膨胀土因其超强的胀缩性,素有“工程癌症”之称,给所在地区造成了许多灾害,对此,就必须将膨胀土改良,以减少因其引起的各种灾害。煤矸石是煤矿区产量最大的固体废弃物,大量堆放不仅对环境造成巨大危害,并且严重危害人们的身体健康。纤维加筋土是近年来发展起来的一种新型加强复合材料,随着生产力的发展,各种人工合成纤维逐渐被运用到土体改良中而且取得了很好的效果。为了解决膨胀土在实际工程中产生的问题,以及综合处理煤矸石的污染堆放问题,并尝试运用土体加筋技术,本文研究使用聚丙烯纤维和煤矸石共同来改良膨胀土。并且考虑到在北方的冬季,作为路基填料的膨胀土,会受到冻融循环以及荷载的作用。因此研究纤维煤矸石改良膨胀土在冻融循环作用下的强度劣化机理是很有必要的。本文采用向膨胀土中依次掺加0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%的煤矸石粉,对不同煤矸石粉掺量的改良膨胀土进行自由膨胀率试验、有荷载膨胀率试验、无荷载膨胀率试验以及收缩试验,确定其最佳掺量,在煤矸石粉最佳掺量下继续掺加0.2%、0.3%、0.4%的聚丙烯纤维并通过自由膨胀率试验、有荷载膨胀率试验、无荷载膨胀率试验以及收缩试验,确定聚丙烯纤维的最佳掺量。对素膨胀土和纤维、煤矸石粉改良膨胀土进行冻融循环试验、无侧限抗压强度试验进行研究,并利用冻土断裂力学理论、冻土损伤理论分析改良膨胀土的力学强度劣化机理,并得出如下结论:（1）掺加纤维和煤矸石粉可以有效改善膨胀土胀缩性能,并且复合方法改良效果更好,确定煤矸石粉的最佳掺量为20%,聚丙烯纤维的最佳掺量为0.3%。复合改良膨胀土比纯膨胀土的自由膨胀率、无荷载膨胀率、400k Pa有荷载膨胀率、线缩率、体缩率分别降低了24%、49.35%、85.45%、57.45%、49.08%。（2）纤维和煤矸石粉的掺入对膨胀土的无侧限抗压强度改良效果显著,由321.55k Pa提升到634.795k Pa,增幅达到97.42%;冻融循环会使纯膨胀土和改良膨胀土产生冻胀融沉作用并导致其力学性能劣化;冻融循环次数对该两种土体的影响明显。（3）运用有限元法结合断裂力学理论对改良膨胀土在冻融循环后的力学性能进行数值模拟,分析土体的应力-应变曲线,发现其过程分为四个阶段,即初始裂纹加工阶段、弹性阶段、断裂过程区形成阶段以及软化阶段;模拟改良膨胀土损伤演化过程并分析宏观损伤现象,通过建立Weibull材料寿命预测模型以简化改良膨胀土损伤过程,结果表明两种土体符合冻融损伤失效模型D（n）=1-exp［-（n/η）β］和符合该强度劣化模型fD/f=exp［-（N/B）A］。