我国深季节冻土区铁路沿线有广泛的膨胀土分布,在高寒深季节冻融环境且浅地下水丰富场地条件下,对于膨胀土边坡,冻融循环作用成为严重影响边坡稳定性且诱发滑坡的最直接原因。针对高寒深季节冻融环境且浅地下水丰富场地膨胀土人工路堑边坡,研究冻融循环作用下膨胀土动力学特性,对于有效解决目前严重制约我国高寒区高铁发展中深季节冻融环境复杂场地膨胀土人工路堑滑坡灾害防控问题,具有重大工程实践意义。本文以吉图珲高铁延吉段膨胀土为研究对象,以膨胀土在冻融循环条件下物理力学特性的变化规律为研究内容,对膨胀土的矿物成分分析及实验室配制;抗剪强度随冻融循环变化规律;不同应力状态下膨胀土动力特性随冻融循环变化规律;加筋后膨胀土的动力特性随冻融循环变化规律以及加筋后膨胀土在循环剪切过程中动力特性及累计变形规律进行试验研究。论文的主要内容和结论如下:通过对X射线衍射结果的分析,结合系列土工试验验证得出实验室配制膨胀土各成分及配比为:膨润土70%、钠长石17.1%、石英12.9%。通过对三轴压缩试验结果的对比分析表明,实验室配制膨胀土与原位膨胀土两者的抗剪强度参数均随冻融循环次数的增加而减小,表现出强度特性的一致性规律,实验室配制膨胀土与原位膨胀土相比,其内摩擦角随动循环次数增加的下降速率更低,粘聚力随动循环次数增加的下降速率更高。冻融循环对原位膨胀土和实验室配制膨胀土的动剪切模量和阻尼比均有明显的影响。通过动三轴试验对冻融循环作用下边坡膨胀土的动剪切模量与阻尼比的变化规律,进行了围压σ₃=10、50kPa和偏压固结比K_c=1.25、2.0状态下的膨胀土冻融循环温控动三轴试验。研究表明:边坡膨胀土在冻融循环作用下动力特性变化规律会随着应力状态的不同而存在显著差异;有围压条件下冻融循环会使膨胀土颗粒排列发生重组而再次固结,使土体动剪切模量G_d提高,单次冻融循环G_dmax最大提高27.6%,阻尼比λ降低,单次冻融循环λ_max最大降低7.6%,这与传统上“冻胀融缩”土体结构损伤理论的认识不同;偏应力作用下冻融循环会使膨胀土产生附加剪切变形,从而提高土体的动剪切模量。研究结论进一步丰富了边坡膨胀土在冻融循环作用下的动力特性变化理论,为今后优化膨胀土边坡治理提供理论依据。对冻融循环作用下加筋膨胀土的动力响应特性进行研究,以土工格栅作为筋材,进行了加筋膨胀土试样的温控动三轴试验,并与未加筋膨胀土试样的位移与动力学参数变化进行对比分析,讨论了冻融循环作用对加筋膨胀土动力学特性的影响效果。研究结果表明:加筋对膨胀土试样动剪切模量与阻尼比均有所提高。σ₃=50 kPa条件下,冻融循环会使膨胀土颗粒排列发生重组而再次固结,使土体动剪切模量G_d提高。加筋可抑制试样轴向压缩,还可约束试样在冻结过程中的冻胀变形,延缓冻胀引起的结构损伤效应,降低动剪切模量与阻尼比随冻融循环的变化率。σ₃=10 kPa条件下,冻融循环会使膨胀土产生膨胀变形,使土体动剪切模量G_d降低。加筋可抑制试样轴向膨胀,使动剪切模量在冻融循环后的降低速率减小,且更快趋于稳定,加筋前后冻融循环对膨胀土试样阻尼比的影响较小。两种应力状态下,加筋膨胀土试样随着动应变的提高,筋材的耗能效果更加突出,表现出加筋试样阻尼比的增长趋势高于未加筋试样。