黄土是一种多孔的有柱状节理的偏黄色的粉性土,这一性状导致了其易受到冻融循环的影响,尤其是我国的西北部地区上的各类建筑物及公共设施不可避免的受到冻融循环的影响。土体在遭到持续的冻融循环的侵害的条件下,其结构会遭到破坏,同时其力学特性也会大幅衰弱。分布于我国西北部地区黄土上的建筑物稳定性差、使用寿命短,冻融循环作用是最重要的影响因素之一。因此对黄土冻融循环的深入研究具有非常重要的实用价值,但目前对黄土冻融循环的研究较少,且不具有系统性,缺乏综合性的成果及具有鲜明性的指导理论,所以我们综合考虑了各因素的影响做了深入的研究。本文以山西太原土壤为研究对象,试验采用的土样属于更新世晚期湿陷性黄土。通过各项物理力学特性试验后采用直剪试验、三轴试验及数据模拟得到以下结论:1、本文使用取自山西太原的黄土通过基本物理特性试验,得到了天然黄土的密度、含水率和比重等基本物理特性。并分析了冻融循环对黄土物理特性的影响,通过试验发现经过冻融循环以后黄土的孔隙比增大,密度变小,然后测试了黄土冻融后液塑限限的变化,发现冻融作用使其液塑限增大,这说明冻融对黄土的天然结构具有破坏作用。2、通过直剪试验和静三轴试验测定黄土的静强度指标,在不同的冻融次数下测定了黄土试样的内摩擦角和粘聚力的值。由直剪试验得到了垂直压力和抗剪强度之间的关系,拟合曲线是条直线。在50kPa、100kPa和200kPa围压下测定了在不同冻融次数下黄土的强度变化并的得到黄土的莫尔应力包线。对比直剪试验和三轴试验发现冻融后黄土的粘聚力减小,内摩擦角有所增大,黄土的强度降低。3、制定了重塑黄土的动三轴试验方案,将13%、18%两种含水率的黄土试样经过0、1、3、5次冻融循环以后进行动三轴试验,分析黄土在经过冻融循环以后在不同的试验条件下的动力特性。通过振动次数和动应变、动弹性模量、阻尼比这三个方面来分析动三轴试验得到的数据之间的规律。分析数据可以发现冻融作用将会劣化黄土的结构性,在相同振次下,随着冻融次数增加,动应变增大,动弹性模量减小,阻尼比增大。分析了最大动应力和冻融次数关系,发现冻融循环增加会减小土体得动强度。4、根据静力学试验和动力学试验得到得土性参数使用ANSYS数值模拟软件进行数值建模分析。结果可以得到在火车经过时活荷载和动荷载作用下,黄土冻融后土体变得松散,结构性削弱,会导致隧道得位移和内力变大,结构更加容易失稳破坏。数值模拟结果发现拱顶得位移和内力最大。