寒区在全球范围内分布广泛,中国寒区分布面积,仅排在俄罗斯和加拿大之后,为全球第三位。冻融岩石损伤特性研究对于寒区资源开发及岩土工程建设具有重要意义。本文通过红砂岩冻融循环实验分析了岩石颗粒剥落、龟裂、片落、断裂四种破坏模式;通过CT扫描设备观测红砂岩内部细观结构,从直观上分析了CT图像随冻融循环的变化规律;CT图像周边高亮点随着冻融循环次数的增加而减少,CT图像亮度梯度随冻融循环次数的增加而增加;通过力学特性实验获得红砂岩物理力学参数,发现随着冻融循环次数的增加,极限应力逐渐减少,极限应变逐渐增加,弹性模量逐渐减弱。以分形理论为基础,根据CT扫描图像,得到红砂岩内部孔隙及密度结构在整体、全截面及截面中心三个范围内的分维特征。研究发现,整体及全截面孔隙分维总体呈现下降趋势,说明了孔隙结构形态复杂度随冻融循环次数的增加而降低,即少量孔隙的发展占据控制地位;中心孔隙分维总体呈现上升趋势,说明了中心孔隙结构形态复杂度随冻融循环次数的增加而增加,即中心部分新孔隙的产生占控制地位;整体密度分维呈现波动性变化,说明试件整体随着冻融循环次数的增加保持着一定的结构;全截面密度分维总体呈现下降趋势,其值向2靠近,说明全截面密度随着冻融循环次数的增加趋于均匀分布;中心密度分维总体呈现上升趋势,说明中心密度随冻融循环次数的增加各点差异性增加。孔隙结构变化与密度分布变化能够相互印证互相说明。通过对红砂岩冻融循环及CT扫描实验现象分析,同时考虑孔隙大小及孔隙结构的影响,以岩石损伤理论为依据,得到红砂岩受冻融循环影响的损伤表达公式,表明红砂岩冻融损伤发展受初始孔隙分布的影响,孔隙分布规律决定了损伤曲线的主要形态;红砂岩冻融损伤发展受红砂岩结构变化的影响,分维值DKQ与稳定结构分维值DD相差越多损伤发展越快。