在全球范围内,多年冻土区和季节性冻土区分布范围非常广。而我国的寒区主要分布在东北、西北地区及青藏高原区。特别是我国西北地区,早晚温差过大,导致岩土体内部水分出现冻融循环现象,反复的冻胀力使岩体结构发生形变,而这种岩体变形不能完全恢复,反复循环进而加剧了岩石内部的胀缩、损伤和开裂。然而寒区岩土工程往往不仅要面临冻融循环问题,岩体节理内部不同类型的填充物也会对岩体稳定性有很大影响,由于填充物一般在岩体内部,且这些填充物与工程围岩的物理力学性质往往差异很大,前者更容易受冻融循环作用的影响,因此当冻融循环作用使岩体内部填充物中的水在低温条件下凝结成冰时,产生的冻胀力使填充节理岩体的损伤加重,最终威胁到寒区工程的稳定和安全。因此本文通过开展一系列室内试验,从宏-微观双尺度研究填充节理岩体的冻融损伤特性和破坏特征,并通过对比离散元数值模拟结果,对填充节理试件在单轴加载过程中的裂纹扩展机理展开了深入研究。本文主要开展和完成的工作如下:（1）对含不同填充物的节理试件开展了一系列室内试验研究,得到了不同填充节理试件的冻融损伤规律:不同填充节理试件所受的冻融损伤均随F-T循环次数的增加而增加,但F-T循环前期（前40次）对试件造成的损伤大于后期（后40次）。通过对比填充节理和完整岩体试件经多次F-T循环后的表面粗糙程度、颗粒剥落程度及峰值强度,得到了岩体的完整性可减小岩体在经历多次F-T循环后所受冻融损伤的结论。（2）总结了不同填充物对试件破坏模式的影响,填充节理试件一般呈“斜向对角连线型”破坏;完整岩体试件一般呈竖向的劈裂破坏。对比了不同试件在单轴加载下的峰值强度,并分析了不同填充物对试件峰值强度的影响,指出填充物的强度越高,填充节理试件的峰值应力越大。（3）对各试件的质量损失率、孔隙率增加率、主孔喉占比增长率、峰值应力损失率、峰值应变损失率和损伤变量等物理力学参数进行拟合,结果表明F-T循环对黏土和石粉填充试件的峰值应力影响较大,对水泥和石膏试件的峰值应变影响较大,且再次验证了 F-T循环前期对试件造成的损伤大于后期的结论。（4）对不同填充节理试件的表面、破坏面及其内部填充物开展了 ESEM试验。观测到经历了多次F-T循环后,白砂岩及填充物出现矿物断裂、颗粒胶结松散化及颗粒间微裂隙发育等微观损伤,这些现象与室内试验观测到的试件表面粗糙、填充物流失和颗粒剥落的宏观损伤现象吻合。且通过观察破坏面出现的“不平整断面”和“河流状擦痕”等微观颗粒特征分析了该处破坏面的破坏类型。（5）利用PFC2D中自带的FISH语言,并基于其中的Thermal模块编写了冻融循环和单轴压缩试验的相关程序,并利用该程序观察到F-T循环后各模型形成的“冻胀裂纹集中区”,分析了不同模型的冻融损伤规律和冻胀裂纹扩展模式,填充节理和完整岩体模型的抗冻性差别不大,但冻胀裂纹扩展模式差别很大,填充模型会出现明显的“易裂区”及细长的“冻胀带”,完整岩体模型不会出现。（6）对比了单轴加载下不同试件的室内试验和数值模拟结果,结果表明填充节理与完整岩体模型破坏模式不同。填充节理模型基本均呈“左下-右上连线型”破坏;完整岩体模型除未冻融模型呈“左下-右上连线型”破坏外,其余模型基本均呈“X”型破坏。各模型在破坏时被主裂纹分割成几部分,这与室内试验中各试件在破坏时出现大体积掉块的现象吻合。（7）统计了各数值模型在加载过程中微裂纹类型及数目,从微裂纹产生的角度总结了各模型在单轴加载破坏的原因。通过与室内试验进行对比,从应力场的角度深入分析了不同模型的裂纹演化机理,单轴加载过程中各阶段产生的“应力集中区”与周围区域形成的过大应力差是裂纹萌生、扩展并贯通的原因。