宁夏地区灌溉形成的盐渍土土地约17 × 104 hm2,该地区属于季节性冻土区,在季节冻融循环作用下导致盐渍土地基渠道混凝土衬砌极易发生冻胀、盐胀和盐腐蚀等严重病害。围绕引黄灌区盐渍土地基渠道混凝土衬砌冻融破坏及盐腐蚀的问题,进行盐渍土地基、渠道衬砌结构-衬砌材料和环境温度之间协同作用的系统研究是灌溉渠道衬砌工程抗冻增寿研究面临的关键科学问题。因此,本文面向季节性冻土区的渠道衬砌冻害防治这一实际问题,以渠基盐渍土改良试验研究和渠道衬砌协同理论研究为主,结合力学、数学以及工程物理背景,改进传统冻胀力计算方法和多场耦合理论,建立更精准的冻胀力计算模型和多场耦合模型,从而为季节性冻土区引黄灌区渠道建设与冻害治理提供相应的理论和技术支撑。通过室内盐渍土改良固化及其冻融循环试验研究、冻胀力模型理论分析和多场耦合数值模拟研究与现场冻融验证试验,取得了如下研究成果:（1）通过室内三轴试验、压缩试验、干缩试验、XRD（XRD,X-ray diffraction）和SEM（SEM,Scanning Electron Microscope）表征分析,明确了水泥、粉煤灰、硅灰和镁渣等4种固化剂掺量影响改良盐渍土的抗剪强度指标的变化规律;揭示了改良盐渍土的强度形成机理。建立了改良盐渍土强度指标与固化剂掺量之间的数学模型,极差P值均＜0.0001;建立了 4种固化剂复掺改良盐渍土的冻融强度衰减模型,其方差R2多在0.98以上。（2）采用自行设计的室内冻融试验装置,通过8次冻融循环试验,揭示了 5种不同密度、3种不同含水量的盐渍土和改良盐渍土的冻胀力、盐分和冻胀量随深度、压实系数和含水量的变化规律。建立了盐渍土和改良盐渍土的最大冻胀力和最大冻胀量与压实系数和冻融次数之间的数学模型,拟合了盐渍土和改良盐渍土的盐分与深度的关系方程。冻融循环试验发现单次冻融循环过程中,温度在-15.0～0℃时,盐渍土和改良盐渍土的冻胀力有多次波动的规律,揭示了渠道衬砌板破坏多发生在春季冻融期间的冻害机理。依据盐渍土和改良盐渍土的最大冻胀力、盐分迁移量和最大冻胀量随压实系数增加呈先增加后降低的规律,确定了渠道盐渍土地基和改良盐渍土地基的建议压实系数区域。（3）在现有冻胀力数学模型的研究基础上,改进了不同倾角的渠道衬砌板超静定梁冻胀力数学模型和梁拱刚结的弹性地基梁拱冻胀力数学模型;提出了挠度反演冻胀力的方法并建立了相应的数学模型。通过模型求解得出了这3种模型计算冻胀力的解析解,揭示了盐渍土地基整体式渠道衬砌的冻胀参数与渠道衬砌几何参数的变化规律,获得了渠道衬砌冻胀破坏的控制因素。建立的挠度反演冻胀力模型和改进的弹性地基梁拱冻胀力模型计算的衬砌冻胀力与实测值的误差分别为7.2%和14.8%。依据渠道衬砌的最大控制拉应力等于衬砌混凝土 10%许用拉应力的规则,采用这3种模型可确定渠道衬砌的最佳厚度。（4）基于盐渍土地区整体式渠道衬砌遭受盐胀和冻胀双重破坏的响应机理,选取盐渍土的表征体进行了研究,利用连续介质理论、质量守恒和能量守恒等3种理论,建立了水-热-盐-力（HTSM,Hydraulic-Thermal-Salt-Mechanic）多场耦合的控制方程。与传统耦合模型相比,本研究提出的耦合模型的先进性在于:综合分析了溶质势、非等温传导水力系数和土壤湿润热等3个因素对水分迁移和盐分迁移的影响,并引入这3个因素改进了水分场、盐分场的控制方程;考虑了硫酸盐溶质结晶、冰水相变、湿润热和水对流热能对温度场的影响并对温度场的控制方程进行了改进;分析了冰水相变和盐渍土中硫酸盐结晶体积膨胀对应力-应变的影响,完善了适用于冻融循环条件下盐渍土地基的应力-应变控制方程。（5）通过现场冻融试验和HTSM多场耦合数值模型模拟,进行了盐渍土和改良盐渍土的水分场和冻胀力的实测值与数值模拟结果对比分析,结果显示:实测值与数值模拟值的误差多在10%以内,最大误差为13.5%,证明了 HTSM多场耦合控制方程的有效性。对渠道衬砌应力的实测值与冻胀力模型计算值和HTSM多场耦合数值模拟值进行对比分析,结果表明:10%、14%含水量的盐渍土和改良盐渍土地基渠道衬砌冻胀应力的实测值与冻胀力数学模型的计算值和数值模拟值的误差多在10%以内,最大误差为10.2%,验证了冻胀力模型的有效性,更进一步验证了HTSM耦合模型的有效性。