在我国西北、东北、宁夏以及甘肃等地分布着许多季节性冻土区,季节性冻土区域面积约占全国陆地面积的53.5%。在季节性冻土区,冬季时,当环境温度低于土体冻结温度时,土体内部的孔隙水发生相变形成孔隙冰,此时发生原位冻结,因孔隙冰的体积大于孔隙水的体积,故土体体积膨胀挤压土颗粒形成冻胀;在春季时,环境温度回升,使得土体内部的孔隙冰融化形成孔隙水,导致土体饱和或者过饱和从而降低土颗粒间的粘结力,在上部荷载的作用下,发生融沉现象。主要表现在公路、铁路、路基的不均匀下沉、路面翻浆冒泥,各类基础工程边坡失稳,山洞隧道支护结构的开裂挂冰等现象。整体来看,我国针对冻土的冻胀、融沉的研究,具有较为广泛的环境背景和工程背景。因此本文针对榆林地区某工程粉质砂土,通过室内试验测定试验砂土的物理参数,结合榆林地区地温、气象资料,考虑试验冷端和暖端温度,以及试样含水率等因素对土体冻胀特性的影响。为了实现对榆林地区粉质砂土法向冻胀力、法向位移及实时补水情况的监测,基于前人研究的基础上,自行研制了一套可实现自上而下单向冻结和自下而上无压补水的冻胀装置。本文针对人工冻结砂土的水热迁移问题、热力耦合问题进行讨论和研究,主要完成了如下内容:（1）基于室内单向冻结试验,分别对天然冻结砂土圆柱型试样进行了 4个不同冷端温度（-10℃、-15℃、-20℃、-25℃）、4 个含水率（9%、12%、15%、18%）和4个不同压实度（85%、90%、95%、100%）的单向冻结试验,分析了不同冷端温度和初始含水率对冻结砂土温度场、水分场、位移场的影响。（2）基于Comsol Multiphysics软件PDE模块进行二次开发,推导非饱和正冻砂土水热耦合模型,建立冻结砂土水热耦合数值模拟和热力耦合数值模拟,将模拟结果和实验结果进行对比,分析此模型的适用性。（3）在本文中基于室内单向冻结试验对砂土的水热、热力耦合分析,建立以砂土为地基的边渠模型,分析在不同冷端温度下边渠的热力耦合数值模型。本文基于榆林地区某地砂土进行天然冻结状态下砂土的力学特性研究,能够为砂土在天然冻结状态下施工提供一定的理论根据,同时在进行边渠人工冻结法施工时预防和控制冻胀融沉量提供一定的参考价值。图[41]表[8]参[65]