本文以哈尔滨新仁灌区渠基土为试验材料,在哈尔滨地区2010~2012年度三年的实际气温资料基础之上,通过室内模型试验提出并确定出冻结指数相似比C_I为1:135,实验室修正系数K为1.13,对不同初始状态试样进行0~11次冻融循环,冻融过程采用“单向冻结,双向融化”的似自然状态冻融,在试样经历预定的冻融循环次数后,将试样取出测定其物理指标和力学指标,得到以下结论:随着冻融循环的增加,土体物理性质损伤规律为:非饱和试样在封闭系统下渗透系数逐渐升高,但总体升高的速率逐渐降低,渗透系数值大约在7次时趋近于稳定,且在相同的冻融循环次数下,渗透系数随着干密度和含水率的增大而增大。非饱和试样在封闭系统下导热系数线性降低,在冻融循环系数相同的情况下,导热系数随干密度和含水率增加而升高。封闭系统下饱和试样呈指数形式降低,用修正后的Chung和Horton模型对不同冻融循环次数下的导热系数值进行预测,预测值和真实值差距较小,不同次冻融下预测值和实际值误差为5.15%,2.89%,2.21%,0.52%,0.31%,0.55%,0.33%。对于开敞系统下试样而言,导热系数在首次冻融后增加较为明显。非饱和试样在封闭系统下冻融后,纵向含水率由于冻结锋面的形成发生重分布现象。结合不同初始含水率来看,试样上部含水率降低,在试样中部10 cm上下一定范围内,试样含水率增大,而在其余下部,试样含水率亦降低。封闭系统下饱和试样和开敞系统下试样在反复冻融后,平均干密度降低,平均孔隙率增大。随着冻融循环次数的增加,土体的物理性质规律为:无论试样初始状态和试样在冻融过程中有无外接水源的补给,试样的黏聚力均逐渐降低。当冻融循环次数相同时,土体黏聚力随含水率增大而降低,随干密度增大而升高,不同干密度和含水率下,土体内部黏聚力与冻融循环次数的损伤关系为指数形式。封闭系统下饱和试样黏聚力损伤系数K_c与冻融次数呈指数变化,而开敞系统下试样黏聚力损伤系数K_c与冻融次数近似线性变化。封闭系统下非饱和试样内摩擦角逐渐增高,但每个冻融周期升高的速率并不一致,且无明显规律可循。但对于冻融循环次数相同的试样,内摩擦角的大小受干密度和含水率影响较为明显,其值的大小与干密度成正比,而与含水率成反比。封闭系统下饱和试样的内摩擦角随冻融作用增加逐渐增大,开敞系统下试样的内摩擦角变化规律趋势性不明显。封闭系统下饱和试样内摩擦角损伤系数K_φ与冻融循环次数的关系可用对数函数表示,而开敞系统中的损伤系数K_φ与冻融循环次数的关系则为线性。封闭系统非饱和试样的弹性模量总体呈现逐渐降低趋势。当冻融循环次数一定时,弹性模量的大小同样受干密度和含水率影响显著,表现为随干密度升高而增大,随含水率升高而降低的趋势。当围压为100 kPa时,弹性模量的裂化损伤比受首次冻融影响较大。对于相同初始状态和相同冻融循环次数下的试样,弹性模量随围压的增大而增大。封闭系统下饱和试样和开敞试样而言,二者的平均干密度和平均孔隙率变化具有一致性,随着冻融循环的进行,平均干密度降低,平均孔隙率增大。通过灰色关联分析,结合试验测定的相关物理、力学指标,对封闭系统下饱和试样的物理、力学性质进行分析后发现,冻融作用为土体性质发生改变的外因,而平均孔隙率则为内因。土体性质的变化从本质上是通过内外因共同作用的结果。物理性质对力学性质的影响大小为:平均孔隙率>平均干密度>渗透系数>导热系数。