东北属于典型季节性冻土区,粉砂土分布广泛,在道路工程建设时不可避免遇到粉砂土路基。在反复冻融循环作用下,粉砂土力学性质会发生显著变化,从而导致道路出现严重病害。因此,对粉砂土进行有效改良,对于冻土区路基工程建设、路基工程病害防治、环境保护等均具有十分重要的意义。目前,工程界已经依据工程建设经验使用水泥对粉砂土进行了改良且效果明显。为更好的为水泥改良粉砂土工程实践提供理论、实验参考,本文采用室内试验、电镜扫描分析、理论分析相结合的方式,重点研究了冻融循环作用下水泥改良粉砂土的物理性质、静力特性、动力特性及其变化趋势,并从微观结构变化进行了机理分析。主要内容为:采用静三轴试验、动三轴试验分别对冻融前后不同冻融循环次数、不同水泥掺量、不同含水率条件下粉砂土压实试件的粘聚力、内摩擦角、抗剪强度、静弹性模量和动弹性模量的变化规律进行了系统研究;采用电镜扫描试验,对冻融循环作用下水泥改良粉砂土的颗粒、孔隙变化进行了定性和定量分析,应用灰色关联分析法找出了影响水泥改良粉砂土粘聚力、内摩擦角和抗剪强度变化的微观参数,进一步探究了冻融循环作用对其微观结构参数的影响。结果表明:(1)随冻融循环次数的增加,水泥改良粉砂土的粘聚力、抗剪强度、静弹性模量均呈下降趋势,内摩擦角变化规律不明显,但改良后粉砂土力学性质显著优于未改良粉砂土;(2)随水泥掺量的增加,水泥改良粉砂土的粘聚力、内摩擦角、抗剪强度和静弹性模量均呈增大趋势;(3)随含水率变化,改良前后粉砂土力学性质变化规律不统一;(4)同等试验条件下,未改良粉砂土在往复荷载作用下的塑性变形显著大于水泥改良粉砂土的塑性变形,未改良粉砂土的动弹性模量随冻融次数呈明显下降趋势,而水泥改良粉砂土的动弹性模量可稳定在10.86MPa~13.98MPa范围内,且明显高于未改良粉砂土的动弹性模量,并在小幅波动中优先趋于稳定;(5)未改良粉砂土经冻融循环作用后呈蜂窝结构,颗粒呈“碎裂”状态且趋于等轴,颗粒形状更加不规则,中孔隙增多,颗粒定向性减弱;水泥改良粉砂土经冻融循环作用后呈絮凝结构,颗粒呈“聚合”状态,整体为大颗粒构成骨架、小颗粒附着且颗粒趋于等轴,颗粒圆形度降低,大孔隙增多,颗粒定向性显著。