土的粒径级配是影响其冻胀敏感性的一个主要因素。本文结合我国寒区高速铁路路基填料的级配特点和既有冻胀特性的研究成果,首先通过粗颗粒土的常规冻胀试验、大型冻胀模型试验的两种不同试验方法的结果对比,分析大粒径粗砾对粗颗粒土冻胀特性的影响。其次,运用分形学理论建立多孔介质孔隙分形模型,分析了粗颗粒土分形维数的计算方法。第三,结合不同级配条件下粗颗粒土分形维数的计算方法,构建出能综合描述粗颗粒土微观结构复杂分布特征的孔隙综合分形维数。将孔隙分布分形理论的相关结论引入粗颗粒土的冻胀敏感性分类中,探讨一种基于多孔介质分形理论的冻胀分类评判方法的合理性。针对以上研究内容,论文主要的研究结论如下:（1）室内常规冻胀实验与大型冻胀模型实验的结果对比分析表明,粗颗粒土的冻胀特性不但受细颗粒含量的影响,而且粒径大于20.0mm的粗颗粒含量对其冻胀特性也有影响;粗颗粒土中的细粒与细砂土（粒径小于0.25mm）含量与粗砾土（粒径大于20.0mm）含量会对粗颗粒土中冻胀的发展起到相反的作用。（2）对比分析了粗颗粒土的级配粒径分形维数、统计维数和计盒维数等不同分形维数的计算方法;基于精确自相似分形模型,建立了粗颗粒土体的孔隙分布的分形模型,并对其正确性进行了检验。（3）根据建立的粗颗粒土离散元模型,分析了土样模型颗粒间孔隙分布参数,并探讨了粗颗粒土的孔隙分布情况以及压实前后不同工况下土样孔隙的相关宏观及细观参数的变化趋势。对不同级配条件下粗颗粒土的孔隙综合分形维数进行了计算,并通过多孔介质孔隙分形模型与室内试验数据对其进行检验修正。（4）总结目前既有土的冻胀敏感性分类评判方法,分析了粗颗粒填料的级配变化与分形维数的关系,提出了以分形维数作为粗颗粒路基填料冻胀特性评判指标的冻胀分类方法。