冻土冻胀融沉问题一直是人工冻结法领域研究与应用中存在的难题,实际工程运用外荷载抑制冻胀已得到部分实践,但室内对较大荷载对冻土冻胀特性的影响研究尚不成熟,需要进一步研究。本文以上海粉质黏土为研究对象,选择外荷载和补水条件为影响因素,对现有冻胀融沉试验装置的加载与补水系统进行改进,使其能够达到试验要求并更加科学合理;对人工制备土试样的制作方法进行重点研究,以模拟还原试样土体在自然状态上覆荷载作用时较稳定的物理状态;最后对有无补水与不同荷载条件下试样的冻胀特性、冻结锋面发展规律、补水规律与水分分布规律等进行系统研究,全面分析试验结果,研究外荷载与补水条件对土体冻结过程中与冻胀完成后冻胀特性及水分迁移重分布的影响,为城市地铁人工冻结和荷载抑制冻胀的冻结工程提供依据。取得的主要成果有:（1）改进后的冻胀融沉试验装置合理可行,加载系统能够满足较大荷载加载要求,补水装置能够减轻水分自重的影响,且可实时准确读取水分补给量,提出的新制样方法制出的试样具有良好的均一性和结构性,能充分满足试验要求。（2）相同荷载作用,封闭系统试样温度下降与锋面发展速率更快,更早达到稳定,但高荷载作用时,两种补水产生的温度与锋面发展差异逐渐减小;相同补水作用,荷载越大,试样温度下降与锋面发展速度在冻结初期越快,中后期越慢,且越早达到稳定。（3）相同荷载作用,冻结初期封闭系统冻胀量发展速度更快,而冻结中后期开放系统冻胀量发展速度更快,但较高荷载作用下开放与封闭系统冻胀量差值越来越小。相同补水条件下,荷载越大,试样发生起始冻结量的时间越后,冻胀量发展速率越低,最终冻胀量越小,封闭系统冻胀量发展达到稳定的时间越短,开放系统逐渐出现冻胀发展稳定的趋势。两种补水系统冻胀率随着外荷载的增大呈指数规律递减,开放系统受荷载影响更大,二者差异越来越小,由无载时的3.3倍之差缩小到1.2倍。（4）不同补水方式下形成冻结土样高度变化规律相反,随荷载增大,封闭系统试样形成冻结土样高度呈减小趋势,而开放系统呈增大趋势,二者大小差值越来越小。（5）无载系统补水量变化分为无补水阶段、指数增加阶段、对数增加阶段和线性增加阶段四个过程。荷载作用后,无补水阶段变为负补水阶段,随荷载增大,试样各阶段补水量均越来越小,补水负增长持续时间越长,负增长量越大,水分开始补给的时间越晚。冻结完成,最终补水量随着上覆荷载的增大呈指数规律递减。（6）冻胀后试样水分分布均呈现上部含水率减小,中下部含水率增加的分布规律。无载作用,开放系统下水分分布最大位置处含水率增量为封闭状态下的10倍以上。相同补水条件,随荷载增大,封闭系统试样水分分布由无载时“钩状”分布变为有载时“角状”分布,而开放系统均为“角状”分布规律,荷载越大,各高度处含水率变化值越小。荷载能显著抑制开放系统外界水分迁移,荷载越大,补水效果越不明显,不同补水方式水分分布形态越相似,各高度处含水率差异越小。开放条件下最大含水率随荷载增大呈线性减小,最终与封闭条件趋于一致;封闭条件下最大含水率稳定于26.3%,与荷载变化无关。