模袋混凝土具有施工速度快、整体性好、对渠基土冻胀量适应性强等优点,故在北方灌区被广泛应用。但是,目前关于模袋混凝土对渠基土冻胀适应性的研究仍然不完整,不全面。基于此,本文主要探究内蒙古河套灌区渠基土中水分迁移对模袋混凝土衬砌冻胀破坏的影响、渠道衬砌对冻胀量的适应性并找出相对最优衬砌结构形式。渠基土在冻胀过程中水分场、温度场、位移场相互耦合,相互影响。温度场的变化形成温度梯度,使得未冻区的水分向冻结锋面处迁移,同时产生大量的相变潜热影响温度场的分布;水分在温度梯度的作用下迁移,同时结冰形成冰透镜体阻碍水分的迁移;在温度场和水分场的共同作用下,渠基土导热系数、热容、密度、孔隙比等特性参数均随时间发生变化,最终水分结冰引发位移场的变化。温度场、水分场、应力场在渠基土中的分布均可用偏微分方程表示,可通过多场耦合软件COMSOL同时求解3个偏微分方程来模拟渠基土冻胀过程。复合土工膜形成的热阻可通过COMSOL中的热阻层来实现,从而探究衬砌下侧是否设置复合土工膜对渠基土冻胀量的影响。在此基础上,将渠基土冻胀量模拟结果输入ABAQUS有限元软件中模拟混凝土衬砌与渠基土间的接触力学行为。最后,通过改变渠坡不均匀冻胀量来探究普通混凝土所能适应的最大不均匀冻胀量及模袋混凝土对不均匀冻胀量的适应性。结果表明:(1)根据原型观测结果可知,模袋混凝土衬砌对渠基土冻胀适应性较好,最大能够适应渠基土11cm的冻胀量。同时,模袋混凝土整体性较好,渠基土由于冻胀、融沉作用存在残余冻胀率,但模袋混凝土衬砌仍然能保证衬砌结构的相对稳定。(2)当模袋混凝土厚度分别为15cm、12cm时,复合土工膜对冻胀量的改善较显著。渠基土中的水分迁移主要发生在埋深较浅的位置;水分迁移主要发生在2017年12月6日～2018年1月16日区间内,在2018年1月16日～2月26日间含水率达到最大值,之后随着时间的推移,渠基土中同一位置处含水率逐渐减小。(3)对混凝土衬砌下侧设置复合土工膜条件下的渠基土进行了水热力三场耦合模拟。模拟考虑了地下水位变化对温度场的影响和毛细作用对水分迁移的影响。模拟结果与实测结果基本一致,揭示了梯形渠道的冻胀量分布规律。根据模拟结果,渠基土冻胀量在距离渠底约三分之一坡长处达到最大值,最大值为8.243cm。在渠道的底部和顶部,冻胀量较小。(4)设置复合土工膜对渠基土水分迁移的影响较小,但是能较大程度的改变渠基土中温度分布。复合土工膜的加入减小了渠道的冻胀,因为它可以在混凝土衬砌和渠基土之间形成热阻。在距离渠底三分之一坡长处,渠顶处冻胀量分别减小了14.3%和15.5%。(5)在上部衬砌结构模拟时考虑了渠基土与衬砌间的接触力学行为,可以完整地分析基土与衬砌间接触力学行为。混凝土衬砌在冻结力的作用下,冻胀量最大值出现距离渠底约1/3坡长处,随着该位置处冻胀量的增大,衬砌逐渐进入塑性损伤阶段并产生破坏,混凝土所能适应的最大不均匀冻胀量为2.98 cm。(6)当采用模袋混凝土衬砌时,一方面模袋的加入增强了混凝土的抗拉强度,进而提高了衬砌对渠基土的冻胀适应性;另一方面,模袋改变了混凝土与冻土间的接触本构,释放了冻结力,可大幅度降低衬砌本身应力,应力最大值约为普通混凝土的1/250。因此,季节性冻土地区采用模袋混凝土可显著提高对不均匀冻胀量的适应性。