我国季节冻土地区高速铁路迅猛发展,在修建和运营过程中面临着路基冻胀灾害等问题。虽然高速铁路路基修建过程中采取了防冻胀措施,但根据季冻区铁路运营监测发现,采用粗颗粒填料填筑的路基仍会发生一定范围的冻胀变形,严重影响路基的强度以及稳定性,其中粗颗粒填料中水汽迁移是造成冻胀的重要原因。本文依据冻结作用下粗颗粒填料中气态水迁移和水汽混合迁移的试验数据并结合数值模拟,对水汽迁移规律进行分析,主要工作和结论如下:（1）基于气态水迁移和水汽混合迁移试验,分析冻结模式、初始含水率、细粒含量、上覆荷载对水汽迁移的影响,并结合灰色关联度分析方法,研究各因素对水汽迁移量的影响程度。分析可得:冻结作用下粗粒土中气态水迁移不可忽略,当土中初始含水率较低时,以气态水迁移为主,随着初始含水率的提高,液态水迁移量增大,气态水迁移量在混合迁移量中所占比重减小;动荷载会促进水汽迁移量;影响水汽迁移量的最重要两个因素为温度和初始含水率。（2）温度和含水率变化均显著影响粗颗粒填料中液态水和气态水迁移,根据这一试验现象,结合相关理论知识,推导出适用于非饱和冻土温度场、水分场以及应力场控制方程,考虑在温度梯度和含水率梯度作用下液态水和气态水同时发生迁移,以及水汽蒸发、冰水相变产生的热量对水汽迁移的影响,建立水-热-汽耦合模型。在此基础上,考虑冰水相变引起的土体膨胀,将影响土体力学参数的线膨胀系数引入到应力控制方程中,建立水-热-力数值计算模型。（3）采用COMSOL Multiphysics软件对冻结作用下粗粒土中水汽迁移过程进行计算,对比室内试验数据,验证模型的合理性。结果表明:该模型具有良好的模拟效果,并得出在温度梯度和含水率梯度作用下,水汽通量向冷端迁移,在冻结区域汇集冻结成冰,液态水通量因为冰的阻滞作用只有少量会穿越冻结区继续向冷端迁移,而气态水通量会穿越冻结区继续向冷端迁移。（4）考虑不同冷端温度的影响,利用数值模型进一步的探究水汽迁移过程中温度场和水分场的变化规律。计算结果表明:冷端冻结温度越低,冻结深度越大,冻结锋面位置下移,冻结锋面附近含水率最大且含冰量最大。