砒砂岩的地区是我国水土流失之最,其岩性脆弱,严重影响到了该地区边坡的稳定性,同时该地区的气候条件恶劣,入冬季节昼夜温差大且冬季冰雪覆盖,属于季节性冻土区。采用改性亲水性聚氨酯(W-OH)对松散易碎的砒砂岩进行稳定性处理,是一种省时经济又环保的水土保持方案。然而,面对砒砂岩地区恶劣的气候环境,提高W-OH材料的冻融循环能力是实际工程应用中应当考虑的问题。基于砒砂岩地区的气温特点,对不同浓度W-OH和砒砂岩混合制作的WOH/砒砂岩固结体进行不同次数的冻融循环,并测量其无侧限抗压强度和弹性模量,并基于自行搭建的超景深显微镜试验平台原位观测了样品细观形貌发展,以探索其冻融循环破坏机理。结果表明W-OH/砒砂岩固结体的抗压强度和弹性模量均随冻融循环次数的增加而降低,低浓度的W-OH/砒砂岩固结体强度下降快,W-OH浓度越高强度下降越慢,因此高浓度的W-OH/砒砂岩固结体拥有更好的抗冻融循环能力;冻融破坏和水蚀作用使得粘结在砒砂岩颗粒上的WOH胶结体的脱粘和破裂,最终导致了W-OH/砒砂岩固结体的冻胀破坏。引入复合型乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)和引气剂对W-OH材料进行改性,优化W-OH/砒砂岩固结体的冻融循环耐久性。通过对其进行抗压强度试验研究其改性后力学强度,基于超景深显微镜、FTIR和扫描电子显微镜试验以探讨其优化特性。结果表明EVA和引气剂与W-OH之间仅有物理混溶,并未产生额外的官能团;EVA和引气剂的加入均能提高W-OH复合材料的冻融耐久性,EVA和引气剂均对W-OH/砒砂岩固结体的原始强度影响不大,添加越高浓度的EVA溶液对其抗冻融循环能力的提升更明显,而0.1%和0.2%浓度的引气剂对W-OH/砒砂岩固结体抗冻融循环能力影响区别不明显。基于统计强度理论和损伤力学原理,结合冻融循环后无侧限抗压试验结果,以弹性模量为损伤变量,引入高阶函数作为压实阶段修正系数,建立了冻融循环后W-OH/砒砂岩固结体在载荷作用下的损伤演化本构方程。为W-OH/砒砂岩固结体冻融循环后荷载作用下应力-应变曲线一般性变化提供依据。