我国在20世纪投入运营的重载铁路因地制宜地使用细粒土作为路基基床填料，但冻融过程使寒区细粒土填料路基发生多种工程冻害，影响到繁忙货运线路的运输效率及安全。对重载铁路细粒土填料冻胀变形及力学性质的研究，对于指导既有线线路运营维护具有十分重要的意义。
　　本文通过现场调研讨论神朔铁路严重冻害段的冻害类型及其病因；通过现场监测研究路基寒季地温及冻胀变形规律；通过室内试验研究了细粒土的冻胀特性、力学特性和缓解冻胀措施。本文主要工作及结论以下几个方面：
　　(1)现场调研显示寒区气温和浅潜水是造成冻胀敏感细粒土路基出现严重冻害的主因。冻结作用主要造成路基较大冻胀。春融后填料力学性质衰减，在列车荷载的作用下路基产生外挤下沉病害。现场地温监测表明路基受浅潜水的影响，地层冻深减小，地层的冻结起始时间和融化终止时间延后。水准测量表明路基南北两侧路肩的冻胀不低于8cm且呈现差异化变形特点。Stefan方程也可根据地表冻结指数预测浅潜水地段路基的最大冻结深度。
　　(2)开展了不同阶跃型降温路径、饱和含水率和荷载类型的一维冻胀正交试验，分析了考虑重载列车荷载作用和补水条件的试验过程中冻结深度、冻胀量和冻胀率的变化规律，讨论了试验结束时试验因素对试样冻深和冻胀率的影响程度。阶跃型降温路径对试样冻深的影响最大，而对冻胀率影响最大的因素因荷载类型和补水条件而有所差异。循环荷载均值和频率对冻胀率的影响很小，表明车辆轴重的增加和运行速度的提高对填料冻胀特性的影响较小。
　　(3)设置室温养护组为对照组，对比分析了冻融循环组试样在不同围压、冻融次数、冷却温度和含水率时的力学性质，讨论了剪切强度、内摩擦角和粘聚力受试验条件的影响，并验证了邓肯-张模型处理应力-应变曲线的适用性。室温养护组试样的粘聚力高于冻融循环组试样的粘聚力。含水率14.5%时，室温养护组的内摩擦角小于冻融循环组；含水率17.6%时，反之。初始含水率不同时，对土样力学性质最不利的冷却温度不同。对于含水率17.6%试样，冻融循环组的邓肯-张模型参数K和n均小于室温养护组，而破坏比Rf大于室温养护组。
　　(4)验证了橡胶颗粒-沥青-聚丙烯纤维混合料圆柱体填充释压孔的方法显著减小冻胀的效果。应变小于5%时，融土的弹性模量显著大于混合料的弹性模量。有混合料填充土体沿高度方向的含水率低于无混合料填充土体的含水率。混合料有较小的弹性模量，且具有一定的隔水作用，是其缓解土体冻胀的主要机理。