本论文以国家自然科学基金项目“基于冻融作用下特定重金属污染物的迁移及净化技术研究”为依托,以粉质黏土为研究对象,从土体基本的物理化学性质出发,结合土壤在冻融过程中水分迁移、溶质运移机理等相关理论,采用室内单向冻结试验装置,基于TDR(Time Domain Reflectometry)技术对添加不同氯化钠溶质浓度土样进行了土中温度、含水率及电导率的同时连续测量。通过氯化钠溶质在水土体系中的运移特性研究,为冻融作用下重金属污染物的迁移及净化研究提供了详实的实验依据。本研究首先通过TDR性能标定试验,分析TDR技术在测量含不同氯化钠溶质浓度土样含水率及电导率方面的准确性,通过固定溶质浓度以含水率为变量和固定含水率以溶质浓度为变量的正交试验,确定了电导率和溶质浓度的对应关系;其次通过模型试验,从温度场、水分场、浓度变化等方面探究冻结作用下氯化钠溶质对水分、溶质运移作用的影响,探究溶质迁移规律。得出以下结论:(1)在封闭系统中,一定浓度的氯化钠溶质会引起孔隙水冰点下降,造成成冰量和消耗潜热量减小,导致含溶质土样的冻结深度大于未添加溶质土样,但随着溶质浓度的增大冻结深度先增大后减小,并最终表现为含有溶质土样冻结深度小于未添加溶质土样。(2)在封闭系统中,土样温度场变化越剧烈,温度梯度变化也越大,冻结区的温度梯度大于未冻结区的温度梯度,沿着土样上盘至下盘方向,温度梯度依次减小。(3)在冻结作用下,含氯化钠溶质土样水分迁移量、溶质迁移量均有增大的趋势,随着氯化钠溶质浓度的增大,水分与溶质迁移量表现为先增大后减小,但均大于未添加溶质试样。同时土中溶质浓度在冻结锋面附近变化最大,未冻结区内距离冻结锋面越远,水分、溶质迁移量越小。(4)在冻结过程中,由于冻结锋面处液态水凝结成冰,液态水含量急剧减少,造成溶质浓度急剧增大,冻结锋面处电导率会先急剧增大后逐渐减小。