为探究寒区工程在冻融循环和长期荷载共同作用下的变形特性,本文以陕西红砂岩为研究对象,进行不同冻融循环条件下的电镜扫描、常规三轴压缩及三轴分级加卸载蠕变试验。研究冻融循环对岩石细观结构、力学特性及蠕变特性的影响。建立冻融环境下红砂岩冻融-损伤蠕变模型。本文主要研究如下:(1)对饱和红砂岩进行冻融循环及电镜扫描试验,研究冻融循环次数对岩石纵波波速、损伤演化及细观结构的影响规律。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加岩样纵波波速呈指数型降低,而冻融损伤变量、岩石内部孔隙平均长度及平均面积却呈指数型增长。(2)开展不同冻融循环作用后的红砂岩常规三轴压缩试验,研究冻融循环及围压对岩石力学特性及变形特性的影响。结果表明:随着冻融循环次数的增加,岩石三轴抗压强度及弹性模量呈指数型减小,而峰值应变却呈指数型增加;围压对岩石弹性模量的影响与冻融次数有关。冻融次数较少时,弹性模量随围压的增长呈线性增加,而冻融次数较多时却呈指数型增长;岩石三轴抗压强度随围压的增加呈指数型增长。(3)采用TAW-1000微机控制岩石三轴蠕变试验机,对不同冻融循环条件下的红砂岩进行三轴分级加卸载蠕变试验,研究冻融循环及围压对红砂岩蠕变特性的影响。冻融循环及围压对红砂岩蠕变变形的影响与加载应力水平有关。低应力水平时,岩石总蠕应变随冻融次数及围压的增加近似线性缓慢增长;而应力水平较高时则呈非线性增长,以第四级加载应力水平(70%σc)为分界点;岩石稳态蠕变速率受冻融循环及围压的影响较大。稳态蠕变速率随冻融循环次数的增加呈指数型增长,而随围压的增加呈线性增长。岩石长期强度随冻融循环次数的增加近似线性下降。提出岩石长期强度比λ,并对不同冻融循环条件下红砂岩长期强度比进行计算。(4)根据红砂岩蠕变试验结果,建立考虑冻融循环作用影响及蠕变损伤的冻融-损伤蠕变模型,并推导模型的一维及三维蠕变本构方程;对模型进行参数识别及拟合,理论值与试验值吻合较好;分析了冻融循环对模型参数的影响规律。