随着国家经济建设战略逐步向西部推进,西部的基础建设和资源开发越来越多,在西部寒区施工过程中,常会涉及到冻融损伤的岩体,这些岩体经过长期的冻融循环,均受到不同程度的损伤破坏,严重影响了施工过程中的安全和生产效率。因此,对裂隙岩石的冻胀损伤破坏机制研究是极其有必要的。基于此,本文以红砂岩为研究对象,开展了其力学特性和物理性质试验,监测了裂隙红砂岩在冻融过程中的温度、应变和冻胀力的实时变化情况,对冻融前后裂隙两侧及尖端的岩石进行了微观分析,并从理论上对不同宽度裂隙岩石冻胀力和无水裂隙应变变化进行了研究,主要取得了以下研究成果:（1）通过岩石单轴抗压强度试验和巴西劈裂试验,掌握了红砂岩的基本力学参数和变形特征;开展冻融前后岩石孔隙率和渗透率试验,发现冻融前后,岩石骨架质量基本不发生变化,岩石在冻融后,平均有效孔隙度增加5.78%,渗透率平均值增加了28.08%。对红砂岩进行了X射线衍射,分析了红砂岩的矿物组分,发现红砂岩中黏土矿物蒙脱石的含量高达22.09%。（2）通过饱水裂隙红砂岩冻胀试验,发现在冻结过程中,裂隙有水试样,表面与裂隙内10mm处温度差异大,而无水裂隙中,侧面与裂隙内10mm处温度相近;裂隙有水红砂岩裂隙20mm处出现明显的恒温平台,裂隙宽度越大,恒温平台出现时刻越早;在恒温平台出现时,岩石表面应变急剧增加,裂隙应变在恒温平台持续一段时间后急剧增加,主要是岩石骨架收缩和岩石孔隙水冻胀共同作用引起的,裂隙水的冻胀作用有所滞后,通过裂隙无水试验应变的变化和有水裂隙内冻胀力的监测充分证明了这一结论;裂隙应变拐点滞后于温度拐点,但裂隙应变与最大冻胀力的变化同步;在融化过程中,冻胀力和应变均再次爬升、并出现次高点,主要是由于裂隙深处冰未融化,浅处冰融化成水向深处二次迁移再次冻结。对于宽度在2~4mm范围内的裂隙,最大冻胀力峰值随着裂隙宽度增大而增加;裂隙岩石冻胀过程主要为:岩块周边首先形成冻结层、然后裂隙水发生冻结逐渐形成冰塞,当冰塞不再滑移、达到完全密闭状态,裂隙应变急速上升、冻胀力骤然上升到最大值,裂隙尖端应力集中,产生微裂纹。（3）通过冻融红砂岩的核磁共振试验,表明红砂岩以中、小尺寸孔隙为主,经过冻融作用后,产生了微裂隙。通过对裂隙两侧岩石冻融前后的氮吸附试验,表明岩石孔隙主要为墨水瓶形孔、狭缝平板形孔、一端闭合的圆筒形孔和开放的圆筒形孔,冻融作用不影响孔隙的基础结构形态,但中、小尺寸的孔径分布增多。通过对裂隙尖端岩石冻融前后的电镜扫描试验,发现了红砂岩经过冻融作用后,矿物颗粒之间孔隙增多且孔径变大,矿物颗粒表面出现微裂隙,并与颗粒边界孔隙相互连通。通过上述研究,建立起裂隙岩石冻胀损伤的宏观与微观联系。（4）根据冻融损伤理论的适用条件对比,选择了体积膨胀理论对裂隙岩石冻胀损伤进行分析,认为在一定宽度范围内,裂隙内冻胀力随着宽度的增大而增大,初次稳定后裂隙水的剩余含量和稳定后裂隙内形成冰塞的厚度对其有影响。对于无水裂隙中应变的急剧增加现象,主要是由于裂隙内没有水,会加快裂隙面的冻结,形成密闭条件,同时由于裂隙无水,则裂隙内不会产生冰塞,从而不会对裂隙面产生压力。