季节性冻土区非饱和路基土会经受多次反复的冻融循环作用,在公路工程中土体的冻融是破坏路基最为主要的原因所在。由于冻结和融化的交替作用,非饱和路基土内部会受到冻胀的作用,从而改变非饱和土内部的微观结构及宏观的力学性质,使公路在服役期内发生冻胀、翻浆等现象,导致路面横发生破坏。本论文针对张家口地区非饱和路基粉质粘土在不同冻融循环及冻结负温的条件下进行了冻融循环试验,针对冻融循环前后的非饱和路基粉质粘土的土-水特征曲线、强度及微观机理进行了一系列的室内试验,总结出了该地区非饱和路基粉质粘土受冻融循环影响后的强度及微观机理的变化规律,并找到了受冻融影响后的微观机理与强度之间的联系,具体内容和结论如下:对非饱和路基土进行了基本的土力学试验,包括颗粒分析试验、击实试验、液塑限试验,得到非饱和路基土的最优含水率、最大干密度及确定土的种类。确定了非饱和路基粉质粘土的试验方案,为试验的开展提供了方向。对经历不同冻融循环次数和冻结负温的非饱和路基粉质粘土的土水特征曲线进行了测量,并采用使用较为方便的Gardner模型对试验数据进行拟合,拟合度在在97%以上,根据试验结果和拟合数据得到非饱和路基土的减湿率随冻融循环次数的增加先减小后增大,试样的饱和含水率经冻融循环以后较未冻融时均有所降低,残余含水率随循环次数的增加先增加后降低。饱和度随冻结负温的增加而增加,残余含水率随冻结负温的增加先增大后减小。非饱和路基粉质粘土的强度随冻融循环次数的增加呈先减小后趋于稳定的趋势,冻融一次以后其强度降低最为明显,并且冻结负温为-10℃时其粘聚力损伤值最大。由基质吸力引起的累计粘聚力损伤值随冻融循环次数增加呈线性增加趋势,随冻结负温减小呈指数型增加趋势。利用氮吸附法对非饱和路基土进行微观测试,得到不同冻融循环次数及冻结负温影响下的吸附脱附等温线,路基粉质粘土试样等温线为IV型等温线H3型滞回环,土孔状结构为片状例子堆积形成的狭缝孔。通过BET法求得试样经历不同外部条件影响后的比表面积值,根据氮吸附试验的等温线计算出非饱和路基土的分形维数。试验试样的比表面积与分形维数都随冻融循环次数的增加先增大后减小,冻融循环3次时达到最大值,随冻结负温的降低而降低。从微观的角度解释了非饱和路基粉质粘土经多次冻融循环后,基质吸力对非饱和土的粘聚力影响的原因。