El ciclo de congelación-descongelación es un tipo de carga de fatiga, y la relajación de la tensión de la roca bajo ciclos de congelación-descongelación tiene en cuenta la influencia del daño y el deterioro del ciclo de congelación-descongelación. La relajación de tensiones de la roca bajo ciclos de congelación-descongelación es una de las cuestiones primordiales en la investigación de la estabilidad de túneles y taludes. Para describir con precisión el comportamiento mecánico de la relajación de tensiones de las rocas bajo la congelación-descongelación, se construye el elemento de software basado en la teoría del cálculo fraccionario para sustituir el elemento viscoso ideal en el modelo de elementos tradicional. Se considera la degradación del daño por congelación-descongelación del coeficiente de viscosidad. Se establece un nuevo modelo de tres elementos para reflejar mejor el comportamiento no lineal de relajación de tensiones de las rocas bajo congelación-descongelación. La congelación-descongelación y la relajación de tensiones de la roca se simulan con ABAQUS, se determinan los parámetros relevantes del modelo y se obtiene la ecuación de relajación de tensiones de la roca bajo el ciclo de congelación-descongelación basándose en los resultados de la simulación numérica. La investigación muestra que los resultados de las pruebas son consistentes con los resultados calculados, lo que indica que la ecuación constitutiva puede describir mejor las características de relajación de tensiones de las rocas bajo congelación-descongelación y proporcionar una base teórica para el soporte de la roca circundante en la región fría.