我国的青藏高原及中北部地区为冻土的主要分布区域。近年来,我国多年冻土区高速公路的建设速度在逐渐加快,然而由于多年冻土易随温度的升降产生明显的冻融变化,多年冻土区公路路基受到的冻胀融沉等病害问题十分严重。随着温度周期性的变化,路基不断经历冻融循环,导致路基填土和活动层中的土颗粒产生了新的排列方式和结构连接,从而改变了土体的力学性质。与此同时,公路的建设活动改变了冻土内部的水热平衡状态,引起冻土内部温度的上升以及冻土上限的提高,影响路基的稳定性。本文针对多年冻土区路基填土力学特性的变化及路基未来发生变形的预测进行了研究。所得结论如下:(1)通过不固结不排水三轴剪切试验(UU试验),研究含水率、围压、冻融循环次数的影响,分析了单因素下冻融循环对抗剪强度、应力-应变曲线、弹性模量以及抗剪强度指标的影响。结果表明:在冻融作用下,土体应力-应变曲线不会改变反映形式,弹性模量和抗剪强度在7次冻融循环后,都达到最小值,土的黏聚力则不断减小,而冻融循环对内摩擦角的影响不显著。(2)基于正交试验,采用直观分析法和方差分析法,研究了冻结温度、冻融次数、压实度、围压和含水率等影响因素及其之间的交互作用,对填土力学特性影响的显著性程度。结果表明:压实度、含水率以及围压与冻结温度之间的交互作用对填土力学特性的影响最为显著。(3)通过室内冻胀融沉试验,分析了不同含水率、干密度、荷载条件下,土体融沉系数和冻胀率的变化规律,并建立了稳定冻胀率与稳定融沉系数预测模型。结果表明:融沉系数与冻胀率随含水率的增大都呈线性增大,冻胀率随干密度的增大表现为先增大后减小,随荷载的增大呈线性减小,融沉系数变化与之相反。(4)通过建立考虑孔隙冰含量、土体负温与水分迁移之间动态平衡关系的冻土水热耦合模型,研究了多年冻土区路基温度场的分布特征,并结合稳定融沉系数与稳定冻胀率的研究成果,预测了路基的长期变形。结果表明:路基中心处15年内的累积变形量为101mm,路肩累积变形量达到97mm,两者的长期变形基本一致。