随着我国“西部大开发战略”的不断推进,以及“一带一路”、“中巴经济走廊”国家战略提出,以高速铁路、高速公路等为代表的基础设施建设在我国寒区得到迅猛发展,但长期循环荷载作用对于冻土区工程建筑物的动变形特性影响巨大,循环荷载作用加剧建筑物在运营过程中的变形,加大防治难度,只有解决一系列循环荷载作用下冻土力学及其工程结构相互影响的工程实践问题,才可以实现寒区地基上工程结构的耐久性、稳定性和经济合理性。鉴于此,本文聚焦于寒区工程中最为普遍的长期往复循环加载方式,采用MTSLandmark370.10型冻土动静三轴测试系统,针对冻结粗粒土开展静态三轴试验和动态循环三轴试验,动态三轴试验的动应力幅值来源于静三轴试验的强度值,进而研究了冻结粗粒土在不同含水率、动应力幅值条件下的动力学特性,分析了动静应力-应变关系、动强度特性、动力学参数特性,建立了新的动应变累积模型、疲劳损伤模型。本文的主要研究内容及结论如下:（1）采用MTS-Landmark370.10型冻土动静三轴测试系统,在15%,17%及20%三种含水率条件下,开展冻结粗粒土静态三轴试验,静力三轴试验的冻结粗粒土应力-应变关系曲线呈应变软化特征,体积应变随轴向应变的发展呈现出先体缩后体胀的变化规律。（2）基于静三轴试验的强度值,开展了不同含水率,不同动应力幅值下的动态三轴试验。动应力-应变滞回圈表现出从稀疏到密集现象,随着动态轴向应力幅值增大,循环次数减少,累积应变速率增大。动体积应变呈现出由体缩向体胀转变的变化趋势。在相同的含水率条件下,随着动应力幅值的增大,冻结粗粒土的最大体缩量逐渐增大,最大体胀量减小,发生体胀时所对应的轴向应变值增大,发生体胀时的动态循环次数逐渐增大;在相同的应力比条件下,随着含水率的增大,最大体缩量、体胀量减小,发生体胀时的循环次数增大。（3）基于动三轴试验结果,研究了累积残余应变特性,提出新的累积残余应变演化模型。冻结土样的累积残余轴向应变随应力比的增大而增大;随着应力比的增大,累积残余体积应变中的体缩峰值减小,从体缩到体胀所需的循环次数减少,体缩体胀增长速率增大,到达破坏振次时的体胀峰值越大;新的模型考虑了应力比,模型既可以描述土体中应力比变化,又可以反映累积残余体积应变随循环次数的变化,采用其他学者的试验数据对模型进行验证,反应出新的预测模型效果良好。（4）通过对冻结粗粒土疲劳损伤特性及强度特性的研究,提出利用累积残余应变来定义损伤变量,可以很好描述冻土各向异性的损伤状态,并且定义表达式参数物理意义明确,得出损伤变量随着循环次数增加、应力幅值的增大而增加的结论;冻结粗粒土的动强度随着循环次数、含水率增大而减小,动强度与循环次数的对数、含水率接近于线性关系。（5）基于动应力-应变关系曲线,研究冻结粗粒土动力特性参数,冻结土样动弹性模量随应力幅值的增大而减小,随循环次数增加而逐渐减小至稳定状态;在相同条件下,冻结土样的阻尼比随动应力幅值的增大而减小。总体上随轴向应变增加,阻尼比逐渐减小,当土样轴向应变在5%左右时,阻尼比λ逐渐稳定到某一个定值。