在我国,季节冻土分布范围广,工程结构极易遭受冻融破坏。宁夏属于典型的寒旱区,灌区有大量混凝土衬砌渠道,承担着农田输水和节水的双重任务。但是,受到渠道基土冻融效应的影响,渠道衬砌结构发生开裂、上抬、滑塌等不同形式的冻融破坏,导致渠道输水和节水目标不能高效实现。刚柔复合衬砌渠道由混凝土衬砌板与复合土工膜组成,复合土工膜铺设在渠基土上,防止灌溉期渠水下渗,避免混凝土衬砌板遭受更大的冻胀作用,同时刚性混凝土板强度和刚度较大,可以保护复合土工膜不被破坏,因此刚柔复合衬砌渠道在寒旱区被广泛使用。然而,在实际渠道工程中,刚柔复合衬砌渠道依然存在渠道混凝土板开裂等冻胀破坏状况。因此,研究刚柔复合衬砌渠道冻胀破坏机理对保障寒旱区渠道的安全运行非常关键。复合土工膜覆盖在土体上,土体内部的水气迁移至覆盖层下部后受到这种连续密闭结构的阻碍而产生积聚的现象,称为锅盖效应,由于这些水分位于土体浅层,在低温作用下发生冷凝或冷冻,致使土体冻胀,上部衬砌结构变形乃至破坏;春季温度上升后,土体融化,水分骤增,土体软化可能加剧渠道衬砌结构滑塌。因此,本文通过一维冻结作用下渠基土的锅盖效应试验及数值模拟,研究刚柔复合衬砌渠道锅盖效应及冻胀破坏机理,对寒旱区刚柔复合衬砌渠道的抗冻胀设计具有重要理论意义和工程价值。主要研究内容和结果如下:（1）取宁夏银川市西干渠渠基土为研究对象进行土柱单向冻结试验,研究了该渠基土的冻结特性,包括土体温度、含水率分布及变化。研究发现,复合土工膜具有一定保温效果,渠基土在复合土工膜覆盖下存在明显的锅盖效应;（2）对渠基土进行复合土工膜覆盖下的锅盖效应试验,通过水分场和温度场变化,研究初始含水率、干密度、冻结温度、复合土工膜铺设位置及层数、铺设砂垫层等不同因素作用下土柱的水气迁移规律。研究发现,干密度与水气迁移量成反比。冻结温度越低,锅盖效应越明显。温差是产生水气迁移的主要原因。复合土工膜的铺设位置和层数对锅盖效应所致水分分布的影响比较显著,可以通过改变位置和层数抑制锅盖效应。复合土工膜下铺设砂垫层,具有一定的抑制水气迁移作用;（3）建立了渠基土一维土柱冻结数值模型,通过COMSOL软件的PDE模块二次开发功能对土柱冻结试验进行水热耦合模拟,模拟了一维冻结土柱水分迁移及冰水相变问题,土体在冻结过程中的水分场和温度场变化规律与试验结果基本一致,验证了模型的正确性;（4）通过渠道露点温度的计算,得到渠道土壤冷凝或冷冻区域,进而对刚柔复合衬砌渠道复合土工膜的铺设位置进行了优化。提出了刚柔复合衬砌渠道锅盖效应的形成条件和判断准则,对银川市西干渠刚柔复合衬砌渠道进行了冻胀破坏机理分析,提出了“双膜结构”等减轻锅盖效应所致冻胀破坏的具体措施,为寒旱区刚柔复合衬砌渠道工程设计提供依据和参考。