我国寒区分布十分广泛,在寒区内存在大量的冻土,冻土包括冻结的土和岩石。寒区工程建设面临着复杂的冻害问题,如冻融引起的边坡失稳、路基不均匀沉降,隧道围岩失稳等,对寒区岩石的冻融损伤研究日益迫切。以片麻岩为试验材料,在-20℃的低温下冻结4小时,接着在20℃的水中融解4小时,为完成一次冻融循环,本次试验共计进行180次。在每完成20次冻融循环后测试片麻岩的质量、纵波波速、极限抗压强度、弹性模量、泊松比、岩石孔隙率、不同孔径孔隙占比。研究了冻融循环后片麻岩的物理力学损伤变化特性,并且应用损伤力学的知识进行了岩石冻融受荷损伤本构关系的推导,主要得到了以下结论:(1)在整个冻融循环期间,片麻岩的质量、纵波波速随着循环次数的增加而逐渐减小。质量损失率约为-0.12%,损失速率呈现出先增大,再减小,最后又逐渐增大的趋势。岩石纵波波速衰减幅度为-3.24%,波速衰减速率呈现出先增大,再减小,最后趋于稳定的规律。可见随着冻融循环次数的增加,片麻岩的密实度与完整性不断的下降。(2)片麻岩强度试验表明,随着冻融循环次数的增加极限抗压强度、弹性模量、冻融系数逐渐减小,泊松比、纵横向峰值应变逐渐增大。经过180次冻融循环作用以后,强度损失率为-23.05%。弹性模量损失量接近50%,从冻融系数上来看,片麻岩呈中风化状态。泊松比、纵横向峰值应变的增长率分别为141.67%、101.26%、388.42%。从单轴压缩应力-应变曲线来看,随着冻融循环次数的增加压密阶段逐渐的变长。(3)核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance)试验结果显示孔隙率随着冻融循环次数的增加而逐渐增加,由初始的0.287%上升为1.402%,增加了 388.5%。按照孔隙孔径的大小以及占比情况定义片麻岩内部的孔隙为:小孔径孔隙(直径0.01～0.1μm)、中孔径孔隙(直径0.1～100μm)、大孔径孔隙(直径100～400μm)。在整个冻融循环过程中,小孔径与大孔径孔隙所占的比例逐渐的上升,中孔径孔隙所占比例逐渐下降。(4)以孔隙扩展因子Kn来表示的岩石冻融损伤变量Dn,基于推广后的应变等价原理,推导了岩石的冻融受荷损伤本构关系表达式。实例演算求得经过180次冻融循环后片麻岩的冻融损伤变量Dn为 0.958。