冻土区冻胀病害一直是铁路、公路路基中存在的主要问题，是影响冻土地区路基各项技术指标的控制因素。特别是近几年随着列车的提速，在轨道荷载作用下冻土路基冻胀特性的研究，对于防治冻胀保证列车安全运行有重要的意义。目前，对于荷载作用下路基土的冻胀研究报道较少，本文基于室内实验对包兰线冻土路基填土做冻结作用研究。本文首先对现场所取土样做土工常规试验，得出包兰线路基填土天然含水量、液塑限、颗粒比重、含盐量及冻结点，并初步分析了路基冻害发生的原因。通过分析含水量、冷端温度、静荷载、动荷载条件下细粒土的水分迁移和冻胀变形过程，得到试验结果：土样冻结后，在迁移势作用下水分重新分布，总的水分迁移趋势是水分由暖段向冷端迁移，试验过程中冷端面上有大量的冰晶析出；动荷载作用下土样水分迁移比静荷载作用下的剧烈，这是动荷载作用下土样冻胀量较大的直接原因；冻结速率决定于冷端温度，冻结速率随冷端温度降低而增大，含水量和加载大小对冻结速率几乎无影响；冻胀量随含水量呈单调递增的规律，随冷端温度降低而增长，荷载对冻胀量的影响明显，荷载抑制冻胀的发展，动荷载频率的改变对冻胀量影响甚微。本文最后通过数值方法模拟了实验模型的温度和冻胀变形过程，计算结果在一定程度上与实验结果相符，此数值方法对于预报冻胀有重要的意义。