人工冻结法由于其加固土体强度大、封水性好、适应性强等优点，已在普通工法难以实施的各种工程中得到了广泛的应用。淮南刘庄煤矿主井井塔工程采用了人工冻结法施工凿井，继而人工解冻后施工桩基础，地基土在经过冻结和人工解冻过程后，其各项物理力学性质、温度场和应力场均发生了较大改变。本文应用室内试验，现场实测，理论分析，数值模拟相结合的方法系统分析了人工冻融土温度、应力、承载力等方面。主要研究成果包括： (1) 通过室内试验，分析了人工冻融土的物理力学性质差异； (2) 结合各种规范公式，计算了单桩、群桩的承载力，负摩阻力及桩基沉降，验算和评价了桩基稳定性； (3) 利用热传导方程建立了人工冻融土温度场的数学模型，同时利用有限元原理建立瞬态热学模型进行数值模拟，并进行回冻分析； (4) 利用水热耦合迁移原理建立了人工冻融土冻胀融沉的数学模型，并利用回归原理建立了人工冻融土的冻胀和融沉的回归方程； (5) 利用土体的本构方程以及土体的破坏准则建立了人工冻融土应力场的数学模型，利用桩土体系的荷载传递原理建立了人工冻融土桩基承载力的数学模型，利用有限差分原理建立考虑接触面的桩土相互作用的模型进行了数值模拟； (6) 分析各种土体的参数对桩基的应力场及极限承载力的影响。并对模拟、计算结果和现场实测进行了对比，验证了数值模拟的可行性，为今后在类似工程中的应用提供了参考依据。