季节性冻土易发生土体不均匀冻胀,从而引起一系列的工程病害。神朔重载铁路位于我国西北地区,路基不均匀冻胀严重,导致轨道结构变形,降低线路平顺性,不仅增加铁路运营成本,也给列车行驶的安全性造成一定隐患。本文以神朔路基低液限粉土填料为研究对象,通过理论分析、现场气候水文监测、室内试验和数值模拟等方法,开展了神朔重载铁路冻害段的气候水文现场监测、不同条件下的起始冻结温度和冻胀特性试验、掺盐和改变级配等抑冻胀措施试验,以及掺氯盐抑制冻胀的敏感性等研究工作。通过上述研究,得到以下结论:(1)通过冻害段气候、水文调研及室内常规土工试验,认为神朔铁路神木段路基本体含水率高,填料为低液限粉土且颗粒粒径小且分布不均,土体冻胀敏感性较强等是引起路基冻胀的直接原因。(2)起始冻结温度随含水率的增大而升高,且出现明显的过冷现象,但过冷温度与含水率的相关性不显著。(3)随着含水率的增大,水分迁移量和冻胀变形增大;温度过高过低时均不出现最大土体冻胀,最大冻胀变形和水分迁移需要合适的冷端温度;随着荷载增加,土颗粒间接触应力增强,起始冻结温度降低,水分迁移量和冻胀变形减小;压实系数较小时,冻胀变形和水分迁移量较小,随着压实系数的增大,土体孔隙率变小,饱和度增大,水分迁移和冻胀变形呈增大趋势,但压实系数过高时,冻胀变形和水分迁移量减小;通过灰色关联度分析得出,影响神朔路基填料冻胀性的因素重要性依次为含水率、温度、压实系数,含水量对冻胀的产生起决定性作用。(4)土体掺入氯化钠和硫酸钠后,冻胀变形量和水分迁移均减少,土体起始冻结温度下降;氯化钠对冻胀的抑制作用强于硫酸钠;当氯化钠掺入量为2%时,低液限粉土在较低的温度下不发生冻胀。(5)掺加粗颗粒材料能降低土体初始含水率,抑制土体水分迁移和冻胀变形,且随着粗颗粒含量和粒径的增加,抑制作用增强。(6)通过Comsol软件模拟掺入不同含量氯化钠冻胀时,土体内部温度分布、水分迁移规律及冻胀变形与室内试验结果吻合,验证了试验和模拟的有效性。研究成果能为神朔铁路路基段抑制冻胀提供理论指导。