季节性冻土地区的铁路路基工程冻害问题一直是困扰铁路线路正常运营与安全的重要影响因素,而路基土体的不均匀冻胀使得各项处治措施存在一定的适用性。本文以神朔铁路K222+700～K223+300区段处的路基填料作为研究对象,创新性地提出了一种应用应力释放孔缓解土体冻胀的新思路,并结合现场资料收集、室内试验和数值模拟等手段,开展了该填料土体的基本土工试验,确定了其基本土工特征及填充材料的弹性模量参数;通过不同补水条件下的室内单向冻结柱试验,探究了初始含水率、压实系数、应力释放孔孔洞率、填充材料类型及配比对该填料土体冻胀特性的影响规律;构建了相应土柱的水热耦合模型和冻胀模型,对比分析了应力释放孔孔洞率、孔洞深度及填充材料弹性模量等参数对缓解土柱冻胀变形效果的影响。本文主要研究结论如下:(1)该区段路基填料冻胀敏感性较强,冬季冻胀起伏较大;通过基本土工试验,认为该填料属级配不良的低液限粉土,最优含水率为14.4%,相应的最大干密度为1.886g/cm3;填料土体弹性模量约为填充材料的5～10倍。(2)土样降温过程呈明显的阶段性特征,温度场变化受应力释放孔影响较小;土样冻结深度的发展趋势基本一致,最大冻结深度值随孔洞率的增大而增大。(3)应力释放孔孔内无填充材料条件下,土样的冻胀变形发展呈快速、过渡和稳定三个明显的阶段变化趋势。在该过程中,约70%～90%的冻胀变形量发生在前期的快速冻胀阶段,应力释放孔缓解土样冻胀的效果显著,能够有效地减少50%以上的冻胀变形量发生;土样含水率分布趋势基本相同,但是应力释放孔一定程度上会影响土体中含水率的迁移路径。(4)应力释放孔孔内存在填充材料时,土样在冻胀前期存在一个变形量发展较小的阶段,持续约16h,且冻胀变形量仅为常规冻胀时的36.8%～65.3%。当填充材料埋深接近补水水位高度时,土样中水分迁移作用会加剧,这说明需要严格考虑填充材料的埋深取值,建议控制在补水水位高度以上;论文选取的两类填充材料中,橡胶类骨架(R系)的填充材料缓解土样冻胀的效果要优于聚苯乙烯类骨架(P系)的填充材料。(5)土柱的应力释放孔孔洞率为3%左右时,能够更为有效地发挥其缓解冻胀变形的效果;当孔洞深度小于并接近土柱的冻结深度时,应力释放孔缓解土柱冻胀现象的效果最佳;孔内填充材料弹模约为土柱本身弹模的1/4～1/2时,应力释放孔缓解土柱冻胀变形效果较好,同时对土柱整体的强度影响相对较小。研究成果可为缓解季节性冻土地区路基粉土填料冻胀提供技术和理论参考。