地铁盾构工程在富水弱胶结地层始发接收时,由于施工扰动过大及缺乏有效的防渗加固措施,可能导致接收井突泥涌水,甚至失稳坍塌。“微冻结”新方法通过微冻结管片形成精微可控的冻结帷幕进行洞门止水加固。为研究“微冻结”法的止水加固效果及微冻结盾构接收过程的热-水-力（THM）耦合响应特征,本文依托天津地铁十号线地铁工程,通过现场实验、理论分析、数值试验和工程验证等方法,实验检验了微冻结方法的止水性能,基于多孔介质力学与相场法推导了冻结过程相场-热-水-力学耦合（P-THM）数学微分方程,开发了简明P-THM数值模型并进行了数值试验,最后在工程实践验证了数值模型的适用性,并总结分析了地层-结构的THM耦合响应规律。本文主要的研究内容如下:（1）“微冻结”方法的加固止水机理是通过形成精准冻结帷幕以堵塞渗流通道,洞门区域加固后,地下水渗流通道沿管片壁与形成止水帷幕壁产生,而微冻结下形成的冻结“止水箍”加固并堵塞了既有止水帷幕的边缘,使地下水无法沿管片与既有止水帷幕的间隙入渗。故在盾构接收后,洞门可以在无渗流的环境下进行浇筑密封,能够保证了盾构二次接收的安全。（2）基于多孔介质力学与冻土热力学模型建立的相场-热-水-力理论框架,引入关联温度的相场变量阐述了冻结过程的固-液界面相变演化机制,并在本构关系中采用宏观岩土体参数考虑了冻土材料非线性特征,获得的P-THM理论模型具有更强的工程适用性。（3）利用FLAC3D的FISH编程语言进行了二次开发,建立了简明相场-热-水-力（P-THM）数值模型,重现了冻结帷幕发展可视化过程,数值试验结果在工程实践得到了验证,结果表明该P-THM模型能够较好地预测土层-结构在冻结过程的多场响应特征,并可为微冻结法盾构接收施工提供指导和参考。（4）数值仿真实验以及现场监测的结果对比验证发现,水平冻结施工后,地表最大冻胀隆起可达到10 mm左右,影响范围达到三倍硐径,微冻结管片能够在48 h内形成可靠的冻结“止水箍”,而在冻结帷幕的支护作用下,开挖后地层沉降较未支护区域减小了一半,同样,冻结加固区域管片衬砌的收敛值有所减小。