近年来随着能源的开发与运输、城市地下空间冻结施工法的快速应用,越来越多的工程涉及到非饱和土体水、热耦合影响问题。因此开展对非饱和土体结构受热源、冷源影响的研究,有着重要的现实意义和工程应用价值。本文主要内容是在前人研究的基础上,通过对传统计算模型的改进与创新,分别对非饱和土体受热源、冷源作用,不同工况对应的水、热耦合问题进行讨论。同时采用QSGS方法对土体模型重构,展现出土体结构在不同情况下的变化规律,其相应的研究成果无论是在科研方面还是在工程适用性方面,均有重要的价值。主要研究内容如下:(1)在热源作用下,由于传统模型仅仅考虑温度对水分的影响,而忽略水分对温度的影响过程,为此本文通过对传统计算模型改进处理,使其能较好的考虑水、热双向耦合作用的影响效果,同时通过近年来新发展的格子Boltzmann方法对改进的模型进行离散求解。并以此为基础分别讨论了在不同的耦合模型、不同热源温度、不同初始孔隙率三种情况下对应的温度场和水分场的演化规律及相关参数敏感性问题。结果表明:传统的计算模型在处理水热耦合方面对温度场、水分场均存在着明显的误差,本文所提出考虑两者协同影响效果的模型更具合理性;同时,随着热源温度的升高、孔隙率的变大,温度传递的过程也越快,其影响的范围也越广;此外,水分场在热源影响下均呈现出先逐渐增大而后逐渐减小趋于平缓的趋势,且随着热源温度的增加其现象也越明显,但其变化趋势受孔隙率的影响较小。(2)在冷源影响下,由于经典的Halan模型在求解温度和水分分布过程中存在着强耦合性、高非线性的特点,极易出现数值震荡和参数不收敛的问题。为了较好的解决此问题,本文在前人研究的基础上,提出一种新的计算模型,并通过相关的验证来证明本模型的准确性。以此为基础分别对在不同时间、不同初始体积含水量、不同冷源温度以及阻抗因子的影响等几个方面进行相关问题的讨论,结果发现:随着冷源温度的降低、初始体积含水量的增大,其温度的演化过程越深、影响范围越广、冻结锋面位置的推进也越远;对于水分场,不同情况下均出现未冻区中的水分会明显的向冻结区迁移,同时,随着时间的推移在锋面位置逐渐发生水分积聚的现象,且随着冻结的时间越长、冷源温度越高、初始体积含水量越大其水分在冻结区出现水分积聚的现象也越明显;此外,由于阻抗因子的影响过程随冻结时间、水分积聚效应的不同而呈现出不同的作用效果,因此应根据相应的情况适时考虑。(3)通过对QSGS方法中各参数意义以及计算效率和模型相对误差的讨论,提出契合区间的概念,并以此为基础对土体模型进行微观重构,分别对受到热源、冷源的影响,对应不同工况下的土体结构变化情况进行讨论分析,结果发现:在热源作用下均会出现在热源位置处的孔隙增大且稍远离热源的位置较小的现象,且随着热源温度越高、初始体积含水量越大,其相应的土体内部结构变化也越大,影响范围也越广;在冷源影响下,其均会出现冻结区的孔隙较未冻区小,且冻结时间越长、冷源温度越高、初始体积含水量越大其现象越明显,在冻结区土体结构表现得越“密实”。