我国季节冻土区分布十分广泛，占到国土面积的50%以上。季冻区的道路一直深受冻害的影响，如路基冻胀、融后翻浆；反复冻融之后，路基的力学特性大多向不利的方向发展。抗剪强度决定了路基的承载能力，冻融对其影响的研究必须引起足够的重视。为此本文研究了冻融循环作用下路基土的剪切强度。微观结构的改变是宏观行为变化的本质所在，因此本文还研究了冻融循环作用下路基土的微观结构变化，并且分析了其与剪切强度的关系。本文首先研究了冻融循环作用下路基土的剪切强度，试验土样取自长春三个不同地区，塑性指数分别为10.7、15.97以及21.94，命名为1号土、2号土和3号土。测得三种土样的基本物性指标后，在最佳含水率下击实制成具有最大压实度的试件。模拟封闭式冻结环境，对试件进行0～7次冻融循环。对冻融后的试件进行三轴压缩试验，得到剪切强度、粘聚力以及内摩阻力随冻融循环次数的变化规律。结果发现路基土的剪切强度在冻融循环的作用下均会出现先下降后趋于稳定的变化规律。但是塑性指数不同，具体变化规律也不相同，土样塑性越高，剪切强度的下降期和稳定期来得越晚。粘聚力随冻融循环变化的整体规律与抗剪强度的变化基本上是一致的，但是当剪切强度基本稳定之后，粘聚力仍有一定的波动。高塑性粘性路基土相比低塑性粘性路基土，内摩阻力对剪切强度的贡献相对要大一些。本文将微观结构状态分为“颗粒形态”、“颗粒排列方式”、“孔隙性”、“颗粒接触特征”四项结构要素，再将结构要素分为9类（12项）微观结构参数。选用与三轴压缩试验相同的土样，同样经历0~7次冻融循环，采用扫描电子显微镜（SEM）获取土样的微观结构图像。然后通过数字图像处理技术以及分形分维等理论对微观结构图像进行几何特征分析，获取微结构的基本几何信息。定量分析冻融循环作用下12项微观结构参数的变化情况，发现各微观结构参数的变化各有其独特的规律。塑性较大的2号土和3号土很多微观结构参数的变化曲线在整体或局部上具有一定的相似性，与塑性较低的1号土的变化曲线却差别很大。于是本文作者猜测存在一个塑性界限，塑性大于该塑性界限的土样在冻融循环的作用下将呈现相似的微结构变化趋势，并且与塑性低于该塑性界限的土样的微结构变化趋势差别很大；在此称该塑性界限为“冻融塑限”。为了研究宏微观之间的关系，本文利用灰色关联法评价了多次冻融循环作用下粘聚力c和内摩擦角与12项微观结构参数的关联性，进而推断了剪切强度与微结构参数的关联性；经过研究发现冻融循环作用下与剪切强度相关联的微观结构参数有9项，即平均粒径、粒度分维、平均丰度、平均圆形度、定向概率熵、颗粒分布分维、平均孔径、孔径分维、孔隙分布分维。在考虑正应力σ的条件下，应用RBF神经网络建立了冻融循环作用下剪切强度与微观结构参数的关系模型，并且进行了仿真和验证；证明了这9类优选出微观结构参数对剪切强度的影响较为稳定，是决定剪切强度的内在原因。