节理裂隙岩体是寒冷地区坝基、边坡、隧道、地下洞室等岩体工程中普遍存在的一种复杂介质。由于反复冻融,其损伤、强度劣化和变形不断增加,将直接影响岩体工程施工和投入使用的安全问题。随着西部寒冷地区大量工程的发展,特别是川藏铁路的建设,越来越多的冻融岩土工程问题亟待解决。目前寒区工程的冻融损伤问题突出,前人的研究对象多为含直线型裂隙岩体,且自然界中含圆弧状节理岩体普遍存在,其冻融循环条件下的损伤劣化机理还需要进一步完善。基于以上问题,本文以含圆弧状裂隙的类砂岩试件为研究对象,采用实验室试验和离散元数值模拟相结合的研究方法,为探究其单轴压缩条件下冻融损伤力学特性以及断裂破坏机理开展了以下工作:（1）采用最新研制的高脆性水泥砂浆作为类岩石材料,并通过固定圆弧状裂隙所对应的弦长l,变换圆心角α和倾角β的数值来预制含不同圆弧状裂隙的类砂岩试件。经过恒温养护28d后,对不同组的试件分别进行冻融循环试验、单轴压缩试验和扫描电镜试验,得到了试件的应力-应变曲线和相关物理力学参数,分析了冻融系数和弹性模量的变化规律,由此探讨了含圆弧状裂隙类砂岩试件的冻融损伤及破坏力学特性,并进一步结合扫描电镜试验中得到的不同试件破坏面颗粒的微观电镜图像和试件单轴压缩破坏后的宏观的裂纹扩展形态,综合分析了含圆弧状裂隙类岩石试件中微裂纹的萌生、扩展及相互作用的演化过程和力学损伤演化机理。（2）为了进一步研究寒区工程中含充填冰节理岩体的力学特性,通过将试件浸泡冷冻的方法制得含充填冰裂隙试件,从力学特性和破坏模式两种角度比较分析了单轴压缩试验中未充填冰和含充填冰的类砂岩试件的异同点,得到以下结论:相同圆心角α和倾角β的条件下含充填冰的类砂岩试件的在单轴压缩试验中得到的峰值强度和应变更高,弹性模量更低,破坏模式由未充填冰时的脆性破坏转变为延性破坏。通过分析扫描电镜试验得到的破坏面颗粒微观电镜图像可知,充填冰加剧了试件内部颗粒间的挤压作用,破坏面微裂隙增加且出现层叠状,导致了整体断裂面粗糙度更大。（3）基于以上针对含圆弧状裂隙砂岩试件的室内试验结果,本文采用二维颗粒流软件PFC2D构建了含圆弧状冰裂隙试件的数值模型,并对试件的细观力学参数进行了标定,通过PFC2D自带的FISH语言对含圆弧状冰裂隙试件在冻融循环后的单轴压缩过程的模拟程序进行了二次开发,并用相应程序对含充填冰裂隙试件（包含未冻融循环和经过冻融循环等多种工况）的单轴压缩过程进行了数值模拟研究。对比含圆弧状冰裂隙试件在未冻融循环条件下的室内试验结果和数值模拟试验结果,验证了二次开发程序的可行性和有效性,并进一步对含预制圆弧状冰裂隙试件的冻融损伤特性和裂纹扩展机理进行了的分析研究,得到了如下结论:a)相同圆心角α、倾角β、冻融循环次数n的条件下含充填冰的类砂岩试件相比未充填冰的类砂岩试件峰值强度、峰值应变和冻融系数更高,但弹性模量更低;b)单轴压缩模拟试验过程中剪切裂纹先缓慢发育,均匀分布在充填冰裂隙周围,随后张拉裂纹快速增加,形成主裂纹;c)冻融循环次数越高的试件应力-应变曲线下降越快,破坏越偏脆性,其中含预制圆弧状裂隙对应的圆心角度数为90°且圆弧状裂隙两端点连线与水平线夹角为90°的试件（α=90°,β=90°）峰值强度最高,含预制圆弧状裂隙对应的圆心角度数为90°且圆弧状裂隙两端点连线与水平线夹角为45°的试件（α=90°,β=45°）峰值强度最低。