在深季节性冻土区，由于外界气候条件的变化，站场路基长期处在冬冻春融的状态之下，反复的冻融循环导致路基土体强度降低，致使路基土体发生较大的变形。在强烈的冻结和融化作用下，路基易出现翻浆冒泥、沉陷、强度弱化等病害现象，这会对站场轨道、道路和建筑物的正常使用产生巨大的影响，严重影响铁路的正常运营和行车安全。本文以青藏铁路那曲物流中心大型站场为工程依托，采用理论分析和室内试验相结合的技术路线，针对反复冻融作用对路基填料力学性质的影响进行研究。由室内试验确定了粉砂土路基填料的基本物理性质，绘制了颗粒分析级配曲线，确定了粉砂土的颗粒密度，得到了击实特性曲线、最大干密度和最佳含水率以及渗透系数随孔隙比的变化趋势。通过冻融循环和静三轴试验，发现粉砂土的应力-应变关系呈现加工硬化型，其破坏形式以塑性破坏为主，粉砂土抗剪强度和弹性模量与冻融循环次数和含水率呈负相关性，与围压和压实度呈现正相关性；粉砂土的粘聚力随冻融次数的增加而逐渐减小，而内摩擦角随冻融次数的增加先增大后减小，曲线总体呈现下降的趋势。通过冻融循环和动三轴试验，表明同一动应变水平下，动应力大小与冻融次数、含水率呈负相关性，而与围压、加载频率、压实度呈正相关性；随动应变水平的提高，动模量成倍减小而阻尼比则成倍增大；随冻融次数的增加，动模量降低而阻尼比则增大，且经历6次冻融后均趋于稳定；动模量随围压和压实度的增减而增减，阻尼比则随围压和压实度的增加而降低；含水量的变化对阻尼比的影响不大，而当土样达到饱和状态时，动模量成倍降低；加载频率对阻尼比的影响较大，并随频率的提高而迅速降低。