粉砂土在自然状态下含水量少、土颗粒小、毛细作用强,粒组大小介在细砂和粉土之间。粉砂土用于寒区工程中时,一方面冻胀病害严重,另一方面经过冻融循环作用后,其渗透性亦会发生变化,这也会造成工程隐患。为此在青海省玛多县国道G214沿线某料场取材,进行该路基填料的室内冻胀试验及冻融后的渗透试验,研究该填料的冻胀特性、敏感性分析以及冻融作用后渗透性变化情况。主要研究内容及成果包括:(1)研究该国道路基填料的基本物性,包括颗粒分析试验、界限含水率试验、击实试验、渗透试验、冻结温度试验等。通过上述试验定义该寒区填料为粉砂土,并研究了其最优含水率及最大干密度、初始渗透系数、冻结温度等物理性质,为之后研究做准备;(2)简述气冷与液冷之间不同的传热机理,阐明设计气冷式土体单向冻结试验装置的必要性,为研究寒区路基的冻胀病害提供一种新的研究方法。设计与制作新型气冷式土体单向冻结试验装置,充分模拟寒区工程填土表层的冻胀情况,并进行装置的详细介绍,装置由试样筒,温度控制装置,位移监测装置,温度监测装置,低温恒温箱,负温气体通道,补水装置等组成;(3)利用设计的新装置,以不同含水率、冻结温度、压实度为变量进行正交试验,并对其水分场、温度场进行研究,进行该填料的冻胀特性及敏感性分析,结果表明含水率对其冻胀量影响最大;(4)以新装置为依托进行冻融后渗透性变化试验,以不同含水率、温度、压实度为变量设计正交试验,试样冻结融化后含冰量为零,此时进行渗透性变化研究,发现其渗透性增大,且冻结区与非冻结区渗透性变化存在差异性,冻结区渗透性增大量大于非冻结区,经过正交分析发现,与冻胀试验结果相似的是,含水率对渗透性变化贡献最大。