土体冻结的过程总是伴随着冻胀和成冰量增加,而土体冻胀和成冰量增加会潜在的引发很多工程问题,在冻土区域的各种施工工程与非冻土区域相比有很大的不同,研究冻土的各种性能具有非常重要的现实意义。在掌握冻土的常规特性之后,冻结法施工技术逐渐成为人们关注的另一个焦点。冻结法具有很大的优越性,如适用范围广,操作简便,形成临时冻结帷幕提高土体强度并具有封水作用。冻结法施工已从传统的煤炭行业向深基坑、隧道、地铁等领域发展,并取得了显著的成效。本文对冻土力学及其本构关系、冻胀及冻胀作用、冻结法技术等的国内外研究现状进行了归纳整理,对冻结法的相关理论进行描述,叙述了冻土的基本成分、形成过程、其热物理参数、影响抗压强度的因素、抗剪强度、蠕变性。对冻结帷幕及其周围的土体进行了力学研究,探究土体的冻胀机理,描述了土体的冻胀特性指标,对土体冻胀性产生较大影响的因素进行试验。在试验方面,对人工冻土进行了颗粒分析、含水率测定、密度测定等常规土体试验。利用人工冻土多功能试验机进行了冻胀及冻融循环试验,研究了冻结温度对土体的温度场、冻胀率、冻胀力的影响,总结出随着时间的变化,土体温度下降,最后趋于平稳;距离冷源越近,土体温度变化速率越快,温度趋于平稳所用的时间越少;不论在冻结过程中还是冻结趋于稳定后,土体的温度与土体距冷源的距离成正比;冻结温度越低,土体温度变化速率越快,温度趋于平稳所用的时间越少。当试验条件在可控区间时,当冻结温度降低时,土体的冻胀率和冻胀力都会变大,且二者与温度的关系均大致满足线性。土体冻胀力随冻结时间逐渐增大,最终趋于平衡。在冻融循环下,土体温度场呈周期性变化。结合福州地铁对冻结法施工流程进行较完善的描述,主要包括工程概况、设计冻结施工方案、施工流程、冻结孔施工方法、冻结制冷系统、冻结管的拔除、冻结施工关键技术措施、施工监测、对突发事故的处理等。结合工程对冻结法隧道施工进行ANSYS有限元数值模拟,形成冻结帷幕随时间变化的形成过程。对冻结法施工提供参照,为工程施工的安全提供有效保障。