различных точках земляного полотна, происходящие в различные сезоны года. Изучение этих изменении и надлежащий их учет имеют важное значение при проектировании дорог.

Прочность грунта, составляющего земляное полотно, в значительной степени зависит от его влажности. Количество влаги, находящееся в земляном полотне, не остается в течение года постоянным и непрерывно изменяется.

 Приток воды в грунт земляного полотна может происходить вследствие:

а) впитывания воды от атмосферных осадков, выпадающих в пределах земляного полотна, а также притекающей с прилегающей местности;

б) просачивания по капиллярным порам поверхностной воды из мест ее застоя у откосов земляного полотна в кюветах и резервах;

в) поднятия грунтовой воды или верховодки по капиллярным порам;

г) перемещения капиллярной влаги из более увлажненных частей земляного полотна к менее увлажненным;

д) перемещения связанной пленочной воды под действием молекулярных сил;

е) конденсации паров воды, находящихся в порах грунта при понижении температуры.

Потери воды в грунте из данной части земляного полотна могут иметь место в результате:

а)  просачивания в глубь земляного полотна;

б) перемещения капиллярной и пленочной воды в смежные более сухие части земляного полотна;

в) испарения воды в порах грунта и перемещения паров в другую часть земляного полотна или в окружающую атмосферу (для поверхностного слоя земляного полотна).

Соотношение между числовыми значениями этих величин для конкретных условий непрерывно изменяется, причем происходит циклическое изменение влажности в течение года.

В зависимости от смены сезонов года водный режим земляного полотна характеризуется рядом особенностей. Так, в средней и северной полосах России осенний период сопровождается увлажнением земляного полотна за счет дождей, а также капиллярной влаги при близком от поверхности земли расположении уровня грунтовых вод. Накопление влаги сильно увеличивается при необеспеченном водоотводе.

На изменение количества влаги в различных слоях земляного полотна, кроме факторов, входящих в уравнение водного баланса, большое влияние оказывают также происходящие колебания температуры нагрева грунта. Эти колебания создают в теле земляного полотна температурные перепады (градиенты) под влиянием неодинаковых условий нагрева поверхности дорожной одежды, обочин и откосов, различной теплопроводности материалов дорожной одежды и грунта, различных условий испарения с поверхности.

Температурные градиенты вызывают перемещение тепла и способствуют усилению или ослаблению перемещения воды, особенно в тех частях земляного полотна, где температура близка к 0°С. С наступлением зимы по мере промерзания грунта и под влиянием разности температур в отдельных слоях земляного полотна происходит перемещение влаги из нижележащих слоев, имеющих более высокую температуру, к промерзающему верхнему слою.

При неглубоком залегании грунтовых вод и пылеватых грунтах такой процесс протекает весьма интенсивно. В результате этого весной, после оттаивания земляного полотна, грунт под основанием дорожной одежды может оказаться в переувлажненном состоянии. С приближением летнего периода влажность земляного полотна постепенно уменьшается, и прочность грунта возрастает.